Ойындар

Мерзім және оның физикалық мәні. Д.И.Менделеевтің периодтық заңы. Элементтердің қатынасы. Химиялық периодтылықтың физикалық мағынасы

Атомдық массаларының өсу ретімен қатар орналасқан элементтердің қасиеттерін зерттей келе, орыстың ұлы ғалымы Д.И. Менделеев 1869 жылы периодтылық заңын шығарды:

элементтердің қасиеттері, демек олар түзетін жай және күрделі денелердің қасиеттері элементтердің атомдық салмақтарының шамасына периодты тәуелділікте болады.

Менделеевтің периодтық заңының қазіргі тұжырымы:

Химиялық элементтердің қасиеттері, сондай-ақ элементтер қосылыстарының формалары мен қасиеттері олардың ядроларының зарядына периодты түрде тәуелді болады.

Ядродағы протондар саны ядроның оң зарядының мәнін және сәйкесінше периодтық жүйедегі элементтің Z реттік нөмірін анықтайды. Протондар мен нейтрондардың жалпы саны деп аталады массалық саны A,ол шамамен ядроның массасына тең. Сонымен нейтрондар саны (N)ядрода мына формула бойынша табуға болады:

N = A -З.

Электрондық конфигурация- атом-химиялық элементтің әртүрлі электрондық қабаттарындағы электрондардың орналасу формуласы

Немесе молекулалар.

17. Кванттық сандар және атомдардағы энергия деңгейлері мен орбитальдарды толтыру тәртібі. Клечковскийдің ережелері

Электрондардың таралу реті энергия деңгейлеріжәне атомның қабықшасындағы ішкі деңгейлер оның электрондық конфигурациясы деп аталады. Атомдағы әрбір электронның күйі төрт кванттық санмен анықталады:

1. Бас кванттық саны nатомдағы электронның энергиясын барынша сипаттайды. n = 1, 2, 3….. Электронның ең аз энергиясы n = 1 кезінде, ал атом ядросына ең жақын орналасқан.

2. Орбиталық (бүйірлік, азимутальдық) кванттық саны lэлектронды бұлттың пішінін және аздаған дәрежеде оның энергиясын анықтайды. Бас кванттық n санының әрбір мәні үшін орбиталық кванттық сан нөлді және бірқатар бүтін мәндерді қабылдай алады: l = 0…(n-1)

l әр түрлі мәндерімен сипатталатын электронның күйлері әдетте атомдағы электронның энергетикалық ішкі деңгейлері деп аталады. Әрбір ішкі деңгей белгілі бір әріппен белгіленеді, ол электронды бұлттың белгілі бір формасына (орбиталь) сәйкес келеді.

3. Магниттік кванттық саны m lэлектрон бұлтының кеңістіктегі мүмкін бағыттарын анықтайды. Мұндай бағдарлардың саны магниттік кванттық сан қабылдай алатын мәндер санымен анықталады:

m l = -l, …0,…+l

Белгілі бір l үшін мұндай мәндердің саны: 2л+1

Сәйкесінше: s-электрондар үшін: 2·0 +1=1 (сфералық орбиталь бір жолмен ғана бағдарлануы мүмкін);

4. Спин кванттық саны m s oэлектронның болуын көрсетеді өз сәтіқозғалыс.

Спиндік кванттық санның тек екі мәні болуы мүмкін: m s = +1/2 немесе –1/2

Көпэлектронды атомдардағы электрондардың таралуыүш принцип бойынша жүзеге асады:

Паули принципі

Атомда төрт кванттық санның бірдей жиынтығына ие электрондар болуы мүмкін емес.

2. Хунд ережесі(трамвай ережесі)

Атомның ең тұрақты күйінде электрондар олардың толық спинінің максималды болуы үшін электрондық ішкі деңгейдің ішінде орналасады. Аялдамаға жақындап келе жатқан бос трамвайдағы қосарлы орындарды толтыру тәртібіне ұқсас - біріншіден, бір-бірін танымайтын адамдар қос орындыққа (және орбитальдардағы электрондарға) бір-бірден отырады және бос қос орындықтар таусылғанда ғана отырады. екі.

Ең аз энергия принципі (В.М. Клечковскийдің ережелері, 1954 ж.)

1) Атом ядросының зарядының ұлғаюымен электрон орбитальдарының кезекті толтырылуы бас және орбиталь бесінші сандарының (n+l) қосындысының мәні кішірек орбитальдардан мәні үлкенірек орбитальдарға дейін жүреді. бұл сома.

2) Қосындының бірдей мәндері үшін (n + l) орбитальдарды толтыру бас кванттық санның мәнін арттыру бағытында дәйекті түрде жүреді.

18. Химиялық байланысты модельдеу әдістері: валенттік байланыс әдісі және молекулалық орбитальдар әдісі.

Валенттік байланыс әдісі

Ең қарапайымы 1916 жылы американдық физик-химик Льюис ұсынған валенттік байланыс әдісі (BC).

Валенттік байланыс әдісі екі атомның ядроларының өздеріне ортақ бір немесе бірнеше электрон жұптарына тартылуы нәтижесіндегі химиялық байланысты қарастырады. Екі атом арасында локализацияланған мұндай екі электронды және екі орталықты байланыс коваленттік деп аталады.

Негізінде коваленттік байланысты құрудың екі механизмі мүмкін:

1. Екі атомның электрондарының спиндерінің қарама-қарсы бағыттылығы жағдайында жұптасуы;

2. Бір атомның (донордың) дайын электрон жұбы басқа атомның (акцептордың) энергетикалық қолайлы бос орбиталының қатысуымен ортақ болатын донор-акцепторлық әрекеттесу.

Сіз химияның алғашқы сабақтарынан Д.И.Менделеев кестесін пайдаландыңыз. Ол бізді қоршаған дүниенің заттарын құрайтын барлық химиялық элементтердің бір-бірімен байланысып, жалпы заңдылықтарға бағынатынын, яғни біртұтас тұтастықты – химиялық элементтер жүйесін білдіретінін анық көрсетеді. Сондықтан қазіргі ғылымда Д.И.Менделеевтің кестесін химиялық элементтердің периодтық жүйесі деп атайды.

Неліктен «мерзімдік», сіз де түсінесіз, өйткені жалпы үлгілератомдардың қасиеттерін өзгертуде химиялық элементтерден түзілген жай және күрделі заттар осы жүйеде белгілі аралықтарда – периодтарда қайталанады. 1-кестеде көрсетілген осы үлгілердің кейбірі сізге бұрыннан белгілі.

Осылайша, әлемде бар барлық химиялық элементтер табиғатта объективті әрекет ететін біртұтас Периодтық заңға бағынады, оның графикалық көрінісі Периодтық жүйеэлементтері. Бұл заң мен жүйе ұлы орыс химигі Д.И.Менделеевтің есімімен аталады.

Периодтық заңның ашылуына Д.И.Менделеев химиялық элементтердің қасиеттері мен салыстырмалы атомдық массаларын салыстыру арқылы келді. Ол үшін Д.И.Менделеев карточкаға әрбір химиялық элемент үшін: элементтің таңбасын, салыстырмалы атомдық массасының мәнін (Д.И.Менделеев кезінде бұл шаманы атомдық салмақ деп атаған), формулалары мен табиғатын жазды. жоғары оксид пен гидроксид. Ол сол кезде белгілі болған 63 химиялық элементтерді салыстырмалы атомдық массаларының өсу ретімен бір тізбекке орналастырды (1-сурет) және ондағы белгілі заңдылықтарды табуға тырысып, осы элементтер жиынтығын талдады. Қарқынды шығармашылық жұмыс нәтижесінде ол бұл тізбекте элементтер мен олардан түзілген заттардың қасиеттері ұқсас өзгеретін интервалдар – периодтар болатынын анықтады (2-сурет).

Күріш. бір.
Салыстырмалы атомдық массалардың өсу ретімен орналастырылған элементтер карталары

Күріш. 2.
Элементтердің және олар түзетін заттардың қасиеттерінің периодты өзгеру ретімен орналастырылған элементтер карталары

Зертханалық тәжірибе No2
Д.И.Менделеевтің периодтық жүйесінің құрылысын модельдеу

Д.И.Менделеевтің периодтық жүйесінің құрылысын модельдеу. Ол үшін сериялық нөмірлері 1-ден 20-ға дейінгі элементтер үшін өлшемі 6 x 10 см болатын 20 картаны дайындаңыз. Әрбір карточкада элемент туралы келесі ақпаратты көрсетіңіз: химиялық таңба, атауы, салыстырмалы атомдық массасы, ең жоғары оксидтің формуласы, гидроксид (олардың табиғатын жақшада көрсетіңіз - негізгі, қышқыл немесе амфотер), ұшқыш сутегі қосылысының формуласы (үшін бейметалдар).

