Періодичний закон і Періодична система хімічних елементів Менделєєва

Періодичний закон і Періодична система хімічних елементів Д. І. Менделєєва – основа сучасної хімії. Вони відносяться до таких наукових закономірностям, які відображають явища, реально існуючі в природі, і тому ніколи не втратять свого значення.

Їх відкриття було підготовлено всім ходом історії розвитку хімії, проте потрібна була геніальність Д. І. Менделєєва, його дар наукового передбачення, щоб ці закономірності були сформульовані і графічно представлені у вигляді таблиці. Ми будемо користуватися сучасними синонімами тих термінів, які застосовував великий російський хімік.

Передумови відкриття Періодичного закону Д. І. Менделєєвим

Накопичення фактологічного матеріалу

На час відкриття Періодичного закону було відомо 63 хімічні елементи, описані склад і властивості їх численних з’єднань.

Роботи вчених – попередників Д. І. Менделєєва

Класифікація Берцелиуса. Видатний шведський хімік Й. Я. Берцеліус розділив всі елементи на метали і неметали на основі відмінностей у властивостях утворених ними простих речовин і сполук. Він визначив, що металам відповідають основні оксиди і підстави, а неметаллам – кислотні оксиди і кислоти.

Але груп було всього дві, вони були великі і включали значно відрізняються один від одного елементи. Наявність амфотерних оксидів і гідроксидів у деяких металів вносило плутанину. Класифікація була невдалою.

Тріади Деберейнера (1816 г.). Німецький хімік І. В. Деберейнер розділив елементи по три на основі подібності у властивостях утворених їм речовин і так, щоб величина, яку ми зараз розуміємо як відносну атомну масу (Ат) середнього елемента, дорівнювала середньому арифметичному двох крайніх. Приклад тріади: Li, Nа, К.

Аr (Nа) = (7 + 39): 2 = 23

Прикладами інших тріад можуть служити:

S, Sе, Ті;

СІ, Вг, I.

Робота І. Деберейнера послужила підтвердженням думки про наявність певного зв’язку між атомними масами і властивостями елементів. Але йому вдалося скласти лише чотири тріади, класифікувати всі відомі на той час елементи він не зумів.

Спіраль Шанкуртуа (1862 г.). Професор Паризької вищої школи А. Бегье де Шанкуртуа запропонував розташовувати елементи по спіралі або утворює циліндра в порядку зростання їх атомних мас і вказав, що в цьому випадку можна помітити подібність властивостей утворених елементами речовин, якщо вони потрапляють на одну і ту ж вертикальну лінію циліндра, розташовуючись один під іншим, наприклад:
Періодичний закон і Періодична система хімічних елементів Д. І. Менделєєва і будова атома
Октави Ньюлендса (1865). Американський хімік Д. А. Р. Ньюлендса намагався розташувати відомі йому елементи в порядку зростання їх атомних мас і виявив разючу подібність між кожним восьмим за рахунком елементом, починаючи з будь-якого, подібно будові музичної октави, що складається з восьми звуків. Він назвав своє відкриття законом октав:
[[Image:]] Періодичний закон і Періодична система хімічних елементів Д. І. Менделєєва і будова атома

Однак йому не вдалося задовільно пояснити знайдену закономірність, більш того, в його таблиці не знайшлося місця не відкритим ще елементам, а в деякі вертикальні стовпці потрапили елементи, що різко відрізняються за своїми властивостями. Лондонське хімічне товариство зустріло його закон октав байдуже і запропонувало Ньюлендса спробувати розташувати елементи за алфавітом і виявити якусь закономірність. Таблиця Мейєра (1864 р). Німецький дослідник Л. Мейєр розташував хімічні елементи також в порядку збільшення їх атомних мас:
Періодичний закон і Періодична система хімічних елементів Д. І. Менделєєва і будова атома

Але в цю таблицю Мейер помістив всього 27 елементів, тобто менше половини відомих в той час. Розташування інших елементів: В, Аl, Сі, Ag і ін. – Залишалося неясним, а структура таблиці була невизначеною.

