Розділ 2. Періодичний закон і періодична система

ЕЛЕМЕНТІВ. БУДОВА РЕЧОВИНИ.

План

§2.1. Періодичний закон і система елементів Д.І.Менделєєва.

§2.2. Зміна властивостей елементів у періодичній системі Д.І.Мен­дел­єєва.

§2.3. Будова атома. Ядро. Ізотопи.

§2.4. Будова електронних оболонок атомів.

§2.5. Квантові числа електронів.

§2.6. Електронні формули елементів.

§2.7. Залежність властивостей елементів від періодичної зміни елект­ронних структур атомів.

§2.1. Періодичний закон і система елементів Д.І. Менделєєва

Періодичний закон відкрив Дмитро Іванович Менделєєв і опуб­лі­кував 1 березня 1869 року. Він сформулював його таким чином:

• Властивості хімічних елементів і їх сполук знаходяться в пе­ріо­дичній залежності від атомних мас елементів.

Сучасне формулювання з'явилося в 1911 році після відкриття складної будови атомів елементів. ПЕРІОДИЧНИЙ ЗАКОН форму­лю­ється так:

• ВЛАСТИВОСТІ ХІМІЧНИХ ЕЛЕМЕНТІВ І ЇХ СПОЛУК ЗНАХОДЯТЬСЯ В ПЕРІОДИЧНІЙ ЗАЛЕЖНОСТІ ВІД ЗАРЯДУ ЯДРА І ЕЛЕКТРОННОЇ КОНФІГУРАЦІЇ АТОМІВ ЕЛЕМЕНТІВ.

Періодична система елементів – це графічне зображення закону.

В основу системи Д.І Менделєєв поклав три принципи:

1. Принцип ЗРОСТАННЯ. Елементи розташовані в періодичній системі в порядку зростання їх атомних мас і зарядів ядер атомів.

2. Принцип ПЕРІОДИЧНОСТІ. Властивості елементів зміню­ють­ся, а зміни повторюються періодично (від металів через неметали до інертних газів).

3. Принцип ПОШИРЕННЯ. Періодичність зміни властивостей елементів поширюється на їх сполуки. Наприклад, властивості оксидів і гідроксидів елементів в кожному періоді змінюються від основних – через амфотерні – до кислотних.

Структура періодичної системи д.І.Менделєєва

Система включає 118 елементів. Всі елементи в періодичній системі мають атомний номер. Кожний елемент має постійне місце (крім Гідрогену) і займає комірку в Періодичній системі.

	КОМІРКА містить інформацію про елемент: символ, назва елементу, атомний номер (за­ряд ядра Z), відносну атомну масу (Ar), елект­ронну конфігурацію (1s22s22p63s2). Мал. 2.1. Інформація про елемент, що міститься в окремій комірці Періодич­ної таблиці.
	Горизонтальні лінійки Періодичної таблиці нази­ваються ПЕРІОДАМИ, а вертикальні – ГРУПАМИ. У групах зібрані елементи з схожими хі­мічними властивостями, а в періодах хіміч­ні властивості поступово змінюються.

Періодична система має 7 періодів та 8 груп.

ПЕРІОД – це горизонтальний ряд елементів, в якому власти­вості змінюються від лужного металу через неметали до інерт­ного газу. Кількість елементів в періодах різна.

Перший період складається з 2-х елементів. Це супермалий період.

У другому і третьому – по 8 елементів. Це малі періоди.

У четвертому і п'ятому періодах, по 18 елементів. Це великі пе­ріоди

У шостому і сьомому - по 32 елементи Це супервеликі періоди.

Сьомий період незакінчений.

Елементи малих періодів (1, 2, 3) називаються типовими.

Як же змінюються властивості елементів одного періоду? У лівій частині періодів елементи проявляють яскраво виражені відновні властивості. Більшість з цих елементів є металами (Li, Na, Mg, Ca). У правій частині зібрані типові неметали, що володіють окисними властивостями (О, F, Cl). У середині періодів розташовуються елемен­ти, що володіють як відновними, так і окисними властивостями – залежно від того, з яким елементом вони реагують.

Наприклад, якщо Сульфур (S) реагує з сильним окисником (Оксигеном), то проявляє відновні властивості:

А при взаємодії з сильним відновником (наприклад, із залізом) Сульфур є окисником:

Всі періоди підкоряються важливій загальній закономірності:

Кожний період Періодичної таблиці починається активним металом і закінчується інертним газом.

Хімічні властивості типових елементів швидко змінюються в межах періоду. У (малих періодах) типових елементів при зміні заряду ядра атома на одиницю до зовнішнього енергетичного рівня додається один електрон. Великі періоди (4, 5, 6, 7) містять елементи під­груп В. У елементів підгруп В не відбувається зміни зовнішнього шару зі зміною заряду ядра, тому хімічні властивості не змінюються. У ве­ликих періодах хімічні властивості елементів змінюються по­ві­ль­но.

Періодична система містить 8 груп.

ГРУПА – це вертикальний стовпчик елементів, які мають однаковий максимальний ступінь окиснення і валентність, що дорівнюють номеру групи, а також однакову кількість ва­лентних електронів (виняток елементи 1В, 8 груп).

Для елементів однієї групи характерна однакова загальна формула вищого оксиду і гідроксиду.

Таблиця 2.1

Загальні формули вищого оксиду і гідроксиду елементів.

Група	I	ІІ	ІІІ	ІV	V	VI	VIІ	VIІІ (крім інертних газів)
Вищий оксид	Е2О	ЕО	Е2О3	ЕО2	Е2О5	ЕО3	Е2О7	Е2О7
Гідрат вищого оксиду (гідроксид)	ЕОН	Е(ОН)2	Е(ОН)3	Н2ЕО3	Н3ЕО4	Н2ЕО4	НЕО4	Н4ЕО4
Приклади оксидів	Na2O	MgO	А12О3	SiO2	Р2О5	SO3	Cl2O7
Приклади гідроксидів	NaOH	Mg(OH)2	AI(OH)3	H2SiO3	H3PO4	H2SO4	HCIO4