Igre

Period i njegovo fizičko značenje. Periodični zakon D. I. Mendeljejeva. Odnos elemenata. Fizičko značenje hemijske periodičnosti

Proučavajući svojstva elemenata raspoređenih u nizu uzlaznim redoslijedom njihovih atomskih masa, veliki ruski naučnik D.I. Mendeljejev je 1869. godine izveo zakon periodičnosti:

svojstva elemenata, a samim tim i svojstva jednostavnih i složenih tijela formiranih od njih, u periodičnoj su zavisnosti od veličine atomskih težina elemenata.

moderna formulacija Mendeljejevljevog periodičnog zakona:

Osobine hemijskih elemenata, kao i oblici i svojstva spojeva elemenata, u periodičnoj su zavisnosti od naboja njihovih jezgara.

Broj protona u jezgru određuje vrijednost pozitivnog naboja jezgra i, shodno tome, redni broj Z elementa u periodnom sistemu. Ukupan broj protona i neutrona se naziva maseni broj A, približno je jednaka masi jezgra. Dakle, broj neutrona (N) u kernelu se može naći po formuli:

N = A - Z.

Elektronska konfiguracija- formula za raspored elektrona u raznim elektronskim ljuskama atomsko-hemijskog elementa

Ili molekule.

17. Kvantni brojevi i red punjenja energetskih nivoa i orbitala u atomima. Pravila Klečkovskog

Redoslijed raspodjele elektrona preko nivoi energije a podnivoi u ljusci atoma nazivaju se njegovom elektronskom konfiguracijom. Stanje svakog elektrona u atomu određuju četiri kvantna broja:

1. Glavni kvantni broj n karakterizira u najvećoj mjeri energiju elektrona u atomu. n = 1, 2, 3….. Elektron ima najmanju energiju pri n = 1, dok je najbliži atomskom jezgru.

2. Orbitalni (bočni, azimutalni) kvantni broj l određuje oblik elektronskog oblaka i, u maloj mjeri, njegovu energiju. Za svaku vrijednost glavnog kvantnog broja n, orbitalni kvantni broj može uzeti nulu i niz cijelih vrijednosti: l = 0…(n-1)

Stanja elektrona karakterizirana različitim vrijednostima l obično se nazivaju energetskim podnivoima elektrona u atomu. Svaki podnivo je označen određenim slovom, odgovara određenom obliku elektronskog oblaka (orbitala).

3. Magnetski kvantni broj m l određuje moguće orijentacije elektronskog oblaka u prostoru. Broj takvih orijentacija određen je brojem vrijednosti koje magnetski kvantni broj može uzeti:

m l = -l, …0,…+l

Broj takvih vrijednosti za određeni l: 2l+1

Odnosno: za s-elektrone: 2·0 +1=1 (sferna orbitala može biti orijentisana samo na jedan način);

4. Spin kvantni broj m s o odražava prisustvo elektrona sopstveni trenutak pokret.

Spin kvantni broj može imati samo dvije vrijednosti: m s = +1/2 ili –1/2

Raspodjela elektrona u višeelektronskim atomima odvija se prema tri principa:

Paulijev princip

Atom ne može imati elektrone koji imaju isti skup sva četiri kvantna broja.

2. Hundovo pravilo(pravilo tramvaja)

U najstabilnijem stanju atoma, elektroni se nalaze unutar elektronskog podnivoa tako da je njihov ukupni spin maksimalan. Slično kao i kod popunjavanja duplih sjedišta u praznom tramvaju koji se približava stajalištu – prvo, ljudi koji se ne poznaju sjedaju na dupla sjedišta (i elektroni u orbitalama) jedno po jedno, a tek kada ponestane praznih duplih sjedišta. dva.

Princip minimalne energije (Pravila V.M. Klečkovskog, 1954)

1) Sa povećanjem naboja jezgra atoma dolazi do sukcesivnog punjenja elektronskih orbitala od orbitala sa manjom vrijednošću zbira glavnog i orbitalnog kvinti broja (n + l) do orbitala veće vrijednosti od ovu sumu.

2) Za iste vrijednosti zbira (n + l), popunjavanje orbitala se odvija uzastopno u smjeru povećanja vrijednosti glavnog kvantnog broja.

18. Metode modeliranja hemijskih veza: metoda valentnih veza i metoda molekularnih orbitala.

Metoda valentne veze

Najjednostavnija je metoda valentnih veza (BC), koju je 1916. godine predložio američki fizički hemičar Lewis.

Metoda valentnih veza razmatra hemijsku vezu kao rezultat privlačenja jezgara dva atoma na jedan ili više zajedničkih elektronskih parova. Takva dvoelektronska i dvocentrična veza, lokalizirana između dva atoma, naziva se kovalentna.

U principu, moguća su dva mehanizma za formiranje kovalentne veze:

1. Uparivanje elektrona dva atoma pod uslovom suprotne orijentacije njihovih spinova;

2. Interakcija donor-akceptor, u kojoj gotovi elektronski par jednog od atoma (donor) postaje uobičajen u prisustvu energetski povoljne slobodne orbitale drugog atoma (akceptora).

Od prvih časova hemije koristili ste tabelu D. I. Mendeljejeva. To jasno pokazuje da su svi hemijski elementi koji formiraju supstance sveta oko nas međusobno povezani i da se povinuju zajedničkim zakonima, odnosno da predstavljaju jedinstvenu celinu – sistem hemijskih elemenata. Stoga se u modernoj nauci tabela D. I. Mendeljejeva naziva Periodični sistem hemijskih elemenata.

Zašto "periodično", razumete i pošto opšti obrasci u promjeni svojstava atoma, u ovom sistemu se u određenim intervalima - periodima ponavljaju jednostavne i složene tvari koje formiraju hemijski elementi. Neki od ovih obrazaca, prikazanih u tabeli 1, su vam već poznati.

Dakle, svi hemijski elementi koji postoje u svetu podležu jednom, objektivno delujućem periodičnom zakonu, čiji je grafički prikaz Periodični sistem elementi. Ovaj zakon i sistem nose ime velikog ruskog hemičara D. I. Mendeljejeva.

D. I. Mendeljejev je došao do otkrića periodičnog zakona upoređujući svojstva i relativne atomske mase hemijskih elemenata. Za to je DI Mendeljejev za svaki hemijski element zapisao na kartici: simbol elementa, vrijednost relativne atomske mase (u vrijeme DI Mendeljejeva ova vrijednost se zvala atomska težina), formule i priroda višeg oksida i hidroksida. On je rasporedio 63 do tada poznata hemijska elementa u jedan lanac u rastućem redosledu njihovih relativnih atomskih masa (slika 1) i analizirao ovaj skup elemenata, pokušavajući da pronađe određene obrasce u njemu. Kao rezultat intenzivnog stvaralačkog rada, otkrio je da u ovom lancu postoje intervali - periodi u kojima se svojstva elemenata i supstanci koje od njih formiraju mijenjaju na sličan način (slika 2).

Rice. jedan.
Kartice elemenata raspoređene po rastućem relativnim atomskim masama

Rice. 2.
Kartice elemenata, raspoređene po redoslijedu periodičnih promjena svojstava elemenata i supstanci koje oni formiraju

Laboratorijski eksperiment br. 2
Modeliranje konstrukcije periodnog sistema D. I. Mendeljejeva

Simulirajte konstrukciju periodnog sistema D. I. Mendeljejeva. Da biste to učinili, pripremite 20 kartica veličine 6 x 10 cm za elemente sa serijskim brojevima od 1 do 20. Na svakoj kartici navedite sljedeće podatke o elementu: hemijski simbol, naziv, relativnu atomsku masu, formulu najvišeg oksida, hidroksida (navesti njihovu prirodu u zagradama - bazičnu, kiselu ili amfoternu), formulu isparljivog jedinjenja vodonika (za nemetali).