Карточкаларды араластырыңыз, содан кейін элементтердің салыстырмалы атомдық массаларының өсу ретімен оларды бір қатарға орналастырыңыз. Ұқсас элементтерді 1-ден 18-ге дейін бірінің астына орналастырыңыз: литийдің үстіне сутегі және натрий астына калий, магнийдің астына кальций, неонның астына гелий. Сіз анықтаған үлгіні заң түрінде тұжырымдаңыз. Аргон мен калийдің салыстырмалы атомдық массалары арасындағы сәйкессіздікке және олардың элементтердің қасиеттерінің ортақтығына сәйкес орналасуына назар аударыңыз. Бұл құбылыстың себебін түсіндіріңіз.

Біз заманауи терминдерді пайдалана отырып, кезеңдерде пайда болатын қасиеттердегі тұрақты өзгерістерді тағы бір рет тізіп береміз:

металл қасиеттері әлсірейді;
металл емес қасиеттері жақсарады;
жоғары оксидтердегі элементтердің тотығу дәрежесі +1-ден +8-ге дейін артады;
ұшқыш сутекті қосылыстардағы элементтердің тотығу дәрежесі -4-тен -1-ге дейін артады;
негізгіден амфотерлі оксидтер қышқылға ауыстырылады;
амфотерлі гидроксидтер арқылы сілтілерден гидроксидтер оттегі бар қышқылдармен ауыстырылады.

Осы бақылауларға сүйене отырып, Д.И.Менделеев 1869 жылы қорытынды жасады - ол периодтық заңды тұжырымдады, ол қазіргі заманғы терминдерді қолдана отырып, келесідей естіледі:

Химиялық элементтерді салыстырмалы атомдық массаларына қарай жүйелей отырып, Д.И.Менделеев қасиеттері ұқсас элементтерді тік бағандарға – топтарға бөле отырып, элементтердің және олар түзетін заттардың қасиеттеріне де көп көңіл бөлді. Кейде ол ашқан заңдылықты бұза отырып, салыстырмалы атомдық массаларының мәндері төмен элементтердің алдына ауыр элементтерді қояды. Мысалы, ол өз кестесінде никельден бұрын кобальтты, йодтан бұрын теллурды, ал инертті (асыл) газдар ашылғанда аргонды калийден бұрын жазды. Д.И.Менделеев мұндай орналасу ретін қажет деп санады, өйткені әйтпесе бұл элементтер қасиеттері жағынан бір-біріне ұқсамайтын элементтер тобына түседі. Сонымен, атап айтқанда, сілтілі металл калий инертті газдар тобына, ал инертті газ аргон сілтілік металдар тобына түседі.

Д.И.Менделеев бұл ерекшеліктерді жалпы ережеге, сондай-ақ элементтер мен олар түзетін заттардың қасиеттерінің өзгеруінің периодтылығының себебін түсіндіре алмады. Дегенмен, ол бұл себеп атомның күрделі құрылымында жатқанын алдын ала білді. Дәл Д.И.Менделеевтің ғылыми интуициясы химиялық элементтер жүйесін салыстырмалы атомдық массаларының өсу реті бойынша емес, атом ядроларының зарядтарының өсу реті бойынша құруға мүмкіндік берді. Элементтердің қасиеттері олардың атом ядроларының зарядтарымен нақты анықталатынын сіз өткен жылы кездестірген изотоптардың болуы (олардың не екенін есте сақтаңыз, өзіңіз білетін изотоптарға мысал келтіріңіз) мәнерлі түрде дәлелденеді.

Атом құрылысы туралы қазіргі заманғы идеяларға сәйкес, химиялық элементтерді жіктеудің негізі олардың атом ядроларының зарядтары болып табылады және периодтық заңның қазіргі тұжырымы келесідей:

Элементтер мен олардың қосылыстарының қасиеттерінің өзгеруінің периодтылығы олардың атомдарының сыртқы энергетикалық деңгейлерінің құрылымындағы периодты қайталануымен түсіндіріледі. Бұл Периодтық жүйеде қабылданған символизмді көрсететін энергия деңгейлерінің саны, оларда орналасқан электрондардың жалпы саны және сыртқы деңгейдегі электрондар саны, яғни олар элементтің реттік санының физикалық мағынасын ашады, кезең нөмірі және топ нөмірі (ол неден тұрады?).

Атомның құрылымы элементтердің металдық және бейметалдық қасиеттерінің периодтар мен топтар бойынша өзгеру себептерін түсіндіруге де мүмкіндік береді.

Демек, Д.И.Менделеевтің периодтық заңы мен периодтық жүйесі химиялық элементтер мен олар түзетін заттар туралы мәліметтерді жинақтап, олардың қасиеттерінің өзгеруінің периодтылығын және бір топтағы элементтердің қасиеттерінің ұқсас болу себебін түсіндіреді.

Д.И.Менделеевтің периодтық заңы мен периодтық жүйесінің осы екі маңызды мағынасы тағы бір мағынамен толықтырылады, ол болжау, яғни болжау, қасиеттерін сипаттау және жаңа химиялық элементтерді ашу жолдарын көрсету. Периодтық жүйені құру кезеңінде-ақ Д.И.Менделеев элементтердің сол кезде әлі белгісіз қасиеттері туралы бірқатар болжамдар жасап, олардың ашылу жолдарын көрсетті. Ол жасаған кестеде Д.И.Менделеев осы элементтерге бос ұяшықтар қалдырған (3-сурет).

Күріш. 3.
Д.И.Менделеев ұсынған элементтердің периодтық жүйесі

Периодтық заңның болжау күшінің жарқын мысалдары элементтердің кейінгі ашылулары болды: 1875 жылы француз Лекок де Буйсборан бес жыл бұрын Д.И.Менделеев болжаған галлийді «экаалюминий» (eka - келесі) деп аталатын элемент ретінде ашты; 1879 жылы швед Л.Нильсон Д.И.Менделеев бойынша «экаборды» ашты; 1886 жылы неміс К.Винклер – Д.И.Менделеев бойынша «эказиликон» (Д.И.Менделеев кестесінен осы элементтердің қазіргі атауларын анықтаңыз). Д.И.Менделеев өз болжамдарының қаншалықты дәл болғанын 2-кестедегі деректер көрсетеді.

кесте 2
Германийдің болжамды және тәжірибе жүзінде байқалған қасиеттері

Д.И.Менделеев болжаған 1871 ж	1886 жылы К.Винклер құрған
Салыстырмалы атомдық массасы 72-ге жақын	Салыстырмалы атомдық массасы 72,6
Сұр отқа төзімді металл	Сұр отқа төзімді металл
Металлдың тығыздығы шамамен 5,5 г / см 3 құрайды	Металл тығыздығы 5,35 г / см 3
E0 оксидінің формуласы 2	Ge0 2 оксидінің формуласы
Оксидтің тығыздығы шамамен 4,7 г / см 3 құрайды	Оксидтің тығыздығы 4,7 г / см 3
Оксид металға оңай түседі	Ge0 2 оксиді сутегі ағынында қыздырғанда металға дейін тотықсызданады
ES1 4 хлориді қайнау температурасы шамамен 90 ° C және тығыздығы шамамен 1,9 г / см 3 сұйықтық болуы керек.	Германий хлориді (IV) GeCl 4 - қайнау температурасы 83 ° C және тығыздығы 1,887 г / см 3 сұйықтық.

Жаңа элементтерді ашқан ғалымдар орыс ғалымының ашқан жаңалығын жоғары бағалады: «Элементтердің периодтылығы туралы ілімнің дұрыстығына әлі де гипотетикалық эказиликонның ашылуынан асқан айқын дәлел болуы мүмкін емес; бұл, әрине, батыл теорияның қарапайым растауынан да артық – бұл көрудің химиялық өрісінің көрнекті кеңеюін, білім саласындағы алып қадамды білдіреді »(К. Винклер).

№101 элементті ашқан американдық ғалымдар периодтық жүйені элементтердің әлі жасалмаған қасиеттерін болжау үшін алғаш рет пайдаланған ұлы орыс химигі Дмитрий Менделеевтің сіңірген еңбегін ескеріп, оған «менделевий» деген атау берген. ашылды.