До Д. І. Менделєєва було зроблено близько 50 спроб класифікувати хімічні елементи. Більшість вчених намагалися виявити зв’язок між хімічними властивостями елементів і їх з’єднань і атомною масою. Але створити класифікацію, що включає всі відомі на той час хімічні елементи, не вдалося. Жодна зі спроб не привела до створення системи, що відбиває взаємозв’язок елементів і виявляє природу їх подібності та відмінності. Відкриття Періодичного закону і побудова Періодичної системи хімічних елементів – заслуга великого російського вченого Д. І. Менделєєва.

На відміну від робіт попередників запропонована Д. І. Менделєєвим таблиця Періодичної системи хімічних елементів мала чітку структуру в вигляді груп і періодів (з рядами), в якій знайшлося місце не тільки для всіх відомих на той час елементів, але були залишені порожні місця для ще невідкритих. Система Д. І. Менделєєва дозволила не тільки передбачити існування невідомих елементів, але і передбачити їх властивості, виправити невірно визначені атомні маси вже відомих елементів.

З’їзд хіміків в Карлсруе

Третьою передумовою відкриття періодичного закону послужили рішення міжнародного з’їзду хіміків у м Карлсруе в 1860 р, коли остаточно утвердилося атомно-молекулярне вчення, були прийняті перші єдині визначення понять молекули й атома, а також атомної ваги, який ми тепер називаємо відносною атомною масою ( Аг). Саме це поняття як незмінну характеристику атомів хімічних елементів Д. І. Менделєєв поклав в основу своєї класифікації. Він писав: “Маса речовини є саме така властивість його, від якого повинні знаходитися в залежності всі інші властивості. Тому ближче або найприродніше шукати залежність між властивостями і подібностями елементів, з одного боку, і атомними їх вагами – з іншого “.

Попередники Д. І. Менделєєва порівнювали між собою тільки подібні елементи, а тому і не змогли відкрити Періодичний закон. На відміну від них Д. І. Менделєєв виявив періодичність в зміні властивостей хімічних елементів, розташованих в порядку зростання величин їх атомних мас, порівнюючи між собою всі відомі йому, в тому числі і несхожі, елементи.

Д. І. Менделєєв в своєму відкритті спирався на чітко сформульовані вихідні положення:

– загальне незмінне властивість атомів всіх хімічних елементів – їх атомна маса;

– властивості елементів залежать від їх атомних мас;

– форма цієї залежності – періодична.

Розглянуті вище передумови можна назвати об’єктивними, тобто незалежними від особистості вченого, так як вони були обумовлені історичним розвитком хімії як науки.

Але без особистісних якостей великого хіміка, які становлять четверту, суб’єктивну передумову відкриття Періодичного закону, навряд чи він був би відкритий в 1869 р Якби його відкрив якийсь інший хімік, ймовірно, це сталося б набагато пізніше. Енциклопедичність знань, наукова інтуїція, уміння узагальнювати, постійне прагнення до пізнання невідомого, дар наукового передбачення Д. І. Менделєєва зіграли свою чималу роль у відкритті Періодичного закону.

Відкриття Д. І. Менделєєвим періодичного закону

В основу своєї роботи за класифікацією хімічних елементів Д. І. Менделєєв поклав два їх основних і постійних ознаки: величину атомної маси і властивості. Він виписав на картки все відомі відомості про відкриті і вивчених в той час хімічні елементи і їх з’єднаннях. Зіставляючи ці відомості, вчений склав природні групи схожих за властивостями елементів, порівняння яких між собою показало, що навіть елементи несхожих груп мають об’єднують їх ознаки. Наприклад, близькі за значеннями атомні маси фтору і натрію, хлору і калію (інертні гази ще не були відомі), отже, лужні метали і галогени можна поставити поруч, вибудовуючи хімічні елементи в порядку зростання атомних мас. Так Д. І. Менделєєв об’єднав природні групи хімічних елементів в єдину систему.
Дмитро Іванович Менделєєв (1834-1907)
менделєєв
Великий російський вчений, один з основоположників сучасної хімії. Творець природної класифікації хімічних елементів – Періодичної системи елементів, що стала виразом Періодичного закону хімічних елементів. Створив фундаментальну працю – підручник “Основи хімії”, в якому вперше вся неорганічна хімія викладена на основі періодичного закону. Він автор хімічної теорії розчинів. У своїх працях багато уваги приділяв розвитку вітчизняної промисловості і хімізації сільського господарства.

