Το όγδοο στοιχείο του περιοδικού πίνακα. Περιοδικός Πίνακας Χημικών Στοιχείων

Οδηγίες

Το περιοδικό σύστημα είναι ένα πολυώροφο «σπίτι» που περιέχει μεγάλο αριθμό διαμερισμάτων. Κάθε «ένοικος» ή στο δικό του διαμέρισμα κάτω από έναν συγκεκριμένο αριθμό, ο οποίος είναι μόνιμος. Επιπλέον, το στοιχείο έχει «επώνυμο» ή όνομα, όπως οξυγόνο, βόριο ή άζωτο. Εκτός από αυτά τα δεδομένα, κάθε «διαμέρισμα» περιέχει πληροφορίες όπως η σχετική ατομική μάζα, η οποία μπορεί να έχει ακριβείς ή στρογγυλεμένες τιμές.

Όπως σε κάθε σπίτι, υπάρχουν «είσοδοι», δηλαδή ομάδες. Επιπλέον, σε ομάδες τα στοιχεία βρίσκονται αριστερά και δεξιά, σχηματίζοντας. Ανάλογα με ποια πλευρά υπάρχουν περισσότερα από αυτά, αυτή η πλευρά ονομάζεται κύρια. Η άλλη υποομάδα, κατά συνέπεια, θα είναι δευτερεύουσα. Ο πίνακας έχει επίσης «ορόφους» ή περιόδους. Επιπλέον, οι περίοδοι μπορεί να είναι τόσο μεγάλες (αποτελούνται από δύο σειρές) όσο και μικρές (έχουν μόνο μία σειρά).

Ο πίνακας δείχνει τη δομή ενός ατόμου ενός στοιχείου, καθένα από τα οποία έχει έναν θετικά φορτισμένο πυρήνα που αποτελείται από πρωτόνια και νετρόνια, καθώς και αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια που περιστρέφονται γύρω του. Ο αριθμός των πρωτονίων και των ηλεκτρονίων είναι αριθμητικά ο ίδιος και καθορίζεται στον πίνακα από τον αύξοντα αριθμό του στοιχείου. Για παράδειγμα, το χημικό στοιχείο θείο είναι #16, επομένως θα έχει 16 πρωτόνια και 16 ηλεκτρόνια.

Για να προσδιορίσετε τον αριθμό των νετρονίων (τα ουδέτερα σωματίδια βρίσκονται επίσης στον πυρήνα), αφαιρέστε τον ατομικό του αριθμό από τη σχετική ατομική μάζα του στοιχείου. Για παράδειγμα, ο σίδηρος έχει σχετική ατομική μάζα 56 και ατομικό αριθμό 26. Επομένως, 56 – 26 = 30 πρωτόνια για τον σίδηρο.

Τα ηλεκτρόνια βρίσκονται σε διαφορετικές αποστάσεις από τον πυρήνα, σχηματίζοντας επίπεδα ηλεκτρονίων. Για να προσδιορίσετε τον αριθμό των ηλεκτρονικών (ή ενεργειακών) επιπέδων, πρέπει να εξετάσετε τον αριθμό της περιόδου στην οποία βρίσκεται το στοιχείο. Για παράδειγμα, το αλουμίνιο είναι στην 3η περίοδο, επομένως θα έχει 3 επίπεδα.

Με τον αριθμό της ομάδας (αλλά μόνο για την κύρια υποομάδα) μπορείτε να προσδιορίσετε το υψηλότερο σθένος. Για παράδειγμα, στοιχεία της πρώτης ομάδας της κύριας υποομάδας (λίθιο, νάτριο, κάλιο κ.λπ.) έχουν σθένος 1. Συνεπώς, στοιχεία της δεύτερης ομάδας (βηρύλλιο, μαγνήσιο, ασβέστιο κ.λπ.) θα έχουν σθένος ίση με 2.

Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε τον πίνακα για να αναλύσετε τις ιδιότητες των στοιχείων. Από αριστερά προς τα δεξιά, οι μεταλλικές ιδιότητες εξασθενούν και οι μη μεταλλικές ιδιότητες αυξάνονται. Αυτό φαίνεται ξεκάθαρα στο παράδειγμα της περιόδου 2: αρχίζει με το νάτριο αλκαλιμετάλλου, μετά το μαγνήσιο μετάλλου αλκαλικής γαίας, μετά το αμφοτερικό στοιχείο αλουμίνιο, μετά το αμέταλλο πυρίτιο, φώσφορο, θείο και η περίοδος τελειώνει με αέριες ουσίες - χλώριο και αργό. Το επόμενο διάστημα παρατηρείται ανάλογη εξάρτηση.

Από πάνω προς τα κάτω, παρατηρείται επίσης ένα σχέδιο - οι μεταλλικές ιδιότητες αυξάνονται και οι μη μεταλλικές ιδιότητες εξασθενούν. Δηλαδή, για παράδειγμα, το καίσιο είναι πολύ πιο δραστικό σε σύγκριση με το νάτριο.

Το περιοδικό σύστημα είναι ένα διατεταγμένο σύνολο χημικών στοιχείων, η φυσική τους ταξινόμηση, η οποία είναι μια γραφική (πίνακας) έκφραση του περιοδικού νόμου των χημικών στοιχείων. Η δομή του, από πολλές απόψεις παρόμοια με τη σύγχρονη, αναπτύχθηκε από τον D. I. Mendeleev με βάση τον περιοδικό νόμο το 1869-1871.

Το πρωτότυπο του περιοδικού συστήματος ήταν η «Εμπειρία ενός συστήματος στοιχείων με βάση το ατομικό τους βάρος και τη χημική τους ομοιότητα», που συντάχθηκε από τον D. I. Mendeleev την 1η Μαρτίου 1869. Κατά τη διάρκεια δυόμισι ετών, ο επιστήμονας βελτίωσε συνεχώς το Το "Experience of a System", εισήγαγε την ιδέα των ομάδων, των σειρών και των περιόδων στοιχείων. Ως αποτέλεσμα, η δομή του περιοδικού πίνακα απέκτησε σε μεγάλο βαθμό σύγχρονα περιγράμματα.

Η έννοια της θέσης ενός στοιχείου στο σύστημα, που καθορίζεται από τους αριθμούς της ομάδας και της περιόδου, έγινε σημαντική για την εξέλιξή του. Με βάση αυτή την ιδέα, ο Mendeleev κατέληξε στο συμπέρασμα ότι ήταν απαραίτητο να αλλάξει η ατομική μάζα ορισμένων στοιχείων: ουρανίου, ινδίου, δημητρίου και των δορυφόρων του. Αυτή ήταν η πρώτη πρακτική εφαρμογή του περιοδικού πίνακα. Ο Mendeleev προέβλεψε επίσης για πρώτη φορά την ύπαρξη και τις ιδιότητες πολλών άγνωστων στοιχείων. Ο επιστήμονας περιέγραψε λεπτομερώς τις πιο σημαντικές ιδιότητες του εκα-αλουμινίου (το μέλλον του γαλλίου), του εκα-βορίου (σκάνδιο) και του εκα-πυριτίου (γερμάνιο). Επιπλέον, προέβλεψε την ύπαρξη αναλόγων του μαγγανίου (μελλοντικό τεχνήτιο και ρήνιο), τελλουρίου (πολώνιο), ιωδίου (αστατίνη), καισίου (Γαλλία), βαρίου (ράδιο), τανταλίου (πρωτακτίνιο). Οι προβλέψεις του επιστήμονα σχετικά με αυτά τα στοιχεία ήταν γενικής φύσεως, καθώς αυτά τα στοιχεία βρίσκονταν σε ελάχιστα μελετημένες περιοχές του περιοδικού πίνακα.

Οι πρώτες εκδόσεις του περιοδικού συστήματος αντιπροσώπευαν σε μεγάλο βαθμό μόνο μια εμπειρική γενίκευση. Εξάλλου, το φυσικό νόημα του περιοδικού νόμου ήταν ασαφές· δεν υπήρχε εξήγηση για τους λόγους της περιοδικής αλλαγής στις ιδιότητες των στοιχείων ανάλογα με την αύξηση των ατομικών μαζών. Από αυτή την άποψη, πολλά προβλήματα παρέμειναν άλυτα. Υπάρχουν όρια του περιοδικού πίνακα; Είναι δυνατόν να προσδιοριστεί ο ακριβής αριθμός των υπαρχόντων στοιχείων; Η δομή της έκτης περιόδου παρέμεινε ασαφής - ποια ήταν η ακριβής ποσότητα των στοιχείων σπάνιων γαιών; Ήταν άγνωστο αν υπήρχαν ακόμη στοιχεία μεταξύ υδρογόνου και λιθίου, ποια ήταν η δομή της πρώτης περιόδου. Ως εκ τούτου, μέχρι τη φυσική τεκμηρίωση του περιοδικού νόμου και την ανάπτυξη της θεωρίας του περιοδικού συστήματος, προέκυψαν σοβαρές δυσκολίες περισσότερες από μία φορές. Η ανακάλυψη το 1894-1898 ήταν απροσδόκητη. πέντε αδρανή αέρια που φαινόταν να μην έχουν θέση στον περιοδικό πίνακα. Αυτή η δυσκολία εξαλείφθηκε χάρη στην ιδέα της συμπερίληψης μιας ανεξάρτητης μηδενικής ομάδας στη δομή του περιοδικού πίνακα. Μαζική ανακάλυψη ραδιοστοιχείων στο γύρισμα του 19ου και του 20ου αιώνα. (μέχρι το 1910 ο αριθμός τους ήταν περίπου 40) οδήγησε σε μια έντονη αντίφαση μεταξύ της ανάγκης να τοποθετηθούν στον περιοδικό πίνακα και της υπάρχουσας δομής του. Υπήρχαν μόνο 7 κενές θέσεις για αυτούς την έκτη και έβδομη περίοδο. Αυτό το πρόβλημα επιλύθηκε με τη θέσπιση κανόνων βάρδιας και την ανακάλυψη ισοτόπων.