Сіз 8-сыныпта таныстыңыз және қысқа кезең деп аталатын периодтық жүйенің биылғы түрін қолданасыз. Дегенмен, бейіндік сыныптарда және жоғары оқу орындарында негізінен басқа форма – ұзақ мерзімді нұсқа қолданылады. Оларды салыстырыңыз. Периодтық жүйенің осы екі пішінінде не ұқсас және несімен ерекшеленеді?

Жаңа сөздер мен ұғымдар

Д.И.Менделеевтің периодтық заңы.
Д.И.Менделеевтің химиялық элементтерінің периодтық жүйесі периодтық заңның графикалық көрінісі болып табылады.
Элемент нөмірі, период нөмірі және топ нөмірі физикалық мағынасы.
Периодтар мен топтардағы элементтердің қасиеттерінің өзгеру заңдылықтары.
Д.И.Менделеевтің периодтық заңының және химиялық элементтердің периодтық жүйесінің маңызы.

Өзіндік жұмысқа арналған тапсырмалар

Д.И.Менделеевтің периодтық заңы табиғаттың кез келген заңы сияқты түсіндіру, жалпылау және болжау қызметтерін атқаратынын дәлелдеңіз. Сізге химия, физика және биология курстарынан белгілі басқа заңдардың осы функцияларын суреттейтін мысалдар келтіріңіз.
Атомында электрондары сан тізбегі бойынша деңгейлер бойынша орналасқан химиялық элементті атаңыз: 2, 5. Бұл элементті қандай жай зат құрайды? Оның сутегі қосылысының формуласы қандай және қалай аталады? Бұл элементтің ең жоғары оксиді қандай формулаға ие, оның сипаты қандай? Осы оксидтің қасиеттерін сипаттайтын реакция теңдеулерін жазыңыз.
Бериллий бұрын III топ элементіне жатқызылған, ал салыстырмалы атомдық массасы 13,5 деп есептелген. Неліктен Д.И.Менделеев оны II топқа ауыстырып, бериллийдің атомдық массасын 13,5-тен 9-ға дейін түзетті?
Атомында электрондары энергетикалық деңгейлер бойынша таралатын химиялық элементтен түзілген жай заттың: 2, 8, 8, 2 сандар тізбегі бойынша және № 7 және элементтерден құралған жай заттар арасындағы реакция теңдеулерін жазыңыз. Периодтық жүйедегі №8. Түрі қандай химиялық байланысреакция өнімдерінде? Бастапқы жай заттар мен олардың әрекеттесу өнімдерінің кристалдық құрылымы қандай?
Мына элементтерді металдық қасиеттерінің өсу ретімен орналастыр: As, Sb, N, P, Bi. Осы элементтер атомдарының құрылымына сүйене отырып, алынған қатарды негіздеңіз.
Келесі элементтерді бейметалдық қасиеттерді күшейту ретімен орналастырыңыз: Si, Al, P, S, Cl, Mg, Na. Осы элементтер атомдарының құрылымына сүйене отырып, алынған қатарды негіздеңіз.
Формулалары: SiO 2, P 2 O 5, Al 2 O 3, Na 2 O, MgO, Cl 2 O 7 болатын оксидтердің қышқылдық қасиеттерін әлсірету ретімен орналастыр. Алынған қатарды негіздеңіз. Осы оксидтерге сәйкес гидроксидтердің формулаларын жаз. Сіз ұсынған серияда олардың қышқылдық сипаты қалай өзгереді?
Бор, бериллий және литий оксидтерінің формулаларын жазып, оларды негізгі қасиеттерінің өсу ретімен орналастыр. Осы оксидтерге сәйкес гидроксидтердің формулаларын жаз. Олардың химиялық табиғаты қандай?
Изотоптар дегеніміз не? Периодтық заңның қалыптасуына изотоптардың ашылуы қалай әсер етті?
Неліктен Д.И.Менделеевтің периодтық жүйесіндегі элементтердің атом ядроларының зарядтары монотонды түрде өзгереді, яғни алдыңғы элементтің атом ядросының зарядымен салыстырғанда келесі әрбір элементтің ядросының заряды бір есе артады және қасиеттері? элементтер мен олар түзетін заттар периодты түрде өзгереді?
Химиялық элементтерді жүйелеудің негізі ретінде салыстырмалы атомдық масса, атом ядросының заряды және атомның электрондық қабатындағы сыртқы энергия деңгейлерінің құрылымы алынған Периодтық заңның үш тұжырымын келтіріңіз.

IV - VII - үлкен кезеңдер, өйткені элементтердің екі қатарынан (жұп және тақ) тұрады.

Үлкен кезеңдердің жұп қатарларында металдар тән. Тақ қатар металдан басталады, содан кейін металдық қасиеттері әлсірейді және бейметаллдық қасиеттері жоғарылайды, период инертті газбен аяқталады.

Топхимияның тік қатары болып табылады. хим арқылы біріктірілген элементтер. қасиеттері.

Топ

негізгі топша қосалқы топша

Негізгі топшаға кіреді Қосымша топшаға жатады

тек үлкен кезеңдердің кіші және үлкен элементтерінің элементтері.

кезеңдері.

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

кішкентай үлкен үлкен

Бір топқа біріктірілген элементтер үшін келесі үлгілер тән:

1. Оттегі бар қосылыстардағы элементтердің ең жоғары валенттілігі(бірнеше ерекшеліктермен) топ нөміріне сәйкес келеді.

Екінші кіші топтардың элементтері де басқа жоғары валенттілікті көрсете алады. Мысалы, Cu - бүйірлік топшаның I тобының элементі - Cu 2 O оксидін құрайды. Дегенмен, ең көп таралған екі валентті мыс қосылыстары.

2. Негізгі топшаларда(жоғарыдан төмен) атомдық массалардың ұлғаюымен элементтердің металлдық қасиеттері жоғарылайды, ал металл еместері әлсірейді.

Атомның құрылымы.

Ұзақ уақыт бойы ғылымда атомдар бөлінбейді деген пікір басым болды, т.б. қарапайым компоненттерді қамтымайды.

Алайда 19 ғасырдың аяғында атомдардың күрделі құрамын және олардың өзара түрлену мүмкіндігін куәландыратын бірқатар фактілер анықталды.

Атомдар - кішігірім құрылымдық бірліктерден құрылған күрделі түзілімдер.

негізгі

p + - протон

атом

n 0 – нейтрон

ē – электрон – ядроның сыртында

Химия үшін атомның электронды қабатының құрылымы үлкен қызығушылық тудырады. астында электронды қабықатомдағы барлық электрондардың жиынтығын түсіну. Атомдағы электрондар саны протондар санына тең, яғни. элементтің атомдық нөмірі, өйткені атом электрлік бейтарап.

Электронның ең маңызды сипаттамасы оның атоммен байланысының энергиясы болып табылады. Ұқсас энергия мәндері бар электрондар біртұтас құрайды электронды қабат.

Әрбір хим. Периодтық жүйедегі элемент нөмірленді.

Әрбір элемент алатын сан шақырылады сериялық нөмір.

Сериялық нөмірдің физикалық мағынасы:

1. Элементтің реттік нөмірі қандай, атом ядросының заряды осындай.

2. Ядроның айналасында электрондардың бірдей саны айналады.

Z = p + Z - элемент нөмірі

n 0 \u003d А - З

n 0 \u003d А - p + A - элементтің атомдық массасы

n 0 \u003d А - ē

Мысалы, Ли.

Период санының физикалық мағынасы.

Элемент қай периодта, оның қанша электронды қабаты (қабаттары) болады.

+2 емес

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

Бір электронды қабаттағы электрондардың максималды санын анықтау.

1 нұсқа

A1. Д.И.Менделеев кестесінің топ нөмірі қандай физикалық мағына береді?

2. Бұл атом ядросының заряды

4. Бұл ядродағы нейтрондардың саны

A2. Энергия деңгейлерінің саны қанша?

1. Реттік сан

2. Кезең нөмірі

3. Топ нөмірі

4. Электрондар саны

A3.

2. Бұл атомдағы энергия деңгейлерінің саны

3. Бұл атомдағы электрондар саны

A4. Фосфор атомының сыртқы энергетикалық деңгейіндегі электрондар санын көрсетіңіз:

1. 7 электрон

2. 5 электрон

3. 2 электрон

4. 3 электрон

A5. Гидридтердің формулалары қай қатарда орналасқан?

1. Х 2 O, CO, C 2 Х 2 , LiH

2. NaH, CH 4 , Х 2 О, CaH 2

3. Х 2 О, С 2 Х 2 , LiH, Li 2 О

4. ЖОҚ, Н 2 О 3 , Н 2 О 5 , Н 2 О

А 6. Қай қосылыста азоттың тотығу дәрежесі +1-ге тең?