Д. І. Менделєєв доводив необхідність створення хімічних виробництв: соди, сірчаної кислоти, мінеральних добрив. Обгрунтовував ідеї підземної газифікації вугілля і застосування кисню в металургійній промисловості. Запропонував спосіб безперервної переробки нафти, а також оригінальну теорію її походження.
При цьому він виявив, що властивості елементів змінюються в межах певних їхсукупностей лінійно (монотонно зростають або зменшуються), а потім повторюються періодично, тобто через певну кількість елементів зустрічаються подібні. Вчений виділив періоди, в яких властивості хімічних елементів і утворених ними речовин закономірно змінюються. Розглянемо ці зміни, використовуючи сучасні терміни.

1. Металеві властивості простих речовин, найбільш яскраво виражені у лужних металів, слабшають і змінюються неметаллическими, які найбільш яскраво виражені у галогенів.

2. Значення ступеня окислення атомів елементів у вищих оксидах зростає від +1 до +7 (+8 тільки для Оs і Ru).

3. Значення ступеня окислення атомів елементів в гидридах (з’єднаннях металів з воднем) і в летючих водневих сполуках зростає спочатку від +1 до +3 і потім від -4 до -1.
4. Основні оксиди елементів початку періоду змінює амфотерний оксид і далі – кислотні, властивості яких посилюються.

5. Гідроксид-підстави через амфотерний гідроксид змінюються все сильнішими кислотами.

Гіпермаркет знань >> Хімія >> Хімія 10 клас >> Хімія: Періодичний закон і Періодична система хімічних елементів Д. І. Менделєєва і будова атома

Періодичний закон і Періодична система хімічних елементів Д. І. Менделєєва – основа сучасної хімії. Вони відносяться до таких наукових закономірностям, які відображають явища, реально існуючі в природі, і тому ніколи не втратять свого значення.

Їх відкриття було підготовлено всім ходом історії розвитку хімії, проте потрібна була геніальність Д. І. Менделєєва, його дар наукового передбачення, щоб ці закономірності були сформульовані і графічно представлені у вигляді таблиці. Ми будемо користуватися сучасними синонімами тих термінів, які застосовував великий російський хімік.

Передумови відкриття Періодичного закону Д. І. Менделєєвим

Накопичення фактологічного матеріалу

На час відкриття Періодичного закону було відомо 63 хімічні елементи, описані склад і властивості їх численних з’єднань.

Роботи вчених – попередників Д. І. Менделєєва

Класифікація Берцелиуса. Видатний шведський хімік Й. Я. Берцеліус розділив всі елементи на метали і неметали на основі відмінностей у властивостях утворених ними простих речовин і сполук. Він визначив, що металам відповідають основні оксиди і підстави, а неметаллам – кислотні оксиди і кислоти.

Але груп було всього дві, вони були великі і включали значно відрізняються один від одного елементи. Наявність амфотерних оксидів і гідроксидів у деяких металів вносило плутанину. Класифікація була невдалою.

Тріади Деберейнера (1816 г.). Німецький хімік І. В. Деберейнер розділив елементи по три на основі подібності у властивостях утворених їм речовин і так, щоб величина, яку ми зараз розуміємо як відносну атомну масу (Ат) середнього елемента, дорівнювала середньому арифметичному двох крайніх. Приклад тріади: Li, Nа, К.

Аr (Nа) = (7 + 39): 2 = 23

Прикладами інших тріад можуть служити:

S, Sе, Ті;

СІ, Вг, I.

Робота І. Деберейнера послужила підтвердженням думки про наявність певного зв’язку між атомними масами і властивостями елементів. Але йому вдалося скласти лише чотири тріади, класифікувати всі відомі на той час елементи він не зумів.

