Тема 2. Периодический закон и периодическая система химических элементов д.И.Менделеева

Периодический закон, открытый Д.И. Менделеевым в 1869 году, представляет собой один из фундаментальных законов естествознания. Первоначально этот закон был сформулирован автором следующим образом: «Свойства простых тел, также формы и свойства соединений находятся в периодической зависимости от величины атомных весов». Выражением периодического закона является Периодическая система химических элементов Д.И. Мен-делеева. Несмотря на то что в основу закона была положена атомная масса, Д.И. Менделеев в качестве основного критерия при составлении таблицы выбрал химические свойства элементов, которые считал более фундаментальной характеристикой.

С развитием теории строения атома стало ясно, что химическая индивидуальность элемента определяется зарядом ядра, а не его атомной массой. Заряд ядра опредеделяет электронное строение атома, а следовательно, и его химические свойства.

Порядок формирования электронных оболочек можно проследить по периодической таблице. Первый период состоит из двух элементов: водорода (₁H 1s¹) и гелия (₂Не 1s²), у которых идет заполнение единственной s-орбитали. У элементов второго периода по мере роста заряда ядра атома идет последовательное заполнение 2s- и 2р-орбиталей. В соответствии с емкостью энергетического уровня второй период содержит восемь элементов. Элементы третьего периода имеют сходное строение, отличие составляет наличие незаполненного Зd-подуровня. Зd-подуровень начинает заполняться у элементов 4-го периода после заполнения 4s-орбитали. Четвертый и пятый периоды содержат по 18 элементов.

4f-подуровень начинает заполняться у элементов шестого периода. У следующих за лантаном (5d¹) четырнадцати элементов (Се - Lu) энергетически более выгодно 4f-состояние по сравнению с 5d-состоянием. После лютеция продолжается заполнение 5d-орбиталей (Hf - Hg) и 6p-орбиталей в ряду элементов таллий - радон. Шестой период содержит тридцать два элемента. У элементов 7-го периода порядок заполнения орбиталей повторяется.

Все элементы таблицы Д.И. Менделеева делятся на s-, р-, d-, f-элементы. s-Элементами называются элементы, в атомах которых последней заполняется s-орбиталь. У s-элементов валентными являются s-электроны внешнего слоя. р-Элементами называются элементы, в атомах которых последними заполняются р-орбитали. У р-элементов валентные s- и р-электроны внешнего слоя. d- Элементами называются элементы, в атомах которых последними заполняются d-орбитали. У d-элементов валентными являются d-электроны предвнешнего слоя и s-электроны внешнего слоя.

По мере роста заряда ядра происходит закономерная периодическая повторяемость сходных электронных структур, а следовательно, и повторяемость их свойств, зависящих от строения электронных оболочек. Это отражает современная формулировка периодического закона: свойства простых веществ, а также свойства и формы соединений элементов находятся в периодической зависимости от заряда ядра атомов элементов.