Ένας από τους κύριους λόγους για την αδυναμία εξήγησης της φυσικής σημασίας του περιοδικού νόμου και της δομής του περιοδικού συστήματος ήταν ότι ήταν άγνωστο πώς ήταν δομημένο το άτομο (βλ. Άτομο). Το πιο σημαντικό ορόσημο στην ανάπτυξη του περιοδικού πίνακα ήταν η δημιουργία του ατομικού μοντέλου από τον E. Rutherford (1911). Στη βάση του, ο Ολλανδός επιστήμονας A. Van den Broek (1913) πρότεινε ότι ο αύξων αριθμός ενός στοιχείου στον περιοδικό πίνακα είναι αριθμητικά ίσος με το φορτίο του πυρήνα του ατόμου του (Z). Αυτό επιβεβαιώθηκε πειραματικά από τον Άγγλο επιστήμονα G. Moseley (1913). Ο περιοδικός νόμος έλαβε μια φυσική αιτιολόγηση: η περιοδικότητα των αλλαγών στις ιδιότητες των στοιχείων άρχισε να εξετάζεται ανάλογα με το φορτίο Z του πυρήνα του ατόμου του στοιχείου και όχι από την ατομική μάζα (βλ. Περιοδικός νόμος των χημικών στοιχείων).

Ως αποτέλεσμα, η δομή του περιοδικού πίνακα ενισχύθηκε σημαντικά. Το κατώτερο όριο του συστήματος έχει καθοριστεί. Αυτό είναι το υδρογόνο - το στοιχείο με ελάχιστο Z = 1. Κατέστη δυνατή η ακριβής εκτίμηση του αριθμού των στοιχείων μεταξύ υδρογόνου και ουρανίου. Εντοπίστηκαν «κενά» στον περιοδικό πίνακα, που αντιστοιχούν σε άγνωστα στοιχεία με Z = 43, 61, 72, 75, 85, 87. Ωστόσο, τα ερωτήματα σχετικά με τον ακριβή αριθμό των στοιχείων σπανίων γαιών παρέμειναν ασαφή και, κυρίως, οι λόγοι η περιοδικότητα των αλλαγών στις ιδιότητες των στοιχείων δεν αποκαλύφθηκε ανάλογα με το Z.

Με βάση την καθιερωμένη δομή του περιοδικού συστήματος και τα αποτελέσματα της μελέτης των ατομικών φασμάτων, ο Δανός επιστήμονας N. Bohr το 1918–1921. ανέπτυξε ιδέες για την αλληλουχία κατασκευής ηλεκτρονικών κελυφών και υποκελυφών σε άτομα. Ο επιστήμονας κατέληξε στο συμπέρασμα ότι παρόμοιοι τύποι ηλεκτρονικών διαμορφώσεων των εξωτερικών κελυφών των ατόμων επαναλαμβάνονται περιοδικά. Έτσι, αποδείχθηκε ότι η περιοδικότητα των αλλαγών στις ιδιότητες των χημικών στοιχείων εξηγείται από την ύπαρξη περιοδικότητας στην κατασκευή ηλεκτρονικών κελυφών και υποκελυφών ατόμων.

Ο περιοδικός πίνακας καλύπτει περισσότερα από 100 στοιχεία. Από αυτά, όλα τα υπερουρανικά στοιχεία (Ζ = 93–110), καθώς και στοιχεία με Ζ = 43 (τεχνήτιο), 61 (προμέθιο), 85 (αστατίνη), 87 (φράγκιο) ελήφθησαν τεχνητά. Σε όλη την ιστορία της ύπαρξης του περιοδικού συστήματος έχει προταθεί ένας πολύ μεγάλος αριθμός (>500) παραλλαγών της γραφικής του αναπαράστασης, κυρίως με τη μορφή πινάκων, αλλά και με τη μορφή διαφόρων γεωμετρικών σχημάτων (χωρικών και επίπεδων ), αναλυτικές καμπύλες (σπείρες κ.λπ.) κ.λπ. Οι πιο διαδεδομένες είναι οι κοντές, ημίμακρες, μακριές και οι σκάλες μορφές τραπεζιών. Προς το παρόν, προτιμάται η σύντομη φόρμα.

Η θεμελιώδης αρχή της κατασκευής του περιοδικού πίνακα είναι η διαίρεση του σε ομάδες και περιόδους. Η έννοια της σειράς στοιχείων του Mendeleev δεν χρησιμοποιείται σήμερα, αφού στερείται φυσικής σημασίας. Οι ομάδες, με τη σειρά τους, χωρίζονται σε κύριες (α) και δευτερεύουσες (β) υποομάδες. Κάθε υποομάδα περιέχει στοιχεία - χημικά ανάλογα. Τα στοιχεία των α- και β-υποομάδων στις περισσότερες ομάδες παρουσιάζουν επίσης κάποια ομοιότητα μεταξύ τους, κυρίως σε υψηλότερες καταστάσεις οξείδωσης, οι οποίες, κατά κανόνα, είναι ίσες με τον αριθμό της ομάδας. Περίοδος είναι μια συλλογή στοιχείων που αρχίζει με ένα αλκαλικό μέταλλο και τελειώνει με ένα αδρανές αέριο (ειδική περίπτωση είναι η πρώτη περίοδος). Κάθε περίοδος περιέχει έναν αυστηρά καθορισμένο αριθμό στοιχείων. Ο περιοδικός πίνακας αποτελείται από οκτώ ομάδες και επτά περιόδους, με την έβδομη περίοδο να μην έχει ακόμη ολοκληρωθεί.

Ιδιορρυθμία πρώταπερίοδος είναι ότι περιέχει μόνο 2 αέρια στοιχεία σε ελεύθερη μορφή: υδρογόνο και ήλιο. Η θέση του υδρογόνου στο σύστημα είναι διφορούμενη. Δεδομένου ότι παρουσιάζει ιδιότητες κοινές με τα αλκαλικά μέταλλα και τα αλογόνα, τοποθετείται είτε στην υποομάδα 1a-, είτε στην υποομάδα Vlla, είτε και στις δύο ταυτόχρονα, περικλείοντας το σύμβολο σε αγκύλες σε μία από τις υποομάδες. Το Ήλιο είναι ο πρώτος εκπρόσωπος της υποομάδας VIIIa. Για μεγάλο χρονικό διάστημα, το ήλιο και όλα τα αδρανή αέρια χωρίστηκαν σε μια ανεξάρτητη μηδενική ομάδα. Αυτή η θέση απαιτούσε αναθεώρηση μετά τη σύνθεση των χημικών ενώσεων κρυπτόν, ξένο και ραδόνιο. Ως αποτέλεσμα, τα ευγενή αέρια και τα στοιχεία της πρώην Ομάδας VIII (σίδηρος, κοβάλτιο, νικέλιο και μέταλλα πλατίνας) συνδυάστηκαν σε μία ομάδα.

Δεύτεροςη περίοδος περιέχει 8 στοιχεία. Ξεκινά με το αλκαλιμέταλλο λίθιο, του οποίου η μόνη κατάσταση οξείδωσης είναι +1. Ακολουθεί το βηρύλλιο (μέταλλο, κατάσταση οξείδωσης +2). Το βόριο εμφανίζει ήδη ασθενώς εκφρασμένο μεταλλικό χαρακτήρα και είναι αμέταλλο (κατάσταση οξείδωσης +3). Δίπλα στο βόριο, ο άνθρακας είναι ένα τυπικό αμέταλλο που εμφανίζει καταστάσεις οξείδωσης +4 και -4. Το άζωτο, το οξυγόνο, το φθόριο και το νέο είναι όλα αμέταλλα, με το άζωτο να έχει την υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης +5 που αντιστοιχεί στον αριθμό της ομάδας. Το οξυγόνο και το φθόριο είναι από τα πιο ενεργά αμέταλλα. Το νέον αδρανούς αερίου τελειώνει την περίοδο.

Τρίτοςπεριόδου (νάτριο - αργό) περιέχει επίσης 8 στοιχεία. Η φύση της αλλαγής των ιδιοτήτων τους είναι σε μεγάλο βαθμό παρόμοια με αυτή που παρατηρήθηκε για στοιχεία της δεύτερης περιόδου. Υπάρχει όμως και εδώ κάποια ιδιαιτερότητα. Έτσι, το μαγνήσιο, σε αντίθεση με το βηρύλλιο, είναι πιο μεταλλικό, όπως και το αλουμίνιο σε σύγκριση με το βόριο. Το πυρίτιο, ο φώσφορος, το θείο, το χλώριο, το αργό είναι όλα τυπικά αμέταλλα. Και όλα αυτά, εκτός από το αργό, εμφανίζουν υψηλότερες καταστάσεις οξείδωσης ίσες με τον αριθμό της ομάδας.

Όπως βλέπουμε, και στις δύο περιόδους, καθώς το Ζ αυξάνεται, παρατηρείται σαφής εξασθένηση της μεταλλικής και ενίσχυση των μη μεταλλικών ιδιοτήτων των στοιχείων. Ο D.I. Mendeleev αποκάλεσε χαρακτηριστικά τα στοιχεία της δεύτερης και της τρίτης περιόδου (κατά τα λόγια του, μικρά). Τα στοιχεία μικρών περιόδων είναι από τα πιο κοινά στη φύση. Ο άνθρακας, το άζωτο και το οξυγόνο (μαζί με το υδρογόνο) είναι οργανογόνα, δηλαδή τα κύρια στοιχεία της οργανικής ύλης.

Όλα τα στοιχεία της πρώτης - τρίτης περιόδου τοποθετούνται σε α-υποομάδες.

Τέταρτοςπεριόδου (κάλιο - κρυπτό) περιέχει 18 στοιχεία. Σύμφωνα με τον Mendeleev, αυτή είναι η πρώτη μεγάλη περίοδος. Μετά το αλκαλιμέταλλο κάλιο και το ασβέστιο μετάλλου αλκαλικής γαίας έρχεται μια σειρά στοιχείων που αποτελούνται από 10 λεγόμενα μέταλλα μετάπτωσης (σκάνδιο - ψευδάργυρος). Όλοι τους περιλαμβάνονται σε β-υποομάδες. Τα περισσότερα μέταλλα μετάπτωσης εμφανίζουν υψηλότερες καταστάσεις οξείδωσης ίσες με τον αριθμό της ομάδας, εκτός από το σίδηρο, το κοβάλτιο και το νικέλιο. Τα στοιχεία, από το γάλλιο έως το κρυπτό, ανήκουν στις α-υποομάδες. Μια σειρά από χημικές ενώσεις είναι γνωστές για το κρυπτό.

ΠέμπτοςΗ περίοδος (ρουβίδιο - ξένο) είναι παρόμοια στη δομή με την τέταρτη. Περιέχει επίσης ένα ένθετο 10 μετάλλων μετάπτωσης (ύττριο - κάδμιο). Τα στοιχεία αυτής της περιόδου έχουν τα δικά τους χαρακτηριστικά. Στην τριάδα ρουθήνιο - ρόδιο - παλλάδιο, οι ενώσεις είναι γνωστές για το ρουθήνιο όπου εμφανίζει μια κατάσταση οξείδωσης +8. Όλα τα στοιχεία των α-υποομάδων εμφανίζουν υψηλότερες καταστάσεις οξείδωσης ίσες με τον αριθμό της ομάδας. Τα χαρακτηριστικά των αλλαγών στις ιδιότητες των στοιχείων της τέταρτης και πέμπτης περιόδου καθώς το Z αυξάνεται είναι πιο περίπλοκα σε σύγκριση με τη δεύτερη και την τρίτη περίοδο.