Promiješajte karte, a zatim ih poređajte u red prema rastućem redoslijedu relativnih atomskih masa elemenata. Postavite slične elemente od 1. do 18. jedan ispod drugog: vodonik preko litijuma i kalijum ispod natrijuma, odnosno kalcijum ispod magnezijuma, helijum ispod neona. Formulirajte obrazac koji ste identificirali u obliku zakona. Obratite pažnju na nesklad između relativnih atomskih masa argona i kalija i njihovu lokaciju prema zajedničkom svojstvu elemenata. Objasnite razlog za ovu pojavu.

Još jednom, koristeći savremene termine, navodimo redovne promjene nekretnina koje se pojavljuju u periodima:

metalna svojstva slabe;
nemetalna svojstva su poboljšana;
stepen oksidacije elemenata u višim oksidima raste sa +1 na +8;
stepen oksidacije elemenata u isparljivim jedinjenjima vodika raste sa -4 na -1;
oksidi od bazičnih do amfoternih zamijenjeni su kiselim;
hidroksidi iz alkalija preko amfoternih hidroksida zamjenjuju se kiselinama koje sadrže kisik.

Na osnovu ovih zapažanja, D. I. Mendeljejev je 1869. zaključio - formulisao je periodični zakon, koji, koristeći moderne termine, zvuči ovako:

Sistematizujući hemijske elemente na osnovu njihovih relativnih atomskih masa, D. I. Mendeljejev je takođe posvetio veliku pažnju svojstvima elemenata i supstanci koje su oni formirali, raspoređujući elemente sličnih svojstava u vertikalne stubove - grupe. Ponekad je, kršeći regularnost koju je otkrio, stavljao teže elemente ispred elemenata sa nižim vrijednostima relativnih atomskih masa. Na primjer, napisao je u svojoj tabeli kobalt prije nikla, telur prije joda, a kada su otkriveni inertni (plemeniti) plinovi, argon prije kalijuma. D. I. Mendeljejev je smatrao ovaj redoslijed rasporeda neophodnim jer bi u suprotnom ovi elementi spadali u grupe elemenata koji su im različiti po svojstvima. Dakle, posebno bi alkalni metal kalijum spadao u grupu inertnih gasova, a inertni gas argon u grupu alkalnih metala.

D. I. Mendeljejev nije mogao objasniti ove izuzetke od opšteg pravila, kao ni razlog periodičnosti u promeni svojstava elemenata i supstanci koje oni formiraju. Međutim, on je predvidio da ovaj razlog leži u složenoj strukturi atoma. Naučna intuicija D. I. Mendeljejeva mu je omogućila da konstruiše sistem hemijskih elemenata ne redosledom povećanja njihovih relativnih atomskih masa, već redom povećanja naelektrisanja njihovih atomskih jezgara. Da su svojstva elemenata određena upravo nabojima njihovih atomskih jezgara, rječito svjedoči postojanje izotopa koje ste upoznali prošle godine (sjetite se kakvi su, navedite primjere izotopa koje poznajete).

U skladu sa savremenim idejama o strukturi atoma, osnova za klasifikaciju hemijskih elemenata su naboji njihovih atomskih jezgara, a savremena formulacija periodičnog zakona je sledeća:

Periodičnost u promeni svojstava elemenata i njihovih jedinjenja objašnjava se periodičnim ponavljanjem u strukturi spoljašnjih energetskih nivoa njihovih atoma. Broj energetskih nivoa, ukupan broj elektrona koji se nalaze na njima i broj elektrona na vanjskom nivou odražavaju simboliku usvojenu u Periodnom sistemu, odnosno otkrivaju fizičko značenje serijskog broja elementa, broja perioda. i broj grupe (od čega se sastoji?).

Struktura atoma također omogućava objašnjenje razloga za promjenu metalnih i nemetalnih svojstava elemenata u periodima i grupama.

Shodno tome, Periodični zakon i Periodični sistem D. I. Mendeljejeva sažimaju informacije o hemijskim elementima i supstancama koje oni formiraju i objašnjavaju periodičnost u promeni njihovih svojstava i razlog sličnosti svojstava elemenata iste grupe.

Ova dva najvažnija značenja Periodnog zakona i Periodnog sistema D. I. Mendeljejeva dopunjena su još jednim, a to je sposobnost predviđanja, odnosno predviđanja, opisivanja svojstava i ukazivanje na načine otkrivanja novih hemijskih elemenata. Već u fazi stvaranja Periodnog sistema, D. I. Mendeljejev je napravio niz predviđanja o svojstvima elemenata koji tada još nisu bili poznati i ukazao na načine njihovog otkrivanja. U tabeli koju je napravio, D. I. Mendeljejev je ostavio prazne ćelije za ove elemente (slika 3).

Rice. 3.
Periodni sistem elemenata koji je predložio D. I. Mendeljejev

Živopisni primjeri prediktivne moći periodičnog zakona bila su naknadna otkrića elemenata: 1875. godine, Francuz Lecoq de Boisbaudran otkrio je galijum, koji je D. I. Mendeljejev predvidio pet godina ranije kao element nazvan “ekaaluminij” (eka - slijedeći); 1879. Šveđanin L. Nilsson je otkrio "ekabor" prema D. I. Mendeljejevu; 1886. od strane Nijemca K. Winklera - "ecasilicon" prema D. I. Mendeljejevu (definiraj moderna imena ovih elemenata iz tabele D. I. Mendelejeva). Koliko je D. I. Mendeljejev bio tačan u svojim predviđanjima ilustruju podaci u tabeli 2.

tabela 2
Predviđena i eksperimentalno uočena svojstva germanijuma

Predvidio D. I. Mendeljejev 1871	Osnovao ga je K. Winkler 1886. godine
Relativna atomska masa blizu 72	Relativna atomska masa 72.6
Sivi vatrostalni metal	Sivi vatrostalni metal
Gustoća metala je oko 5,5 g / cm 3	Gustoća metala 5,35 g / cm 3
Formula oksida E0 2	Ge0 2 oksidna formula
Gustoća oksida je oko 4,7 g / cm 3	Gustina oksida 4,7 g / cm 3
Oksid će se prilično lako reducirati u metal	Oksid Ge0 2 se redukuje u metal kada se zagrije u mlazu vodonika
ES1 4 hlorid treba da bude tečnost sa tačkom ključanja od oko 90°C i gustinom od oko 1,9 g/cm 3	Germanijum hlorid (IV) GeCl 4 je tečnost sa tačkom ključanja od 83°C i gustinom od 1,887 g/cm 3

Naučnici koji su otkrili nove elemente visoko su cijenili otkriće ruskog naučnika: „Teško da postoji jasniji dokaz valjanosti doktrine o periodičnosti elemenata od otkrića još uvijek hipotetičkog ekasilicijuma; to je, naravno, više od jednostavne potvrde hrabre teorije - označava izvanredno proširenje hemijskog vidnog polja, gigantski korak u polju znanja ”(K. Winkler).

Američki naučnici koji su otkrili element br. 101 dali su mu ime "mendelevium" u znak priznanja zasluga velikog ruskog hemičara Dmitrija Mendeljejeva, koji je prvi koristio Periodični sistem elemenata da predvidi svojstva elemenata koji još nisu bili otkriveno.

Upoznali ste se u 8. razredu i koristićete ovogodišnji obrazac periodnog sistema koji se zove kratki period. Međutim, u profilnim razredima iu visokom obrazovanju pretežno se koristi drugačiji oblik - dugoročna verzija. Uporedite ih. Šta je isto, a šta različito u ova dva oblika periodnog sistema?

