Періодичний закон і періодична система хімічних елементів Д.І. Менделєєва

Лекція 2. Будова атома. Хімічний зв'язок. Періодичний закон і періодична система хімічних елементів Д.І. Менделєєва.

План

1. Періодичний закон і періодична система хімічних елементів Д.І. Менделєєва.

2. Періодична система хімічних елементів Д.І. Менделєєва та електронна теорія будови атомів.

3. Будова атома.

4. Хімічний зв’язок і будова речовини. Ковалентний зв’язок. Характеристика ковалентного зв’язку. Йонний зв'язок.

Відкриття періодичного закову та створення періодичної системи.

Після відкриття основних законів та створення атомно-молекулярного вчення хімія почала швидко розвиватися. Виникла необхідність систематизації хімічних елементів. Вчені різних країн -англійці У. Одлінг (1829 - 1921) і Дж. Ньюлендс (1837 - 1898), німці І. Деберейнер (1780 - 1849) і Л.Мейєр (1830 - 1895), француз Ж. Дюма (1800 - 1848) та інші намагалися класифікувати хімічні елементи. Розв'язав цю проблему в 1869 р. Д. Менделєєв.

В основу класифікації хімічних елементів вчений поклав значення їхніх атомних мас. Він розташував усі відомі на той час елементи за зростанням їхньої атомної маси і виявив періодичне повторення їхніх властивостей. Так, від літію до фтору змінюються:

-властивості елементів від типових металічних (Lі) до типових неметалічннх (F);

-формули вищих оксидів у послідовності Lі₂O à ВеО à В₂O₃ àCО₂ à N₂O₅;

-формули гідратів цих оксидів у послідовності LiОН à Ве(ОН)₂ à Н₃ВO₃ à Н₂СО₃ à НNO₃ (елемент фтор не утворює ні оксиду, ні гідроксиду, а киснева сполука фтору ОF₂ не є оксидом);

-валентність елементів у оксидах і гідратах оксидів (від 1 до 5);

-властивості оксидів і їхніх гідратів від основних (Li) через амфотерні (Ве) та слабокислі (В,С) до сильнокислих (N);

-формули летких водневих сполук у послідовності СН₄ à NН₃ à Н₂O à НF та їхні властивості від нейтральних (СН₄) через основні (NН₃) і амфотерні (Н₂O) до кислих (НF).

Новий ряд елементів від натрію до хлору повторює наведені зміни в тій самій послідовності:

-властивості хімічних елементів від типових металічних (Nа) до типових неметалічннх (СІ);

-формули вищих оксидів у послідовності Nаі₂O à МgO à АІ₂O₃ à SіO₂ à Р₂O₃ à SO₃ à СІ₂O₇;

-формули гідратів цих оксидів у послідовності NаОН à Мg(ОН)₂ à Аl(ОН) ₃ à Н₃АlO₃ àН₂SiO₃ àНРО₃ àН₂S0₄ àНСlO₄;

-валентність елементів у оксидах і гідратах оксидів (від 1 до 7);

-властивості оксидів і їхніх гідратів від сильвоосновних (лужних) (Nа), основних (Мg), через амфотерні (АІ) і слабокислі (Sі,Р) до сильнокислнх (S, СІ);

-формули летких водневих сполук у послідовності SіН₄ à РН₃ à Н₂S à НСІ і їхні властивості від нейтральних (SiH₄) через дуже слабкі основні (РН₃) до слабокислих (Н₂S) і сильнокислнх (НСІ).

Далі в ряду від калію до брому подібна послідовність змін формул вищих оксидів і валентності елементів повторюється двічі. Формули летких водневих сполук і їхні властивості змінюються в такому порядку: GеH₄ à АsН₃ àН₂Sе à НВr і т. д.

Відокремивши такі ряди елементів у періоди та розташувавши елементи з подібними властивостями один під одним у вертикальні стовпчики - групи, Д. Менделєєв сформулював періодичний закон:

Властивості простих речовин, а також формули та властивості сполук хімічних елементів перебувають у періодичній залежності сполук від значення атомної маси елементів.

На базі цього закону вчений побудував періодичну систему хімічних елементів, у якій кожний елемент зайняв своє місце в певному періоді та певній групі. Подальші відкриття будови атома та явища ізотопії показали, що головною кількісною характеристикою елемента є не атомна маса, а заряд ядра (Z). Так виникло сучасне визначення періодичного закону:

Властивості хімічних елементів, а також форми та властивості їхніх сполук перебувають у періодичній залежності від значення заряду їхніх атомних ядер або порядкового номера елемента е періодичній системі.

Будова періодичної системи.

На сьогодні запропоновано кілька сотень варіантів зображення періодичної системи у вигляді таблиць, геометричних фігур, аналітичних кривих тощо. Найчастіше використовують скорочену та розгорнуту форми таблиць. Сучасна періодична система містить 110 хімічних елементів. Кожний з них посідає в ній певне місце - клітинку в таблиці, має свій порядковий номер. У кожній клітинці таблиці, крім хімічного знака елемента зазначено його порядковий номер (Z) та середню відносну атомну масу.

Періодична система складається із семи періодів і восьми груп.

Період - це горизонтальний ряд, що починається лужним металом і закінчується інертним елементом.

Перший період починається неметалом - воднем, сьомий період незакінчений. Перший - третій періоди складаються з одного ряду і називаються малими. Елементи, розміщені в них, називають типовими. Четвертий - шостий періоди складаються з двох рядів і називаються великими. Верхній ряд великого періоду - парний, нижній - непарний.

Сьомий період хоч і складається з одного ряду, але теж великий. У періодичній системі налічується десять рядів.

У шостому періоді після лантану Lа (Z=57) розташовано 14 елементів (Z=58 - 71), подібних до нього,— лантаноїдів. У сьомому періоді після актинію Ас (Z=57) розташовано 17 елементів (Z=90 - 103), подібних до нього, - актиноїдів. Місце цих елементів у системі позначено в клітинках лантану та актинію, а хімічні знаки, порядкові номери та відносні атомні маси - в ряду клітин під таблицею.

Група - це вертикальний стовпчик, що містить елементи, властивості яких подібні.

Кожна група складається з двох підгруп: головної та побічної. Підгрупи, до складу яких входять елементи малих і великих періодів, називаються головними (А). Підгрупи, які містять лише елементи великих періодів, називаються побічними (В).

Так, Н, Lі, Na, К, Rb, Сs, Fr- головна підгрупа першої групи - IА група; F, СІ, Вr, І, Аt - головна підгрупа сьомої групи - VII А; Мn, Тс, Rе - побічна підгрупа сьомої групи - VII В.

Елементи кожної підгрупи - хімічні аналоги. Властивості елементів головної та побічної підгруп однієї групи відрізняться. Усі елементи побічних підгруп IV - VIII груп - метали, а більшість елементів головних підгруп IV - VIII груп - неметалі. Водночас усі елементи однієї групи (головної та побічної підгруп) виявляють подібні хімічні властивості, переважно у вищих ступенях окислення, значення яких формально збігаються з номером групи.

Зі ствердженням розуміння про першорядність заряду ядра або порядкового номера елемента в періодичній системі питання про причини тотожності хімічних властивостей елементів однієї групи (або підгрупи) та відмінності їх від інших груп (або підгруп) все ж таки не було вирішено. Відповідь на це питання було одержано після відкриття будови електронних оболонок атомів.

Слід звернути увагу, що охарактеризувати положення елемента в періодичній системі - значить назвати період, ряд, групу, підгрупу, порядковий номер.

Дата добавления: 2014-01-07