Εκτοςπερίοδος (καισίου - ραδονίου) περιλαμβάνει 32 στοιχεία. Αυτή η περίοδος, εκτός από 10 μέταλλα μετάπτωσης (λανθάνιο, άφνιο - υδράργυρος), περιέχει και ένα σύνολο 14 λανθανιδών - από δημήτριο σε λουτέτιο. Τα στοιχεία από το δημήτριο στο λουτέτιο είναι χημικά παρόμοια και για το λόγο αυτό έχουν από καιρό συμπεριληφθεί στην οικογένεια των στοιχείων σπάνιων γαιών. Στη σύντομη μορφή του περιοδικού πίνακα, μια σειρά λανθανιδών περιλαμβάνεται στο κελί του λανθανίου και η αποκωδικοποίηση αυτής της σειράς δίνεται στο κάτω μέρος του πίνακα (βλ. Λανθανίδες).

Ποια είναι η ιδιαιτερότητα των στοιχείων της έκτης περιόδου; Στην τριάδα όσμιο - ιρίδιο - πλατίνα, η κατάσταση οξείδωσης +8 είναι γνωστή για το όσμιο. Η αστατίνη έχει έναν αρκετά έντονο μεταλλικό χαρακτήρα. Το ραδόνιο έχει τη μεγαλύτερη αντιδραστικότητα από όλα τα ευγενή αέρια. Δυστυχώς, λόγω του ότι είναι πολύ ραδιενεργό, η χημεία του έχει μελετηθεί ελάχιστα (βλ. Ραδιενεργά στοιχεία).

Εβδομοςη περίοδος ξεκινά από τη Γαλλία. Όπως και το έκτο, θα πρέπει επίσης να περιέχει 32 στοιχεία, αλλά 24 από αυτά είναι ακόμα γνωστά. Το φράγκιο και το ράδιο είναι αντίστοιχα στοιχεία των υποομάδων Ia και IIa, το ακτίνιο ανήκει στην υποομάδα IIIb. Ακολουθεί η οικογένεια ακτινιδών, η οποία περιλαμβάνει στοιχεία από το θόριο έως το λαυρένιο και τοποθετείται παρόμοια με τις λανθανίδες. Η αποκωδικοποίηση αυτής της σειράς στοιχείων δίνεται επίσης στο κάτω μέρος του πίνακα.

Τώρα ας δούμε πώς αλλάζουν οι ιδιότητες των χημικών στοιχείων υποομάδεςπεριοδικό σύστημα. Το κύριο μοτίβο αυτής της αλλαγής είναι η ενίσχυση του μεταλλικού χαρακτήρα των στοιχείων καθώς αυξάνεται το Ζ. Αυτό το μοτίβο εκδηλώνεται ιδιαίτερα καθαρά στις υποομάδες IIIa–VIIa. Για τα μέταλλα των υποομάδων Ia–IIIa, παρατηρείται αύξηση της χημικής δραστηριότητας. Για στοιχεία των υποομάδων IVa–VIIa, καθώς το Z αυξάνεται, παρατηρείται εξασθένηση της χημικής δραστηριότητας των στοιχείων. Για στοιχεία της υποομάδας β, η φύση της αλλαγής στη χημική δραστηριότητα είναι πιο περίπλοκη.

Η θεωρία του περιοδικού συστήματος αναπτύχθηκε από τον N. Bohr και άλλους επιστήμονες τη δεκαετία του '20. ΧΧ αιώνα και βασίζεται σε ένα πραγματικό σχήμα για το σχηματισμό ηλεκτρονικών διαμορφώσεων ατόμων (βλ. Άτομο). Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, καθώς το Z αυξάνεται, η πλήρωση των κελυφών και των υποκεφύλων ηλεκτρονίων στα άτομα των στοιχείων που περιλαμβάνονται στις περιόδους του περιοδικού πίνακα συμβαίνει με την ακόλουθη σειρά:

Αριθμοί περιόδου
1	2	3	4	5	6	7
1s	2s2p	3s3p	4s3d4p	5s4d5p	6s4f5d6p	7s5f6d7p

Με βάση τη θεωρία του περιοδικού συστήματος, μπορούμε να δώσουμε τον ακόλουθο ορισμό της περιόδου: περίοδος είναι ένα σύνολο στοιχείων που ξεκινούν με ένα στοιχείο με τιμή n ίση με τον αριθμό της περιόδου και l = 0 (s-στοιχεία) και τελειώνουν με στοιχείο με την ίδια τιμή n και l = 1 (στοιχεία p-στοιχείων) (βλ. Άτομο). Εξαίρεση αποτελεί η πρώτη περίοδος, η οποία περιέχει μόνο στοιχεία 1s. Από τη θεωρία του περιοδικού συστήματος, ακολουθούν οι αριθμοί των στοιχείων σε περιόδους: 2, 8, 8, 18, 18, 32...

Στον πίνακα, τα σύμβολα των στοιχείων κάθε τύπου (s-, p-, d- και f-στοιχεία) απεικονίζονται σε ένα συγκεκριμένο έγχρωμο φόντο: s-στοιχεία - σε κόκκινο, p-στοιχεία - σε πορτοκαλί, d-στοιχεία - σε μπλε, f-στοιχεία - σε πράσινο. Κάθε κύτταρο δείχνει τους ατομικούς αριθμούς και τις ατομικές μάζες των στοιχείων, καθώς και τις ηλεκτρονικές διαμορφώσεις των εξωτερικών φλοιών ηλεκτρονίων.

Από τη θεωρία του περιοδικού συστήματος προκύπτει ότι οι α-υποομάδες περιλαμβάνουν στοιχεία με n ίσο με τον αριθμό περιόδου, και l = 0 και 1. Οι β-υποομάδες περιλαμβάνουν εκείνα τα στοιχεία στα άτομα των οποίων η συμπλήρωση κελυφών που παρέμεναν προηγουμένως εμφανίζεται ημιτελής. Γι' αυτό η πρώτη, δεύτερη και τρίτη περίοδος δεν περιέχουν στοιχεία β-υποομάδων.

Η δομή του περιοδικού πίνακα των στοιχείων συνδέεται στενά με τη δομή των ατόμων των χημικών στοιχείων. Καθώς το Z αυξάνεται, παρόμοιοι τύποι διαμόρφωσης των εξωτερικών φλοιών ηλεκτρονίων επαναλαμβάνονται περιοδικά. Δηλαδή, καθορίζουν τα κύρια χαρακτηριστικά της χημικής συμπεριφοράς των στοιχείων. Αυτά τα χαρακτηριστικά εκδηλώνονται διαφορετικά για στοιχεία των α-υποομάδων (s- και p-στοιχεία), για στοιχεία των β-υποομάδων (μεταβατικά d-στοιχεία) και στοιχεία των f-οικογενειών - λανθανίδες και ακτινίδες. Μια ειδική περίπτωση αντιπροσωπεύεται από τα στοιχεία της πρώτης περιόδου - υδρογόνο και ήλιο. Το υδρογόνο χαρακτηρίζεται από υψηλή χημική δραστηριότητα επειδή το μόνο ηλεκτρόνιό του 1s αφαιρείται εύκολα. Ταυτόχρονα, η διαμόρφωση του ηλίου (1s 2) είναι πολύ σταθερή, γεγονός που καθορίζει τη χημική του αδράνεια.

Για στοιχεία των α-υποομάδων, τα εξωτερικά κελύφη ηλεκτρονίων των ατόμων είναι γεμάτα (με n ίσο με τον αριθμό της περιόδου), έτσι οι ιδιότητες αυτών των στοιχείων αλλάζουν αισθητά καθώς αυξάνεται το Z. Έτσι, στη δεύτερη περίοδο, το λίθιο (διάταξη 2s ) είναι ένα ενεργό μέταλλο που χάνει εύκολα το μοναδικό του ηλεκτρόνιο σθένους. Το βηρύλλιο (2s 2) είναι επίσης ένα μέταλλο, αλλά λιγότερο ενεργό λόγω του γεγονότος ότι τα εξωτερικά του ηλεκτρόνια είναι πιο στενά συνδεδεμένα με τον πυρήνα. Περαιτέρω, το βόριο (2s 2 p) έχει ασθενώς εκφρασμένο μεταλλικό χαρακτήρα και όλα τα επόμενα στοιχεία της δεύτερης περιόδου, στην οποία είναι κατασκευασμένο το υποκέλυφος 2p, είναι ήδη μη μέταλλα. Η διαμόρφωση οκτώ ηλεκτρονίων του εξωτερικού κελύφους ηλεκτρονίων του νέον (2s 2 p 6) - ενός αδρανούς αερίου - είναι πολύ ισχυρή.

Οι χημικές ιδιότητες των στοιχείων της δεύτερης περιόδου εξηγούνται από την επιθυμία των ατόμων τους να αποκτήσουν την ηλεκτρονική διαμόρφωση του πλησιέστερου αδρανούς αερίου (διάταξη ηλίου για στοιχεία από λίθιο σε άνθρακα ή διαμόρφωση νέον για στοιχεία από άνθρακα σε φθόριο). Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο, για παράδειγμα, το οξυγόνο δεν μπορεί να εμφανίσει υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης ίση με τον αριθμό της ομάδας του: είναι ευκολότερο γι 'αυτό να επιτύχει τη διαμόρφωση νέον αποκτώντας επιπλέον ηλεκτρόνια. Η ίδια φύση των αλλαγών στις ιδιότητες εκδηλώνεται στα στοιχεία της τρίτης περιόδου και στα στοιχεία s και p όλων των επόμενων περιόδων. Ταυτόχρονα, η εξασθένηση της ισχύος του δεσμού μεταξύ των εξωτερικών ηλεκτρονίων και του πυρήνα στις α-υποομάδες, καθώς το Z αυξάνεται, εκδηλώνεται στις ιδιότητες των αντίστοιχων στοιχείων. Έτσι, για τα στοιχεία υπάρχει μια αξιοσημείωτη αύξηση στη χημική δραστηριότητα καθώς αυξάνεται το Z, και για τα στοιχεία υπάρχει μια αύξηση στις μεταλλικές ιδιότητες.