1. Н 2 О 3

2. ЖОҚ

3. Н 2 О 5

4. Н 2 О

A7. Марганец (II) оксидіне қандай қосылыс сәйкес келеді:

1. MNO 2

2. Mn 2 О 7

3. MnCl 2

4. MNO

A8. Қай қатарда тек жай заттар бар?

1. Оттегі және озон

2. Күкірт және су

3. Көміртек және қола

4. Қант және тұз

A9. Элементті анықтаңыз, егер оның атомында 44 электрон бар:

1. кобальт

2. қалайы

3. рутений

4. ниобий

A10. Атомдық кристалдық тор неден тұрады?

1. йод

2. германий

3. озон

4. ақ фосфор

IN 1. Сәйкестік

Атомның сыртқы энергетикалық деңгейіндегі электрондар саны

Химиялық элемент белгісі

A. 3

B. 1

G. 4

1) S 6) C

2) Fr 7) Ол

3) Mg 8) Ga

4) Al 9) Te

5) Si 10) Қ

2-ДЕ. Сәйкестік

Зат атауы

Зат формуласы

БІРАҚ. Оксидкүкірт(VI)

B. Натрий гидриді

B. Натрий гидроксиді

Г. Темір (II) хлориді

1) SO 2

2) FeCl 2

3) FeCl 3

4) NaH

5) SO 3

6) NaOH

2-нұсқа

A1. Д.И.Менделеев кестесінің период санының физикалық мағынасы қандай?

1. Бұл атомдағы энергия деңгейлерінің саны

2. Бұл атом ядросының заряды

3. Бұл атомның сыртқы энергетикалық деңгейіндегі электрондар саны

4. Бұл ядродағы нейтрондардың саны

A2. Атомдағы электрондардың саны қанша?

1. Реттік сан

2. Кезең нөмірі

3. Топ нөмірі

4. Нейтрондар саны

A3. Химиялық элементтің атомдық санының физикалық мағынасы қандай?

1. Бұл ядродағы нейтрондардың саны

2. Бұл атом ядросының заряды

3. Бұл атомдағы энергия деңгейлерінің саны

4. Бұл атомның сыртқы энергетикалық деңгейіндегі электрондар саны

A4. Кремний атомындағы сыртқы энергетикалық деңгейдегі электрондардың санын көрсетіңіз:

1. 14 электрон

2. 4 электрон

3. 2 электрон

4. 3 электрон

A5. Қай қатарда оксидтердің формулалары берілген?

1. Х 2 O, CO, CТУРАЛЫ 2 , ЛиТУРАЛЫХ

2. NaH, CH 4 , Х 2 О, CaH 2

3. Х 2 О, С 2 Х 2 , LiH, Li 2 О

4. ЖОҚ, Н 2 О 3 , Н 2 О 5 , Н 2 О

А 6. Қандай қосылыс хлордың тотығу дәрежесіне ие?

1. Cl 2 О 7

2. HClO

3. HCl

4. Cl 2 О 3

A7. Қандай қосылыс азот оксидіне сәйкес келеді (III):

1. Н 2 О

2. Н 2 О 3

3. ЖОҚ

4. Х 3 Н

A8. Жай және күрделі заттар қандай ретпен орналасады?

1. Алмаз және озон

2. Алтын және көміртегі диоксиді

3. Су және күкірт қышқылы

4. Қант және тұз

A9. Атомында 56 протон бар ма, элементті анықтаңыз:

1. темір

2. қалайы

3. барий

4. марганец

A10. Молекулярлық кристалдық тор неден тұрады?

алмаз

кремний

тау хрусталі

бор

IN 1. Сәйкестік

Атомдағы энергия деңгейлерінің саны

Химиялық элемент белгісі

БІРАҚ. 5

Б. 7

IN. 3

Г. 2

1) S 6) C

2) Fr 7) Ол

3) Mg 8) Ga

4) B 9) Te

5) Sn 10) Rf

2-ДЕ. Сәйкестік

Зат атауы

Зат формуласы

A. Көміртек гидриді (Iv)

B. Кальций оксиді

B. Кальций нитриді

D. Кальций гидроксиді

1) Х 3 Н

2) Ca(OH) 2

3) KOH

4) CaO

5) CH 4

6) Ca 3 Н 2

Элементтер ұғымы бастапқы субстанциялар ретінде ерте заманнан келіп, бірте-бірте өзгеріп, нақтылана отырып, біздің заманымызға дейін жетті. Химиялық элементтер туралы ғылыми көзқарастардың негізін салушылар Р.Бойл (7 ғ.), М.В.Ломоносов (18 ғ.) және Дальтон (19 ғ.).
TO басы XIXжылы. 30-ға жуық элемент белгілі болса, 19 ғасырдың ортасына қарай – 60-қа жуық. Элементтердің саны жинақталған сайын оларды жүйелеу міндеті туындады. Мұндай әрекеттер Д.И. Менделеев кем дегенде елу жаста болды; жүйелеу мыналарға негізделді: атомдық салмақ (қазір атомдық масса деп аталады), химиялық эквивалент және валенттілік. Химиялық элементтерді жіктеуге метафизикалық тұрғыдан келе отырып, сол кездегі белгілі элементтерді ғана жүйелеуге тырысқан Д.И.Менделеевтің алдыңғыларының ешқайсысы элементтердің әмбебап өзара байланысын аша алмады, материяның даму заңдылығын көрсететін біртұтас үйлесімді жүйе құра алмады. Ғылым үшін бұл маңызды міндетті 1869 жылы периодтық заңды ашқан ұлы орыс ғалымы Д.И.Менделеев тамаша шешті.
Менделеев жүйелеуге негіз ретінде алды: а) атомдық салмақ және б) элементтер арасындағы химиялық ұқсастық. Элементтердің қасиеттерінің ұқсастығының ең таңғаларлық, көрсеткіші олардың бірдей жоғары валенттілігі болып табылады. Элементтің атомдық салмағы да (атомдық массасы) да, ең жоғары валенттілігі де жүйелеуге ыңғайлы сандық, сандық тұрақтылар.
Сол кездегі белгілі 63 элементтің барлығын атомдық массалардың ұлғаюына қарай ретке келтіре отырып, Менделеев элементтердің қасиеттерінің тең емес аралықтарда периодты түрде қайталануын байқады. Нәтижесінде Менделеев периодтық жүйенің алғашқы нұсқасын жасады.
Кестенің вертикальдары мен горизонтальдары бойындағы элементтердің атомдық массаларының, сондай-ақ онда пайда болған бос кеңістіктердің өзгеруінің заңды сипаты Менделеевке табиғатта әлі болмаған бірқатар элементтердің болуын батыл болжауға мүмкіндік берді. сол кездегі ғылымға белгілі және тіпті кестедегі болжамды позиция элементтеріне сүйене отырып, олардың атомдық массалары мен негізгі қасиеттерін сипаттайды. Мұны материяның даму заңдылығын объективті түрде көрсететін жүйе негізінде ғана жүзеге асыруға болар еді. Периодтық заңның мәнін 1869 жылы Д.И.Менделеев тұжырымдаған: «Қарапайым денелердің қасиеттері, сондай-ақ элементтер қосылыстарының формалары мен қасиеттері атомдық массаларының (массаларының) шамасына периодты түрде тәуелді болады. элементтері».

Элементтердің периодтық жүйесі.
1871 жылы Д.И.Менделеев периодтық жүйенің екінші нұсқасын (кестенің қысқаша түрі деп аталатын) береді, онда элементтер арасындағы қатынастың әртүрлі дәрежесін ашады. Жүйенің бұл нұсқасы Менделеевке 12 элементтің бар екендігін болжауға және оның үшеуінің қасиеттерін өте жоғары дәлдікпен сипаттауға мүмкіндік берді. 1875-1886 жылдар аралығында осы үш элемент ашылды және олардың қасиеттерінің ұлы орыс ғалымы болжаған қасиеттерімен толық сәйкестігі анықталды. Бұл элементтер келесі атауларды алды: скандий, галлий, германий. Осыдан кейін периодтық заң табиғаттың объективті заңы ретінде жалпыға бірдей мойындалды және қазір химия, физика және басқа да жаратылыстану ғылымдарының негізі болып табылады.

