Глава 3. Периодическая система химических элементов д.И. Менделеева

Периодическая система элементов Д.И. Менделеева – это естественная систематизация и классификация химических элементов, разработанная выдающимся русским химиком Д.И. Менделеевым на основе открытого им периодического закона. Периодическая система является графическим отображением периодического закона, его наглядным выражением.

Периодический закон был открыт Д.И. Менделеевым (1869) в результате анализа и сопоставления химических и физических свойств 63-х известных в то время элементов. Его первоначальная формулировка: свойства элементов и образованных ими простых и сложных веществ находятся в периодической зависимости от атомной массы элементов.

Разрабатывая свою систему, Д.И. Менделеев уточнил или исправил валентность и атомные массы некоторых известных, но плохо изученных элементов, предсказал существование девяти еще не открытых элементов, а для трёх из них (галлий, германий, скандий) описал ожидаемые свойства. С открытием этих элементов (1875 – 1886 г.г.) периодический закон и Периодическая система получили всеобщее признание и легли в основу всего последующего развития химии.

На протяжении почти 50 лет после открытия периодического закона и создания Периодической системы сама причина периодичности свойств элементов была неизвестна. Было неясно, почему элементы одной группы имеют одинаковую валентность и образуют соединения с кислородом и водородом одинакового состава, почему число элементов в периодах не одинаковое, почему в некоторых местах периодической системы расположение элементов не соответствует возрастанию атомной массы (Аr – К, Co – Ni, Te – I).

Ответы на все эти вопросы были получены при изучении строения атомов. В 1914 г. были определены заряды атомных ядер (Г. Мозли) и было установлено, что свойства элементов находятся в периодической зависимости не от атомной массы элементов, а от положительного заряда ядер их атомов. Но после изменения формулировки периодического закона форма Периодической системы принципиально не изменилась, так как атомные массы элементов увеличиваются в той же последовательности, что и заряды их атомов.

В этом пособии мы не рассматриваем строение атомов (оно изучается по программе университетского курса химии), поэтому закономерности изменения свойств атомов, элементов и соединений приводятся без теоретического обоснования

3.1. Основные формы Периодической системы

Существует около 500 вариантов Периодической системы, но наиболее распространены две: 18-клеточная и 8-клеточная

В 18-клеточной Периодической системе элементы размещены согласно строению электронных оболочек их атомов, но часть элементов вынесена из таблицы и приведены внизу в виде приложения, а их место в системе обозначено звездочками. Эта форма Периодической системы приведена в справочнике (Стась Н.Ф. Справочник по общей и неорганической химии) на стр. 5 (табл. 2).

В 8-клеточной форме большие периоды (4-й, 5-й, 6-й и 7-й), содержащие по 18 элементов, разделены в соотношении 10 : 8, и вторая часть размещена под первой. Таким образом, большие периоды состоят из двух рядов (строк) каждый. В этом варианте в Периодической системе имеется восемь групп, и каждая из них состоит из главной и побочной подгруппы. Главные подгруппы содержат по 5–6 элементов, а побочные – по 3–4 элемента, кроме восьмой группы, в которой побочная подгруппа состоит из девяти элементов – трех «триад». Эта форма Периодической системы приведена в справочнике на стр. 4 (табл. 1).Она компактна и потому более удобна для пользования, но в ней нет того однозначного соответствия между формой и электронным строением атомов, которое присуще 18-клеточной форме.