Στα άτομα των μεταβατικών d-στοιχείων, τα προηγούμενα ημιτελή κελύφη συμπληρώνονται με την τιμή του κύριου κβαντικού αριθμού n, ένα μικρότερο από τον αριθμό περιόδου. Με λίγες εξαιρέσεις, η διαμόρφωση των εξωτερικών φλοιών ηλεκτρονίων των ατόμων των στοιχείων μετάπτωσης είναι ns 2. Επομένως, όλα τα στοιχεία d είναι μέταλλα και αυτός είναι ο λόγος που οι αλλαγές στις ιδιότητες των στοιχείων d καθώς αυξάνεται το Z δεν είναι τόσο δραματικές όσο αυτές που παρατηρούνται για τα στοιχεία s και p. Σε υψηλότερες καταστάσεις οξείδωσης, τα στοιχεία d εμφανίζουν κάποια ομοιότητα με τα στοιχεία p των αντίστοιχων ομάδων του περιοδικού πίνακα.

Οι ιδιαιτερότητες των ιδιοτήτων των στοιχείων των τριάδων (VIIIb-υποομάδα) εξηγούνται από το γεγονός ότι τα β-υποφλοιώματα είναι κοντά στην ολοκλήρωση. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο ο σίδηρος, το κοβάλτιο, το νικέλιο και τα μέταλλα της πλατίνας, κατά κανόνα, δεν τείνουν να παράγουν ενώσεις σε υψηλότερες καταστάσεις οξείδωσης. Οι μόνες εξαιρέσεις είναι το ρουθήνιο και το όσμιο, που δίνουν τα οξείδια RuO 4 και OsO 4 . Για στοιχεία των υποομάδων Ib και IIb, το d-subshell είναι στην πραγματικότητα πλήρες. Επομένως, παρουσιάζουν καταστάσεις οξείδωσης ίσες με τον αριθμό της ομάδας.

Στα άτομα των λανθανιδών και των ακτινιδών (όλα είναι μέταλλα), συμπληρώνονται προηγουμένως ελλιπή κελύφη ηλεκτρονίων με την τιμή του κύριου κβαντικού αριθμού n να είναι δύο μονάδες μικρότερη από τον αριθμό της περιόδου. Στα άτομα αυτών των στοιχείων, η διαμόρφωση του εξωτερικού κελύφους ηλεκτρονίων (ns 2) παραμένει αμετάβλητη και το τρίτο εξωτερικό κέλυφος N είναι γεμάτο με ηλεκτρόνια 4f. Αυτός είναι ο λόγος που οι λανθανίδες είναι τόσο παρόμοιες.

Για τις ακτινίδες η κατάσταση είναι πιο περίπλοκη. Σε άτομα στοιχείων με Z = 90–95, τα ηλεκτρόνια 6d και 5f μπορούν να συμμετέχουν σε χημικές αλληλεπιδράσεις. Επομένως, οι ακτινίδες έχουν πολύ περισσότερες καταστάσεις οξείδωσης. Για παράδειγμα, για το ποσειδώνιο, το πλουτώνιο και το αμερίκιο, είναι γνωστές ενώσεις όπου αυτά τα στοιχεία εμφανίζονται σε επτασθενή κατάσταση. Μόνο για στοιχεία, ξεκινώντας από το κούριο (Z = 96), η τρισθενής κατάσταση γίνεται σταθερή, αλλά αυτό έχει επίσης τα δικά του χαρακτηριστικά. Έτσι, οι ιδιότητες των ακτινιδών διαφέρουν σημαντικά από τις ιδιότητες των λανθανιδών και επομένως οι δύο οικογένειες δεν μπορούν να θεωρηθούν παρόμοιες.

Η οικογένεια ακτινιδών τελειώνει με το στοιχείο με Z = 103 (λαυρένιο). Μια αξιολόγηση των χημικών ιδιοτήτων του κουρχατόβιου (Ζ = 104) και του νιλσβορίου (Ζ = 105) δείχνει ότι αυτά τα στοιχεία θα πρέπει να είναι ανάλογα του αφνίου και του τανταλίου, αντίστοιχα. Ως εκ τούτου, οι επιστήμονες πιστεύουν ότι μετά την οικογένεια ακτινιδών στα άτομα, αρχίζει η συστηματική πλήρωση του 6d υποκελύφους. Η χημική φύση των στοιχείων με Z = 106–110 δεν έχει αξιολογηθεί πειραματικά.

Ο τελικός αριθμός των στοιχείων που καλύπτει ο περιοδικός πίνακας είναι άγνωστος. Το πρόβλημα του ανώτερου ορίου του είναι ίσως το κύριο μυστήριο του περιοδικού πίνακα. Το βαρύτερο στοιχείο που έχει ανακαλυφθεί στη φύση είναι το πλουτώνιο (Z = 94). Το όριο της τεχνητής πυρηνικής σύντηξης έχει φτάσει - ένα στοιχείο με ατομικό αριθμό 110. Το ερώτημα παραμένει ανοιχτό: θα είναι δυνατόν να ληφθούν στοιχεία με μεγάλο ατομικό αριθμό, ποιοι και πόσοι; Αυτό δεν μπορεί ακόμη να απαντηθεί με βεβαιότητα.

Χρησιμοποιώντας πολύπλοκους υπολογισμούς που πραγματοποιήθηκαν σε ηλεκτρονικούς υπολογιστές, οι επιστήμονες προσπάθησαν να προσδιορίσουν τη δομή των ατόμων και να αξιολογήσουν τις πιο σημαντικές ιδιότητες των «υπερστοιχείων», μέχρι τους τεράστιους σειριακούς αριθμούς (Z = 172 και ακόμη και Z = 184). Τα αποτελέσματα που προέκυψαν ήταν αρκετά απροσδόκητα. Για παράδειγμα, σε ένα άτομο ενός στοιχείου με Z = 121, αναμένεται να εμφανιστεί ένα ηλεκτρόνιο 8p. Αυτό συμβαίνει αφού έχει ολοκληρωθεί ο σχηματισμός του υποκελύφους 8s σε άτομα με Z = 119 και 120. Αλλά η εμφάνιση των p-ηλεκτρονίων μετά τα s-ηλεκτρόνια παρατηρείται μόνο σε άτομα στοιχείων της δεύτερης και τρίτης περιόδου. Οι υπολογισμοί δείχνουν επίσης ότι σε στοιχεία της υποθετικής όγδοης περιόδου, η πλήρωση των φλοιών ηλεκτρονίων και των υποκεφύλων των ατόμων συμβαίνει με μια πολύ περίπλοκη και μοναδική ακολουθία. Επομένως, η αξιολόγηση των ιδιοτήτων των αντίστοιχων στοιχείων είναι ένα πολύ δύσκολο πρόβλημα. Φαίνεται ότι η όγδοη περίοδος πρέπει να περιέχει 50 στοιχεία (Z = 119–168), αλλά, σύμφωνα με τους υπολογισμούς, θα πρέπει να τελειώνει στο στοιχείο με Z = 164, δηλαδή 4 σειριακούς αριθμούς νωρίτερα. Και η «εξωτική» ένατη περίοδος, αποδεικνύεται, θα πρέπει να αποτελείται από 8 στοιχεία. Εδώ είναι η "ηλεκτρονική" καταχώρισή του: 9s 2 8p 4 9p 2. Με άλλα λόγια, θα περιείχε μόνο 8 στοιχεία, όπως η δεύτερη και η τρίτη περίοδος.

Είναι δύσκολο να πούμε πόσο αληθινοί θα ήταν οι υπολογισμοί που έγιναν με χρήση υπολογιστή. Ωστόσο, εάν επιβεβαιώνονταν, τότε θα ήταν απαραίτητο να επανεξεταστούν σοβαρά τα μοτίβα που βρίσκονται κάτω από τον περιοδικό πίνακα στοιχείων και τη δομή του.

Ο περιοδικός πίνακας έπαιξε και συνεχίζει να παίζει τεράστιο ρόλο στην ανάπτυξη διαφόρων τομέων της φυσικής επιστήμης. Ήταν το σημαντικότερο επίτευγμα της ατομικής-μοριακής επιστήμης, συνέβαλε στην εμφάνιση της σύγχρονης έννοιας του «χημικού στοιχείου» και στην αποσαφήνιση των εννοιών για απλές ουσίες και ενώσεις.

Οι κανονικότητες που αποκαλύφθηκαν από το περιοδικό σύστημα είχαν σημαντικό αντίκτυπο στην ανάπτυξη της θεωρίας της ατομικής δομής, στην ανακάλυψη ισοτόπων και στην εμφάνιση ιδεών για την πυρηνική περιοδικότητα. Το περιοδικό σύστημα συνδέεται με μια αυστηρά επιστημονική διατύπωση του προβλήματος της πρόβλεψης στη χημεία. Αυτό εκδηλώθηκε στην πρόβλεψη της ύπαρξης και των ιδιοτήτων άγνωστων στοιχείων και νέων χαρακτηριστικών της χημικής συμπεριφοράς στοιχείων που έχουν ήδη ανακαλυφθεί. Σήμερα, το περιοδικό σύστημα αντιπροσωπεύει το θεμέλιο της χημείας, πρωτίστως της ανόργανης, βοηθώντας σημαντικά στην επίλυση του προβλήματος της χημικής σύνθεσης ουσιών με προκαθορισμένες ιδιότητες, στην ανάπτυξη νέων ημιαγωγών υλικών, στην επιλογή ειδικών καταλυτών για διάφορες χημικές διεργασίες κ.λπ. , το περιοδικό σύστημα είναι η βάση της διδασκαλίας της χημείας.

Ο περιοδικός πίνακας είναι μια από τις μεγαλύτερες ανακαλύψεις της ανθρωπότητας, που κατέστησε δυνατή την οργάνωση της γνώσης για τον κόσμο γύρω μας και την ανακάλυψη νέα χημικά στοιχεία. Είναι απαραίτητο για μαθητές σχολείου, καθώς και για όποιον ενδιαφέρεται για τη χημεία. Επιπλέον, αυτό το σύστημα είναι απαραίτητο σε άλλους τομείς της επιστήμης.

