Открытие периодического закона

Строение атомов и периодическая система

Валентные электроны

Семейства химических элементов

В зависимости от того, какой энергетический подуровень в атоме заполняется электронами последним,элементы подразделяются на четыре семейства. В периодической системе символы элементов различных семейств выделены разным цветом.

1. s-Элементы: в атомах этих элементов последним заполняется электронами ns-подуровень;

2. p-Элементы: последним заполняется электронами np-подуровень;

3. d-Элементы: последним заполняется электронами (n – 1)d-подуровень;

4. f-Элементы: последним заполняется электронами (n – 2)f-подуровень.

Пример 7. По электронным формулам атомов определите, к каким семействам химических элементов относятся стронций (z = 38), цирконий (z = 40), свинец (z = 82) и самарий (z = 62).

Решение. Записываем сокращённые электронные формулы данных элементов

Sr: [Kr]5s²; Zr: [Kr]5s²4d²; Pb: [Xe]6s²4f¹⁴5d¹⁰6p²; Sm: [Xe]6s²4f⁶,

из которых видно, что элементы принадлежат семействам s (Sr), p (Pb), d (Zr) и f (Sm).

Химическую связь данного элемента с другими элементами в соединениях обеспечивают валентные электроны. Валентные электроны определяются по принадлежности элементов к определенному семейству. Так, у s-элементов валентными являются электроны внешнего s-подуровня, у p-элементов – внешних подуровней s и p, а у d-элементов валентные электроны находятся на внешнем s-подуровне и предвнешнем d-подуровне. Вопрос о валентных электронах f-элементов однозначно не решается.

Пример 8. Определите число валентных электронов в атомах алюминия и ванадия.

Решение. 1) Сокращенная электронная формула алюминия (z = 13): [Ne]3s²3p¹. Алюминий принадлежит семейству p-элементов, следовательно, в его атоме три валентных электрона (3s²3p¹).

2) Электронная формула ванадия (z = 23): [Ar]4s²3d³. Ванадий принадлежит семейству d-элементов, следовательно, в его атоме пять валентных электронов (4s²3d³).

В основе современного учения о строении вещества, изучения всего многообразия химических веществ и синтеза новых элементов лежат периодический закон и периодическая система химических элементов.

Периодическая система элементов– естественная систематизация и классификация химических элементов, разработанная выдающимся русским химиком Д.И. Менделеевым на основе открытого им периодического закона. Периодическая система является графическим отображением периодического закона, его наглядным выражением.

Периодический закон был открыт Менделеевым (1869) в результате анализа и сопоставления химических и физических свойств 63-х известных в то время элементов. Его первоначальная формулировка:

свойства элементов и образованных ими простых и сложных веществ находятся в периодической зависимости от атомной массы элементов.

Разрабатывая периодическую систему, Менделеев уточнил или исправил валентность и атомные массы некоторых известных, но плохо изученных элементов, предсказал существование девяти еще не открытых элементов, а для трёх из них (Ga, Ge, Sc) описал ожидаемые свойства. С открытием этих элементов (1875–1886 г.г.) периодический закон получил всеобщее признание и лёг в основу всего последующего развития химии.

На протяжении почти 50 лет после открытия периодического закона и создания периодической системы сама причина периодичности свойств элементов была неизвестна. Было неясно, почему элементы одной группы имеют одинаковую валентность и образуют соединения с кислородом и водородом одинакового состава, почему число элементов в периодах не одинаковое, почему в некоторых местах периодической системы расположение элементов не соответствует возрастанию атомной массы (Аr – К, Co – Ni, Te – I). Ответы на все эти вопросы были получены при изучении строения атомов.

Дата добавления: 2014-12-16