Nove riječi i koncepti

Periodični zakon D. I. Mendeljejeva.
Periodični sistem hemijskih elemenata D. I. Mendeljejeva je grafički prikaz Periodnog zakona.
Fizičko značenje broja elementa, broja perioda i broja grupe.
Obrasci promjena svojstava elemenata u periodima i grupama.
Značaj periodnog zakona i periodnog sistema hemijskih elemenata D. I. Mendeljejeva.

Zadaci za samostalan rad

Dokažite da periodični zakon D. I. Mendeljejeva, kao i svaki drugi zakon prirode, ima funkciju objašnjavanja, generalizacije i predviđanja. Navedite primjere koji ilustruju ove funkcije drugih zakona koji su vam poznati iz kurseva hemije, fizike i biologije.
Navedite hemijski element u čijem su atomu elektroni raspoređeni u nivoe prema nizu brojeva: 2, 5. Koja jednostavna supstanca čini ovaj element? Koja je formula njegovog vodonikovog spoja i kako se zove? Koju formulu ima najviši oksid ovog elementa, kakav je njegov karakter? Zapišite jednadžbe reakcije koje karakteriziraju svojstva ovog oksida.
Berilijum je nekada bio klasifikovan kao element grupe III, a smatralo se da je njegova relativna atomska masa 13,5. Zašto ga je D. I. Mendeljejev prenio u grupu II i ispravio atomsku masu berilija sa 13,5 na 9?
Napišite jednadžbe reakcije između jednostavne supstance koju formira hemijski element u atomu čiji su elektroni raspoređeni po energetskim nivoima prema nizu brojeva: 2, 8, 8, 2 i jednostavnih supstanci koje formiraju elementi br. 7 i br. 8 u periodičnom sistemu. Koji je tip hemijska veza u produktima reakcije? Koja je kristalna struktura početnih jednostavnih supstanci i produkti njihove interakcije?
Rasporedite sljedeće elemente prema rastućim metalnim svojstvima: As, Sb, N, P, Bi. Opravdajte rezultirajući niz na osnovu strukture atoma ovih elemenata.
Rasporedite sljedeće elemente po redoslijedu jačanja nemetalnih svojstava: Si, Al, P, S, Cl, Mg, Na. Opravdajte rezultirajući niz na osnovu strukture atoma ovih elemenata.
Rasporedite po redukciji slabljenja kiselinskih svojstava oksida čije su formule: SiO 2, P 2 O 5, Al 2 O 3, Na 2 O, MgO, Cl 2 O 7. Opravdajte rezultirajuću seriju. Zapišite formule hidroksida koji odgovaraju ovim oksidima. Kako se mijenja njihov kiseli karakter u seriji koju ste predložili?
Napišite formule za okside bora, berilijuma i litija i rasporedite ih uzlaznim redoslijedom njihovih glavnih svojstava. Zapišite formule hidroksida koji odgovaraju ovim oksidima. Koja je njihova hemijska priroda?
Šta su izotopi? Kako je otkriće izotopa doprinijelo formiranju periodičnog zakona?
Zašto se naboji atomskih jezgara elemenata u Periodnom sistemu DI Mendeljejeva mijenjaju monotono, odnosno, naboj jezgra svakog sljedećeg elementa raste za jedan u odnosu na naboj atomskog jezgra prethodnog elementa, a svojstva da se elementi i supstance koje oni formiraju periodično menjaju?
Navedite tri formulacije periodičnog zakona, u kojima se kao osnova za sistematizaciju hemijskih elemenata uzimaju relativna atomska masa, naelektrisanje atomskog jezgra i struktura spoljašnjih energetskih nivoa u elektronskoj ljusci atoma.

IV - VII - veliki periodi, jer sastoji se od dva reda (parnih i neparnih) elemenata.

U parnim redovima velikih perioda su tipični metali. Neparni niz počinje sa metalom, zatim metalna svojstva slabe, a nemetalna svojstva se povećavaju, period završava inertnim gasom.

Grupa je vertikalni red kem. elementi u kombinaciji kem. svojstva.

Grupa

glavna podgrupa sekundarna podgrupa

Glavna podgrupa uključuje Sekundarna podgrupa uključuje

elementi i malih i velikih elemenata samo velikih perioda.

periodi.

H, Li, Na, K, Rb, Cs, Fr Cu, Ag, Au

mali veliki veliki

Za elemente kombinovane u istoj grupi karakteristični su sledeći obrasci:

1. Najveća valencija elemenata u jedinjenjima sa kiseonikom(s nekoliko izuzetaka) odgovara broju grupe.

Elementi sekundarnih podgrupa mogu takođe pokazati drugu višu valentnost. Na primjer, Cu - element grupe I bočne podgrupe - formira oksid Cu 2 O. Međutim, najčešći su spojevi dvovalentnog bakra.

2. U glavnim podgrupama(odozgo prema dolje) sa povećanjem atomske mase, metalna svojstva elemenata se povećavaju, a nemetalna slabe.

Struktura atoma.

Dugo je u nauci dominiralo mišljenje da su atomi nedjeljivi, tj. ne sadrže jednostavnije komponente.

Međutim, krajem 19. stoljeća utvrđen je niz činjenica koje su svjedočile o složenom sastavu atoma i mogućnosti njihovih međusobnih transformacija.

Atomi su složene formacije izgrađene od manjih strukturnih jedinica.

jezgro

p + - proton

atom

n 0 - neutron

ē - elektron - izvan jezgra

Za hemiju, struktura elektronske ljuske atoma je od velikog interesa. Ispod elektronska školjka razumjeti ukupnost svih elektrona u atomu. Broj elektrona u atomu jednak je broju protona, tj. atomski broj elementa, budući da je atom električno neutralan.

Najvažnija karakteristika elektrona je energija njegove veze sa atomom. Elektroni sa sličnim energetskim vrijednostima čine jedan elektronski sloj.

Svaka hem. element u periodnom sistemu je numerisan.

Poziva se broj koji svaki element dobije serijski broj.

Fizičko značenje serijskog broja:

1. Koliki je redni broj elementa, takav je naboj jezgra atoma.

2. Isti broj elektrona kruži oko jezgra.

Z = p + Z - broj elementa

n 0 \u003d A - Z

n 0 \u003d A - p + A - atomska masa elementa

n 0 \u003d A - ē

Na primjer Li.

Fizičko značenje broja perioda.

U kom periodu je element, koliko će elektronskih omotača (slojeva) imati.

Ne +2

Li +3 Be +4 V +5 N +7

Određivanje maksimalnog broja elektrona u jednoj elektronskoj ljusci.

Opcija 1

A1. Koje je fizičko značenje grupnog broja tabele D. I. Mendeljejeva?

2. Ovo je naboj jezgra atoma

4. Ovo je broj neutrona u jezgru

A2. Koliki je broj energetskih nivoa?

1. Redni broj

2. Broj perioda

3. Broj grupe

4. Broj elektrona

A3.

2. Ovo je broj energetskih nivoa u atomu

3. Ovo je broj elektrona u atomu

A4. Odredite broj elektrona na vanjskom energetskom nivou u atomu fosfora:

1. 7 elektrona

2. 5 elektrona

3. 2 elektrona

4. 3 elektrona

A5. U kom redu su formule hidrida?

1. H 2 O, CO, C 2 H 2 , LiH

2. NaH, CH 4 , H 2 O, CaH 2

3. H 2 O, C 2 H 2 , LiH, Li 2 O

4. NE, N 2 O 3 , N 2 O 5 , N 2 O

A 6. U kom spoju je oksidacijsko stanje dušika jednako +1?