Химиялық элементтердің периодтық жүйесі периодтық заңның графикалық көрінісі болып табылады. Сөздік тұжырымдардан басқа бірқатар заңдарды графикалық түрде көрсетуге және математикалық формулалар арқылы көрсетуге болатыны белгілі. Периодтық заң осындай; тек оған тиесілі математикалық заңдылықтартөменде талқыланатын , әлі жалпы формуламен біріктірілмеген. Периодтық жүйені білу курсты оқуды жеңілдетеді жалпы химия.
Қазіргі заманғы периодтық жүйенің дизайны, негізінен, 1871 жылғы нұсқадан аз ерекшеленеді. Периодтық жүйедегі элементтердің таңбалары тік және көлденең бағандарда орналасқан. Бұл элементтердің топтарға, топшаларға, периодтарға бірігуіне әкеледі. Әрбір элемент кестеде белгілі бір ұяшықты алады. Тік графиктер – топтар (және топшалар), көлденең графиктер – периодтар (және қатарлар).

топоттегідегі валенттілігі бірдей элементтер жиынтығы деп аталады. Бұл ең жоғары валенттілік топ нөмірімен анықталады. Металл емес элементтер үшін оттегі мен сутегі үшін жоғары валенттіліктердің қосындысы сегізге тең болғандықтан, топ нөмірі бойынша жоғары сутегі қосылысының формуласын анықтау оңай. Сонымен, фосфор үшін – бесінші топтың элементі – оттегідегі ең жоғары валенттілік – бес, ең жоғары оксидтің формуласы – P2O5, ал сутегімен қосылыс формуласы – РН3. Алтыншы топтың элементі күкірт үшін ең жоғары оксидтің формуласы SO3, ал сутегімен ең жоғары қосылыс H2S.
Кейбір элементтерде олардың топтарының санына тең емес жоғары валенттілік болады. Мұндай ерекшеліктер мыс Cu, күміс Ag, алтын Au. Олар бірінші топта, бірақ олардың валенттіліктері бірден үшке дейін өзгереді. Мысалы, қосылыстар бар: CuO; AgO; Cu2O3; Au2O3. Оттегі алтыншы топқа жатады, дегенмен оның валенттілігі екіден жоғары қосылыстары ешқашан кездеспейді. Фтор Р - VII топтың элементі - ең маңызды қосылыстарында бір валентті; бром Br - VII топтың элементі - максималды бес валентті. Әсіресе VIII топтағы ерекшеліктер көп. Онда тек екі элемент бар: рутений Ru және осмий Os сегіздік валенттілігін көрсетеді, олардың жоғары оксидтерінде RuO4 және OsO4 формулалары бар.VIII топтың қалған элементтерінің валенттілігі әлдеқайда төмен.
Бастапқыда Менделеевтің периодтық жүйесі сегіз топтан тұрды. XIX ғасырдың аяғында. орыс ғалымы Н.А.Морозов болжаған инертті элементтер ашылып, периодтық жүйе қатарынан тоғызыншы топпен – нөлдік санмен толықты. Қазір көптеген ғалымдар барлық элементтерді қайтадан 8 топқа бөлуге қайта оралу қажет деп санайды. Бұл жүйені жіңішке етеді; Октеттік (сегіз) топтардың ұстанымдарынан кейбір ережелер мен заңдар айқынырақ болады.

Топ элементтері сәйкес бөлінеді ішкі топтар. Кіші топ химиялық қасиеттері бойынша ұқсас топтың элементтерін біріктіреді. Бұл ұқсастық элементтер атомдарының электрондық қабаттарының құрылымындағы ұқсастыққа байланысты. Периодтық жүйеде топшалардың әрқайсысының элементтерінің таңбалары қатаң түрде тігінен орналасады.
Алғашқы жеті топта бір негізгі және бір қосалқы топша бар; сегізінші топта бір негізгі топша, «инертті» элементтер және үш қосалқы элементтер бар. Әрбір топшаның атауы әдетте жоғарғы элементтің атымен беріледі, мысалы: литий топшасы (Li-Na-K-Rb-Cs-Fr), хром топшасы (Cr-Mo-W). бір топша химиялық аналогтар болып табылады, бір топтың әртүрлі топшаларының элементтері кейде қасиеттері бойынша өте күрт ерекшеленеді. Бір топтың негізгі және қосалқы топшаларының элементтеріне ортақ қасиет тек оттегі үшін олардың бірдей ең жоғары валенттілігі болып табылады. Сонымен, VII топтың әртүрлі топшаларына жататын марганец Mn және хлор С1 химиялық жағынан ортақ дерлік жоқ: марганец - металл, хлор - әдеттегі бейметал. Бірақ олардың жоғары оксидтері мен сәйкес гидроксидтерінің формулалары ұқсас: Mn2O7 - Cl2O7; HMnO4 - HC1O4.
Периодтық жүйеде топтардан тыс орналасқан 14 элементтен тұратын екі көлденең жол бар. Әдетте олар үстелдің төменгі жағына орналастырылады. Бұл қатарлардың бірі лантанидтер деп аталатын элементтерден (сөзбе-сөз: лантанға ұқсас), екінші қатар - актинидтер элементтерінен (актинийге ұқсас) тұрады. Актинид таңбалары лантанид таңбаларының астында орналасқан. Бұл орналасу әрқайсысы 2 элементтен тұратын 14 қысқа топшаны көрсетеді: бұлар екінші жағы немесе лантанид-актинидтік топшалар.
Айтылғандардың негізінде: а) негізгі топшалар, б) бүйірлік топшалар және в) екінші жақ (лантанид-актинид) топшалары бар.

Айта кету керек, кейбір негізгі топшалар бір-бірінен элементтерінің атомдарының құрылымы бойынша да ерекшеленеді. Осыған сүйене отырып, периодтық жүйенің барлық топшаларын 4-ке бөлуге болады санаттар.
I. I және II топтардың негізгі топшалары (литий және бериллий топшалары).
II. Алты негізгі топша III - IV - V - VI - VII - VIII топтар (бор, көміртек, азот, оттегі, фтор және неон топшалары).
III. Он қосалқы топша (бірден I-VII топта және үшеу VIII топта). jfc,
IV. Он төрт лантанид-актинид топшасы.
Осы 4 категорияның ішкі топтарының саны арифметикалық прогрессия: 2-6-10-14.
Кез келген негізгі топшаның жоғарғы элементі 2-кезеңде екенін атап өткен жөн; кез келген жақтың жоғарғы элементі - 4-ші кезеңде; кез келген лантанид-актинид топшасының жоғарғы элементі 6-шы периодта. Осылайша, периодтық жүйенің әрбір жаңа жұп кезеңімен топшалардың жаңа категориялары пайда болады.
Белгілі бір топта және топшада болуды қоспағанда, әрбір элемент жеті кезеңнің бірінде болады.
Период - элементтердің осындай тізбегі, оның барысында олардың қасиеттері әдеттегі металдан әдетте металл емеске (металлоид) біртіндеп күшею ретімен өзгереді. Әрбір период инертті элементпен аяқталады. Металлдық қасиеттер әлсіреген сайын элементтерде бейметаллдық қасиеттер пайда бола бастайды және біртіндеп артады; периодтардың ортасында әдетте металдық және металл емес қасиеттерді бір немесе басқа дәрежеде біріктіретін элементтер бар. Бұл элементтерді көбінесе амфотерлік деп атайды.

Кезеңдердің құрамы.
Периодтар оларға кіретін элементтердің саны бойынша біркелкі емес. Алғашқы үшеуі кіші, қалған төртеуі үлкен деп аталады. Суретте. 8 кезеңдердің құрамын көрсетеді. Кез келген периодтағы элементтер саны 2p2 формуласымен өрнектеледі, мұндағы n бүтін сан. 2 және 3 периодтарда әрқайсысында 8 элемент бар; 4 және 5 - әрқайсысында 18 элемент; 6-32 элементте; 7-де, әлі аяқталмаған, 18 элемент бар, бірақ теориялық тұрғыдан 32 элемент болуы керек.
Бастапқы 1 кезең. Оның құрамында тек екі элемент бар: сутегі Н және гелий He. Қасиеттердің металдықтан бейметалдыққа ауысуы орын алады: мұнда бір әдетте амфотерлік элемент - сутегі. Соңғысы өзіне тән кейбір металдық қасиеттері бойынша сілтілік металдардың топшасын, ал металл емес қасиеттері бойынша галогендердің топшасын басқарады. Сондықтан сутегі жиі периодтық жүйеге екі рет - 1 және 7 топтарға орналастырылады.