Спіраль Шанкуртуа (1862 г.). Професор Паризької вищої школи А. Бегье де Шанкуртуа запропонував розташовувати елементи по спіралі або утворює циліндра в порядку зростання їх атомних мас і вказав, що в цьому випадку можна помітити подібність властивостей утворених елементами речовин, якщо вони потрапляють на одну і ту ж вертикальну лінію циліндра, розташовуючись один під іншим, наприклад:
Періодичний закон і Періодична система хімічних елементів Д. І. Менделєєва і будова атома
Октави Ньюлендса (1865). Американський хімік Д. А. Р. Ньюлендса намагався розташувати відомі йому елементи в порядку зростання їх атомних мас і виявив разючу подібність між кожним восьмим за рахунком елементом, починаючи з будь-якого, подібно будові музичної октави, що складається з восьми звуків. Він назвав своє відкриття законом октав:
[[Image:]] Періодичний закон і Періодична система хімічних елементів Д. І. Менделєєва і будова атома

Однак йому не вдалося задовільно пояснити знайдену закономірність, більш того, в його таблиці не знайшлося місця не відкритим ще елементам, а в деякі вертикальні стовпці потрапили елементи, що різко відрізняються за своїми властивостями. Лондонське хімічне товариство зустріло його закон октав байдуже і запропонувало Ньюлендса спробувати розташувати елементи за алфавітом і виявити якусь закономірність. Таблиця Мейєра (1864 р). Німецький дослідник Л. Мейєр розташував хімічні елементи також в порядку збільшення їх атомних мас:
Періодичний закон і Періодична система хімічних елементів Д. І. Менделєєва і будова атома

Але в цю таблицю Мейер помістив всього 27 елементів, тобто менше половини відомих в той час. Розташування інших елементів: В, Аl, Сі, Ag і ін. – Залишалося неясним, а структура таблиці була невизначеною.

До Д. І. Менделєєва було зроблено близько 50 спроб класифікувати хімічні елементи. Більшість вчених намагалися виявити зв’язок між хімічними властивостями елементів і їх з’єднань і атомною масою. Але створити класифікацію, що включає всі відомі на той час хімічні елементи, не вдалося. Жодна зі спроб не привела до створення системи, що відбиває взаємозв’язок елементів і виявляє природу їх подібності та відмінності. Відкриття Періодичного закону і побудова Періодичної системи хімічних елементів – заслуга великого російського вченого Д. І. Менделєєва.

На відміну від робіт попередників запропонована Д. І. Менделєєвим таблиця Періодичної системи хімічних елементів мала чітку структуру в вигляді груп і періодів (з рядами), в якій знайшлося місце не тільки для всіх відомих на той час елементів, але були залишені порожні місця для ще невідкритих. Система Д. І. Менделєєва дозволила не тільки передбачити існування невідомих елементів, але і передбачити їх властивості, виправити невірно визначені атомні маси вже відомих елементів.

З’їзд хіміків в Карлсруе

Третьою передумовою відкриття періодичного закону послужили рішення міжнародного з’їзду хіміків у м Карлсруе в 1860 р, коли остаточно утвердилося атомно-молекулярне вчення, були прийняті перші єдині визначення понять молекули й атома, а також атомної ваги, який ми тепер називаємо відносною атомною масою ( Аг). Саме це поняття як незмінну характеристику атомів хімічних елементів Д. І. Менделєєв поклав в основу своєї класифікації. Він писав: “Маса речовини є саме така властивість його, від якого повинні знаходитися в залежності всі інші властивості. Тому ближче або найприродніше шукати залежність між властивостями і подібностями елементів, з одного боку, і атомними їх вагами – з іншого “.

Попередники Д. І. Менделєєва порівнювали між собою тільки подібні елементи, а тому і не змогли відкрити Періодичний закон. На відміну від них Д. І. Менделєєв виявив періодичність в зміні властивостей хімічних елементів, розташованих в порядку зростання величин їх атомних мас, порівнюючи між собою всі відомі йому, в тому числі і несхожі, елементи.

Д. І. Менделєєв в своєму відкритті спирався на чітко сформульовані вихідні положення:

– загальне незмінне властивість атомів всіх хімічних елементів – їх атомна маса;

– властивості елементів залежать від їх атомних мас;

– форма цієї залежності – періодична.

Розглянуті вище передумови можна назвати об’єктивними, тобто незалежними від особистості вченого, так як вони були обумовлені історичним розвитком хімії як науки.

