Периодическая система элементов д.И. Менделеева

Если сопоставить структуру электронной оболочки атома и Периодическую систему элементов Д.И. Менделеева (см. табл. 6), то видно, что Периодическая система представляет собой классификацию элементов по структуре заполненных электронных оболочек атомов и является графическим изображением строения электронной оболочки атома.

Период – последовательный ряд элементов с одинаковым числом заполняемых энергетических уровней, причём номер периода показывает номер внешнего энергетического уровня.

I период 1s² 2 элемента

II период 2s²2p⁶ 8 элементов

III период 3s²3p⁶ 8 элементов

IV период 4s²3d¹⁰4p⁶ 18 элементов

V период 5s²4d¹⁰5p⁶ 18 элементов

VI период 6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶ 32 элемента

VII период 7s²5f¹⁴6d³ не закончен

Группа – последовательный ряд элементов, имеющих однотипную электронную конфигурацию.

IV группа /главная подгруппа/ IV A

Углерод ₆C 2s²2p²

Кремний ₁₄Si 3s²3p²

Германий ₃₂Ge 4s²4p²

Олово ₅₀Sn 5s²5p²

Свинец ₈₂Pb 6s²6p²

Номер группы показывает число электронов на внешнем энергетическом уровне.

IV группа /побочная подгруппа/ IVB

Титан ₂₂Ti 4s²3d²

Цирконий ₄₀Zr 5s²4d²

Гафний ₇₂Hf 6s²5d²

В зависимости от подуровня, который заполняет последний электрон, все элементы можно сгруппировать в четыре электронных семейства.

s – элементы – достраивается s - подуровень (I A и II A)

p – элементы – достраивается p – подуровень (III A – VIII A)

d – элементы – достраивается d – подуровень (I B - VIII B)

f – элементы – достраивается f – подуровень (лантаноиды, актиноиды).

В Периодической системе элементов Д.И. Менделеева s- и р - элементы расположены в главных подгруппах, у этих элементов достраивается внешний энергетический уровень (соответствует номеру периода). d- и f-элементы расположены в побочных подгруппах; у этих элементов достраиваются предвнешние уровни.

Учитывая периодичность заполнения электронами энергетических уровней и взаимосвязь заряда ядра и количество электронов в атоме, Периодический закон Д.И Менделеева можно сформулировать следующим образом: «свойства элементов, а также формы и свойства их соединений находятся в периодической зависимости от заряда ядра их атомов».

Каждый период начинается (со II периода) элементом, в атоме которого появился на внешнем уровне s-электрон (активный металл). Заканчивается период элементом, в атоме которого на внешнем уровне s²p⁶ - электроны (малоактивный газ).

Таким образом, атомы отличаются различным числом заполненных энергетических уровней и подуровней и различным числом электронов на внешнем или предвнешнем энергетическом уровне. Такое строение электронной оболочки атома определяет различные размеры атомов (атомных радиусов).

Свойства элементов

Различие в размерах атомов определяет различные химические свойства элементов и прежде всего, различную энергию взаимодействия электронов и ядра. Это оценивается свойством, называемым относительной электроотрицательностью.

Чем больше энергетических уровней заполнено электронами, тем больше атомный радиус. Это значит, что ядро и электрон находятся на большем расстоянии друг от друга и меньше энергия взаимодействия между ними, и меньше величина относительной электроотрицательности. Чем меньше энергетических уровней заполнено электронами, тем меньше атомный радиус. Это значит, что ядро и электрон находятся на меньшем расстоянии друг от друга и больше энергия взаимодействия между ними, и больше величина относительной электроотрицательности.

Металлические свойства элементов определяются способностью отдавать электроны.

Неметаллические свойства элементов определяются способностью принимать электроны.

Изменение свойств элементов в Периодической системе можно проследить в горизонтальном (в периоде) и вертикальном (в группе) направлениях.

С увеличением порядкового номера элемента по периоду (слева направо) происходит нарастание неметаллических свойств. С увеличением порядкового номера элементов по группам (сверху вниз) возрастают металлические свойства.

Все элементы в соответствии с различным электронным строением атома и проявляемыми свойствами можно подразделить на металлические и неметаллические элементы

Эти свойства связаны с атомными радиусами, а в конечном результате - с относительной электроотрицательностью (см. табл.3).

Элементы, для которых электроотрицательность (по Л. Полингу) меньше двух, относят к металлическим (атомы элементов только отдают электроны).

Элементы, для которых электроотрицательность больше двух, относят к неметаллическим (атомы элементов только принимают электроны).

Чем ниже электроотрицательность элемента, тем выше металлические свойства элемента, и, наоборот, чем выше электроотрицательность элемента, тем выше неметаллические свойства.