Периодтардың сандық құрамының әртүрлі болуы маңызды нәтижеге әкеледі: кіші периодтардың көршілес элементтері, мысалы, көміртегі С және азот N, қасиеттері бойынша бір-бірінен күрт ерекшеленеді, ал үлкен периодтардың көршілес элементтері, мысалы, қорғасын Pb және висмут Би, қасиеттері жағынан бір-біріне әлдеқайда жақын, өйткені үлкен периодтарда элементтердің табиғатының өзгеруі шағын секірулерде болады. Ұзақ периодтардың жекелеген учаскелерінде металдықтың соншалықты баяу төмендеуі байқалады, көршілес элементтер химиялық қасиеттері бойынша өте ұқсас болып шығады. Мысалы, төртінші кезең элементтерінің триадасы: темір Fe - кобальт Ко - никель Ni, оны көбінесе «темір семьясы» деп атайды. Көлденең ұқсастық (көлденең ұқсастық) мұнда тіпті тік ұқсастық (вертикальды аналогия) қабаттасады; Сонымен, темір топшасының элементтері – темір, рутений, осмий – «темір семьясының» элементтеріне қарағанда бір-біріне химиялық жағынан азырақ ұқсас.
Көлденең аналогияның ең жарқын мысалы - лантанидтер. Олардың барлығы химиялық құрамы жағынан бір-біріне және лантан Ла-ға ұқсас. Табиғатта олар серіктестіктерде кездеседі, бөлу қиын, олардың көпшілігіне тән ең жоғары валенттілік 3. Ерекше ішкі периодтылық лантанидтерде табылған: олардың әрбір сегізінші бөлігі орналасу реті бойынша белгілі бір дәрежеде қайталанады. біріншісінің қасиеттері мен валенттілік күйлері, яғни санақ қайдан басталады. Осылайша, terbium Tb церий Сеге ұқсас; лютеций Lu - гадолинийге дейін Gd.
Актинидтер лантанидтерге ұқсас, бірақ олардың көлденең ұқсастығы әлдеқайда аз дәрежеде көрінеді. Кейбір актинидтердің (мысалы, уран U) ең жоғары валенттілігі алтыға жетеді. Негізінен мүмкін және олардың арасында ішкі кезеңділік әлі расталған жоқ.

Периодтық жүйедегі элементтердің орналасуы. Мозли заңы.

Д.И.Менделеев элементтерді белгілі бір ретпен орналастырды, оны кейде «Менделеев қатары» деп те атайды.Жалпы алғанда бұл реттілік (нөмірлеу) элементтердің атомдық массаларының ұлғаюымен байланысты.Бірақ ерекше жағдайлар да бар.Кейде логикалық жүрісі валенттіліктің өзгеруі атомдық массалардың өзгеру барысымен қайшы келеді Мұндай жағдайларда жүйелеудің осы екі негізінің кез келгеніне артықшылық беру қажеттілігі туындайды.Кейбір жағдайларда Д.И.Менделеев элементтердің орналасу принципін бұзды. атомдық массаларының ұлғаюына сәйкес және элементтер арасындағы химиялық аналогияға сүйенді.Егер Менделеев никельді Ni кобальт Ко-дан бұрын, йод I-ті Те теллурдан бұрын орналастырса, онда бұл элементтер қасиеттеріне сәйкес келмейтін топшалар мен топтарға және олардың ең жоғары деңгейіне кіретін еді. валенттілік.
1913 жылы ағылшын ғалымы Г.Мозли әртүрлі элементтерге арналған рентген сәулелерінің спектрлерін зерттей отырып, Менделеевтің периодтық жүйесіндегі элементтердің сандарын осы сәулелердің толқын ұзындығымен байланыстыратын заңдылықты байқады, бұл белгілі бір элементтердің сәулеленуімен катодты бұлттар. Бұл сәулелердің толқын ұзындықтарының өзара мәндерінің квадрат түбірлері сәйкес элементтердің реттік сандарымен сызықты түрде байланысты екені анықталды. Г.Мозели заңы «Менделеев қатарының» дұрыстығын тексеруге мүмкіндік берді және оның мінсіздігін растады.
Мысалы, № 20 және № 30 элементтердің мәндері белгілі болсын, олардың жүйедегі сандары бізге күмән тудырмайды. Бұл мәндер сызықтық қатынаста көрсетілген сандармен байланысты. Мысалы, кобальтқа (27) берілген санның дұрыстығын тексеру үшін және атомдық массасы бойынша никельде бұл сан болуы керек еді, ол катодтық сәулелермен сәулеленеді: нәтижесінде кобальттан рентген сәулелері шығады. . Оларды қолайлы дифракциялық торларда (кристалдарда) ыдырату арқылы біз осы сәулелердің спектрін аламыз және спектрлік сызықтардың ең айқынын таңдап, осы сызыққа сәйкес сәуленің толқын ұзындығын () өлшейміз; содан кейін ординатадағы мәнді алып тастаңыз. Алынған А нүктесінен х осіне параллель түзу жүргіземіз, ол бұрын анықталған түзумен қиылысқанша. В қиылысу нүктесінен абсцисса осіне перпендикуляр түсіреміз: ол бізге 27-ге тең кобальт санын дәл көрсетеді. Сонымен, Д.И.Менделеев элементтерінің периодтық жүйесі – ғалымның логикалық тұжырымдарының жемісі – алынды. эксперименттік растау.

Периодтық заңның қазіргі тұжырымы. Элементтің реттік санының физикалық мағынасы.

Г.Мозелидің жұмысынан кейін элементтің атомдық массасы өзінің жетекші рөлін бірте-бірте жаңа, ішкі (физикалық) мағынасында әлі анық емес, бірақ айқынырақ константаға - реттік немесе, олар сияқты, бере бастады. енді элементтің атомдық нөмірі деп аталады. Бұл тұрақтының физикалық мағынасын 1920 жылы ағылшын ғалымы Д.Чэдвик ашты. Д.Чэдвик эксперимент арқылы элементтің реттік нөмірі осы элемент атомының ядросының Z оң зарядының мәніне, яғни ядродағы протондар санына сан жағынан тең екенін анықтады. Д.И.Менделеев күдіктенбей, элементтерді олардың атомдарының ядроларының зарядының ұлғаюына дәл сәйкес келетін ретпен орналастырғаны белгілі болды.
Сонымен қатар, бір элемент атомдары бір-бірінен массасы бойынша ерекшеленуі мүмкін екендігі де анықталды; мұндай атомдар изотоптар деп аталады. Атомдар мысал бола алады: және . Периодтық жүйеде бір элементтің изотоптары бір жасушаны алады. Изотоптардың ашылуына байланысты химиялық элемент ұғымы нақтыланды. Қазіргі уақытта химиялық элемент дегеніміз - ядролық зарядтары бірдей - ядродағы протондар саны бірдей атомдар түрі. Периодтық заңның тұжырымы да пысықталды. Заңның қазіргі тұжырымы былай делінген: элементтердің және олардың қосылыстарының қасиеттері олардың атомдарының ядроларының мөлшеріне, зарядына периодты түрде тәуелді.
Атомдардың сыртқы электрондық қабаттарының құрылымымен, атомдық көлемдерімен, иондану энергиясымен және басқа қасиеттерімен байланысты элементтердің басқа сипаттамалары да периодты түрде өзгеріп отырады.

Периодтық жүйе және элементтер атомдарының электрондық қабаттарының құрылымы.

