Периодический закон и периодическая система элементов Д.Менделеева

Третий период (натрий -- аргон) также содержит 8 элементов. Характер изменения их свойств во многом аналогичен тому, который наблюдался для элементов второго периода.

Четвертый период (калий - криптон) содержит 18 элементов. По Менделееву, это первый большой период.

Пятый период (рубидий - ксенон) по своему построению аналогичен четвертому. В нем также содержится вставка из 10 переходных металлов (иттрий - кадмий).

Шестой период (цезий - радон) включает 32 элемента. В этом периоде кроме 10 переходных металлов (лантан, гафний - ртуть) содержится еще и совокупность из 14 лантаноидов - от церия до лютеция. Седьмой период начинается с фракция. Подобно шестому, он также должен содержать 32 элемента, но из них пока известен 27.

         

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

             3. Периодический закон - закон строения атома

 

Теория периодической системы была разработана Н. Бором и другими учеными в 20-х гг. ХХ в. и основана на реальной схеме формирования электронных конфигураций атомов.

«Структура периодической системы химических элементов тесно связана со строением атомов химических элементов. По мере роста заряда ядра атома элемента периодически повторяются сходные типы конфигурации внешних электронных оболочек. А именно они определяют основные особенности химического поведения элементов. Эти особенности по-разному проявляются для элементов A-подгрупп (s- и р-элементы), для элементов b-подгрупп (переходные d-элементы) и элементов f-семейств -- лантаноидов и актиноидов. Особый случай представляют элементы первого периода -- водород и гелий. Для водорода характерна высокая химическая активность, потому что его единственный b-электрон легко отщепляется. В то же время конфигурация гелия (1st) весьма устойчива, что обусловливает его полную химическую бездеятельность.»4

У элементов А-подгрупп происходит заполнение внешних электронных оболочек (с n, равным номеру периода); поэтому свойства этих элементов заметно изменяются по мере роста заряда ядра атома элемента. Так, во втором периоде литий (конфигурация 2s) -- активный металл, легко теряющий единственный валентный электрон; бериллий (2s~) -- также металл, но менее активный вследствие того, что его внешние электроны более прочно связаны с ядром. Далее, бор (2з'р) имеет слабо выраженный металлический характер, а все последующие элементы второго периода, у которых происходит построение 2р-подоболочки, являются уже неметаллами. Восьми электронная конфигурация внешней электронной оболочки неона (2s~р~) - инертного газа - очень прочна.

Химические свойства элементов второго периода объясняются стремлением их атомов приобрести электронную конфигурацию ближайшего инертного газа (конфигурацию гелия -- для элементов от лития до углерода или конфигурацию неона -- для элементов от углерода до фтора). Вот почему, например, кислород не может проявлять высшей степени окисления, равной номеру группы: ведь ему легче достичь конфигурации неона путем приобретения дополнительных электронов. Такой же характер изменения свойств проявляется у элементов третьего периода и у s- и р-элементов всех последующих периодов. В то же время ослабление прочности связи внешних электронов с ядром в А-подгруппах по мере роста Z проявляется в свойствах соответствующих элементов. Так, для s-элементов отмечается заметный рост химической активности по мере роста Z, а для р-элементов -- нарастание металлических свойств.

В атомах переходных d-элементов достраиваются не завершенные ранее оболочки со значением главного квантового числа и, на единицу меньшим номера периода. За отдельными исключениями, конфигурация внешних электронных оболочек атомов переходных элементов -- ns. Поэтому все d-элементы являются металлами, и именно поэтому изменения свойств 1-элементов по мере роста заряда ядра атома элемента не так резки, как мы это видели у s и р-элементов. В высших степенях окисления d-элементы проявляют определенное сходство с р-элементами соответствующих групп периодической системы.

Особенности свойств элементов триад (VIII b-подгруппа) объясняются тем, что d-подоболочки близки к завершению. Вот почему железо, кобальт, никель и платиновые металлы, как правило, не склонны давать соединения высших степеней окисления. Исключение составляют лишь рутений и осмий, дающие оксиды RuO4 и OsO4. У элементов I- и II B-подгрупп d-подоболочка фактически оказывается завершенной. Поэтому они проявляют степени окисления, равные номеру группы.