1. N 2 O 3

2. NO

3. N 2 O 5

4. N 2 O

A7. Koje jedinjenje odgovara mangan (II) oksidu:

1. MNO 2

2. Mn 2 O 7

3. MnCl 2

4. MNO

A8. Koji red sadrži samo jednostavne supstance?

1. Kiseonik i ozon

2. Sumpor i voda

3. Karbon i bronza

4. Šećer i sol

A9. Odredite element ako njegov atom ima 44 elektrona:

1. kobalt

2. tin

3. rutenijum

4. niobijum

A10. Šta ima atomsku kristalnu rešetku?

1. jod

2. germanijum

3. ozon

4. bijeli fosfor

U 1. Match

Broj elektrona na vanjskom energetskom nivou atoma

Simbol hemijskog elementa

A. 3

B. 1

U 6

G. 4

1) S 6) C

2) Fr 7) On

3) Mg 8) Ga

4) Al 9) Te

5) Si 10) K

U 2. Match

Naziv supstance

Formula supstance

A. Oksidsumpor(VI)

B. Natrijum hidrid

B. Natrijum hidroksid

G. Gvožđe(II) hlorid

1) DA 2

2) FeCl 2

3) FeCl 3

4) NaH

5) DA 3

6) NaOH

Opcija 2

A1. Koje je fizičko značenje broja perioda u tabeli D. I. Mendeljejeva?

1. Ovo je broj energetskih nivoa u atomu

2. Ovo je naboj jezgra atoma

3. Ovo je broj elektrona na vanjskom energetskom nivou atoma

4. Ovo je broj neutrona u jezgru

A2. Koliki je broj elektrona u atomu?

1. Redni broj

2. Broj perioda

3. Broj grupe

4. Broj neutrona

A3. Koje je fizičko značenje atomskog broja hemijskog elementa?

1. Ovo je broj neutrona u jezgru

2. Ovo je naboj jezgra atoma

3. Ovo je broj energetskih nivoa u atomu

4. Ovo je broj elektrona na vanjskom energetskom nivou atoma

A4. Odredite broj elektrona na vanjskom energetskom nivou u atomu silicija:

1. 14 elektrona

2. 4 elektrona

3. 2 elektrona

4. 3 elektrona

A5. Koji red sadrži formule oksida?

1. H 2 O, CO, CO 2 , LiOH

2. NaH, CH 4 , H 2 O, CaH 2

3. H 2 O, C 2 H 2 , LiH, Li 2 O

4. NE, N 2 O 3 , N 2 O 5 , N 2 O

A 6. Koji spoj ima oksidacijsko stanje hlora -1?

1. Cl 2 O 7

2. HClO

3. HCl

4. Cl 2 O 3

A7. Koji spoj odgovara dušikovom oksidu (III):

1. N 2 O

2. N 2 O 3

3. NO

4. H 3 N

A8. Kojim redom su jednostavne i složene supstance?

1. Dijamant i ozon

2. Zlato i ugljen-dioksid

3. Voda i sumporna kiselina

4. Šećer i sol

A9. Odredite element ako u njegovom atomu ima 56 protona:

1. gvožđe

2. tin

3. barijum

4. mangan

A10. Šta ima molekularnu kristalnu rešetku?

dijamant

silicijum

rhinestone

bor

U 1. Match

Broj energetskih nivoa u atomu

Simbol hemijskog elementa

A. 5

B. 7

V. 3

G. 2

1) S 6) C

2) Fr 7) On

3) Mg 8) Ga

4) B 9) Te

5) Sn 10) Rf

U 2. Match

Naziv supstance

Formula supstance

A. Ugljični hidrid (Iv)

B. Kalcijum oksid

B. Kalcijum nitrid

D. Kalcijum hidroksid

1) H 3 N

2) Ca(OH) 2

3) KOH

4) CaO

5)CH 4

6) Ca 3 N 2

Koncept elemenata kao primarnih supstanci došao je iz antičkih vremena i, postepeno mijenjajući se i usavršavajući, došao je do našeg vremena. Osnivači naučnih pogleda na hemijske elemente su R. Bojl (7. vek), M. V. Lomonosov (18. vek) i Dalton (19. vek).
TO početkom XIX v. bilo je poznato oko 30 elemenata, do sredine 19. vijeka - oko 60. Kako se broj elemenata gomilao, postavljao se zadatak njihove sistematizacije. Ovakvi pokušaji da D.I. Mendeljejev je imao najmanje pedeset; sistematizacija je zasnovana na: atomskoj težini (sada se zove atomska masa), hemijskom ekvivalentu i valentnosti. Pristupajući klasifikaciji hemijskih elemenata metafizički, pokušavajući da sistematizuje samo elemente poznate u to vreme, niko od prethodnika D. I. Mendeljejeva nije mogao da otkrije univerzalnu međusobnu povezanost elemenata, stvori jedinstven harmoničan sistem koji odražava zakon razvoja materije. Ovaj važan zadatak za nauku briljantno je riješio 1869. veliki ruski naučnik D. I. Mendeljejev, koji je otkrio periodični zakon.
Mendeljejev je kao osnovu sistematizacije uzeo: a) atomsku težinu i b) hemijsku sličnost između elemenata. Najupečatljiviji, eksponent sličnosti svojstava elemenata je njihova ista viša valencija. I atomska težina (atomska masa) i najveća valentnost elementa su kvantitativne, numeričke konstante koje su pogodne za sistematizaciju.
Raspoređujući sva 63 tada poznata elementa u nizu po rastućim atomskim masama, Mendeljejev je uočio periodično ponavljanje svojstava elemenata u nejednakim intervalima. Kao rezultat toga, Mendeljejev je stvorio prvu verziju periodnog sistema.
Pravilna priroda promjene atomskih masa elemenata duž vertikala i horizontala stola, kao i praznih prostora formiranih u njemu, omogućili su Mendeljejevu da hrabro predvidi prisustvo u prirodi brojnih elemenata koji još nisu bili poznati nauci u to vrijeme i čak ocrtavaju njihove atomske mase i osnovna svojstva, na osnovu pretpostavljenog položaja elemenata u tabeli. To bi se moglo učiniti samo na osnovu sistema koji objektivno odražava zakon razvoja materije. Suštinu periodičnog zakona formulisao je DI Mendeljejev 1869. godine: „Svojstva jednostavnih tela, kao i oblici i svojstva spojeva elemenata, u periodičnoj su zavisnosti od veličine atomske težine (mase) elemenata.”

Periodični sistem elemenata.
Godine 1871. D. I. Mendeljejev daje drugu verziju periodnog sistema (tzv. kratki oblik tabele), u kojoj otkriva različite stepene odnosa između elemenata. Ova verzija sistema omogućila je Mendeljejevu da predvidi postojanje 12 elemenata i opiše svojstva tri od njih sa vrlo visokom preciznošću. Između 1875. i 1886 ova tri elementa su otkrivena i otkrivena je potpuna podudarnost njihovih svojstava sa onima koje je predvidio veliki ruski naučnik. Ovi elementi su dobili sljedeća imena: skandij, galijum, germanijum. Nakon toga, periodični zakon je dobio univerzalno priznanje kao objektivni zakon prirode i sada je temelj hemije, fizike i drugih prirodnih nauka.

