Современный вид Периодической системы

Периодическая система элементов Д. И. Менделеева разделена на группы и периоды элементов. Каждая группа разделяется на подгруппы: основную - а и побочную - b. Элементы одной и той же подгруппы имеют сходные химические свойства. Например, элементы подгруппы VIIa (галоиды) фтор (F), хлор (Сl), бром (Вr), йод (I) и астат (At) являются наиболее активными элементами среди неметаллов и поэтому очень редко встречаются в свободном состоянии. Все галоиды по отношению к водороду одновалентны и, соединяясь с ним, дают газообразные вещества типа ГН. Что касается водорода (Н), то его место в периодической системе неоднозначно: он обладает свойствами, общими как с щелочными металлами (подгруппа I a), так и с галоидами (подгруппа VIIa).

Горизонтальные строки, как и раньше, означают периоды элементов. Все семь периодов (исключая первый) начинаются щелочным металлом в левой части таблицы и завершаются инертным газом в правой части.

Необходимо отметить, что до тех пор, пока теория строения атома не получила должного развития, объяснить физический смысл периодической системы элементов было невозможно. Она составлялась скорее путём обобщения опытных данных, сделанного талантливым ученым, нежели путем достижений теории. Периодический закон элементов не имел научного объяснения.

Решающим моментом в раскрытии физического смысла периодической системы элементов были работы Э. Резерфорда и Н. Бора, о которых мы будем говорить на следующей лекции. Оказалось, что главной характеристикой каждого элемента в периодической системе является не атомный вес, а номер элемента z, представляющий собой не что иное, как величину заряда ядра этого элемента. Поэтому в приведённом современном варианте периодической системы элементов самой крупной цифрой указывается порядковый номер данного элемента z, от первого (водород Н) до сто кавырнадцатого.

Цифрами меньшего размера указаны относительные атомные массы элементов. Поскольку элементы имеют изотопы, т. о. разновидности одного и того же элемента, отличающиеся массой атомов, образующейся за счет различного числа нейтронов в ядре атома (так как у различных изотопов одного и того же элемента заряд ядра z, а следовательно, и число электронов в оболочке атома остается неизменным, то химические свойства изотопов одного и того же элемента одинаковы), то массовые числа атомов являются дробными. Если массовое число атома даётся целым, взятым в квадратные скобки, то это значит, что приведено значение массы атома превалирующего радиоактивного изотопа.

Из общего числа элементов таблицы все трансурановые элементы (z=93 - 106), а также элементы с z=43 г(технеций Тс), 61 (прометий Рт), 85 (астат At), 87 (франций Fr), получены в ядерных реакциях искусственно, на Земле большая часть из них не найдена, за исключением технеция (Тс), прометия (Рm), франция;(Fr) н нептуния (Np), обнаруженных в очень малых количествах. Американские химики в честь Менделеева назвали открытый ими трансурановый элемент z = 101 менделевий.

Цифры и буквы, написанные мелким шрифтом, например в клетке железа (3d⁶4s²) указывают на характер распределения электронов по застраивающимся и ближайшим подуровням. Именно расположение электронов относительно ядра атома и определяет химические свойства элементов. Принципы заполнения электронных оболочек атомов мы рассмотрим на следующей лекции.

Последние две горизонтальные строки периодической системы элементов - лантаноиды и актиноиды. Лантаноиды представляют собой семейство, состоящее из 14 химических элементов, очень близких как по своим химическим, так и по физическим свойствам. Все они (наряду со скандием и иттрием) входят в число редкоземельных элементов (редкоземельных металлов) Их атомные номера z = 58-71. Они имеют весьма близкое строение электронных оболочек, входят в побочную подгруппу III группы периодической системы элементов Менделеева, химически активны, их химические свойства, в целом, весьма близки к свойствам остальных представителей IIIb группы.

Актиноиды - семейство радиоактивных металлов, состоящее также из 14 элементов с атомными номерами z = 90-103, близки между собой по строению электронных оболочек ядер атомов. Как и лантаноиды, они входят в побочную подгруппу III группы таблицы элементов. Однако, в отличие от лантаноидов, обладающих, главным образом, основными свойствами, актиноиды в гораздо большей степени проявляют кислотные. Все изотопы актиноидов обладают радиоактивностью и в своём большинстве получены искусственным путем - в результате ядерных реакций. Химические элементы, расположенные в таблице вслед за ураном, носят название трансурановых элементов.

Дата добавления: 2014-01-07