3. Хімічні елементи та їх систематика

Перші спроби систематики хімічних елементів. Тріади Деберейнера, спіраль Шанкуртуа, октави Ньюлендса, схема Мейєра. Періодичний закон Менделєєва як основа хімічної систематики і подальшого розвитку неорганічної хімії. Варіанти зображення Періодичної системи: короткий, напівдовгий, довгий і східчастий. Структура Періодичної системи елементів: малі й великі періоди, ґрупи, головні і побічні підґрупи, родини елементів.

Хімічний елемент як об’єкт дослідження Періодичного закону і Періодичної системи елементів. Означення хімічного елементу. Недоліки ядерного означення хімічного елементу. Хімічний елемент як вид атомів з однаковою електронною будовою. Місце хімічного елементу в Періодичній системі, його порядковий номер. Класифікація хімічних елементів за будовою електронної оболонки (s-, p-, d-, f-елементи) і за властивостями ізольованих атомів хімічних елементів (метали, неметали, інертні елементи). Типи періодичності зміни властивостей елементів. Основна, вторинна і внутрішня періодичність. Аналогія між елементами. Види аналогії: вертикальна (ґрупова, типова, шарова, контракційна, електронна), горизонтальна, діагональна. Закономірності у зміні властивостей атомів хімічних елементів, обумовлених складом ядра: атомної маси, ізотопного складу (моноізотопні елементи) і розповсюдженості у природі (рідкісні та розсіяні елементи). Поняття про кайносиметрію. Особливості хімії елементів-кайносиметриків. Зміна хімічної активності металів і неметалів по періодах і ґрупах. Зміна кислотно-основних властивостей оксидів і гідроксидів по періодах і ґрупах.

Загальні електронні формули s-, p-, d-, f-елементів, скорочені та повні електронні формули. Особливості електронних конфіґурацій атомів елементів головних і побічних підґруп. Розміщення s-, p-, d-, f-елементів у Періодичній системі. Проблема визначення розташування Гідроґену та Гелію (s-елементів) в Періодичній системі елементів, явище “провалу“ електронів. Місце Лантану і Актинію, Лютецію і Лоуренсію в Періодичній системі елементів.

Атомні характеристики. Розміри атомів і йонів. Орбітальні та ефективні радіуси. Ковалентні, йонні, металічні та вандерваальсові радіуси. Магнітні властивості атомів. Зміна атомних і йонних радіусів у періодах і ґрупах. Ефекти d- і f-контракції. Лантаноїдне стиснення.

Енергетичні характеристики атомів. Енергія йонізації атомів. Енергія відриву першого і наступних електронів. Чинники, які впливають на величину енергії йонізації. Зміна величин енергії йонізації атомів по періодах і ґрупах. Енергія спорідненості до електрона. Чинники, що визначають її величину. Зміна величин енергії спорідненості до електрона по періодах і ґрупах. Поняття про електронеґативність елементів.

Ступінь оксидації як фундаментальна величина в неорганічній хімії, її фізичний зміст. Знак та величина ступеня оксидації, їх означення за електронеґативністю та електронною будовою. Ступінь оксидації ізольованих атомів хімічних елементів та в сполуках; принципова відмінність. Ступінь оксидації хімічних елементів за періодами і підґрупами Періодичної системи елементів. Ступені оксидації з позицій стійких електронних конфіґурацій; їх значення для лантаноїдів та актиноїдів.

Взаємний вплив електронів один на одного. Ефекти екранування ядра та проникнення електронів. Періодичність хімічних властивостей елементів, простих і складних речовин. Зміна ефективних зарядів ядер, електронеґативностей, ступенів оксидації, валентности та координаційного числа залежно від протонного числа елемента.

Межі Періодичної системи і перспективи її розвитку. Магічні числа протонів і нейтронів. Ядерна періодичність. Поширення елементів у природі. Походження елементів. Еволюція Періодичного закону і Періодичної системи елементів.