Periyodik nerede. Elementlerin periyodik tablosu

Periyodik tablo nasıl kullanılır? Deneyimsiz bir kişi için periyodik tabloyu okumak, bir cücenin elflerin eski rünlerine bakmasıyla aynıdır. Bu arada periyodik tablo, eğer doğru kullanılırsa, dünya hakkında çok şey anlatabilir. Sınavda size iyi hizmet vermesinin yanı sıra, çok sayıda kimyasal ve fiziksel problemin çözümünde de yeri doldurulamaz. Ama nasıl okunmalı? Neyse ki bugün herkes bu sanatı öğrenebilir. Bu yazımızda periyodik tabloyu nasıl anlayacağınızı anlatacağız.

Periyodik tablo kimyasal elementler(periyodik tablo), elementlerin çeşitli özelliklerinin atom çekirdeğinin yüküne bağımlılığını belirleyen kimyasal elementlerin bir sınıflandırmasıdır.

Tablonun yaratılış tarihi

Birisi öyle düşünüyorsa, Dmitry Ivanovich Mendeleev basit bir kimyager değildi. Kimyager, fizikçi, jeolog, metrolog, ekolojist, ekonomist, petrol işçisi, havacı, alet yapımcısı ve öğretmendi. Bilim adamı hayatı boyunca çeşitli bilgi alanlarında birçok temel araştırma yapmayı başardı. Örneğin, votkanın ideal gücünü - 40 derece - hesaplayanın Mendeleev olduğuna inanılıyor. Mendeleev'in votka hakkında ne hissettiğini bilmiyoruz, ancak "Alkolün suyla birleşimi üzerine söylem" konulu tezinin votka ile hiçbir ilgisi olmadığını ve 70 dereceden itibaren alkol konsantrasyonlarını dikkate aldığından eminiz. Bilim adamının tüm erdemleriyle birlikte, doğanın temel yasalarından biri olan kimyasal elementlerin periyodik yasasının keşfi ona en geniş şöhreti getirdi.

Bir bilim adamının rüyasında periyodik tabloyu gördüğüne dair bir efsane vardır, bundan sonra yapması gereken tek şey ortaya çıkan fikri iyileştirmektir. Ama eğer her şey bu kadar basit olsaydı... Periyodik tablonun yaratılışının bu versiyonu görünüşe göre bir efsaneden başka bir şey değil. Masanın nasıl açıldığı sorulduğunda Dmitry Ivanovich'in kendisi cevap verdi: " Belki yirmi yıldır bunu düşünüyorum ama sen şöyle düşünüyorsun: Orada oturuyordum ve aniden... her şey bitti.”

On dokuzuncu yüzyılın ortalarında, bilinen kimyasal elementleri (63 element biliniyordu) düzenleme girişimleri birkaç bilim adamı tarafından paralel olarak üstlenildi. Örneğin 1862'de Alexandre Emile Chancourtois elementleri bir sarmal boyunca yerleştirdi ve kimyasal özelliklerin döngüsel tekrarına dikkat çekti. Kimyager ve müzisyen John Alexander Newlands, 1866'da periyodik tablonun kendi versiyonunu önerdi. İlginç bir gerçek şu ki, bilim adamı elementlerin düzeninde bir tür mistik müzik armonisi keşfetmeye çalıştı. Diğer girişimlerin yanı sıra Mendeleev'in başarı ile taçlandırılan girişimi de vardı.

1869 yılında ilk tablo diyagramı yayınlandı ve 1 Mart 1869, periyodik kanunun açıldığı gün olarak kabul ediliyor. Mendeleev'in keşfinin özü, atom kütlesi artan elementlerin özelliklerinin monoton olarak değil periyodik olarak değişmesiydi. Tablonun ilk versiyonu yalnızca 63 element içeriyordu ancak Mendeleev çok sayıda alışılmadık kararlar aldı. Bu nedenle tabloda henüz keşfedilmemiş elementlere yer bırakılması gerektiğini ve ayrıca bazı elementlerin atom kütlelerinin de değiştirileceğini tahmin etti. Mendeleev tarafından türetilen yasanın temel doğruluğu, bilim adamı tarafından varlığı tahmin edilen galyum, skandiyum ve germanyumun keşfinden çok kısa bir süre sonra doğrulandı.