Αυτό το σχήμα περιέχει όλα τα στοιχεία που είναι γνωστά στον άνθρωπο και ομαδοποιούνται ανάλογα ατομική μάζα και ατομικός αριθμός. Αυτά τα χαρακτηριστικά επηρεάζουν τις ιδιότητες των στοιχείων. Συνολικά, υπάρχουν 8 ομάδες στη σύντομη έκδοση του πίνακα· τα στοιχεία που περιλαμβάνονται σε μία ομάδα έχουν πολύ παρόμοιες ιδιότητες. Η πρώτη ομάδα περιέχει υδρογόνο, λίθιο, κάλιο, χαλκό, των οποίων η λατινική προφορά στα ρωσικά είναι cuprum. Και επίσης argentum - ασήμι, καίσιο, χρυσός - aurum και francium. Η δεύτερη ομάδα περιέχει βηρύλλιο, μαγνήσιο, ασβέστιο, ψευδάργυρο, ακολουθούμενη από στρόντιο, κάδμιο, βάριο και η ομάδα τελειώνει με υδράργυρο και ράδιο.

Η τρίτη ομάδα περιλαμβάνει το βόριο, το αλουμίνιο, το σκάνδιο, το γάλλιο, ακολουθούμενο από το ύττριο, το ίνδιο, το λανθάνιο και η ομάδα τελειώνει με το θάλλιο και το ακτίνιο. Η τέταρτη ομάδα ξεκινά με άνθρακα, πυρίτιο, τιτάνιο, συνεχίζει με γερμάνιο, ζιρκόνιο, κασσίτερο και τελειώνει με άφνιο, μόλυβδο και ρουθερφόρδιο. Η πέμπτη ομάδα περιέχει στοιχεία όπως άζωτο, φώσφορο, βανάδιο, παρακάτω είναι το αρσενικό, το νιόβιο, το αντιμόνιο, μετά το ταντάλιο, το βισμούθιο και συμπληρώνει την ομάδα με το ντουβίνιο. Το έκτο ξεκινά με το οξυγόνο, ακολουθούμενο από θείο, χρώμιο, σελήνιο, μετά μολυβδαίνιο, τελλούριο, μετά βολφράμιο, πολώνιο και θαλάσσιο βόρειο.

Στην έβδομη ομάδα, το πρώτο στοιχείο είναι το φθόριο, ακολουθούμενο από το χλώριο, το μαγγάνιο, το βρώμιο, το τεχνήτιο και ακολουθούν το ιώδιο, μετά το ρήνιο, η αστατίνη και το βόριο. Η τελευταία ομάδα είναι το πολυπληθέστερο. Περιλαμβάνει αέρια όπως ήλιο, νέο, αργό, κρυπτό, ξένο και ραδόνιο. Αυτή η ομάδα περιλαμβάνει επίσης μέταλλα σίδηρο, κοβάλτιο, νικέλιο, ρόδιο, παλλάδιο, ρουθήνιο, όσμιο, ιρίδιο και πλατίνα. Ακολουθούν το hannium και το meitnerium. Τα στοιχεία που σχηματίζουν το σειρά ακτινιδών και σειρά λανθανιδών. Έχουν παρόμοιες ιδιότητες με το λανθάνιο και το ακτίνιο.

Αυτό το σχήμα περιλαμβάνει όλους τους τύπους στοιχείων, τα οποία χωρίζονται σε 2 μεγάλες ομάδες - μέταλλα και αμέταλλα, έχοντας διαφορετικές ιδιότητες. Πώς να προσδιορίσετε εάν ένα στοιχείο ανήκει σε μια ομάδα ή στην άλλη θα βοηθηθεί από μια συμβατική γραμμή που πρέπει να τραβηχτεί από το βόριο στην αστατίνη. Θα πρέπει να θυμόμαστε ότι μια τέτοια γραμμή μπορεί να σχεδιαστεί μόνο στην πλήρη έκδοση του πίνακα. Όλα τα στοιχεία που βρίσκονται πάνω από αυτή τη γραμμή και βρίσκονται στις κύριες υποομάδες θεωρούνται μη μέταλλα. Και οι παρακάτω, στις κύριες υποομάδες, είναι μέταλλα. Τα μέταλλα είναι επίσης ουσίες που βρίσκονται σε πλευρικές υποομάδες. Υπάρχουν ειδικές εικόνες και φωτογραφίες στις οποίες μπορείτε να εξοικειωθείτε λεπτομερώς με τη θέση αυτών των στοιχείων. Αξίζει να σημειωθεί ότι εκείνα τα στοιχεία που βρίσκονται σε αυτή τη γραμμή παρουσιάζουν τις ίδιες ιδιότητες τόσο των μετάλλων όσο και των μη μετάλλων.

Ένας ξεχωριστός κατάλογος αποτελείται από αμφοτερικά στοιχεία, τα οποία έχουν διπλές ιδιότητες και μπορούν να σχηματίσουν 2 τύπους ενώσεων ως αποτέλεσμα αντιδράσεων. Ταυτόχρονα εκδηλώνονται τόσο βασικά όσο και όξινες ιδιότητες. Η κυριαρχία ορισμένων ιδιοτήτων εξαρτάται από τις συνθήκες αντίδρασης και τις ουσίες με τις οποίες αντιδρά το αμφοτερικό στοιχείο.

Αξίζει να σημειωθεί ότι αυτό το σχέδιο, στον παραδοσιακό σχεδιασμό του, καλής ποιότητας, είναι έγχρωμο. Ταυτόχρονα, για ευκολία προσανατολισμού, υποδεικνύονται σε διαφορετικά χρώματα. κύριες και δευτερεύουσες υποομάδες. Τα στοιχεία ομαδοποιούνται επίσης ανάλογα με την ομοιότητα των ιδιοτήτων τους.
Ωστόσο, στις μέρες μας, μαζί με τον χρωματικό συνδυασμό, ο ασπρόμαυρος περιοδικός πίνακας του Mendeleev είναι πολύ συνηθισμένος. Αυτός ο τύπος χρησιμοποιείται για ασπρόμαυρη εκτύπωση. Παρά τη φαινομενική πολυπλοκότητά του, η εργασία μαζί του είναι εξίσου βολική αν λάβετε υπόψη ορισμένες από τις αποχρώσεις. Έτσι, σε αυτή την περίπτωση, μπορείτε να διακρίνετε την κύρια υποομάδα από τη δευτερεύουσα από διαφορές στις αποχρώσεις που είναι σαφώς ορατές. Επιπλέον, στην έγχρωμη έκδοση, υποδεικνύονται στοιχεία με την παρουσία ηλεκτρονίων σε διαφορετικά στρώματα διαφορετικά χρώματα.
Αξίζει να σημειωθεί ότι σε ένα μονόχρωμο σχέδιο δεν είναι πολύ δύσκολο να πλοηγηθείτε στο σχέδιο. Για το σκοπό αυτό, οι πληροφορίες που υποδεικνύονται σε κάθε μεμονωμένο κελί του στοιχείου θα είναι επαρκείς.

Η Ενιαία Κρατική Εξέταση σήμερα είναι ο κύριος τύπος τεστ στο τέλος του σχολείου, πράγμα που σημαίνει ότι πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή στην προετοιμασία για αυτό. Επομένως, κατά την επιλογή τελική εξέταση στη χημεία, πρέπει να προσέξεις υλικά που μπορούν να σε βοηθήσουν να το περάσεις. Κατά κανόνα, επιτρέπεται στους μαθητές να χρησιμοποιούν ορισμένους πίνακες κατά τη διάρκεια της εξέτασης, ιδίως τον περιοδικό πίνακα σε καλή ποιότητα. Επομένως, για να αποφέρει μόνο οφέλη κατά τη διάρκεια της δοκιμής, θα πρέπει να δοθεί εκ των προτέρων προσοχή στη δομή του και στη μελέτη των ιδιοτήτων των στοιχείων, καθώς και στη σειρά τους. Πρέπει επίσης να μάθετε χρησιμοποιήστε την ασπρόμαυρη έκδοση του πίνακαγια να μην συναντήσουν κάποιες δυσκολίες στην εξέταση.

Εκτός από τον κύριο πίνακα που χαρακτηρίζει τις ιδιότητες των στοιχείων και την εξάρτησή τους από την ατομική μάζα, υπάρχουν και άλλα διαγράμματα που μπορούν να βοηθήσουν στη μελέτη της χημείας. Για παράδειγμα, υπάρχουν πίνακες διαλυτότητας και ηλεκτραρνητικότητας ουσιών. Το πρώτο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να προσδιοριστεί πόσο διαλυτή είναι μια συγκεκριμένη ένωση στο νερό σε κανονική θερμοκρασία. Σε αυτή την περίπτωση, τα ανιόντα βρίσκονται οριζόντια - αρνητικά φορτισμένα ιόντα, και τα κατιόντα - δηλαδή θετικά φορτισμένα ιόντα - βρίσκονται κατακόρυφα. Για να μάθετε βαθμό διαλυτότηταςμιας ή άλλης ένωσης, είναι απαραίτητο να βρείτε τα συστατικά της χρησιμοποιώντας τον πίνακα. Και στο σημείο της διασταύρωσής τους θα υπάρχει ο απαραίτητος προσδιορισμός.

Εάν είναι το γράμμα "p", τότε η ουσία είναι πλήρως διαλυτή στο νερό υπό κανονικές συνθήκες. Εάν υπάρχει το γράμμα "m", η ουσία είναι ελαφρώς διαλυτή και εάν υπάρχει το γράμμα "n", είναι σχεδόν αδιάλυτη. Εάν υπάρχει σύμβολο «+», η ένωση δεν σχηματίζει ίζημα και αντιδρά με τον διαλύτη χωρίς υπόλειμμα. Εάν υπάρχει σύμβολο "-", σημαίνει ότι δεν υπάρχει τέτοια ουσία. Μερικές φορές μπορείτε επίσης να δείτε το σύμβολο ";" στον πίνακα, τότε αυτό σημαίνει ότι ο βαθμός διαλυτότητας αυτής της ένωσης δεν είναι γνωστός με βεβαιότητα. Ηλεκτραρνητικότητα στοιχείωνμπορεί να ποικίλλει από 1 έως 8· υπάρχει επίσης ένας ειδικός πίνακας για τον προσδιορισμό αυτής της παραμέτρου.

Ένας άλλος χρήσιμος πίνακας είναι η σειρά μεταλλικών δραστηριοτήτων. Όλα τα μέταλλα βρίσκονται σε αυτό σύμφωνα με αυξανόμενους βαθμούς ηλεκτροχημικού δυναμικού. Η σειρά των μεταλλικών τάσεων ξεκινά με λίθιο και τελειώνει με χρυσό. Πιστεύεται ότι όσο πιο αριστερά ένα μέταλλο καταλαμβάνει μια θέση σε μια δεδομένη σειρά, τόσο πιο ενεργό είναι στις χημικές αντιδράσεις. Ετσι, το πιο ενεργό μέταλλοΤο λίθιο θεωρείται αλκαλικό μέταλλο. Ο κατάλογος των στοιχείων περιέχει επίσης υδρογόνο προς το τέλος. Πιστεύεται ότι τα μέταλλα που βρίσκονται μετά από αυτό είναι πρακτικά ανενεργά. Αυτά περιλαμβάνουν στοιχεία όπως ο χαλκός, ο υδράργυρος, το ασήμι, η πλατίνα και ο χρυσός.