Але без особистісних якостей великого хіміка, які становлять четверту, суб’єктивну передумову відкриття Періодичного закону, навряд чи він був би відкритий в 1869 р Якби його відкрив якийсь інший хімік, ймовірно, це сталося б набагато пізніше. Енциклопедичність знань, наукова інтуїція, уміння узагальнювати, постійне прагнення до пізнання невідомого, дар наукового передбачення Д. І. Менделєєва зіграли свою чималу роль у відкритті Періодичного закону.

Відкриття Д. І. Менделєєвим періодичного закону

В основу своєї роботи за класифікацією хімічних елементів Д. І. Менделєєв поклав два їх основних і постійних ознаки: величину атомної маси і властивості. Він виписав на картки все відомі відомості про відкриті і вивчених в той час хімічні елементи і їх з’єднаннях. Зіставляючи ці відомості, вчений склав природні групи схожих за властивостями елементів, порівняння яких між собою показало, що навіть елементи несхожих груп мають об’єднують їх ознаки. Наприклад, близькі за значеннями атомні маси фтору і натрію, хлору і калію (інертні гази ще не були відомі), отже, лужні метали і галогени можна поставити поруч, вибудовуючи хімічні елементи в порядку зростання атомних мас. Так Д. І. Менделєєв об’єднав природні групи хімічних елементів в єдину систему.
Дмитро Іванович Менделєєв (1834-1907)
менделєєв
Великий російський вчений, один з основоположників сучасної хімії. Творець природної класифікації хімічних елементів – Періодичної системи елементів, що стала виразом Періодичного закону хімічних елементів. Створив фундаментальну працю – підручник “Основи хімії”, в якому вперше вся неорганічна хімія викладена на основі періодичного закону. Він автор хімічної теорії розчинів. У своїх працях багато уваги приділяв розвитку вітчизняної промисловості і хімізації сільського господарства.

Д. І. Менделєєв доводив необхідність створення хімічних виробництв: соди, сірчаної кислоти, мінеральних добрив. Обгрунтовував ідеї підземної газифікації вугілля і застосування кисню в металургійній промисловості. Запропонував спосіб безперервної переробки нафти, а також оригінальну теорію її походження.
При цьому він виявив, що властивості елементів змінюються в межах певних їхсукупностей лінійно (монотонно зростають або зменшуються), а потім повторюються періодично, тобто через певну кількість елементів зустрічаються подібні. Вчений виділив періоди, в яких властивості хімічних елементів і утворених ними речовин закономірно змінюються. Розглянемо ці зміни, використовуючи сучасні терміни.

1. Металеві властивості простих речовин, найбільш яскраво виражені у лужних металів, слабшають і змінюються неметаллическими, які найбільш яскраво виражені у галогенів.

2. Значення ступеня окислення атомів елементів у вищих оксидах зростає від +1 до +7 (+8 тільки для Оs і Ru).

3. Значення ступеня окислення атомів елементів в гидридах (з’єднаннях металів з воднем) і в летючих водневих сполуках зростає спочатку від +1 до +3 і потім від -4 до -1.
4. Основні оксиди елементів початку періоду змінює амфотерний оксид і далі – кислотні, властивості яких посилюються.

5. Гідроксид-підстави через амфотерний гідроксид змінюються все сильнішими кислотами.

На підставі цих спостережень Д. І. Менделєєв сформулював Періодичний закон, який відповідно до прийнятої в даний час термінологією звучить так:

Властивості хімічних елементів і утворених ними речовин знаходяться в періодичній залежності від їх відносних атомних мас.

Днем народження великого закону вважати 1 березня 1869 р

Для ілюстрації цього закону ми використовували розглянуті періодичності (дискретності, уривчастості через певні проміжки) тільки по горизонталі. Однак Періодичний закон і Періодична система набагато багатші періодичними закономірностями: крім розглянутої горизонтальній (за періодами) періодичності є також періодичність вертикальна (по групах) і діагональна.

Вам вже добре знайома вертикальна періодичність: в групах (головних підгрупах) з ростом порядкових номерів елементів посилюються металеві властивості утворених ними простих речовин і слабшають неметалічні властивості; посилюється основний характер оксидів і гідроксидів; зменшується міцність летючих водневих сполук і відповідно збільшуються їх кислотні властивості.

