Периодичность изменения свойств атомов химических элементов первых трех периодов
Периодический закон
Современная формулировка периодического закона: свойства атомов химических элементов, а также состав и свойства образованных ими простых и сложных веществ находятся в периодической зависимости от зарядов ядер атомов.
Периодическая система – графическое отображение периодического закона.
В ПСХЭ расположены в порядке возрастания атомного номера (порядкового). Физический смысл атомного номера состоит в том, что он равен положительному заряду ядра атома (а следовательно, и числу протонов в ядре и электронов в электронной оболочке в атоме соответствующего элемента).
Период– горизонтальный ряд элементов в ПС. Физический смысл номера периода заключается в том, что он указывает на число энергетических уровней, содержащих электроны в атомах данного элемента (основное состояние). Первые три периода называются малыми, остальные – большими.
Группа – вертикальный столбец подобных по химическим свойствам элементов. Физический смысл номера группы состоит в том, что он, как правило, указывает число валентных электронов в атоме.
Валентные электроны – электроны, участвующие в образовании химических связей.
Всего в таблице 18 групп, пронумерованных арабскими или римскими цифрами. В последнем случае к номеру группы добавляют буквы А или В. Группы А называются главными, а группы В – побочными. В атомах элементов А-групп электронами заполняется внешний электронный слой (s- или р-энергетических подуровень), а в атомах элементов В-групп происходит заполнение предвнешнего (d-подуровня) или третьего снаружи (f-подуровня) энергетического уровня.
По характеру заполнения электронами энергетических подуровней различают четыре семейства элементов:
1) s-элементы – последним заполняется s-подуровень внешнего энергетического уровня;
2) р-элементы – последним заполняются р-подуровень внешнего энергетического уровня;
3) d-элементы – последним заполняется d-подуровень предвнешнего энергетического уровня;
4) f-элементы (лантиноиды – 4f-элементы и актиниды – 5f-элементы) – последним заполняется f-подуровень третьего снаружи энергетического уровня.
Кроме того, элементы делятся на металлы и неметаллы. Условная граница между ними проходит по ломанной линии В – At. Расположенные вблизи линии элементы (B, Si, Ge, As, Te, At) часто называют полуметаллами.
Некоторые элементы, расположенные в одной группе и имеющие подобные химические свойства, имеют общее групповое название. Поэтому признаку различают естественные семейства элементов:
· щелочные металлы – элементы IA-группы (кроме водорода);
· щелочноземельные металлы – четыре элемента IIA-группы: Ca, St, Ba, Ra;
· халькогены – элементы VIA-группы;
· галогены – элементы VIIA-группы;
· благородные (инертные) газы – элементы VIIIA-группы.
Периодичность изменения свойств атомов химических элементов первых трех периодов
Атомы характеризуются следующими параметрами:
1) радиусом rат;
2) энергией ионизации Еион – минимальной энергией, необходимой для отрыва от атома наименее связанного с ким электрона;
3) сродством к электрону Еср – энергией, которая выделяется или поглощается при присоединении электрона к электронейтральному атому;
4) электроотрицательностью – условной величиной, характеризующей способность атома элемента в составе химических соединений притягивать к себе электроны от атомов-партнеров по химической связи;
5) металлическими свойствами – способностью атомов отдавать электроны;
6) неметаллические свойства – способностью атомов принимать электроны;
7) число электронов на внешнем уровне;
8) высшей степенью окисления (как правило, равна номеру группы);
9) низшей степенью окисления, которая для элементов групп IVA – VIIA находится как разность «номер группы – 8».
Характер изменения перечисленных свойств атомов по периодам и группам для элементов первых трех периодов обобщен в таблице:
| Свойства | Тенденции в изменении | |
| В периодах | В группах А | |
| Радиус атома | Уменьшается | Возрастает |
| Энергия ионизации | Возрастает | Уменьшается |
| Сродство к электрону | Возрастает | Уменьшается |
| Электроотрицательность | Возрастает | Уменьшается |
| Металлические (восстановительные) свойства | Уменьшается | Возрастает |
| Неметаллические (окислительные) свойства | Возрастает | Уменьшается |
| Число электронов на внешнем электронном слое | Возрастает от 1 до 8 | Не изменяется |
| Высшая степень окисления | Возрастает от +1 до +7 | Не изменяется |
Определенные зависимости наблюдаются также и для радиусов ионов:
1) для данного элемента радиус аниона больше, а радиус катиона меньше радиуса электронейтрального атома. Например:
R(O2-) r(O) r(O2+);
2) при одинаковом числе электронных слоев для разных частиц радиус зависит от заряда ядра частицы: чем больше заряд ядра, тем меньше радиус. Например:
r(Ca2+) r(K+) r(Ar) r(Cl-).
Ряд увеличения электроотрицательности атомов: металлы, Si, B, H, P, C, S, Cl, N, O, F.