Εικόνες περιοδικού πίνακα σε καλή ποιότητα

Αυτό το σχήμα είναι ένα από τα μεγαλύτερα επιτεύγματα στον τομέα της χημείας. Εν υπάρχουν πολλοί τύποι αυτού του πίνακα– σύντομη έκδοση, μεγάλη, καθώς και πολύ μεγάλη. Ο πιο συνηθισμένος είναι ο σύντομος πίνακας, αλλά και η μεγάλη έκδοση του διαγράμματος είναι επίσης κοινή. Αξίζει να σημειωθεί ότι η σύντομη έκδοση του κυκλώματος δεν συνιστάται προς το παρόν για χρήση από την IUPAC.
Συνολικά υπήρχαν Έχουν αναπτυχθεί περισσότεροι από εκατό τύποι πινάκων, που διαφέρουν ως προς την παρουσίαση, τη μορφή και τη γραφική παρουσίαση. Χρησιμοποιούνται σε διαφορετικούς τομείς της επιστήμης ή δεν χρησιμοποιούνται καθόλου. Επί του παρόντος, συνεχίζουν να αναπτύσσονται νέες διαμορφώσεις κυκλωμάτων από ερευνητές. Η κύρια επιλογή είναι είτε βραχυκύκλωμα είτε μεγάλο κύκλωμα σε εξαιρετική ποιότητα.

Στην πραγματικότητα, ο Γερμανός φυσικός Johann Wolfgang Dobereiner παρατήρησε την ομαδοποίηση των στοιχείων το 1817. Εκείνες τις μέρες, οι χημικοί δεν είχαν ακόμη κατανοήσει πλήρως τη φύση των ατόμων όπως περιγράφεται από τον John Dalton το 1808. Στο «νέο του σύστημα χημικής φιλοσοφίας», ο Dalton εξήγησε τις χημικές αντιδράσεις προτείνοντας ότι κάθε στοιχειώδης ουσία αποτελείται από έναν συγκεκριμένο τύπο ατόμου.

Ο Dalton πρότεινε ότι οι χημικές αντιδράσεις παρήγαγαν νέες ουσίες όταν τα άτομα διαχωρίστηκαν ή ενώθηκαν μεταξύ τους. Πίστευε ότι κάθε στοιχείο αποτελείται αποκλειστικά από έναν τύπο ατόμου, το οποίο διαφέρει από τα άλλα σε βάρος. Τα άτομα οξυγόνου ζύγιζαν οκτώ φορές περισσότερο από τα άτομα υδρογόνου. Ο Dalton πίστευε ότι τα άτομα άνθρακα ήταν έξι φορές βαρύτερα από το υδρογόνο. Όταν τα στοιχεία συνδυάζονται για να δημιουργήσουν νέες ουσίες, η ποσότητα των ουσιών που αντιδρούν μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας αυτά τα ατομικά βάρη.

Ο Dalton έκανε λάθος για ορισμένες από τις μάζες - το οξυγόνο είναι στην πραγματικότητα 16 φορές βαρύτερο από το υδρογόνο και ο άνθρακας είναι 12 φορές βαρύτερο από το υδρογόνο. Αλλά η θεωρία του έκανε χρήσιμη την ιδέα των ατόμων, εμπνέοντας μια επανάσταση στη χημεία. Η ακριβής μέτρηση της ατομικής μάζας έγινε μείζον πρόβλημα για τους χημικούς τις επόμενες δεκαετίες.

Αναλογιζόμενος αυτές τις κλίμακες, ο Dobereiner σημείωσε ότι ορισμένα σύνολα τριών στοιχείων (τα ονόμασε τριάδες) έδειξαν μια ενδιαφέρουσα σχέση. Το βρώμιο, για παράδειγμα, είχε ατομική μάζα κάπου μεταξύ αυτής του χλωρίου και του ιωδίου, και τα τρία αυτά στοιχεία παρουσίαζαν παρόμοια χημική συμπεριφορά. Το λίθιο, το νάτριο και το κάλιο ήταν επίσης μια τριάδα.

Άλλοι χημικοί παρατήρησαν συνδέσεις μεταξύ ατομικών μαζών και , αλλά μόλις τη δεκαετία του 1860 οι ατομικές μάζες έγιναν αρκετά κατανοητές και μετρημένες ώστε να αναπτυχθεί μια βαθύτερη κατανόηση. Ο Άγγλος χημικός John Newlands παρατήρησε ότι η διάταξη των γνωστών στοιχείων κατά σειρά αυξανόμενης ατομικής μάζας οδήγησε στην επανάληψη των χημικών ιδιοτήτων κάθε όγδοου στοιχείου. Ονόμασε αυτό το μοντέλο «νόμο των οκτάβων» σε μια εργασία του 1865. Αλλά το μοντέλο του Newlands δεν άντεξε πολύ καλά μετά τις δύο πρώτες οκτάβες, με αποτέλεσμα οι κριτικοί να προτείνουν να τακτοποιήσει τα στοιχεία με αλφαβητική σειρά. Και όπως συνειδητοποίησε σύντομα ο Mendeleev, η σχέση μεταξύ των ιδιοτήτων των στοιχείων και των ατομικών μαζών ήταν λίγο πιο περίπλοκη.

Οργάνωση χημικών στοιχείων

Ο Μεντελέγιεφ γεννήθηκε στο Τομπόλσκ της Σιβηρίας το 1834, το δέκατο έβδομο παιδί των γονιών του. Έζησε μια πολύχρωμη ζωή, κυνηγώντας διάφορα ενδιαφέροντα και ταξιδεύοντας στο δρόμο σε επιφανείς ανθρώπους. Ενώ λάμβανε τριτοβάθμια εκπαίδευση στο Παιδαγωγικό Ινστιτούτο της Αγίας Πετρούπολης, παραλίγο να πεθάνει από σοβαρή ασθένεια. Μετά την αποφοίτησή του, δίδαξε σε λύκεια (αυτό ήταν απαραίτητο για να λάβει μισθό στο ινστιτούτο), ενώ σπούδασε μαθηματικά και φυσικές επιστήμες για να αποκτήσει μεταπτυχιακό.

Στη συνέχεια εργάστηκε ως δάσκαλος και λέκτορας (και έγραψε επιστημονικές εργασίες) έως ότου έλαβε υποτροφία για μια εκτεταμένη περιοδεία έρευνας στα καλύτερα χημικά εργαστήρια της Ευρώπης.

Επιστρέφοντας στην Αγία Πετρούπολη, βρέθηκε χωρίς δουλειά, έτσι έγραψε έναν εξαιρετικό οδηγό με την ελπίδα να κερδίσει ένα μεγάλο χρηματικό έπαθλο. Το 1862 αυτό του έφερε το βραβείο Demidov. Εργάστηκε επίσης ως συντάκτης, μεταφραστής και σύμβουλος σε διάφορους χημικούς τομείς. Το 1865, επέστρεψε στην έρευνα, πήρε διδακτορικό δίπλωμα και έγινε καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Αγίας Πετρούπολης.

Λίγο μετά από αυτό, ο Mendeleev άρχισε να διδάσκει ανόργανη χημεία. Ενώ ετοιμαζόταν να κυριαρχήσει σε αυτό το νέο (για αυτόν) πεδίο, ήταν δυσαρεστημένος με τα διαθέσιμα σχολικά βιβλία. Έτσι αποφάσισα να γράψω το δικό μου. Η οργάνωση του κειμένου απαιτούσε την οργάνωση των στοιχείων, οπότε το ζήτημα της καλύτερης τακτοποίησής τους ήταν συνεχώς στο μυαλό του.

Στις αρχές του 1869, ο Mendeleev είχε κάνει αρκετή πρόοδο για να συνειδητοποιήσει ότι ορισμένες ομάδες παρόμοιων στοιχείων παρουσίαζαν κανονικές αυξήσεις στις ατομικές μάζες. άλλα στοιχεία με περίπου τις ίδιες ατομικές μάζες είχαν παρόμοιες ιδιότητες. Αποδείχθηκε ότι η ταξινόμηση των στοιχείων με βάση το ατομικό τους βάρος ήταν το κλειδί για την ταξινόμησή τους.

Περιοδικός πίνακας του D. Meneleev.

Με τα λόγια του ίδιου του Mendeleev, δόμησε τη σκέψη του γράφοντας καθένα από τα 63 τότε γνωστά στοιχεία σε μια ξεχωριστή κάρτα. Στη συνέχεια, μέσα από ένα είδος παιχνιδιού χημικής πασιέντζας, βρήκε το σχέδιο που έψαχνε. Τακτοποιώντας τις κάρτες σε κάθετες στήλες με ατομικές μάζες από χαμηλά προς ψηλά, τοποθέτησε στοιχεία με παρόμοιες ιδιότητες σε κάθε οριζόντια σειρά. Ο περιοδικός πίνακας του Μεντελέεφ γεννήθηκε. Το συνέταξε την 1η Μαρτίου, το έστειλε για εκτύπωση και το συμπεριέλαβε στο σχολικό του βιβλίο που θα εκδοθεί σύντομα. Επίσης γρήγορα προετοίμασε την εργασία για παρουσίαση στη Ρωσική Χημική Εταιρεία.

«Τα στοιχεία, ταξινομημένα με βάση τα μεγέθη των ατομικών τους μαζών, παρουσιάζουν σαφείς περιοδικές ιδιότητες», έγραψε ο Mendeleev στο έργο του. «Όλες οι συγκρίσεις που έχω κάνει με οδήγησαν στο συμπέρασμα ότι το μέγεθος της ατομικής μάζας καθορίζει τη φύση των στοιχείων».

Εν τω μεταξύ, ο Γερμανός χημικός Lothar Meyer εργαζόταν επίσης για την οργάνωση των στοιχείων. Ετοίμασε ένα τραπέζι παρόμοιο με αυτό του Μεντελέεφ, ίσως και νωρίτερα από τον Μεντέλεφ. Αλλά ο Mendeleev δημοσίευσε το πρώτο του.

