Періодична система елементів і будова атома

Сучасне формулювання періодичного закону Д.І.Менделєєва:

Властивості елементів і їх сполук знаходяться в періодичній залежності від величини заряду ядер атомів.

Якщо провести аналогію між будовою електронної оболонки атома і положенням елемента в системі, можна зробити цікаві висновки.

Кожний період починається з елементів, у яких з’являється s-електрони нового електронного шару. Внаслідок схожої структури зовнішнього електронного шару, такі елементи проявляють багато спільного і в своїх хімічних властивостях. Тому вони відносяться до сімейства s-елементів. Отже, до s-елементів відносяться елементи головних підгруп І і ІІ групи системи. Всі вони, за виключенням водню є активними металами.

Починаючи з третьої до восьмої групи в головних підгрупах заповнюється р-підрівень зовнішнього електронного шару. Ці елементи відносяться відповідно до сімейства р-елементів. Вони проявляють неметалічні властивості, за виключенням амфотерних елементів.

Десять d-елементів – починаючи від скандію до цинку – належать до перехідних елементів. У них заповнюється не зовнішній (n = 4), а передостанній (n =3) електронний шар. Тому хімічні властивості елементів d-елементів із зростанням порядкового номера змінюється не так різко, як у s- і р-елементів. Всі d-елементи належать до металів, тоді як заповнення зовнішнього р-підрівня веде до переходу від метала до типового неметалу, і нарешті до інертного елементу.

Хімічні властивості елементів визначає:

1. Заряд ядра атома.

2. Радіус атома.

Чим більше радіус атома, тим легше атом віддає свої валентні електрони.

3. Кількість валентних електронів.

В ПЕРІОДИЧНІЙ СИСТЕМІ:

1. Порядковий номер елемента показує кількість протонів і кількість електронів в атомі.

2. Номер періоду показує число енергетичних рівнів в атомі.

3. Номер групи показує кількість електронів на зовнішніх підрівнях і для більшості елементів дорівнює максимальному ступеню окислення елемента.

ЗМІНА ВЛАСТИВОСТЕЙ ЕЛЕМЕНТІВ ПО ПЕРІОДАМ.

В періоді атоми мають однакову кількість рівнів.

В кожному періоді із збільшенням порядкового номера:

- збільшується число валентних електронів;

- радіус атомів зменшується, оскільки збільшується позитивний заряд ядра, і електрони сильніше притягуються до ядра;

- енергія іонізації і спорідненості до електрону збільшується;

- металічні властивості елементів слабшають, а неметалічні посилюються.

ЗМІНА ВЛАСТИВОСТЕЙ ЕЛЕМЕНТІВ ПО ГРУПАМ.

В кожній групі атоми елементів мають однакову кількість електронів на зовнішньому рівні.

В кожній головній підгрупі із збільшенням порядкового номера елемента:

- кількість валентних електронів постійна;

- радіус атомів збільшується, оскільки збільшується кількість енергетичних рівнів;

- енергія іонізації зменшується;

- металічні властивості елементів посилюються.

Наприклад: елементи ІА групи:

-----------------------------------------------------

Елемент № періода заряд ядра К-сть ва- Радіус

лентних ел. атома, нм

------------------------------------------------------

Li 2 3 1 0,155

Na 3 11 1 0,189

K 4 19 1 0,236

Rb 5 37 1 0,248

Cs 6 55 1 0,262

------------------------------------------------------

В цій групі типові метали - лужні метали.

Метали відрізняються один від одного АКТИВНІСТЮ. Чим легше метал віддає електрони, тим він активніше.

Найактивніший метал – цезій, оскільки він має самий більший радіус і легко віддає електрони.

Приклад: елементи VII A групи:

-----------------------------------------------------

Елемент № періода заряд ядра К-сть ва- Радіус

лентних ел. атома, нм

------------------------------------------------------

F 2 9 7 0,067

Cl 3 17 7 0,099

Br 4 35 7 0,120

I 5 53 7 0,136

-----------------------------------------------------

В цій групі знаходяться ТИПОВІ НЕМЕТАЛИ (галогени)

самий активний неметал - фтор, оскільки він має найменший радіус і легко приймає електрони.

Елементи кожної групи утворюють СПОЛУКИ ОДНАКОВОГО ТИПУ. Наприклад, оксиди металів І А групи мають однакову формулу Е₂О і аналогічні властивості.

Періодичність у зміні властивостей хімічних елементів і їх сполук..

Властивості елементів визначаються електронною конфігурацією зовнішнього рівня. максимально заповнені орбіталі є найбільш стійкими. Елементи, які мають незаповнені (незавершені), при хімічних реакціях віддають або приєднують електрони.

Віддача або приєднання електронів супроводжується енергетичними ефектами.

ЕНЕРГІЯ, яку необхідно використати для відриву електрона від атому, називається енергією іонізації (І).

Вона залежить від заряду ядра і радіуса атома. Чим більше радіус атома і чим менше електронів на зовнішньому енергетичному рівні, тим менше енергія іонізації. Найменша енергія іонізації у елементів 1 групи (за виключенням водню). Ці елементи є типовими металами. Характерною властивістю їх є відносно легка віддача електронів. Таким чином, енергія іонізації є мірою проявлення металічних властивостей.

Мірою здібності елемента проявляти неметалічні властивості служить спорідненість до електрону. ЕНЕРГІЯ, яка виділяється при приєднанні електрона до атому, називається енергією спорідненості до електрону (Е). Спорідненість до електрону збільшується із зменшенням радіуса атома і збільшенням кількості електронів на зовнішньому енергетичному рівні.

Оскільки деякі елементи згідно електронної будови їх атомів можуть як віддавати так і приєднувати електрони, було введено поняття “електронегативність”, яке враховує обидві енергії. Величина електронегативності визначається арифметичною сумою енергії іонізації і спорідненості до електрону.

Чим більше електронегативність, тим сильніше елемент проявляє неметалічні властивості. Наприклад, в періоді зліва направо збільшується заряд ядра, кількість електронів на зовнішньому рівні, а отже, збільшується енергія іонізації і спорідненості до електрону. І відповідно, збільшується електронегативність, тому металічні властивості у елементів зменшуються.

Розглянемо, як змінюється електронегативність в групах на прикладі головної підгрупи IV групи. Кількість електронів на зовнішньому рівні у всіх елементів однакова, але вони знаходяться на різних рівнях (2,3,4,5,6), тобто на різних відстанях від ядра. Із збільшенням радіуса зменшується енергія іонізації і спорідненості до електрону, отже зменшується електро-негативність, а металічні властивості зверху вниз по групі посилюються.

Таким чином, сучасні уявлення про будову атома відкрили нові закономірності, які пов’язують властивості елементів з їх положенням в періодичній системі. Тому періодичний закон Д.І.Менделєєва формулюється так:

*Властивості елементів, а також форми і властивості їх сполук знаходяться в періодичній залежності від величини заряда ядра атома (порядкового номера).