Periyodik tablonun modern görünümü

Aşağıda tablonun kendisi bulunmaktadır

Günümüzde elementleri sıralamak için atom ağırlığı (atom kütlesi) yerine atom numarası (çekirdekteki proton sayısı) kavramı kullanılmaktadır. Tablo, artan atom numarasına (proton sayısı) göre soldan sağa doğru düzenlenmiş 120 element içerir.

Tablo sütunları sözde grupları temsil eder ve satırlar dönemleri temsil eder. Tabloda 18 grup ve 8 periyot bulunmaktadır.

• Elementlerin metalik özellikleri bir periyotta soldan sağa doğru gidildikçe azalır, ters yönde ise artar.
• Periyot boyunca soldan sağa doğru gidildikçe atomların boyutları azalır.
• Grupta yukarıdan aşağıya doğru ilerledikçe indirgeyici metal özellikleri artar.
• Oksitleyici ve metalik olmayan özellikler, bir süre boyunca soldan sağa doğru hareket ettirildiğinde artar BEN.

Tablodan bir element hakkında ne öğreniriz? Örneğin, tablodaki üçüncü element olan lityum'u ele alalım ve onu ayrıntılı olarak ele alalım.

Öncelikle element sembolünün kendisini ve onun altında adını görüyoruz. Sol üst köşede elementin atom numarası bulunur ve elementin tabloda düzenlendiği sıraya göre. Atom numarası, daha önce de belirtildiği gibi, çekirdekteki proton sayısına eşittir. Pozitif protonların sayısı genellikle bir atomdaki (izotoplar hariç) negatif elektronların sayısına eşittir.

Atom kütlesi atom numarasının altında gösterilir (içinde bu seçenek tablolar). Atom kütlesini en yakın tam sayıya yuvarlarsak kütle numarası denilen şeyi elde ederiz. Kütle numarası ile atom numarası arasındaki fark çekirdekteki nötron sayısını verir. Böylece helyum çekirdeğindeki nötron sayısı iki, lityumda ise dörttür.

“Yeni Başlayanlar İçin Periyodik Tablo” kursumuz sona erdi. Sonuç olarak sizi tematik videoyu izlemeye davet ediyoruz ve Mendeleev'in periyodik tablosunun nasıl kullanılacağı sorusunun sizin için daha net hale geldiğini umuyoruz. Size ne çalışmanız gerektiğini hatırlatıyoruz yeni öğe Tek başına değil deneyimli bir mentorun yardımıyla her zaman daha etkili olur. Bu nedenle bilgi ve tecrübelerini sizinle memnuniyetle paylaşacak olan onları asla unutmamalısınız.

Dikey sıralardan (gruplardan) ve yatay sıralardan (dönemlerden) oluşur. Öğeleri gruplara ve dönemlere ayırmanın ilkelerini daha iyi anlamak için, örneğin birinci, dördüncü ve yedinci gruplar gibi çeşitli öğeleri ele alalım.

Yukarıdan elektronik konfigürasyonlar Bir grubun atomlarının dış (enerjisi en yüksek) elektron kabuklarının eşit şekilde elektronlarla dolu olduğu görülebilir. Tablonun aynı dikey sütununda yer alan öğeler bir gruba aittir. Periyodik tablonun Grup IVA elemanlarının s yörüngesinde iki elektron ve p yörüngesinde iki elektronu vardır. Flor F, klor Cl ve brom Br atomlarının dış elektron kabuğunun konfigürasyonu da aynıdır (iki s ve beş p elektronu). Ve bu elementler bir gruba (VIIA) aittir. Aynı gruptaki elementlerin atomları dış elektron kabuğuyla aynı yapıya sahiptir. Bu tür elementlerin benzer kimyasal özelliklere sahip olmasının nedeni budur. Her elementin kimyasal özellikleri, bu elementin atomlarının elektronik yapısı tarafından belirlenir. . Bu modern kimyanın temel ilkesidir. Periyodik tablonun temelinde yatan şey budur.