Ωστόσο, πολύ πιο σημαντικό από τη νίκη επί του Meyer ήταν το πώς ο Periodic χρησιμοποίησε τον πίνακα του για να βγάλει συμπεράσματα σχετικά με τα στοιχεία που δεν ανακαλύφθηκαν. Καθώς ετοίμαζε το τραπέζι του, ο Mendeleev παρατήρησε ότι έλειπαν κάποια φύλλα. Έπρεπε να αφήσει κενούς χώρους για να ευθυγραμμιστούν σωστά τα γνωστά στοιχεία. Κατά τη διάρκεια της ζωής του, τρεις κενοί χώροι ήταν γεμάτοι με άγνωστα στοιχεία: γάλλιο, σκάνδιο και γερμάνιο.

Ο Mendeleev όχι μόνο προέβλεψε την ύπαρξη αυτών των στοιχείων, αλλά περιέγραψε σωστά και λεπτομερώς τις ιδιότητές τους. Το Γάλλιο, για παράδειγμα, που ανακαλύφθηκε το 1875, είχε ατομική μάζα 69,9 και πυκνότητα έξι φορές μεγαλύτερη από αυτή του νερού. Ο Mendeleev προέβλεψε αυτό το στοιχείο (το ονόμασε eka-aluminium) μόνο με αυτήν την πυκνότητα και ατομική μάζα 68. Οι προβλέψεις του για το eka-πυρίτιο ταίριαζαν στενά το γερμάνιο (που ανακαλύφθηκε το 1886) με την ατομική μάζα (72 προβλεπόμενη, 72,3 πραγματική) και την πυκνότητα. Επίσης, προέβλεψε σωστά την πυκνότητα των ενώσεων γερμανίου με οξυγόνο και χλώριο.

Ο περιοδικός πίνακας έγινε προφητικός. Φαινόταν ότι στο τέλος αυτού του παιχνιδιού αυτή η πασιέντζα στοιχείων θα αποκαλυπτόταν. Ταυτόχρονα, ο ίδιος ο Mendeleev ήταν μάστορας στη χρήση του δικού του τραπεζιού.

Οι επιτυχημένες προβλέψεις του Mendeleev του κέρδισαν τη θρυλική θέση ως κύριος της χημικής μαγείας. Αλλά οι ιστορικοί σήμερα συζητούν αν η ανακάλυψη των προβλεπόμενων στοιχείων εδραίωσε την υιοθέτηση του περιοδικού νόμου του. Η αποδοχή του νόμου μπορεί να είχε να κάνει περισσότερο με την ικανότητά του να εξηγεί τους χημικούς δεσμούς που εντοπίστηκαν. Σε κάθε περίπτωση, η προγνωστική ακρίβεια του Mendeleev σίγουρα έφερε την προσοχή στα πλεονεκτήματα του τραπεζιού του.

Μέχρι τη δεκαετία του 1890, οι χημικοί αποδέχθηκαν ευρέως τον νόμο του ως ορόσημο στη χημική γνώση. Το 1900, ο μελλοντικός βραβευμένος με Νόμπελ Χημείας Ουίλιαμ Ράμσεϊ το αποκάλεσε «τη μεγαλύτερη γενίκευση που έχει γίνει ποτέ στη χημεία». Και ο Μεντελέγιεφ το έκανε αυτό χωρίς να καταλαβαίνει πώς.

Μαθηματικός χάρτης

Σε πολλές περιπτώσεις στην ιστορία της επιστήμης, μεγάλες προβλέψεις που βασίζονται σε νέες εξισώσεις έχουν αποδειχθεί σωστές. Κατά κάποιο τρόπο τα μαθηματικά αποκαλύπτουν μερικά από τα μυστικά της φύσης πριν τα ανακαλύψουν οι πειραματιστές. Ένα παράδειγμα είναι η αντιύλη, ένα άλλο είναι η διαστολή του Σύμπαντος. Στην περίπτωση του Mendeleev, προέκυψαν προβλέψεις νέων στοιχείων χωρίς δημιουργικά μαθηματικά. Αλλά στην πραγματικότητα, ο Mendeleev ανακάλυψε έναν βαθύ μαθηματικό χάρτη της φύσης, αφού ο πίνακας του αντικατόπτριζε την έννοια των μαθηματικών κανόνων που διέπουν την ατομική αρχιτεκτονική.

Στο βιβλίο του, ο Mendeleev σημείωσε ότι «εσωτερικές διαφορές στην ύλη που συνθέτουν τα άτομα» μπορεί να ευθύνονται για τις περιοδικά επαναλαμβανόμενες ιδιότητες των στοιχείων. Όμως δεν ακολούθησε αυτή τη γραμμή σκέψης. Στην πραγματικότητα, για πολλά χρόνια σκεφτόταν πόσο σημαντική ήταν η ατομική θεωρία στο τραπέζι του.

Αλλά άλλοι μπόρεσαν να διαβάσουν το εσωτερικό μήνυμα του πίνακα. Το 1888, ο Γερμανός χημικός Johannes Wislitzen ανακοίνωσε ότι η περιοδικότητα των ιδιοτήτων των στοιχείων που ταξινομούνται κατά μάζα έδειχνε ότι τα άτομα αποτελούνταν από κανονικές ομάδες μικρότερων σωματιδίων. Έτσι, κατά μία έννοια, ο περιοδικός πίνακας στην πραγματικότητα προέβλεψε (και παρείχε στοιχεία για) την περίπλοκη εσωτερική δομή των ατόμων, ενώ κανείς δεν είχε την παραμικρή ιδέα πώς έμοιαζε στην πραγματικότητα ένα άτομο ή αν είχε κάποια εσωτερική δομή.

Μέχρι τον θάνατο του Mendeleev το 1907, οι επιστήμονες γνώριζαν ότι τα άτομα χωρίζονται σε μέρη: , συν κάποιο θετικά φορτισμένο συστατικό, καθιστώντας τα άτομα ηλεκτρικά ουδέτερα. Το κλειδί για την ευθυγράμμιση αυτών των μερών ήρθε το 1911, όταν ο φυσικός Έρνεστ Ράδερφορντ, που εργαζόταν στο Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ στην Αγγλία, ανακάλυψε τον ατομικό πυρήνα. Λίγο αργότερα, ο Henry Moseley, σε συνεργασία με τον Rutherford, έδειξε ότι η ποσότητα του θετικού φορτίου σε έναν πυρήνα (ο αριθμός των πρωτονίων που περιέχει ή ο "ατομικός του αριθμός") καθορίζει τη σωστή σειρά των στοιχείων στον περιοδικό πίνακα.

Henry Moseley.

Η ατομική μάζα ήταν στενά συνδεδεμένη με τον ατομικό αριθμό Moseley - αρκετά στενά ώστε η σειρά των στοιχείων κατά μάζα διέφερε μόνο σε λίγα σημεία από την κατά αριθμό. Ο Mendeleev επέμεινε ότι αυτές οι μάζες ήταν λανθασμένες και έπρεπε να μετρηθούν εκ νέου, και σε ορισμένες περιπτώσεις είχε δίκιο. Είχαν μείνει μερικές αποκλίσεις, αλλά ο ατομικός αριθμός του Moseley ταίριαζε τέλεια στον πίνακα.

Την ίδια εποχή, ο Δανός φυσικός Niels Bohr συνειδητοποίησε ότι η κβαντική θεωρία καθόριζε τη διάταξη των ηλεκτρονίων που περιβάλλουν τον πυρήνα και ότι τα εξώτατα ηλεκτρόνια καθόριζαν τις χημικές ιδιότητες του στοιχείου.

Παρόμοιες διατάξεις εξωτερικών ηλεκτρονίων θα επαναλαμβάνονται περιοδικά, εξηγώντας τα μοτίβα που αποκάλυψε αρχικά ο περιοδικός πίνακας. Ο Bohr δημιούργησε τη δική του εκδοχή του πίνακα το 1922, βασισμένος σε πειραματικές μετρήσεις των ενεργειών των ηλεκτρονίων (μαζί με κάποιες ενδείξεις από τον περιοδικό νόμο).

Ο πίνακας του Bohr πρόσθεσε στοιχεία που ανακαλύφθηκαν από το 1869, αλλά ήταν η ίδια περιοδική σειρά που ανακάλυψε ο Mendeleev. Χωρίς να έχει την παραμικρή ιδέα για το , ο Mendeleev δημιούργησε έναν πίνακα που αντικατοπτρίζει την ατομική αρχιτεκτονική που υπαγόρευσε η κβαντική φυσική.

Το νέο τραπέζι του Bohr δεν ήταν ούτε η πρώτη ούτε η τελευταία εκδοχή του αρχικού σχεδίου του Mendeleev. Από τότε έχουν αναπτυχθεί και δημοσιευτεί εκατοντάδες εκδόσεις του περιοδικού πίνακα. Η μοντέρνα μορφή - ένα οριζόντιο σχέδιο σε αντίθεση με την αρχική κάθετη έκδοση του Mendeleev - έγινε ευρέως δημοφιλής μόνο μετά τον Β' Παγκόσμιο Πόλεμο, χάρη σε μεγάλο βαθμό στο έργο του Αμερικανού χημικού Glenn Seaborg.

Ο Seaborg και οι συνεργάτες του δημιούργησαν πολλά νέα στοιχεία συνθετικά, με ατομικούς αριθμούς μετά το ουράνιο, το τελευταίο φυσικό στοιχείο στο τραπέζι. Ο Seaborg είδε ότι αυτά τα στοιχεία, τα υπερουρανιακά (συν τα τρία στοιχεία που προηγήθηκαν του ουρανίου), απαιτούσαν μια νέα σειρά στον πίνακα, την οποία ο Mendeleev δεν είχε προβλέψει. Το τραπέζι του Seaborg πρόσθεσε μια σειρά για εκείνα τα στοιχεία κάτω από την παρόμοια σειρά σπάνιων γαιών που επίσης δεν είχαν θέση στον πίνακα.

Η συνεισφορά του Seaborg στη χημεία του χάρισε την τιμή να ονομάσει το δικό του στοιχείο, seaborgium, με τον αριθμό 106. Είναι ένα από τα πολλά στοιχεία που πήρε το όνομά του από διάσημους επιστήμονες. Και σε αυτόν τον κατάλογο, φυσικά, υπάρχει το στοιχείο 101, που ανακαλύφθηκε από τον Seaborg και τους συνεργάτες του το 1955 και ονομάστηκε mendelevium - προς τιμή του χημικού που, πάνω απ' όλα τα άλλα, κέρδισε μια θέση στον περιοδικό πίνακα.