Кейінірек анықталғандай, элементтің реттік нөмірі ғана терең физикалық мағынаға ие емес, сонымен бірге бұрын қарастырылған басқа ұғымдар да бірте-бірте физикалық мағынаға ие болды. Мысалы, элементтің ең жоғары валенттілігін көрсететін топ нөмірі сол арқылы химиялық байланыстың түзілуіне қатыса алатын белгілі бір элемент атомының электрондарының максималды санын көрсетеді.
Период саны өз кезегінде берілген периодтағы элемент атомының электрондық қабатында болатын энергия деңгейлерінің санына қатысты болып шықты.
Осылайша, мысалы, қалайы Sn «координаталары» (реттік нөмірі 50, период 5, IV топтың негізгі топшасы) қалайы атомында 50 электрон бар екенін білдіреді, олар 5 энергетикалық деңгейде таралады, тек 4 электрон ғана валентті. .
Әртүрлі санаттағы топшалардағы элементтерді табудың физикалық мағынасы өте маңызды. I категорияның топшаларында орналасқан элементтер үшін келесі (соңғы) электрон сыртқы деңгейдің s-ішкі деңгейінде орналасады екен. Бұл элементтер электронды отбасына жатады. II категорияның топшаларында орналасқан элементтер атомдары үшін келесі электрон сыртқы деңгейдің p-қосалқы деңгейінде орналасады. Бұл «р» электронды семьясының элементтері.Осылайша, қалайы атомдарының келесі 50-ші электроны сыртқы, яғни 5-ші энергетикалық деңгейдің p-төменгі деңгейінде орналасқан.
III санаттағы топша элементтерінің атомдары үшін келесі электрон d-қосалқы деңгейде орналасады, бірақ сыртқы деңгейден бұрын бұл «d» электронды отбасының элементтері. Лантанид пен актинид атомдары үшін келесі электрон сыртқы деңгейден бұрын f-қосалқы деңгейде орналасады. Бұл «f» электронды отбасының элементтері.
Сондықтан, жоғарыда атап өткен осы 4 категорияның топшаларының сандары, яғни 2-6-10-14 s-p-d-f ішкі деңгейлеріндегі электрондардың максималды санымен сәйкес келуі кездейсоқ емес.
Бірақ электронды қабықшаның толтырылу реті туралы мәселені шешуге және кез келген элемент атомының электрондық формуласын алуға және периодтық жүйенің негізінде әрбір келесі деңгейдің деңгейі мен ішкі деңгейін анық көрсететіні белгілі болды. электрон. Периодтық жүйе элементтердің бірінен соң бірі периодтарға, топтарға, топшаларға орналасуын және олардың электрондарының деңгейлер мен ішкі деңгейлер бойынша таралуын көрсетеді, өйткені әрбір элементтің өзінің соңғы электронын сипаттайтын өзіндік болады. Мысал ретінде цирконий (Zr) элементінің атомының электрондық формуласын құрастыруды талдап көрейік. Периодтық жүйе бұл элементтің көрсеткіштері мен «координатасын» береді: реттік нөмірі 40, период 5, IV топ, бүйірлік топша Бірінші қорытындылар: а) барлық 40 электрон, б) бұл 40 электрон бес энергетикалық деңгейге таралады; в) 40 электронның 4-еуі ғана валенттілік, г) келесі 40-шы электрон сыртқы, яғни төртінші энергетикалық деңгейден бұрын d-қосалқы деңгейге кірді. Цирконийдің алдындағы 39 элементтің әрқайсысына ұқсас қорытынды жасауға болады, тек индикаторлары мен координаттары ғана болады. әр уақытта әртүрлі болыңыз.
Демек, периодтық жүйеге негізделген элементтердің электрондық формулаларын құрастырудың әдістемелік әдісі әрбір элементтің электронды қабатын берілген элементке апаратын жол бойымен дәйекті түрде қарастырып, оның «координаттары» арқылы оның келесі электроны қайда кеткенін анықтаудан тұрады. қабықта.
Бірінші периодтың алғашқы екі элементі, сутегі Н және гелий, s-түріне жатпайды. Олардың екі электроны бірінші деңгейдің s- ішкі деңгейіне өтеді. Біз жазамыз: Бірінші кезең осында аяқталады, бірінші энергетикалық деңгей де. Екінші периодтың келесі екі элементі, литий Li және бериллий Be, I және II топтардың негізгі топшаларында. Бұлар да s-элементтер. Олардың келесі электрондары 2-ші деңгейдің s ішкі деңгейінде орналасады. Біз жазамыз Келесі, 2-ші периодтың 6 элементі қатарынан: бор B, көміртегі C, азот N, оттегі O, фтор F және неон Ne. Бұл элементтердің III - Vl топтарының негізгі топшаларында орналасуына сәйкес олардың келесі алты электроны 2-ші деңгейдің p-қосалқы деңгейінде орналасады. Біз жазамыз: Екінші кезең неонның инертті элементімен аяқталады, екінші энергетикалық деңгей де аяқталды. Бұдан кейін I және II топтардың негізгі топшаларының үшінші периодының екі элементі: натрий Na және магний Mg. Бұл s-элементтер және олардың келесі электрондары 3-ші деңгейдің s-қосалқы деңгейінде орналасқан.Одан кейін 3-ші периодтың алты элементі бар: алюминий Al, кремний Si, фосфор P, күкірт S, хлор С1, аргон Ar. III - VI топтардың негізгі топшаларында осы элементтердің орналасуына сәйкес олардың келесі электрондары алты арасында 3-ші деңгейдің p-қосалқы деңгейінде орналасады - 3-ші периодты инертті элемент аргон аяқтайды, бірақ 3-ші энергетикалық деңгей әлі аяқталмаған, ал оның үшінші мүмкін d-қосалқы деңгейінде электрондар жоқ.
Одан кейін I және II топтардың негізгі топшаларының 4-периодының 2 элементі: калий К және кальций Са. Бұл тағы да s-элементтер. Олардың келесі электрондары s-кіші деңгейде болады, бірақ қазірдің өзінде 4-ші деңгейде. Бұл келесі электрондар үшін 3d ішкі деңгейін толтырғаннан гөрі, ядродан алыс орналасқан 4-ші деңгейді толтыра бастағаны энергетикалық жағынан тиімдірек. Жазамыз: № 21 скандий Sc-дан № 30 мырыш Zn-ге дейінгі 4-ші периодтың келесі он элементі III - V - VI - VII - VIII - I - II топтардың бүйірлік топшаларында. Олардың барлығы d-элементтер болғандықтан, олардың келесі электрондары сыртқы деңгейден бұрын d-қосалқы деңгейде орналасады, яғни ядродан үшінші. Біз жазамыз:
4-периодтың келесі алты элементі: галлий Ga, германий Ge, мышьяк As, селен Se, бром Br, криптон Kr - топтардың III - VIIJ негізгі топшаларында. Олардың келесі 6 электрондары сыртқы, яғни 4-деңгейдің p-төменгі деңгейінде орналасқан: 3b элементтері қарастырылады; төртінші кезең инертті элемент криптонмен аяқталады; аяқталды және 3-ші энергетикалық деңгей. Дегенмен, 4-деңгейде тек екі ішкі деңгей толығымен толтырылады: s және p (мүмкіндік 4-тен).
Бұдан кейін I және II топтардың негізгі топшаларының 5 периодының 2 элементі: No 37 рубидий Rb және No 38 стронций Sr. Бұл s-семьясының элементтері, ал олардың келесі электрондары 5-ші деңгейдің s-қосалқы деңгейінде орналасқан: Соңғы 2 элемент - № 39 иттрий Ю No 40 цирконий Zr - бүйірлік топшаларда, яғни, жатады. d-отбасысына. Олардың келесі электрондарының екеуі d-ішкі деңгейге өтеді, сыртқы, яғни. 4-деңгей Барлық жазбаларды ретімен қорытындылай келе, цирконий атомының электрондық формуласын құрастырамыз.

Алынған формуланы, әрине, тек энергия деңгейлері бойынша электрондардың таралуына оңайлатуға болады: Zr – 2|8| 18 |8 + 2| 2 (көрсеткі келесі электронның кіру нүктесін көрсетеді; валенттік электрондардың асты сызылған). Топшалар категориясының физикалық мағынасы келесі электронның атом қабығына түсетін жеріндегі айырмашылықта ғана емес, сонымен қатар валенттік электрондардың орналасатын деңгейлерінде де жатыр. Жеңілдетілген электрондық формулаларды салыстырудан, мысалы, хлор (3-период, VII топтың негізгі топшасы), цирконий (5-ші период, IV топтың екінші топшасы) және уран (7-ші период, лантанид-актинид топшасы)
№17, С1-2|8|7
№40, Zr - 2|8|18|8+ 2| 2
№92, Ұ - 2|8|18 | 32 |18 + 3|8 + 1|2
кез келген негізгі топшаның элементтері үшін тек сыртқы деңгейдегі электрондар (s және p) валенттілік бола алатынын көруге болады. Екінші реттік топшалардың элементтері үшін сыртқы және ішінара сыртқы алдыңғы деңгейдің электрондары (s және d) валенттілік болуы мүмкін. Лантанидтерде және әсіресе актинидтерде валенттік электрондар үш деңгейде орналасуы мүмкін: сыртқы, сыртқы алдыңғы және сыртқы. Әдетте, валенттік электрондардың жалпы саны топ нөміріне тең.

Элемент қасиеттері. Иондану энергиясы. Электрондық жақындық энергиясы.