Під діагональної періодичністю розуміють повторюваність подібності хімічних властивостей простих речовин і сполук елементів, розташованих по діагоналі один від одного в Періодичній системі.

Подібність у властивостях між простими речовинами і сполуками, утвореними хімічними елементами, розташованими по діагоналі, пояснюється тим, що наростання неметалічних властивостей у періодах зліва направо приблизно врівноважується ефектом збільшення металевих властивостей в групах зверху вниз.

Наприклад, метал літій Li схожий на магній у всьому, що відрізняє його від натрію Na. Аналогічно бор В більше нагадує кремній ніж алюміній Аl.
Періодичний закон і Періодична система хімічних елементів Д. І. Менделєєва і будова атома
До числа загальних хімічних властивостей у Li і Mg слід віднести їх здатність легко займатися, нестійкість їх нітратів і карбонатів, малу розчинність в воді фторидів, фосфатів і силікатів.

Діагональне схожість Ве і Аl виражається в тому, що обидва метали однаково реагують з кислотами і лугами, а їх оксиди і гідроксиди амфотерни.

Бор і кремній утворюють схожі прості речовини, які інертні і тугоплавкі, а оксиди і гідроксиди мають кислотними властивостями. Бор, подібно вуглецю і кремнію, утворює леткі водневі сполуки, за способами отримання і властивостями аналогічні кремневодородам (силанов): В2Н6, В4Н10 і т. Д.

Найкраще діагональну періодичність властивостей неметалів характеризує добре відома вам діагональ В – Si – As – Ті – Аt, яка умовно ділить елементи на метали і неметали, або діагональ С – Р – Sе – I.

Дві діагоналі: Аl – Gе – Sb і Zn – In – РЬ – включають елементи, оксиди і гідроксиди яких мають амфотерні властивості.

Якщо об’єднати горизонтальну, вертикальну і діагональну періодичності, то можна отримати “зіркову періодичність”.

Саме облік всіх видів періодичності дозволив Д. І. Менделєєва не тільки передбачити, описати властивості речовин, утворених ще не відкритими хімічними елементами, але і вказати шляхи їх відкриття, природні джерела (руди і з’єднання), з яких могли бути отримані відповідні прості речовини.

Періодичний закон і будова атома

Формулювання закону, дана Д. І. Менделєєвим, не могла бути точною і повною з сучасної точки зору, так як вона відповідала стану науки на той період часу, коли не було відомо будова атома. Тому нові наукові відкриття вступили з нею в суперечність. Так, були відкриті ізотопи.

Ізотопи – різновиди атомів одного і того ж хімічного елемента, які мають однаковий заряд ядра, але різні масові числа.

Суму чисел протонів і нейтронів в ядрі атома називають масовим числом і позначають буквою А.

Очевидно, що ядра ізотопів одного хімічного елемента мають однакове число протонів, але різняться числом містяться в них нейтронів. отже,

Хімічний елемент – це вид атомів, що характеризуються однаковим зарядом ядра, тобто містять однакове число протонів.

Ізотопи відомі для всіх хімічних елементів. У природі більшість їх існує у вигляді суміші ізотопів. Відносна атомна маса елемента дорівнює середньому значенню відносних атомних мас всіх його природних ізотопів з урахуванням їх поширеності.

Дані про ізотопи деяких хімічних елементів наведені в таблиці 5, вказані їх маси і процентний вміст в природі (по масі).

У таблиці Періодичної системи під символами хімічних елементів наведені середні значення їх відносних атомних мас. Їх можна розрахувати, знаючи масове число кожного ізотопу і масову частку його в природній суміші. так,

Аr (Сl) = 35 – 0,75 + 37 – 0,25 = 35,5
Таблиця 5 Ізотопи деяких хімічних елементів

Періодичний закон і Періодична система хімічних елементів Д. І. Менделєєва і будова атома
Наявність ізотопів доводить, що властивості хімічних елементів визначаються не стільки їх атомною масою, як припускав Д. І. Менделєєв, скільки зарядом атомних ядер. Цим і пояснюється положення в Періодичній системі чотирьох пар елементів, розміщених з порушенням принципу зростання відносних атомних мас:

18Аг (39,948) – 19к (39,102) 27Со (58,933) – 28№ (58,71) 52Те (127,60) – 531 (126,904) 90ТЬ (232,038) – 91Ра (231)

В тому-то і геніальність, прояв наукової інтуїції великого російського хіміка, що він в зазначених випадках волів розташувати елементи за подібністю у властивостях, передбачив істинний порядок розміщення хімічних елементів по зростанню зарядів їх атомних ядер, хоча про будову їх атомів нічого не знав.