Periyodik tablonun grup numarası dış elektron kabuğundaki elektron sayısına karşılık gelir Bu grubun elementlerinin atomları. Periyodun numarası (periyodik tablonun yatay sırası), işgal edilen en yüksek elektron yörüngesinin numarasıyla çakışır.Örneğin, sodyum ve klorun her ikisi de 3. periyodun elementleridir ve her iki atom türü de en yüksek, elektron dolu seviyeye (üçüncü) sahiptir.

Kesin olarak konuşursak, dış elektron kabuğundaki elektronların sayısı, yalnızca A harf indeksine sahip gruplarda bulunan geçiş olmayan elementler için grup numarasını belirler.

Atomların elektronik yapısı elementlerin kimyasal ve fiziksel özelliklerini belirler. Ve atomların elektronik yapısı bir süre sonra kendini tekrarladığı için elementlerin özellikleri de periyodik olarak tekrarlanır.

Periyodik yasa D.I. Mendeleev aşağıdaki formülasyona sahiptir: “Kimyasal elementlerin özellikleri, oluşturdukları basit madde ve bileşiklerin formları ve özellikleri periyodik olarak atom çekirdeklerinin yüklerinin büyüklüğüne bağlıdır”.

Atom boyutları

Periyodik tablodan elde edilen iki tür bilgi üzerinde daha durmalıyız. Bunlardan ilki atomların büyüklüğü (yarıçap) sorunudur. Belirli bir grupta aşağıya doğru inerseniz, her bir sonraki öğeye geçmek, bir sonraki öğeyi giderek daha fazla elektronla doldurmak anlamına gelir. yüksek seviye. Grup IA'da, sodyum atomunun dış elektronu 3s yörüngesindedir, potasyum 4s yörüngesindedir, rubidyum 5s yörüngesindedir, vb. 4s yörüngesinin boyutu 3s yörüngesinden daha büyük olduğundan, potasyum atomu boyutu sodyum atomundan daha büyüktür. Aynı sebepten her grupta atomların boyutları yukarıdan aşağıya doğru artar .

Bir periyotta sağa doğru gidildikçe atom kütleleri artar, ancak kural olarak atomların boyutları azalır. Örneğin 2. periyotta, neon Ne atomunun boyutu flor atomundan daha küçüktür ve bu da oksijen atomundan daha küçüktür.

Elektronegatiflik

Periyodik tablonun ortaya çıkardığı bir diğer eğilim, elementlerin elektronegatifliklerindeki doğal değişim, yani atomların, diğer atomlarla bağ oluşturan elektronları çekme konusundaki göreceli yeteneğidir. Örneğin, soy gaz atomları elektron kazanma veya kaybetme eğilimi göstermezken, metal atomları kolaylıkla elektronlardan vazgeçer ve metal olmayan atomlar da bunları kolaylıkla kabul eder. Elektronegatiflik (elektron çekme, alma yeteneği) bir dönem içinde soldan sağa, bir grup içinde aşağıdan yukarıya doğru artar. Son grup (inert gazlar) bu kalıpların dışında kalır.

Periyodik tablonun sağ üst köşesinde bulunan Flor F, en elektronegatif elementtir ve sol alt köşede bulunan Fransiyum Fr, en az elektronegatiftir. Elektronegatiflikteki değişim de şekilde oklarla gösterilmiştir. Bu düzenliliği kullanarak örneğin oksijenin karbon veya kükürtten daha elektronegatif bir element olduğu iddia edilebilir. Bu, oksijen atomlarının elektronları karbon ve kükürt atomlarına göre daha güçlü çektiği anlamına gelir.

