Іі. Періодичний закон та періодична система елементів д.І.Менделєєва.

На початку 60 р.р. ХІХ ст. після затвердження атомно-молекулярної теорії почалось різностороннє вивчення властивостей відомих на той час елементів. Продовжувалось відкриття нових. Такі вчені, як А.Лавуазьє, Я.Берцеліус, І.Деберейнер, Л.Мейєр – усі ті, хто до Д.І.Менделєєва намагались зробити класифікацію елементів.

Аналізуючи дані про внутрішні зв’язки між групами подібних за властивостями речовин, Д.І.Менделєєв дійшов висновку, що хімічні та фізичні властивості повинні зумовлюватися більш фундаментальними та загальними характеристиками хімічного елементу. Такою характеристикою, він вважав, є атомна маса.

У 1871р. Д.І.Менделєєв сформулював суть періодичного закону в такій стислій формі:

Властивості елементів, а також властивості утворених ними простих і складних тіл перебувають у періодичній залежності від величини атомних ваг елементів.

Дослідження Г.Мозлі і Д.Чедвіка встановили, що порядковий номер елемента в періодичній системі співпадає з величиною заряду ядра даного елемента, а також порушення розташування елементів у напрямку збільшення атомних мас (аргон, кобальт та ін.) привели до того, що за більш фундаментальну характеристику елемента стали брати не атомну масу, а заряд ядра, і тому сучасна трактовка періодичного закону виглядає так:

Властивості елементів знаходяться в періодичній залежності від величини заряду ядра їх атомів.

Звідси випливає, що порядковий номер елемента в періодичній системі це не просто номер по порядку, а що він має певний фізичний зміст – відповідає заряду ядра атома даного елемента.

Періодична система – це графічне відображення періодичного закону.

Основними структурними одиницями періодичної системи є період і група.

Період –горизонтальний ряд, в якому елементи розташовані у порядку зростання їх атомних мас (порядкового номера). Всього 7 періодів. Кожен період починається лужним металом (крім 1-го) і закінчується благородним газом. Перші 3 періоди малі або типові, інші – 4 великі.

У малих періодах із збільшенням порядкового номеру спостерігається поступове зменшення металічних і збільшення неметалічних властивостей.

У великих періодах ця закономірність ускладнена. Наприклад, у 5-му періоді починаючи з Rb металічні властивості зменшуються і досягають мінімуму

У платинових : Ru, Rh, Pd, але після срібла йде Сd у якого спостерігається стрибкоподібне зростання металічних властивостей, що із зростанням порядкового номеру закономірно переходить у типові неметалічні властивості у йоду.

Закінчується великий період, як і малі, благородним газом – ксеноном (для 5-го). Періодична зміна властивостей елементів в середині періоду дає змогу розділити їх на 2 ряди, де друга частина повторює першу. Тому пасивні метали родини платини можна розглянути, як аналог благородних газів, а цинк, кадмій, ртуть – як аналог земельних металів.

Група – вертикальний ряд, в якому розміщенні подібні за властивостями елементи. Всього 8 груп. З кожного малого періоду до групи входить по одному типовому елементу, а з кожного великого періоду, який поділяється на 2 півперіоди – по два елементи, один з яких є повний, а другий – неповний аналог типових елементів.

Отже в групах об’єднуються не тільки подібні за хімічними властивостями елементи, а й елементи, що значно відрізняються один від одного.

У групах зверху вниз зростають металічні властивості. Так в першій групі найактивнішим металом є францій.

Крім заряду ядра і атомною масою кожен атом елемента характеризується енергією іонізації, спорідненістю до електрону, електронегативністю.

Енергія іонізації – енергія, яка потрібна для перетворення атома в іон.

В періодах вона зростає, а в групах – зменшується.

Спорідненість до електрону – енергія, яка виділяється при приєднанні електрону до атому.

В періоді - зростає, а в групах – зменшується.

Електронегативність – відносна здатність атома відтягувати на себе електронну густину.

В періоді - зростає, а в групах – зменшується.

Значення періодичного закону.

І. Природничо-наукове:

1. Це основа для класифікації елементів.

2. Дає можливість передбачити нові елементи і їх властивості.

ІІ. Філософське.

В періодичному законі і системі елементів знайшли відображення закони діалектики:

1. Єдність і боротьба протилежностей.

2. Перехід кількості в якість.

3. Заперечення заперечень.

ІІІ. Періодична система і будова атома

Між знаходженням атома елемента в періодичній системі та його будовою є взаємний зв’язок.

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

2. Номер періоду показує кількість енергетичних рівнів в даному атомі, звідси зрозуміло чому в першому періоді всього 2 елементи. Так як 1-му періоді лише один енергетичний рівень і 1 підрівень s на якому максимум може бути 2 електрони: 1s¹ у гідрогену і 1s² у гелію.

3. Номер групи показує максимальну валентність, а для s.p-елементів кількість електронів на останньому рівні; звідси зрозуміло, чому С І Ті в різних підгрупах; так як електронна конфігурація останнього рівня різна, але число валентних електронів і максимальна валентність однакова.