Periodični sistem hemijskih elemenata je grafički izraz periodnog zakona. Poznato je da se niz zakona, pored verbalnih formulacija, može prikazati grafički i izraziti matematičkim formulama. Takav je periodični zakon; samo one koje mu pripadaju matematički obrasci, o kojima će biti riječi u nastavku, još nisu ujedinjeni općom formulom. Poznavanje periodnog sistema olakšava proučavanje predmeta opšta hemija.
Dizajn modernog periodnog sistema, u principu, malo se razlikuje od verzije iz 1871. Simboli elemenata u periodnom sistemu su raspoređeni u vertikalne i horizontalne kolone. To dovodi do objedinjavanja elemenata u grupe, podgrupe, periode. Svaki element zauzima određenu ćeliju u tabeli. Vertikalni grafovi su grupe (i podgrupe), horizontalni grafovi su periodi (i serije).

grupa naziva se skup elemenata sa istom valentnošću u kiseoniku. Ova najveća valencija određena je brojem grupe. Pošto je zbir viših valencija za kiseonik i vodonik za nemetalne elemente osam, lako je odrediti formulu jedinjenja višeg vodonika po broju grupe. Dakle, za fosfor - element pete grupe - najveća valencija kisika je pet, formula najvišeg oksida je P2O5, a formula spoja s vodikom je PH3. Za sumpor, element šeste grupe, formula najvišeg oksida je SO3, a najviše jedinjenje sa vodonikom je H2S.
Neki elementi imaju veću valenciju koja nije jednaka broju njihovih grupa. Takvi izuzeci su bakar Cu, srebro Ag, zlato Au. Oni su u prvoj grupi, ali njihove valencije variraju od jedan do tri. Na primjer, postoje jedinjenja: CuO; Prije; Cu2O3; Au2O3. Kiseonik je stavljen u šestu grupu, iako se njegovi spojevi sa valentnošću većom od dva gotovo nikada ne nalaze. Fluor P - element grupe VII - je monovalentan u svojim najvažnijim jedinjenjima; brom Br - element grupe VII - je maksimalno petovalentan. Posebno je mnogo izuzetaka u grupi VIII. U njemu se nalaze samo dva elementa: rutenijum Ru i osmijum Os imaju valenciju od osam, njihovi viši oksidi imaju formule RuO4 i OsO4.Valencija preostalih elemenata VIII grupe je znatno niža.
U početku se Mendeljejevljev periodični sistem sastojao od osam grupa. Krajem XIX vijeka. otkriveni su inertni elementi, koje je predvideo ruski naučnik N. A. Morozov, a periodični sistem je dopunjen devetom grupom po redu - nula po broju. Sada mnogi naučnici smatraju da je potrebno vratiti se na podelu svih elemenata ponovo na 8 grupa. Ovo čini sistem vitkijim; Sa pozicija oktetnih (osam) grupa, neka pravila i zakoni postaju jasniji.

Elementi grupe su raspoređeni prema podgrupe. Podgrupa kombinuje elemente date grupe koji su sličniji po svojim hemijskim svojstvima. Ova sličnost zavisi od analogije u strukturi elektronskih omotača atoma elemenata. U periodičnom sistemu, simboli elemenata svake od podgrupa postavljeni su strogo okomito.
U prvih sedam grupa postoji jedna glavna i jedna sporedna podgrupa; u osmoj grupi nalazi se jedna glavna podgrupa, "inertni" elementi i tri sporedna. Naziv svake podgrupe obično se daje imenom gornjeg elementa, na primjer: podgrupa litija (Li-Na-K-Rb-Cs-Fr), podgrupa hroma (Cr-Mo-W). podgrupa su hemijski analozi, elementi različitih podgrupa iste grupe ponekad se vrlo oštro razlikuju po svojim svojstvima. Zajedničko svojstvo za elemente glavne i sekundarne podgrupe iste grupe je u osnovi samo njihova ista najveća valencija za kiseonik. Dakle, mangan Mn i hlor C1, koji su u različitim podgrupama grupe VII, hemijski nemaju skoro ništa zajedničko: mangan je metal, hlor je tipičan nemetal. Međutim, formule njihovih viših oksida i odgovarajućih hidroksida su slične: Mn2O7 - Cl2O7; HMnO4 - HC1O4.
U periodnom sistemu postoje dva horizontalna reda od po 14 elemenata koji se nalaze izvan grupa. Obično se postavljaju na dno stola. Jedan od ovih redova se sastoji od elemenata koji se nazivaju lantanidi (doslovno: slično lantanu), drugi red - elementi aktinida (slično aktiniju). Simboli aktinida nalaze se ispod simbola lantanida. Ovaj raspored otkriva 14 kraćih podgrupa, od kojih se svaka sastoji od 2 elementa: to su druga strana, ili podgrupe lantanida-aktinida.
Na osnovu rečenog, razlikuju se: a) glavne podgrupe, b) bočne podgrupe i c) druge bočne (lantanid-aktinidne) podgrupe.

Treba napomenuti da se neke od glavnih podgrupa međusobno razlikuju i po strukturi atoma svojih elemenata. Na osnovu toga, sve podgrupe periodnog sistema mogu se podijeliti na 4 kategorije.
I. Glavne podgrupe grupa I i II (litijumske i berilijumske podgrupe).
II. Šest glavnih podgrupa III - IV - V - VI - VII - VIII grupa (podgrupe bora, ugljenika, azota, kiseonika, fluora i neona).
III. Deset sekundarnih podgrupa (po jedna u grupama I-VII i tri u grupi VIII). jfc,
IV. Četrnaest podgrupa lantanida-aktinida.
Broj podgrupa ove 4 kategorije je aritmetička progresija: 2-6-10-14.
Treba napomenuti da je gornji element bilo koje glavne podgrupe u periodu 2; gornji element bilo koje strane - u 4. periodu; gornji element bilo koje podgrupe lantanida-aktinida je u 6. periodu. Tako se sa svakim novim parnim periodom periodnog sistema pojavljuju nove kategorije podgrupa.
Svaki element, osim što je u određenoj grupi i podgrupi, također se nalazi u jednom od sedam perioda.
Period je takav niz elemenata, tokom kojeg se njihova svojstva mijenjaju redoslijedom postepenog jačanja od tipično metalnog do tipično nemetalnog (metaloida). Svaki period završava inertnim elementom. Kako su metalna svojstva oslabljena, nemetalna svojstva počinju se pojavljivati u elementima i postepeno se povećavaju; u sredini perioda obično postoje elementi koji kombinuju, u jednom ili drugom stepenu, i metalna i nemetalna svojstva. Ovi elementi se često nazivaju amfoternim.

Sastav perioda.
Periodi nisu ujednačeni po broju elemenata koji su u njih uključeni. Prva tri se nazivaju malim, ostala četiri se nazivaju velikim. Na sl. 8 prikazuje sastav perioda. Broj elemenata u bilo kojem periodu izražava se formulom 2p2 gdje je n cijeli broj. U periodima 2 i 3 ima po 8 elemenata; u 4 i 5 - po 18 elemenata; u 6-32 elementa; u 7, koji još nisu završeni, ima 18 elemenata, iako bi teoretski trebalo da budu i 32 elementa.
Originalna 1 tačka. Sadrži samo dva elementa: vodonik H i helijum He. Prijelaz svojstava iz metalnih u nemetalni se odvija: ovdje u jednom tipično amfoternom elementu - vodoniku. Potonji, prema nekim metalnim svojstvima koja su mu svojstvena, predvodi podgrupu alkalnih metala, prema svojim nemetalnim svojstvima predvodi podgrupu halogena. Stoga se vodonik često stavlja u periodični sistem dva puta - u grupe 1 i 7.