Επισκεφτείτε το κανάλι ειδήσεων μας εάν θέλετε περισσότερες ιστορίες όπως αυτή.

Υπάρχουν πολλές επαναλαμβανόμενες ακολουθίες στη φύση:

Εποχές;
Times of Day?
ημέρες της εβδομάδας…

Στα μέσα του 19ου αιώνα, ο D.I. Mendeleev παρατήρησε ότι οι χημικές ιδιότητες των στοιχείων έχουν επίσης μια ορισμένη σειρά (λένε ότι αυτή η ιδέα του ήρθε σε ένα όνειρο). Το αποτέλεσμα των υπέροχων ονείρων του επιστήμονα ήταν ο Περιοδικός Πίνακας Χημικών Στοιχείων, στον οποίο ο D.I. Ο Μεντελέγιεφ τακτοποίησε τα χημικά στοιχεία κατά σειρά αυξανόμενης ατομικής μάζας. Στον σύγχρονο πίνακα, τα χημικά στοιχεία είναι διατεταγμένα σε αύξουσα σειρά του ατομικού αριθμού του στοιχείου (ο αριθμός των πρωτονίων στον πυρήνα ενός ατόμου).

Ο ατομικός αριθμός εμφανίζεται πάνω από το σύμβολο ενός χημικού στοιχείου, κάτω από το σύμβολο είναι η ατομική του μάζα (το άθροισμα πρωτονίων και νετρονίων). Σημειώστε ότι η ατομική μάζα ορισμένων στοιχείων δεν είναι ακέραιος αριθμός! Θυμηθείτε τα ισότοπα!Η ατομική μάζα είναι ο σταθμισμένος μέσος όρος όλων των ισοτόπων ενός στοιχείου που βρίσκονται στη φύση υπό φυσικές συνθήκες.

Κάτω από τον πίνακα υπάρχουν λανθανίδες και ακτινίδες.

Μέταλλα, αμέταλλα, μεταλλοειδή

Βρίσκεται στον Περιοδικό Πίνακα στα αριστερά μιας κλιμακωτής διαγώνιας γραμμής που αρχίζει με βόριο (Β) και τελειώνει με πολώνιο (Po) (οι εξαιρέσεις είναι το γερμάνιο (Ge) και το αντιμόνιο (Sb). Είναι εύκολο να δούμε ότι τα μέταλλα καταλαμβάνουν το μεγαλύτερο μέρος του Περιοδικού Πίνακα Βασικές ιδιότητες των μετάλλων: σκληρά (εκτός από υδράργυρο), γυαλιστερό, καλοί ηλεκτρικοί και θερμικοί αγωγοί, πλαστικό, ελατό, εγκαταλείπουν εύκολα τα ηλεκτρόνια.

Τα στοιχεία που βρίσκονται στα δεξιά της κλιμακωτής διαγωνίου B-Po ονομάζονται αμέταλλα. Οι ιδιότητες των μη μετάλλων είναι ακριβώς αντίθετες από αυτές των μετάλλων: κακοί αγωγοί της θερμότητας και του ηλεκτρισμού. εύθραυστο; μη ελατό? μη πλαστικό? συνήθως δέχονται ηλεκτρόνια.

Μεταλλοειδή

Ανάμεσα σε μέταλλα και αμέταλλα υπάρχουν ημιμέταλλα(μεταλλοειδή). Χαρακτηρίζονται από τις ιδιότητες τόσο των μετάλλων όσο και των μη μετάλλων. Τα ημιμέταλλα έχουν βρει την κύρια εφαρμογή τους στη βιομηχανία στην παραγωγή ημιαγωγών, χωρίς τους οποίους δεν είναι δυνατό να νοηθεί ούτε ένα σύγχρονο μικροκύκλωμα ή μικροεπεξεργαστής.

Περίοδοι και ομάδες

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, ο περιοδικός πίνακας αποτελείται από επτά περιόδους. Σε κάθε περίοδο, ο ατομικός αριθμός των στοιχείων αυξάνεται από αριστερά προς τα δεξιά.

Οι ιδιότητες των στοιχείων αλλάζουν διαδοχικά σε περιόδους: έτσι το νάτριο (Na) και το μαγνήσιο (Mg), που βρίσκονται στην αρχή της τρίτης περιόδου, εγκαταλείπουν ηλεκτρόνια (το Na δίνει ένα ηλεκτρόνιο: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1· το Mg δίνει επάνω δύο ηλεκτρόνια: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2). Αλλά το χλώριο (Cl), που βρίσκεται στο τέλος της περιόδου, παίρνει ένα στοιχείο: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5.

Στις ομάδες, αντίθετα, όλα τα στοιχεία έχουν τις ίδιες ιδιότητες. Για παράδειγμα, στην ομάδα ΙΑ(1), όλα τα στοιχεία από το λίθιο (Li) έως το φράγκιο (Fr) δίνουν ένα ηλεκτρόνιο. Και όλα τα στοιχεία της ομάδας VIIA(17) παίρνουν ένα στοιχείο.

Ορισμένες ομάδες είναι τόσο σημαντικές που έχουν λάβει ειδικά ονόματα. Αυτές οι ομάδες συζητούνται παρακάτω.

Ομάδα IA(1). Τα άτομα των στοιχείων αυτής της ομάδας έχουν μόνο ένα ηλεκτρόνιο στην εξωτερική τους στοιβάδα ηλεκτρονίων, επομένως εγκαταλείπουν εύκολα ένα ηλεκτρόνιο.

Τα σημαντικότερα αλκαλιμέταλλα είναι το νάτριο (Na) και το κάλιο (K), αφού παίζουν σημαντικό ρόλο στη ζωή του ανθρώπου και αποτελούν μέρος των αλάτων.

Ηλεκτρονικές διαμορφώσεις:

Li- 1s 2 2s 1 ;
Να- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 ;
κ- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1

Ομάδα ΙΙΑ(2). Τα άτομα των στοιχείων αυτής της ομάδας έχουν δύο ηλεκτρόνια στην εξωτερική τους στοιβάδα ηλεκτρονίων, τα οποία επίσης εγκαταλείπουν κατά τη διάρκεια χημικών αντιδράσεων. Το πιο σημαντικό στοιχείο είναι το ασβέστιο (Ca) - η βάση των οστών και των δοντιών.

Ηλεκτρονικές διαμορφώσεις:

Είναι- 1s 2 2s 2 ;
Mg- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 ;
Ca- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2

Ομάδα VIIA(17). Τα άτομα των στοιχείων αυτής της ομάδας λαμβάνουν συνήθως ένα ηλεκτρόνιο το καθένα, επειδή Υπάρχουν πέντε στοιχεία στο εξωτερικό στρώμα ηλεκτρονίων και ένα ηλεκτρόνιο λείπει από το «πλήρες σύνολο».

Τα πιο γνωστά στοιχεία αυτής της ομάδας: χλώριο (Cl) - είναι μέρος του αλατιού και της χλωρίνης. Το ιώδιο (Ι) είναι ένα στοιχείο που παίζει σημαντικό ρόλο στη δραστηριότητα του ανθρώπινου θυρεοειδούς αδένα.

Ηλεκτρονική διαμόρφωση:

φά- 1s 2 2s 2 2p 5 ;
Cl- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 ;
Br- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 5

Ομάδα VIII(18).Τα άτομα των στοιχείων αυτής της ομάδας έχουν μια πλήρως «πλήρη» εξωτερική στοιβάδα ηλεκτρονίων. Επομένως, «δεν» χρειάζεται να δέχονται ηλεκτρόνια. Και «δεν θέλουν» να τα δώσουν. Ως εκ τούτου, τα στοιχεία αυτής της ομάδας είναι πολύ «απρόθυμα» να εισέλθουν σε χημικές αντιδράσεις. Για πολύ καιρό πίστευαν ότι δεν αντιδρούν καθόλου (εξ ου και το όνομα "αδρανές", δηλαδή "ανενεργό"). Αλλά ο χημικός Neil Bartlett ανακάλυψε ότι μερικά από αυτά τα αέρια μπορούν ακόμα να αντιδράσουν με άλλα στοιχεία υπό ορισμένες συνθήκες.

Ηλεκτρονικές διαμορφώσεις:

Ne- 1s 2 2s 2 2p 6 ;
Ar- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 ;
Κρ- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6

Στοιχεία σθένους σε ομάδες

Είναι εύκολο να παρατηρήσουμε ότι σε κάθε ομάδα τα στοιχεία είναι παρόμοια μεταξύ τους ως προς τα ηλεκτρόνια σθένους (ηλεκτρόνια των τροχιακών s και p που βρίσκονται στο εξωτερικό επίπεδο ενέργειας).

Τα αλκαλικά μέταλλα έχουν 1 ηλεκτρόνιο σθένους:

Li- 1s 2 2s 1 ;
Να- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 ;
κ- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1

Τα μέταλλα των αλκαλικών γαιών έχουν 2 ηλεκτρόνια σθένους:

Είναι- 1s 2 2s 2 ;
Mg- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 ;
Ca- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2

Τα αλογόνα έχουν 7 ηλεκτρόνια σθένους:

φά- 1s 2 2s 2 2p 5 ;
Cl- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 ;
Br- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 5

Τα αδρανή αέρια έχουν 8 ηλεκτρόνια σθένους:

Ne- 1s 2 2s 2 2p 6 ;
Ar- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 ;
Κρ- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6

Για περισσότερες πληροφορίες, ανατρέξτε στο άρθρο Valency and the Table of Electronic Configurations of Attom of Chemical Elements by Period.

Ας στρέψουμε τώρα την προσοχή μας στα στοιχεία που βρίσκονται σε ομάδες με σύμβολα ΣΕ. Βρίσκονται στο κέντρο του περιοδικού πίνακα και ονομάζονται μεταβατικά μέταλλα.

Ένα ιδιαίτερο χαρακτηριστικό αυτών των στοιχείων είναι η παρουσία στα άτομα ηλεκτρονίων που γεμίζουν d-τροχιακά:

Sc- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 1 ;
Ti- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 2

Ξεχωριστά από τον κεντρικό πίνακα βρίσκονται λανθανίδεςΚαι ακτινίδες- αυτά είναι τα λεγόμενα εσωτερικά μεταβατικά μέταλλα. Στα άτομα αυτών των στοιχείων γεμίζουν ηλεκτρόνια f-τροχιακά:

Ce- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 4d 10 5s 2 5p 6 4f 1 5d 1 6s 2 ;
Th- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 4d 10 5s 2 5p 6 4f 14 5d 10 6s 2 6p 6 6d 2 7s 2