1.Периодический закон д.И. Менделеева. Связь местонахождения элемента в периодической системе с электронной структурой его атома. Периодичность изменения свойств элементов

Периодический закон открыл в 1869 г. Дмитрий Иванович Менделеев (1834—1907).

В середине XIX в. было известно около 60 химических элементов. Д. И. Менделеев полагал, что должен существовать закон, который объединяет все химические элементы. Менделеев считал, что главной характеристикой элемента является его атомная масса. Поэтому он расположил все известные элементы в один ряд в порядке увеличения их атомной массы и сформулировал закон так:

Свойства элементов и их соединений находятся в перио­дической зависимости от величины атомной массы элементов. Современная формулировка периодического за­кона читается так:

Свойства элементов и их соединений находятся в перио­дической зависимости от заряда ядра атома, или поряд­кового номера элемента.

Формулировка периодического закона Д. И. Менделеевым и современная формулировка не противоречат друг другу, потому что для большинства элементов при увеличе­нии заряда ядра относительная атомная масса тоже увели­чивается. Существуют лишь немногие исключения из это го правила. Например, элемент № 18 аргон Аг имеет меньшую атомную массу, чем элемент № 19 калий К. Теория строения атома показала, что периодическая си­стема Д. И. Менделеева является классификацией хими­ческих элементов по электронным структурам их атомов.

В атомах элементов I периода (Н и Не) электроны запол­няют один энергетический уровень (К); в атомах элементов II периода (от Li до Ne) электроны заполняют два энерге­тических уровня (К и L); в атомах элементов III периода (от Na до Аг) — три энергетических уровня (К, L и М); в атомах элементов IV периода (от К до Кг) - четыре энергети­ческих уровня (К, L, М и N). Аналогично в атомах элемен­тов V периода электроны заполняют пять уровней и т. д. Число заполняемых энергетических уров­ней (электронных слоев) в атомах всех элементов данного периода равно номеру периода. В атомах всех известных элементов электроны заполня­ют от 1 до 7 энергетических уровней, поэтому периодичес­кая система состоит из семи периодов. Каждый период начинается щелочным металлом (кроме первого периода), в атомах которого на внешнем электрон­ном слое имеется один s-электрон; электронное строение внешнего слоя — ns¹ (л — номер периода). Каждый период заканчивается благородным газом. В ато­мах всех благородных газов (кроме Не) на внешнем элект­ронном слое имеются два s- и шесть p-электронов; электрон­ное строение внешнего слоя пs²пр⁶ (п - номер периода). Восемь электронов— это макси­мальное число электронов на внешнем электронном слое атомов.

Элементы ₃Li, ,,Na, ₁₉К находятся в главной подгруппе I группы; их атомы имеют на внешнем слое 1 электрон. Элементы ₄Ве, ₁₂Mg, ₂₀Са находятся в главной подгруппе II группы; их атомы имеют на внешнем слое 2 электрона и т. д. Следовательно, число электронов на внешнем слое атомов элементов главных подгрупп (кроме Н и Не) равно номеру группы, в которой находятся элементы. При увеличении порядкового номера последовательно увеличивается общее число электронов в атомах элементов, а число электронов на внешнем электронном слое изменяется периодически. Периодическое изменение свойств химических элементов и их соединений при увеличении порядкового номера объясняется тем, что периодически повторяется строение внешнего электронного слоя в атомах элементов.

–Заряд ядер атомом увеличивается.

–Число электронных слоев атомов не изменяется.

–Число электроном на внешнем слое атомов увеличи­вается от 1 до 8

–Радиус атомов уменьшается

– Прочность связи электронов внешнего слоя с ядром увеличивается.

–Энергия ионизации увеличивается.

–Сродство к электрону увеличивается.

–Электроотрицательность увеличивается.

–Металличность элементов уменьшается.

–Неметалличность элементов увеличивается.

Рассмотрим, как изменяются некоторые характеристи­ки элементов в главных подгруппах сверху вниз:

–Число электронных слоев атомов увеличивается.

–Число электронов на внешнем слое атомов оди­наково.

–Радиус атомов увеличивается.– Прочность связи электронов внешнего слоя с ядром уменьшается.

–Энергия ионизации уменьшается.– Сродство к электрону уменьшается.

–Электроотрйцательность уменьшается.– Металличность элементов увеличивается.

–Неметалличность элементов уменьшается.