Različiti kvantitativni sastav perioda dovodi do važne posljedice: susjedni elementi malih perioda, na primjer, ugljik C i dušik N, oštro se međusobno razlikuju po svojim svojstvima, dok susjedni elementi velikih perioda, na primjer, olovo Pb i bizmuta Bi, mnogo su bliži po svojstvima jedan drugome, jer se promjena u prirodi elemenata u velikim periodima događa u malim skokovima. U odvojenim odsječcima dugih perioda, čak i tako sporo opadanje metalnosti je uočeno da se susjedni elementi ispostavljaju vrlo slični u svojim hemijskim svojstvima. Takva je, na primer, trijada elemenata četvrtog perioda: gvožđe Fe - kobalt Ko - nikl Ni, koja se često naziva "porodica gvožđa". Horizontalna sličnost (horizontalna analogija) se ovdje preklapa čak i s vertikalnom sličnošću (vertikalna analogija); Dakle, elementi podgrupe gvožđa – gvožđe, rutenijum, osmijum – su manje hemijski slični jedni drugima od elemenata „porodice gvožđa“.
Najupečatljiviji primjer horizontalne analogije su lantanidi. Svi su hemijski slični jedni drugima i lantanu La. U prirodi se nalaze u društvima, teško ih je razdvojiti, tipična najveća valencija većine je 3. Posebna unutrašnja periodičnost je pronađena kod lantanida: svaki osmi od njih, po rasporedu, u određenoj mjeri ponavlja svojstva i valentna stanja prvog, tj onaj od kojeg počinje brojanje. Dakle, terbijum Tb je sličan cerijumu Ce; lutecij Lu - do gadolinij Gd.
Aktinidi su slični lantanidima, ali se njihova horizontalna analogija manifestira u znatno manjoj mjeri. Najveća valencija nekih aktinida (na primjer, uranijum U) doseže šest. U osnovi moguće i među njima interna periodičnost još nije potvrđena.

Raspored elemenata u periodnom sistemu. Moseleyjev zakon.

DI Mendeljejev je rasporedio elemente u određeni niz, koji se ponekad naziva i "Mendeljejevski niz". Uopšteno govoreći, ovaj niz (numeracija) je povezan sa povećanjem atomskih masa elemenata. Međutim, postoje izuzeci. Ponekad je logičan tok promena valencije je u suprotnosti sa tokom promene atomskih masa. U takvim slučajevima je bila potrebna potreba da se da prednost bilo kojoj od ove dve osnove sistematizacije.U nekim slučajevima DI Mendeljejev je prekršio princip rasporeda elemenata. prema rastućim atomskim masama i oslanjao se na hemijsku analogiju između elemenata.Da je Mendeljejev stavio nikl Ni prije kobalta Co, jod I prije Telura Te, onda bi ovi elementi spadali u podgrupe i grupe koje ne odgovaraju njihovim svojstvima i najvišim vrijednostima. valencija.
Engleski naučnik G. Moseley je 1913. godine, proučavajući spektre rendgenskih zraka za različite elemente, uočio obrazac koji povezuje brojeve elemenata u periodičnom sistemu Mendeljejeva sa talasnom dužinom ovih zraka, koji je rezultat ozračivanja određenih elemenata sa katodni oblaci. Pokazalo se da su kvadratni korijeni recipročnih vrijednosti valnih dužina ovih zraka linearno povezani s rednim brojevima odgovarajućih elemenata. Zakon G. Moseleya omogućio je provjeru ispravnosti "Mendeljejevske serije" i potvrdio njenu besprijekornost.
Neka su, na primjer, poznate vrijednosti za elemente br. 20 i br. 30, čiji nam brojevi u sistemu ne izazivaju sumnje. Ove vrijednosti su povezane sa navedenim brojevima u linearnom odnosu. Da bi se provjerila, na primjer, ispravnost broja koji je pripisan kobaltu (27), a sudeći po atomskoj masi, nikl je trebao imati ovaj broj, zračen je katodnim zracima: kao rezultat, iz kobalta se emituju rendgenski zraci . Njihovim razlaganjem na odgovarajućim difrakcionim rešetkama (na kristalima), dobijamo spektar ovih zraka i, birajući najjasniju od spektralnih linija, merimo talasnu dužinu () zraka koji odgovara ovoj liniji; zatim odvojite vrijednost na ordinati. Iz dobijene tačke A povlačimo pravu liniju paralelnu sa x-osi, sve dok se ne preseče sa prethodno identifikovanom pravom linijom. Od točke presjeka B spuštamo okomicu na osu apscise: to će nam tačno ukazati na broj kobalta jednak 27. Dakle, periodični sistem elemenata D. I. Mendeljejeva - plod naučnih logičkih zaključaka - dobio je eksperimentalnu potvrdu.

Moderna formulacija periodičnog zakona. Fizičko značenje rednog broja elementa.

Nakon rada G. Moseleya, atomska masa elementa postupno je počela da ustupa mjesto svojoj vodećoj ulozi novoj, još nejasnoj u svom unutrašnjem (fizičkom) značenju, ali jasnijoj konstanti - ordinalnoj ili, kako su oni sada se zove atomski broj elementa. Fizičko značenje ove konstante otkriveno je 1920. godine radom engleskog naučnika D. Chadwicka. D. Chadwick je eksperimentalno utvrdio da je redni broj elementa brojčano jednak vrijednosti pozitivnog naboja Z atomskog jezgra ovog elementa, odnosno broju protona u jezgru. Pokazalo se da je D. I. Mendeljejev, ne sluteći to, rasporedio elemente u niz koji tačno odgovara povećanju naboja jezgara njihovih atoma.
U isto vrijeme je također utvrđeno da se atomi istog elementa mogu međusobno razlikovati po svojoj masi; takvi atomi se nazivaju izotopi. Atomi mogu poslužiti kao primjer: i . U periodnom sistemu, izotopi istog elementa zauzimaju jednu ćeliju. U vezi sa otkrićem izotopa, razjašnjen je pojam hemijskog elementa. Trenutno je kemijski element vrsta atoma koji imaju isti nuklearni naboj - isti broj protona u jezgri. Formulacija periodičnog zakona je takođe poboljšana. Moderna formulacija zakona kaže: svojstva elemenata i njihovih spojeva su u periodičnoj zavisnosti od veličine, naboja jezgara njihovih atoma.
Ostale karakteristike elemenata povezane sa strukturom vanjskih elektronskih slojeva atoma, atomske zapremine, energija jonizacije i druga svojstva također se periodično mijenjaju.

Periodični sistem i struktura elektronskih omotača atoma elemenata.