Элементтердің қасиеттерін салыстырмалы түрде қарастыру периодтық жүйенің үш мүмкін бағыты бойынша жүзеге асырылады: а) көлденең (период бойынша), б) тік (кіші топ бойынша), в) диагональ. Дәлелдеуді жеңілдету үшін 1-ші кезеңді, аяқталмаған 7-ні, сондай-ақ бүкіл VIII топты алып тастаймыз. Жүйенің негізгі параллелограммы қалады, оның жоғарғы сол жақ бұрышында литий Li (No3), төменгі сол жақ бұрышында - цезий Cs (No55) болады. Жоғарғы оң жақта – фтор F (No9), төменгі оң жақта – астатин Аt (No85).
бағыттар. Көлденең бағытта солдан оңға қарай атомдардың көлемі бірте-бірте азаяды; пайда болады, бұл электрон қабығына ядро зарядының ұлғаюының әсерінің нәтижесі. Тік бағытта жоғарыдан төменге қарай деңгейлер санының ұлғаюы нәтижесінде атомдардың көлемі бірте-бірте өседі; диагональды бағытта - әлдеқайда аз айқын және қысқарақ - жақын болып қалады. Бұл әдеттегідей ерекшеліктер бар жалпы үлгілер.
Негізгі топшаларда атомдардың көлемі ұлғайған сайын, яғни жоғарыдан төменге қарай сыртқы электрондардың жойылуы жеңілдей түседі және атомдарға жаңа электрондардың қосылуы қиындай түседі. Электрондардың кері айналуы элементтердің қалпына келтіру қабілетін сипаттайды, бұл әсіресе металдарға тән. Электрондардың қосылуы бейметалдарға тән тотығу қабілетін сипаттайды. Демек, негізгі топшаларда жоғарыдан төмен қарай элементтер атомдарының қалпына келтіру күші артады; осы элементтерге сәйкес келетін қарапайым денелердің металдық қасиеттері де артады. Тотығу қабілеті төмендейді.
Периодтар бойынша солдан оңға қарай өзгерістер суреті қарама-қарсы: элементтер атомдарының тотықсыздану қабілеті төмендейді, ал тотықтырғышы жоғарылайды; осы элементтерге сәйкес келетін қарапайым денелердің металл емес қасиеттері артады.
Диагональды бағытта элементтердің қасиеттері азды-көпті жақын болып қалады. Бұл бағытты мысалда қарастырайық: бериллий-алюминий
Бериллий Be-ден алюминий Al-ға дейін тікелей Be → A1 диагональ бойымен жүруге болады, ол B бор арқылы да мүмкін, яғни Be → B және B → A1 екі катетінің бойымен. Бериллийден борға дейінгі бейметалдық қасиеттердің күшеюі және олардың бордан алюминийге дейін әлсіреуі периодтық жүйенің бір топшасында болмаса да, диагональ бойынша орналасқан бериллий мен алюминий элементтерінің қасиеттері бойынша біршама ұқсастыққа ие екендігін түсіндіреді.
Сонымен, периодтық жүйе арасында элементтер атомдарының құрылымы және олардың химиялық қасиеттерітығыз байланыс бар.
Кез келген элемент атомының қасиеттері – электрон беру және оң зарядталған ионға айналу – иондану энергиясы I* деп аталатын энергияның шығынымен сандық түрде анықталады. Ол ккал/г-атоммен немесе hJ/g-атоммен көрсетіледі.

Бұл энергия неғұрлым аз болса, элементтің атомы неғұрлым күшті болса, соғұрлым тотықсыздандырғыш қасиет көрсетеді, элемент соғұрлым металдық; бұл энергия неғұрлым көп болса, соғұрлым металдық қасиеттері әлсіз, элементтің бейметалдық қасиеттері күшті болады. Кез келген элемент атомының электронды қабылдап, бір мезгілде теріс зарядты ионға айналу қасиеті, энергияның неғұрлым энергиялық электрон жақындығы E деп аталатын бөлінген энергия мөлшерімен бағаланады; ол сондай-ақ ккал/г-атоммен немесе кДж/г-атоммен көрсетіледі.

Электрондық жақындық элементтің металл емес қасиеттерді көрсету қабілетінің өлшемі ретінде қызмет ете алады. Бұл энергия неғұрлым көп болса, соғұрлым элемент металл емес, ал керісінше, энергия аз болған сайын, элемент металл болады.
Көбінесе элементтердің қасиеттерін сипаттау үшін мән қолданылады, ол аталады электртерістілік.
Ол: иондану энергиясы мен электронның жақындық энергиясының арифметикалық қосындысы

Тұрақты - элементтердің металл еместігінің өлшемі. Ол неғұрлым үлкен болса, соғұрлым күшті элемент металл емес қасиеттерді көрсетеді.
Барлық элементтердің табиғаты бойынша екі жақты екенін есте ұстаған жөн. Элементтерді металдар және бейметалдар деп бөлу белгілі бір дәрежеде шартты, өйткені табиғатта өткір жиектер жоқ. Элементтің металдық қасиеттерінің жоғарылауымен оның метагикалық емес қасиеттері әлсірейді және керісінше. Элементтердің ең «металдысы» - франций Fr - ең аз металл емес, ең "металл емес" - фтор F - ең аз металдық деп санауға болады.
Есептелген энергиялардың мәндерін – иондану энергиясы мен электронға жақындық энергиясын қорытындылайтын болсақ, мынаны аламыз: цезий үшін мән 90 ккал/г-а., литий үшін 128 ккал/г-а., фтор үшін = 510 ккал/г-а. (Мән сондай-ақ кДж/г-а түрінде көрсетіледі). Бұл электртерістіктің абсолютті мәндері. Қарапайымдылық үшін литийдің (128) электртерістігін бірлік ретінде алып, электртерістіктің салыстырмалы мәндері қолданылады. Сонда фтор (F) үшін мынаны аламыз:

Цезий (Cs) үшін салыстырмалы электртерістілік болады
Негізгі топшалар элементтерінің электртерістігінің өзгеру графигі бойынша
I-VII топтар. I-VII топтардың негізгі топшаларының элементтерінің электртерістігі салыстырылды. Берілген деректер сутектің 1-периодтағы шынайы орнын көрсетеді; әртүрлі топшаларда жоғарыдан төменге қарай элементтердің металдылығының бірдей емес өсуі; элементтердің кейбір ұқсастығы: сутегі - фосфор - теллур (= 2,1), бериллий және алюминий (= 1,5) және басқа да бірқатар элементтер. Жоғарыда келтірілген салыстырулардан көріп отырғанымыздай, электртерістілік мәндерін пайдалана отырып, шамамен бір-бірімен, тіпті әртүрлі топшалардың элементтерін және әртүрлі периодтарды салыстыруға болады.

I-VII топтардың негізгі топшаларының элементтерінің электртерістігінің өзгеру графигі.

Периодтық заң мен элементтердің периодтық жүйесінің философиялық, ғылыми және әдістемелік маңызы зор. Олар: бізді қоршаған әлемді танудың құралы. Периодтық заң табиғаттың диалектикалық-материалистік мәнін ашады және көрсетеді. Периодтық заң мен элементтердің периодтық жүйесі бізді қоршаған дүниенің бірлігі мен материалдылығын нанымды түрде дәлелдейді. Олар танымның маркстік диалектикалық әдісінің негізгі белгілерінің дұрыстығын ең жақсы растау болып табылады: а) заттар мен құбылыстардың өзара байланысы мен өзара тәуелділігі, б) қозғалыс пен дамудың үздіксіздігі, б) сандық өзгерістердің сапалық өзгерістерге ауысуы. , г) қарама-қарсылықтардың күресі мен бірлігі.
Үлкен ғылыми маңызыПериодтық заң химиялық, физикалық, минералогиялық, геологиялық, техникалық және басқа ғылымдар саласындағы шығармашылық жаңалықтарға көмектесетіндігінде жатыр. Периодтық заң ашылғанға дейін химия ішкі байланысы жоқ оқшауланған, фактілік ақпараттың жинақталуы болды; енді мұның бәрі біртұтас жүйеге келтірілді. Периодтық заң мен элементтердің периодтық жүйесі негізінде химия және физика саласында көптеген жаңалықтар ашылды. Периодтық заң білімге жол ашты ішкі құрылымыатом және оның ядросы. Ол тың жаңалықтармен байып, табиғаттың мызғымас, объективті заңы ретінде бекітіледі. Периодтық заң мен элементтердің периодтық жүйесінің үлкен әдістемелік және әдістемелік маңыздылығы мынада: химияны оқу кезінде олар студенттің диалектикалық материалистік дүниетанымын дамытуға мүмкіндік береді және химия курсын меңгеруіне жағдай жасайды: Химияны оқып-үйренуде химия пәнін оқу барысында оның диалектикалық материалистік дүниетанымын дамытуға мүмкіндік туғызады. жеке элементтердің және олардың қосылыстарының қасиеттерін есте сақтауға негізделуі керек, бірақ периодтық заңмен және элементтердің периодтық жүйесімен көрсетілген заңдылықтарға сүйене отырып, жай және күрделі заттардың қасиеттерін бағалау.