2.1.2. Періодична система елементів

Періодична система хімічних елементів — це конкретизований (табличний) вираз періодичного закону. Відомо багато варіантів періодичної системи.

Сучасний варіант періодичної системи елементів Д. І. Менделєєва ми вже зустрічали, але часто користуються так званим «довгоперіодним» варіантом, в якому великі періоди не поділяються на парний і непарний ряди, а записуються в один ряд.

Слід зазначити, що менделєєвський варіант періодичної системи, який виявився найбільш довговічним і досконалим, включав не тільки відомі елементи, а й ті, що ще мали бути відкриті в майбутньому.

Існує дві основні структурні одиниці періодичної системи: період і група. Період — це ряд хімічних елементів, розміщених за зростанням їхніх протонних чисел і який розпочинається з лужного металу (перший період — з Гідрогену) і закінчується інертним газом. Є сім періодів: один найменший (він складається з двох елементів — Гідрогену і Гелію), два малих (по вісім елементів), два великих (по вісімнадцять елементів), шостий період най­більший (32 елементи), а останній період— незакінчений.

У періодах простежується поступове послаблення металічних властивостей елементів і наростання неметалічних з переходом до інертних газів, що наочно можна показати на прикладі елементів другого періоду. Період розпочинається з Літію — одновалентного елемента з властивостями металу, що енергійно розкладає воду з утворенням лугу та водню. За Літієм розміщений Берилій — двовалентний елемент з властивостями металу, що повільно розкладає воду за звичайної температури. За Берилієм іде Бор — тривалентний елемент із слабко вираженими неметалічними властивостями, а далі розміщуються Карбон — чотиривалентний неметал, Нітроген — елемент з досить різко вираженими неметалічними властивостями, Оксиген — типовий неметал, Флуор найактивніший з неметалів. Період закінчується інертним газом — Неоном.

Порівнюючи елементи великих періодів, можна помітити деяку непослідовність зміни їхніх властивостей: спочатку їхні металічні властивості послаблюються, потім дещо наростають і знову послаблюються з переходом до елементів неметалічної природи. Так, у п'ятому періоді металічні властивості, які різко виявлені в Рубідію, послаблюються від елемента до елемента і най­пасивніші метали цього періоду — Рутеній, Родій, Паладій за пасивністю нагадують інертні елементи. Елементи цього періоду, що розміщені за Па­ладієм (Аргентум, Кадмій, Індій, Станум тощо), виявляють вищу металічну активність; від Кадмію до Телуру металічні властивості елементів значно послаблюються; Телур — неметал, Йод — активний неметал, період закінчується інертним газом Ксеноном.

Отже, п'ятий період (як і всі великі періоди) поділяється на два ряди: один починається з Рубідію і закінчується Паладієм, інший починається з Аргентуму і закінчується інертним газом — Ксеноном. Причому у другому ряду чіткіше, ніж у першому, виявляється поступовий перехід від металу через неметали до інертного газу.

Другою важливою структурною одиницею періодичної системи є група — ряд (вертикальний стовпчик) подібних елементів, що належать до різних періодів. Кожна група є ніби природною родиною елементів. Всього в періодичній системі є вісім груп елементів.

До кожної групи входять по одному елементу з малих періодів, по два елементи — з великих, оскільки великий період складається з двох рядів, і з кожного з них до тієї чи іншої групи повинен входити один елемент. Кожна група складається з двох підгруп: головної і побічної. Це можна пояснити і им, що елементи, які входять до даної групи з двох рядів (парного і непарного) одного й того самого періоду, не цілком подібні за своїми властивостями.

До головної підгрупи належать типові елементи (Д. І. Менделєєв називав типовими елементи малих періодів) і подібні до них елементи великих періодів. Решта елементів даної групи належить до побічної підгрупи. Так, до головної підгрупи першої групи належать типові елементи — Літій, Натрій і подібні до них Калій, Рубідій, Цезій, Францій (всі вони є лужними металами); до побічної підгрупи першої групи належать Купрум, Аргентум, Аурум.

Крім груп і підгруп у періодичній системі є ряди подібних елементів, які розміщені в одній і тій самій групі і в одному періоді (за винятком платинових металів). Ці ряди елементів називаються родинами. Так, до родини Феруму належать Ферум, Кобальт і Нікол; до родини платинових металів входять шість елементів (Ru, Rh, Рd, Оs, Іr, Рt); до родини лантаноїдів — елементи з протонними числами 57—71, які дуже подібні між собою, родина актиноїдів містить чотирнадцять елементів з протонними числами 90—103, що йдуть за Актинієм і дуже подібні між собою за властивостями.

Лантаноїди та актиноїди здебільшого виносять у самостійні ряди, які розміщують унизу періодичної таблиці елементів.

Встановлюючи місце елемента в періодичній таблиці, Д. І. Менделєєв керувався всією сукупністю його властивостей. Хоч у своїх працях він прямо не говорив про порядковий номер як фундаментальну характеристику хімічного елемента, але це відчувалось у кожній його праці, де йшлося про періодичний закон. Пізніші дослідження показали, шо розміщення Д. І. Менделєєвим елементів у періодичній системі є правильним і відповідає будові їхніх атомів.

Отже, в періодичній системі властивості елементів, їхні атомні маси, валентність, хімічний характер змінюються як у групах, так і в періодах у певній послідовності. Знаючи положення елемента в таблиці, можна досить точно визначити його властивості, оскільки місце елемента в таблиці визначається його властивостями.