Структура периодической системы (ПС) химических элементов Д.И. Менделеева
Элементы, объединенные в одном и том же вертикальном столбце ПС, составляют группуэлементов.
Группа обозначается римской цифрой ( от I до Ѵlll). Группы делятся на главные и побочные. Последние состоят из элементов только больших периодов (lѴ, Ѵ, Ѵl). Главные подгруппы включают элементы как больших, так и малых периодов (l ,ll lll).
| № группы - 8 |
Номер группы соответствует высшей степени окисления элемента. Низшая степень окисления определяется по правилу:
Например, азот N находится в Ѵ группе. Следовательно, его высшая степень окисления +5, низшая -3. Хлор Сl – элемент Ѵll группы, его высшая степень окисления +7, низшая -1.
В главных подгруппах с ростом порядковых номеров элементов усиливаются металлические свойства ( способность атома отдавать электроны) образуемых ими простых веществ и ослабевают неметаллические свойства ( способность атома принимать электроны); усиливается основный характер оксидов и гидроксидов.
Последовательность элементов, построенная по возрастанию их порядковых номеров, начинающаяся щелочным металлом и заканчивающаяся инертным газом, представляет собой период.
Период обозначается арабской цифрой (от 1 до 7). Номер периода указывает общее число энергетических уровней в атоме данного элемента и одновременно номер заполняемого уровня.
Химические свойства элементов и образованных ими веществ по периоду закономерно изменяются:
1. Металлические свойства простых веществ, наиболее ярко выраженные у щелочных металлов, ослабевают и сменяются неметаллическими, которые наиболее ярко выражены у галогенов.
2. Значение высшей степени окисления возрастает от +1 до +7.
3. Основные оксиды элементов начала периода сменяет амфотерный оксид и далее – кислотные, свойства которых усиливаются:
Nа2О → МgО → Аl2О3 → SiО2 → Р2О5 → SО3 → Сl2О7
Основные оксиды амфотерный оксид кислотные оксиды
4.Гидроксиды – основания через амфотерный гидроксид сменяются все более сильными кислотами:
NаОН → Мg(ОН)2 → Аl(ОН)3 → Н2SiО3 → Н3РО4 → Н2SО4 → НСlО4
Щелочь основание амфотерный слабая кислота средней сильная очень сильная
гидроксид кислота силы кислота кислота
При переходе к новому периоду свойства элементов изменяются аналогичным образом.
На основании этих наблюдений Д.И.Менделеев сформулировал Периодический закон, который в соответствии с принятой в настоящее время терминологией звучит так:
Свойства химических элементов и образованных ими веществ находятся в периодической зависимости от их относительных атомных масс.
Открытие изотопов позволило дать другое, современное определение Периодического закона:
Свойства химических элементов и образованных ими веществ находятся в периодической зависимости от зарядов их атомных ядер.
Положение элемента в периодической системе и строение атома
| Физический смысл | |
| 1.порядкового номера химического элемента | Численно совпадает с зарядом атомного ядра и количеством электронов в атоме. |
| 2.номера периода, в котором находится элемент | Указывает число энергетических уровней в атоме данного элемента. |
| 3.номера группы, в которой находится элемент | Указывает число валентных электронов, которые могут участвовать в образовании химических связей. |
| 4. периодичности | Свойства химических элементов изменяются периодически с возрастанием порядкового номера элемента, потому, что периодически изменяется число электронов во внешнем слое атома. |
Квантовые числа
Важным следствием из квантовой механики является то, что вся совокупность сложных движений электрона в атоме может описываться четырьмя квантовыми числами.n,l,m,s.
Первое квантовое число-это главное квантовое число n, оно характеризует запас энергии электрона и размер электронного облака. Главное квантовое число принимает значение натурального ряда чисел: n = 1,2,3, и т.д. Если главное квантовое число равно 1, то электрон находится на первом энергетическом уровне (электронном слое), если n = 2, то на втором и так далее. Чем больше главное квантовое число, тем электрон дальше от ядра, тем больше запас его энергии, тем слабее связь электрона с ядром. Следовательно, такой электрон легче удалить из атома.
Энергетический уровень (электронный слой) – это совокупность электронных состояний, имеющих одинаковое значение главного квантового числа n, т.е. одинаковые размер электронного облака и запас энергии электрона.
Второе квантовое число – это орбитальное квантовое число l, оно характеризует форму электронного облака. Орбитальное квантовое число зависит от главного { l = 0,1,2,3,…( n-1)}, каждому n соответствует ряд значений орбитального квантового числа. Каждый электронный уровень состоит из совокупности энергетических подуровней, которые имеют некоторые различия в энергии. Приведем численные значения, которые принимает орбитальное квантовое число. Для них принята «кодировка» буквами, которые и обозначают подуровень данного уровня, на котором находится электрон:
Значение орбитального квантового числа: 0 1 2 3 4
Подуровень: s p d f g
При n = 1, l = 0. Таким образом, первый уровень имеет один подуровень: s-подуровень.
При n = 2, l = 0,1. То есть, второй уровень имеет два подуровня: s- и р- подуровни.
При n = 3, l = 0,1,2. То есть, третий уровень имеет три подуровня: s-, р-,d- подуровни и так далее.
Отсюда ясно, что номер уровня указывает на число подуровней, которыми он располагает.
Энергетический подуровень – это совокупность электронных состояний,