Вопрос 14. Периодический закон д.И. Менделеева. Структура Периодической системы с точки зрения строения атома. Период. Группа. Подгруппа. Физический смысл периодичности.

Периодический закон — фундаментальный закон природы, открытый Д.И. Менделеевым в 1869 году при сопоставлении свойств известных в то время химических элементов и величин их атомных масс. П З был сформулирован Д. И. Менделеевым в следующем виде (1871): «свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел, стоят в периодической зависимости от их атомного веса.

В настоящее время Периодический закон Д. И. Менделеева имеет следующую формулировку: «свойства химических элементов, а также формы и свойства образуемых ими простых веществ и соединений находятся в периодической зависимости от величины зарядов ядер их атомов».. Графическим (табличным) выражением закона является разработанная Менделеевым ПСХЭ.

ПСХЭ. (7 периодов, 8 групп, отдельно показаны элементы - лантаноиды и актиноиды). Периоды - это горизонтальные ряды таблицы, они подразделяются на малые и большие. В малых периодах находится 2 элемента (1-й период) или 8 элементов (2-й, 3-й периоды), в больших периодах - 18 элементов (4-й, 5-й периоды) или 32 элемента (6-й, 7-й период). Каждый период начинается с типичного металла, а заканчивается неметаллом (галогеном) и благородным газом. Группы - это вертикальные последовательности элементов, они нумеруется римской цифрой от I до VIII и русскими буквами А и Б. Короткопериодный вариант Периодической системы включал подгруппы элементов (главную и побочную). Подгруппа - это совокупность элементов, являющихся безусловными химическими аналогами; часто элементы подгруппы обладают высшей степенью окисления, отвечающей номеру группы. В А-группах химические свойства элементов могут меняться в широком диапазоне от неметаллических к металлическим (например, в главной подгруппе V группы азот - неметалл, а висмут - металл). В Периодической системе типичные металлы расположены в IА группе (Li-Fr), IIА (Mg-Ra) и IIIА (In, Tl). Неметаллы расположены в группах VIIА (F-Al), VIА (O-Te), VА (N-As), IVА (C, Si) и IIIА (B). Некоторые элементы А-групп (бериллий Ве, алюминий Al, германий Ge, сурьма Sb, полоний Po и другие), а также многие элементы Б-групп проявляют и металлические, и неметаллические свойства (явление амфотерности). Для некоторых групп применяют групповые названия: IА (Li-Fr) - щелочные металлы, IIА (Ca-Ra) - щелочноземельные металлы, VIА (O-Po) - халькогены, VIIА (F-At) - галогены, VIIIА (He-Rn) - благородные газы.

Периодичность заключается в в периоде находятся элементы у которых одинаковое кол-во электронных слов. В группе находятся элементы имеющие одинаковое кол-во электронов на внешнем уровне. Период начинается со щелочного металла и завещается инертным газом. Происходит изменение свойств от основных через амфотерные к кислотным

Вопрос 15. Свойства атомов. Радиусы атомов. Энергия ионизации. Сродство к электрону. Электроотрицательность.

Атомы не имеют отчётливо выраженной внешней границы, поэтому их размеры определяются по расстоянию между ядрами соседних атомов, которые образовали химическую связь или по расстоянию до самой дальней из стабильных орбит электронов в электронной оболочке этого атома. Радиус зависит от положения атома в периодической системе, вида химической связи, числа ближайших атомов и квантово- механического свойства , известного как спин. В ПСХЭ размер атома увеличивается при движении сверху вниз по столбцу и уменьшается при движении по строке слева направо. Соответственно, самый маленький атом — это атом гелия, , а самый большой — атом цезия.

Энергия ионизации атома E_i - минимальная энергия, необходимая для удаления электрона из атома на бесконечность в соответствии с уравнением Х = Х⁺ + е⁻

Ее значения известны для атомов всех элементов ПС. При движении слева направо по периоду энергия ионизации, постепенно увеличивается, при увеличении порядкового номера в пределах группы - уменьшается. Минимальные первые потенциалы ионизации имеют щелочные металлы, максимальные - благородные газы.

Сродство атома к электрону A_e - способность атомов присоединять добавочный электрон и превращаться в отрицательный ион. Мерой сродства к электрону служит энергия, выделяющая или поглощающаяся при этом. Сродство к электрону равно энергии ионизации отрицательного иона Х⁻: Х⁻ = Х + е⁻

Наибольшим сродством к электрону обладают атомы галогенов. Для ряда элементов сродство к электрону близко к нулю или отрицательно, что значит отсутствие устойчивого аниона для данного элемента.

Обычно сродство к электрону для атомов различных элементов уменьшается параллельно с ростом энергии их ионизации.

Электротрицательность характеризует способность атома химического элемента смещать в свою сторону электронное облако при образовании химической связи (в сторону элемента с более высокой электроотрицательностью). Американский физик Малликен предложил определять электроотрицательность как среднеарифметическую величину между потенциалом ионизации и сродством к электрону: χ = 1/2 (E_i + A_e)

Л. Полинг принял электроотрицательность фтора равной 4 (наибольшее значение), для цезия χ принимает наименьшее значение.

Электроотрицательность в количественном отношении представляет собой приближенную величину, поскольку она зависит от того, в состав какого конкретного соединения входит данный атом.