Kasnije je otkriveno da ne samo serijski broj elementa ima duboko fizičko značenje, već su i drugi pojmovi koji su ranije razmatrani također postepeno dobivali fizičko značenje. Na primjer, broj grupe, koji označava najvišu valenciju elementa, na taj način otkriva maksimalni broj elektrona atoma određenog elementa koji može sudjelovati u formiranju kemijske veze.
Pokazalo se da je broj perioda povezan sa brojem energetskih nivoa prisutnih u elektronskoj ljusci atoma elementa datog perioda.
Tako, na primjer, "koordinate" kalaja Sn (redni broj 50, period 5, glavna podgrupa grupe IV) znače da se u atomu kalaja nalazi 50 elektrona, raspoređeni su na 5 energetskih nivoa, samo 4 elektrona su valentna. .
Fizičko značenje pronalaženja elemenata u podgrupama različitih kategorija je izuzetno važno. Ispada da se za elemente koji se nalaze u podgrupama kategorije I, sljedeći (poslednji) elektron nalazi na s-podnivou vanjskog nivoa. Ovi elementi pripadaju porodici elektronskih. Za atome elemenata koji se nalaze u podgrupama kategorije II, sljedeći elektron se nalazi na p-podnivou vanjskog nivoa. Ovo su elementi elektronske familije „p“, tako da se sledeći 50. elektron atoma kalaja nalazi na p-podnivou spoljašnjeg, odnosno 5. energetskog nivoa.
Za atome elemenata podgrupa III kategorije, sledeći elektron se nalazi na d-podnivou, ali već pre spoljašnjeg nivoa to su elementi elektronske familije "d". Za atome lantanida i aktinida, sljedeći elektron se nalazi na f-podnivou, prije vanjskog nivoa. Ovo su elementi elektronske porodice "f".
Stoga nije slučajno da se brojevi podgrupa ove 4 kategorije gore napomenute, odnosno 2-6-10-14, poklapaju sa maksimalnim brojem elektrona u s-p-d-f podnivoima.
Ali ispostavilo se da je moguće riješiti problem redoslijeda punjenja elektronske ljuske i izvesti elektronsku formulu za atom bilo kojeg elementa i na osnovu periodnog sistema, koji jasno ukazuje na nivo i podnivo svakog uzastopnog elektron. Periodični sistem takođe ukazuje na smještanje elemenata jedan za drugim u periode, grupe, podgrupe i raspodjelu njihovih elektrona po nivoima i podnivoima, jer svaki element ima svoj, karakterizirajući njegov posljednji elektron. Kao primjer, analizirajmo kompilaciju elektronske formule za atom elementa cirkonija (Zr). Periodični sistem daje indikatore i "koordinate" ovog elementa: redni broj 40, period 5, grupa IV, bočna podgrupa. Prvi zaključci: a) svih 40 elektrona, b) ovih 40 elektrona je raspoređeno na pet energetskih nivoa; c) od 40 elektrona samo 4 su valentna, d) sljedeći 40. elektron je ušao u d-podnivo prije vanjskog, odnosno četvrtog energetskog nivoa. Slični zaključci se mogu izvući o svakom od 39 elemenata koji prethode cirkoniju, samo indikatori i koordinate će svaki put biti drugačiji.
Stoga se metodička metoda sastavljanja elektronskih formula elemenata baziranih na periodnom sistemu sastoji u tome da uzastopno razmatramo elektronsku ljusku svakog elementa duž putanje do datog, identifikujući po njegovim „koordinatama“ gdje je ušao njegov sljedeći elektron. ljuska.
Prva dva elementa prvog perioda, vodonik H i helijum, ne pripadaju s-familiji. Dva njihova elektrona idu na s-podnivo prvog nivoa. Zapisujemo: Ovde se završava prvi period, prvi energetski nivo takođe. Sledeća dva elementa drugog perioda, litijum Li i berilijum Be, nalaze se u glavnim podgrupama grupa I i II. Ovo su takođe s-elementi. Njihovi sljedeći elektroni će se nalaziti na s podnivou 2. nivoa. Zapisujemo Zatim slijedi 6 elemenata 2. perioda za redom: bor B, ugljik C, dušik N, kisik O, fluor F i neon Ne. Prema lokaciji ovih elemenata u glavnim podgrupama III - Vl grupa, njihovih narednih šest elektrona nalaziće se na p-podnivou 2. nivoa. Zapisujemo: Drugi period se završava inertnim elementom neonom, drugi energetski nivo je takođe završen. Zatim slijede dva elementa trećeg perioda glavnih podgrupa grupa I i II: natrijum Na i magnezijum Mg. To su s-elementi i njihovi naredni elektroni se nalaze na s-podnivou 3. nivoa.Potom postoji šest elemenata 3. perioda: aluminijum Al, silicijum Si, fosfor P, sumpor S, hlor C1, argon Ar. Prema položaju ovih elemenata u glavnim podgrupama grupa III - VI, njihovi sledeći elektroni, među šest, biće locirani na p-podnivou 3. nivoa - 3. period upotpunjuje inertni element argon, ali 3. energetski nivo još nije završen, dok na njegovom trećem mogućem d-podnivou nema elektrona.
Zatim slijede 2 elementa 4. perioda glavnih podgrupa grupa I i II: kalijum K i kalcijum Ca. Ovo su opet s-elementi. Njihovi sljedeći elektroni bit će na s-podnivou, ali već na 4. nivou. Energetski je isplativije da ovi sljedeći elektroni počnu ispunjavati 4. nivo, koji je udaljeniji od jezgra, nego da popune 3d podnivo. Zapisujemo: Sledećih deset elemenata 4. perioda od br. 21 skandija Sc do br. 30 cink Zn nalaze se u bočnim podgrupama III - V - VI - VII - VIII - I - II grupa. Budući da su svi d-elementi, njihovi sljedeći elektroni se nalaze na d-podnivou prije vanjskog nivoa, odnosno trećem od jezgra. Zapisujemo:
Sledećih šest elemenata 4. perioda: galijum Ga, germanijum Ge, arsen As, selen Se, brom Br, kripton Kr - nalaze se u glavnim podgrupama III - VIIJ grupa. Njihovih sljedećih 6 elektrona nalazi se na p-podnivou vanjskog, odnosno 4. nivoa: razmatraju se 3b elementi; četvrti period završava inertni element kripton; završen i 3. energetski nivo. Međutim, na nivou 4, samo su dva podnivoa potpuno popunjena: s i p (od 4 moguća).
Zatim slijede 2 elementa 5. perioda glavnih podgrupa I i II grupe: br. 37 rubidijum Rb i br. 38 stroncijum Sr. Ovo su elementi s-familije, a njihovi naredni elektroni se nalaze na s-podnivou 5. nivoa: Poslednja 2 elementa - br. 39 itrijum YU br. 40 cirkonijum Zr - već su u bočnim podgrupama, tj. u d-porodicu. Dva njihova naredna elektrona će otići na d-podnivo, prije vanjskog, tj. Nivo 4 Sumirajući sve unose uzastopce, sastavljamo elektronsku formulu za atom cirkonijuma br. 40. Izvedena elektronska formula za atom cirkonijuma može se malo modifikovati raspoređivanjem podnivoa po redosledu numerisanja njihovih nivoa:

Izvedena formula se, naravno, može pojednostaviti u distribuciju elektrona samo po energetskim nivoima: Zr – 2|8| 18 |8 + 2| 2 (strelica označava ulaznu tačku sljedećeg elektrona; valentni elektroni su podvučeni). Fizičko značenje kategorije podgrupa ne leži samo u razlici u mjestu gdje sljedeći elektron ulazi u ljusku atoma, već i u nivoima na kojima se nalaze valentni elektroni. Iz poređenja pojednostavljenih elektronskih formula, na primjer, hlor (3. period, glavna podgrupa grupe VII), cirkonijum (5. period, sekundarna podgrupa grupe IV) i uran (7. period, lantanid-aktinidna podgrupa)
№17, S1-2|8|7
№40, Zr - 2|8|18|8+ 2| 2
№92, U - 2|8|18 | 32 |18 + 3|8 + 1|2
može se vidjeti da za elemente bilo koje glavne podgrupe samo elektroni vanjskog nivoa (s i p) mogu biti valentni. Za elemente sekundarnih podgrupa, elektroni vanjskog i djelimično pred-eksternog nivoa (s i d) mogu biti valentni. Kod lantanida, a posebno aktinida, valentni elektroni mogu biti locirani na tri nivoa: eksterni, pred-eksterni i pred-eksterni. Po pravilu, ukupan broj valentnih elektrona jednak je broju grupe.

Svojstva elementa. Energija jonizacije. Energija afiniteta elektrona.