В атомах лантаноидов и актиноидов (все они металлы) происходит достройка ранее не завершенных электронных оболочек со значением главного квантового числа и на две единицы меньше номера периода. В атомах этих элементов конфигурация внешней электронной оболочки (ns2) сохраняется неизменной. В то же время f-электроны фактически не оказывают влияния на химические свойства. Вот почему лантаноиды так сходны.

«Конечное число элементов, которое охватывает периодическая система, неизвестно. Проблема ее верхней границы -- это, пожалуй, основная загадка периодической системы. Наиболее тяжелый элемент, который удалось обнаружить в природе - это плутоний (Z = = 94). Достигнутый предел искусственного ядерного синтеза - элемент с порядковым номером 107».5

С помощью сложнейших расчетов, выполненных на компьютере, ученые попытались определить строение атомов и оценить важнейшие свойства таких «сверхэлементов», вплоть до огромных порядковых номеров (Z = 172 и даже Z = = 184). Полученные результаты оказались весьма неожиданными. Расчеты показывают также, что у элементов гипотетического восьмого периода заполнение электронных оболочек и подоболочек атомов происходит в очень сложной и своеобразной последовательности. Поэтому оценить свойства соответствующих элементов -- проблема весьма сложная. Казалось бы, восьмой период должен содержать 50 элементов (Z = 119 -- 168), но согласно расчетам, он должен завершаться у элемента с Z = 164, т.е. на 4 порядковых номера раньше. А «экзотический» девятый период, оказывается, должен состоять из 8 элементов.

Трудно сказать, насколько соответствовали бы истине расчеты, проделанные с помощью компьютера. Однако, если бы они были подтверждены, то пришлось бы серьезно пересмотреть закономерности, лежащие в основе периодической системы элементов и ее структуры.

 

 

                                              

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                        Заключение

 

Открытие периодического закона и разработка периодической системы химических элементов было подготовлено всем ходом истории развития химии, однако потребовалась гениальность Дмитрия Ивановича Менделеева, его дар научного предвидения, чтобы эти закономерности были сформулированы и явились вершиной развития химии 19 века, стала важнейшей вехой в развитии атомно-молекулярного учения.

Закономерности, вскрытые периодической системой и периодическим законом, оказали существенное влияние на разработку теории строения атомов, открытие изотопов, появление представлений о ядерной периодичности. С периодической системой и периодическим законом связана строго научная постановка проблемы прогнозирования в химии. Это проявилось в предсказании существования и свойств неизвестных элементов и новых особенностей химического поведения элементов, уже открытых.

Ныне периодическая система и периодический закон представляют фундамент химии, в первую очередь неорганической, существенно помогая решению задачи химического синтеза веществ с заранее заданными свойствами, разработке новых полупроводниковых материалов, подбору специфических катализаторов для различных химических процессов и т.д.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                              Список использованной литературы

 

1. Кедров Б. M., День одного великого открытия.- M., 1958.-300 с

2. Кутолин С.А. Концепции  современного естествознания (Введение  в философию реального идеализма): Курс лекций. Новосибирск, 2000.- 250 с

3. Петрянов И.В., Трифонов  Д.Н. Великий закон.- М.: Педагогика, 1976.-400 с

4. Третьяков Ю.Д. Метлин  Ю.Г. Основы общей химии. -М.: Просвещение, 1980.- 115 с

5. Трифонов Д.Н., Трифонов  В.Д. Как были открыты химические  элементы. М.: просвещение, 1980.- 220 с

6.Электронный ресурс http://www.wikipedia.org/

 

1 Кедров Б. M., День одного великого открытия, M., 1958. – с 142.

2 Петрянов И.В., Трифонов Д.Н. Великий закон. М.: Педагогика, 1976.- с 100.

3 Кутолин С.А. Концепции современного естествознания .- Новосибирск, 2000.- с 55 .

 

4 Третьяков Ю.Д. Метлин Ю.Г. Основы общей химии. М.: Просвещение, 1980.-  с 120.

 

5 Трифонов Д.Н., Трифонов В.Д. Как были открыты химические элементы. М.: просвещение, 1980.- с 210 .