Вперше фізичний зміст порядкового (атомного) номера розкрив голландець Ван-ден-Брук, який теоретично довів, що порядковий номер хімічного елемента дорівнює заряду ядра його атома. Гіпотеза Ван-ден-Брука була експериментально підтверджена англійцем Г. Мозлі.

Відкриття ізотопів і закономірність Ван-ден-Брука – Мозлі дозволили дати інше, сучасне визначення періодичного закону:

Властивості хімічних елементів і утворених ними речовин знаходяться в періодичній залежності від зарядів їх атомних ядер.

Періодична система хімічних елементів і будова атома

Таблиця Періодичної системи хімічних елементів графічно відображає Періодичний закон. Кожне число в ній характеризує будь-яку особливість в будові атомів:
а) порядковий (атомний) номер хімічного елемента вказує на заряд його атомного ядра, тобто на число протонів, що містяться в ньому, а так як атом електронейтрален, то і на число електронів, що знаходяться навколо атомного ядра. Число нейтронів визначають за формулою
N = A – Z
де А – масове число, Z – порядковий номер елемента;

Б) номер періоду відповідає числу енергетичних рівнів (електронних шарів) в атомах елементів даного періоду;

В) номер групи відповідає числу електронів на зовнішньому рівні для елементів головних підгруп і максимальному числу валентних електронів для елементів побічних підгруп.

У світлі будови атома можна пояснити причини зміни властивостей хімічних елементів і утворених ними речовин. У періоді зі збільшенням зарядів атомних ядер елементів (зліва направо) металеві властивості слабшають, а неметалічні посилюються в силу того, що:

А) зростає число електронів на зовнішньому рівні атома;

Б) число енергетичних рівнів в атомах в межах періоду залишається постійним;

В) зменшується радіус атомів.

У групах (головна підгрупа) зі збільшенням зарядів атомних ядер елементів (зверху вниз) металеві властивості посилюються, неметалічні слабшають. Це пояснюється тим, що

– число електронів на зовнішньому рівні атомів залишається однаковим;

– збільшується число енергетичних рівнів в атомі;

– збільшується радіус атомів.

У великих періодах такі зміни відбуваються повільніше, так як, починаючи з третього елемента, у атомів добудовується не зовнішній енергетичний, а предвнешнего рівень з 8 до 18 електронів (у елементів побічних підгруп), і лише потім заповнюється зовнішній рівень з 2 до 8 електронів ( у елементів головних підгруп).

У “надвеликих” періодах (шостому та сьомому, незавершеному) ці зміни відбуваються набагато повільніше, так як у лантаноїдів і актиноїдів добудовується не зовнішній предвнешнего рівень, а третій зовні рівень – з 18 до 32 електронів. Тому властивості цих елементів будуть так схожі на властивості елементів Lа і Ас, а також подібні між собою. Це пояснюється тим, що властивості хімічних елементів і утворених ними речовин залежать в першу чергу від будови зовнішнього енергетичного рівня атомів, менше – від будови предвнешнего і майже не залежать від будови внутрішніх рівнів.

Природа кожного хімічного елемента, тобто певні, притаманні тільки йому властивості атомів, простих речовин, сполук залежить насамперед від заряду ядра його атомів. Заряд обумовлює і будова електронної оболонки атома. Але величини зарядів ядер атомів хімічних елементів в періодичної системі Д. І. Менделєєва змінюються монотонно – збільшуються від +1 у водню до +110 у елемента № 110, тому прямою причиною періодичної зміни властивостей елементів це явище бути не може.

(2 votes, average: 3.50 out of 5)