3.3. Структура периодической системы химических элементов.

Период – это горизонтальная последовательность химических элементов, расположенных в порядке возрастания заряда ядра их атомов, начинающаяся S – элементом (nS¹) и заканчивающаяся шестым р – элементом (nS²np⁶) (особый случай – первый период, состоящий из двух элементов). Каждый период (кроме первого) начинается активным щелочным металлом и заканчивается благородным газом, перед которым находится активный неметалл (галоген).

В первом ряду, который представляет первый период, находятся только два элемента – водород и гелий. Второй и третий ряды, представляющие второй и третий периоды, состоят из восьми элементов и образуют два периода по восемь элементов в каждом. Эти периоды начинаются со щелочного металла и заканчиваются благородным (инертным) газом.

Первые три периода называются малыми, следующие четыре – большими.

Четвёртый ряд также начинается с элемента - щелочного металла – калия. В отличие от двух предыдущих периодов на седьмом месте находится не галоген, а марганец – металл, образующий как основные, так и кислотные оксиды, из которых лишь высший оксид - Мn₂О₇ аналогичен соответствующему оксиду хлора – С1₂О₇. После марганца в том же ряду находятся ещё три металла – железо, кобальт и никель, очень сходные по свойствам друг с другом. И только следующий, пятый ряд, начинающийся с элемента – металла - меди, заканчивается благородным газом криптоном. Шестой ряд снова начинается с элемента - щелочного металла и т. д. Таким образом, у элементов, следующих за аргоном, более или менее полное повторение свойств наблюдается только через 18 элементов, а не через 8, как было во втором и третьем периодах. Эти 18 элементов образуют четвёртый (большой) период, состоящий из двух рядов.

Пятый период составляют шестой и седьмой ряды. Этот период начинается элементом - щелочным металлом рубидием и заканчивается благородным газом ксеноном.

В восьмом ряду после лантана находятся 14 элементов – лантаниды, которые сходны по свойствам с лантаном и между собой (общий принцип строения атомов). Поэтому лантаниды обычно помещают вне общей таблицы, отмечая лишь в клетке для лантана (обычно звёздочной) их положение в периодической системе.

Поскольку следующий за находящимся в седьмой группе и завершающим пятый период ксеноном благородный газ радон находится в конце девятого ряда, то восьмой и девятый ряды образуют шестой период, содержащий 32 химических элемента.

В больших периодах наблюдается ещё одна особенность в изменении свойств химических элементов. Так, высшая валентность атомов вначале равномерно растёт при переходе от одного элемента к другому, но затем, достигнув максимума в середине периода, падает до одного-двух, после чего опять возрастает до семи к концу периода. Поэтому большие периоды разделены каждый на два ряда.

Десятый и одиннадцатый ряды, составляющие седьмой период, содержит (24 + 8) 32 химических элемента, из которых первые – франций и радий существуют в природе, а остальные получены сравнительно недавно искусственным путём. Причем элементам 113, 115, 117, 118 названия пока не даны. Следующие за актинием 14 химических элементов сходны по электронному строению их атомов; поэтому их под названием актиниды, также как и лантаниды, помещают вне общей таблицы.

Группа (всего 8) – вертикальный ряд химических элементов, обладающих однотипным электронным строением и являющихся химическими аналогами. Номер группы обычно отмечают вверху римской цифрой.

Химические элементы, входящие в первую группу, образуют оксиды с общей формулой Э₂О, во вторую – ЭО, в третью – Э₂О₃ и т. д. Таким образом, наибольшая степень окисления атомов элементов каждой группы соответствует почти всегда номеру группы.

Особенности изменения свойств в группах. Начиная с пятого ряда (четвёртый период) каждый химический элемент в одной группе обнаруживает наибольшее сходство не с элементом, расположенным непосредственно под или над ним, а с элементами, отделёнными от него одной клеткой. Например, в седьмой группе бром не примыкает непосредственно к хлору и иоду, а отделён от хлора марганцем, а от иода – технецием; находящиеся в шестой группе сходные элементы – селен и теллур разделены молибденом, сильно отличающимся от них по свойствам; находящийся в первой группе рубидий обнаруживает большое сходство с цезием, стоящим в восьмом ряду, но мало похож на расположенное непосредственно под ним серебро и т. д.

Объяснение: с четвёртого ряда начинаются большие периоды, состоящие каждый из двух рядов, расположенных один над другим. Поскольку в пределах периода восстановительные свойства химических элементов ослабевают в направлении слева направо, то в каждом большом периоде у элементов верхнего (чётного) ряда они выражены сильнее, чем у элементов нижнего (нечётного) ряда. Чтобы отметить различие между рядами, элементы чётных рядов больших периодов сдвинуты в таблице периодической системы влево, а элементы нечётных – вправо.

Таким образом, начиная с четвёртого периода, каждую группу периодической системы можно разбить на две подгруппы: «чётную», состоящую из химических элементов верхних рядов, и «нечётную», образованную элементами нижних рядов. Элементы малых – второго и третьего – периодов (названных Д.И.Менделеевым типическими) в первой и второй группах ближе примыкают по своим свойствам к элементам чётных рядов, в других – к элементам нечётных рядов. Поэтому типические элементы обычно объединяют со сходными с ними элементами чётных или нечётных рядов в одну главную подгруппу (группа А), другая подгруппа называется побочной (группа В).