Uporedno razmatranje svojstava elemenata vrši se u tri moguća pravca periodnog sistema: a) horizontalno (po periodu), b) vertikalno (po podgrupi), c) dijagonalno. Da bismo pojednostavili obrazloženje, izuzimamo 1. period, nedovršeni 7., kao i cijelu VIII grupu. Ostaće glavni paralelogram sistema, u čijem će gornjem levom uglu biti litijum Li (br. 3), u donjem levom uglu - cezijum Cs (br. 55). U gornjem desnom uglu - fluor F (br. 9), u donjem desnom - astat At (br. 85).
uputstva. U horizontalnom smjeru s lijeva na desno, volumeni atoma se postepeno smanjuju; nastaje, to je rezultat utjecaja povećanja naboja jezgra na ljusku elektrona. U vertikalnom smjeru od vrha do dna, kao rezultat povećanja broja nivoa, volumen atoma se postepeno povećava; u dijagonalnom pravcu - mnogo manje izraženo i kraće - ostaju blizu. Ovo su opšti obrasci, od kojih, kao i uvek, postoje izuzeci.
U glavnim podgrupama, kako se volumen atoma povećava, tj. od vrha do dna, eliminacija vanjskih elektrona postaje lakša, a dodavanje novih elektrona atomima postaje teže. Trzaj elektrona karakteriše takozvanu redukcionu sposobnost elemenata, što je posebno tipično za metale. Dodatak elektrona karakteriše oksidacionu sposobnost, koja je tipična za nemetale. Posljedično, od vrha do dna u glavnim podgrupama, povećava se redukujuća snaga atoma elemenata; metalna svojstva jednostavnih tijela koja odgovaraju ovim elementima također se povećavaju. Oksidativni kapacitet je smanjen.
S lijeva na desno, prema periodima, slika promjena je suprotna: redukujuća sposobnost atoma elemenata se smanjuje, dok se oksidirajuća povećava; povećavaju se nemetalna svojstva jednostavnih tijela koja odgovaraju ovim elementima.
U dijagonalnom smjeru, svojstva elemenata ostaju manje-više bliska. Razmotrimo ovaj smjer na primjeru: berilij-aluminij
Od berilijuma Be do aluminijuma Al može se ići direktno po dijagonali Be → A1, moguće je i kroz bor B, odnosno duž dva kraka Be → B i B → A1. Jačanje nemetalnih svojstava od berilijuma do bora i njihovo slabljenje od bora do aluminijuma objašnjava zašto elementi berilijum i aluminijum, smešteni dijagonalno, imaju neku analogiju u svojstvima, iako nisu u istoj podgrupi periodnog sistema.
Dakle, između periodnog sistema, strukture atoma elemenata i njihovih hemijska svojstva postoji bliska veza.
Svojstva atoma bilo kojeg elementa - da donira elektron i pretvori se u pozitivno nabijeni ion - kvantificirana su utroškom energije, koja se naziva energija jonizacije I*. Izražava se u kcal/g-atomu ili hJ/g-atomu.

Što je ova energija niža, to je jači atom elementa koji pokazuje redukciona svojstva, što je element metalniji; što je ova energija veća, slabije su metalne osobine, to su jača nemetalna svojstva elementa. Svojstvo atoma bilo kojeg elementa da prihvati elektron i istovremeno se pretvori u negativno nabijeni ion procjenjuje se količinom oslobođene energije, koja se naziva energičniji afinitet elektrona E; takođe se izražava u kcal/g-atomu ili kJ/g-atomu.

Afinitet prema elektronu može poslužiti kao mjera sposobnosti elementa da pokaže nemetalna svojstva. Što je ova energija veća, to je element više nemetalni, i obrnuto, što je energija niža, to je element metalniji.
Često se za karakterizaciju svojstava elemenata koristi vrijednost koja se zove elektronegativnost.
To: je aritmetički zbir energije jonizacije i energije afiniteta elektrona

Konstanta je mjera nemetaličnosti elemenata. Što je veći, to jači element pokazuje nemetalna svojstva.
Treba imati na umu da su svi elementi u suštini dualne prirode. Podjela elemenata na metale i nemetale je u određenoj mjeri uslovna, jer u prirodi nema oštrih ivica. Sa povećanjem metalnih svojstava elementa, njegova nemetaglička svojstva su oslabljena i obrnuto. Naj"metalni" element - francij Fr - može se smatrati najmanje nemetalnim, a naj"nemetalni" - fluor F - može se smatrati najmanje metalnim.
Zbrajanjem vrednosti izračunatih energija - energije jonizacije i energije afiniteta elektrona - dobijamo: za cezijum vrednost je 90 kcal/g-a., za litijum 128 kcal/g-a., za fluor = 510 kcal/g-a. (Vrijednost je također izražena u kJ/g-a.). Ovo su apsolutne vrijednosti elektronegativnosti. Radi jednostavnosti, koriste se relativne vrijednosti elektronegativnosti, uzimajući elektronegativnost litijuma (128) kao jedinicu. Tada za fluor (F) dobijamo:

Za cezijum (Cs), relativna elektronegativnost će biti
Na grafikonu promjena elektronegativnosti elemenata glavnih podgrupa
I-VII grupe. upoređena je elektronegativnost elemenata glavnih podgrupa grupa I-VII. Navedeni podaci ukazuju na pravi položaj vodonika u 1. periodu; nejednako povećanje metaličnosti elemenata, od vrha do dna u različitim podgrupama; neke sličnosti elemenata: vodonik - fosfor - telur (= 2,1), berilijum i aluminijum (= 1,5) i niz drugih elemenata. Kao što se vidi iz gornjih usporedbi, korištenjem vrijednosti elektronegativnosti moguće je približno međusobno upoređivati elemente čak različitih podgrupa i različitih perioda.

Grafikon promjena elektronegativnosti elemenata glavnih podgrupa grupa I-VII.

Periodični zakon i periodični sistem elemenata od velikog su filozofskog, naučnog i metodološkog značaja. Oni su: sredstvo za upoznavanje svijeta oko nas. Periodični zakon otkriva i odražava dijalektičko-materijalističku suštinu prirode. Periodični zakon i periodični sistem elemenata uvjerljivo dokazuju jedinstvo i materijalnost svijeta oko nas. Oni su najbolja potvrda valjanosti glavnih obeležja marksističke dijalektičke metode spoznaje: a) odnosa i međuzavisnosti predmeta i pojava, b) kontinuiteta kretanja i razvoja, c) prelaska kvantitativnih promena u kvalitativne. , d) borba i jedinstvo suprotnosti.
Ogroman naučni značaj Periodični zakon leži u tome što pomaže kreativnim otkrićima u oblasti hemijskih, fizičkih, mineraloških, geoloških, tehničkih i drugih nauka. Prije otkrića periodičnog zakona, hemija je bila akumulacija izolovanih činjeničnih informacija, lišena unutrašnje veze; sada je sve ovo dovedeno u jedan koherentan sistem. Mnoga otkrića u oblasti hemije i fizike napravljena su na osnovu periodnog zakona i periodnog sistema elemenata. Periodični zakon je otvorio put ka znanju unutrašnja struktura atom i njegovo jezgro. Obogaćen je novim otkrićima i potvrđen je kao nepokolebljivi, objektivni zakon prirode. Veliki metodološki i metodološki značaj periodnog zakona i periodnog sistema elemenata leži u činjenici da prilikom izučavanja hemije oni pružaju mogućnost da se kod učenika razvije dijalektičko-materijalistički pogled na svet i olakšava usvajanje predmeta hemije: Studij hemije ne treba biti izgrađen na pamćenju svojstava pojedinih elemenata i njihovih spojeva, ali da sudi o svojstvima jednostavnih i složenih supstanci, na osnovu obrazaca izraženih periodičnim zakonom i periodnim sistemom elemenata.