Pauling'in ilk ve yaygın olarak bilinen bağıl atomik elektronegatiflik ölçeği, francium atomları için 0,7'den flor atomları için 4,0'a kadar değişmektedir.

Soy gazların elektronik yapısı

Periyodik tablonun son grubunun elemanlarına inert (asil) gazlar denir. Bu elementlerin atomlarında helyum He hariç, dış elektron kabuğunda sekiz elektron bulunmaktadır. Soygazlar kimyasal reaksiyonlara girmezler ve (çok az istisna dışında) diğer elementlerle bileşik oluşturmazlar. Bunun nedeni, dış elektron kabuğundaki sekiz elektronun konfigürasyonunun son derece kararlı olmasıdır.

Diğer elementlerin atomları oluşur Kimyasal bağlar böylece dış kabuklarında sekiz elektron bulunur. Bu pozisyona genellikle denir sekizli kuralı .

Elementlerin periyodik tablosu D.I. Mendeleev, doğal, tablo halinde (veya başka bir grafik) ifadedir. Periyodik element tablosu 1869-1871'de D.I Mendeleev tarafından geliştirildi.

Periyodik element tablosunun tarihi. 19. yüzyılın 30'lu yıllarından itibaren İngiltere ve ABD'de çeşitli bilim adamları tarafından sistemleştirme girişimleri yapıldı. Mendeleev - I. Döbereiner, J. Dumas, Fransız kimyager A. Chancourtois, İngilizce. kimyagerler W. Odling, J. Newlands ve diğerleri, benzer kimyasal özelliklere sahip, sözde "doğal gruplar" (örneğin, Döbereiner'in "üçlüleri") olan element gruplarının varlığını tespit ettiler. Ancak bu bilim adamları gruplar içinde belirli kalıplar oluşturmaktan daha ileri gitmediler. 1864 yılında L. Meyer, verilere dayanarak çeşitli karakteristik element gruplarının oranını gösteren bir tablo önerdi. Meyer masasından teorik mesajlar vermedi.

Bilimsel periyodik element sisteminin prototipi, 1 Mart 1869'da Mendeleev tarafından derlenen “Kimyasal benzerliklerine dayalı bir element sistemi deneyimi” tablosuydu ( pirinç. 1). Sonraki iki yıl boyunca yazar bu tabloyu geliştirdi, elementlerin grupları, dizileri ve dönemleri hakkında fikirler ortaya koydu; Kendisine göre sırasıyla 7 ve 17 element içeren küçük ve büyük periyotların kapasitesini tahmin etmeye çalıştı. 1870'de sistemini doğal, 1871'de ise periyodik olarak adlandırdı. O zaman bile, periyodik elementler sisteminin yapısı büyük ölçüde modern taslaklar elde etti ( pirinç. 2).

Periyodik element tablosu, temel bir bilimsel genelleme olarak hemen kabul görmedi; durum ancak Ga, Sc, Ge'nin keşfinden ve Be'nin iki değerliliğinin belirlenmesinden sonra önemli ölçüde değişti (uzun süre üç değerlikli olarak kabul edildi). Bununla birlikte, periyodik yasanın fiziksel anlamı belirsiz olduğundan ve artışa bağlı olarak elementlerin özelliklerinde meydana gelen periyodik değişimin nedenlerine ilişkin bir açıklama bulunmadığından, periyodik element sistemi büyük ölçüde gerçeklerin ampirik bir genellemesini temsil ediyordu. Bu nedenle periyodik yasanın fiziksel olarak kanıtlanmasına ve periyodik elementler sistemi teorisinin geliştirilmesine kadar birçok gerçek açıklanamadı. Dolayısıyla 19. yüzyılın sonundaki keşif beklenmedik bir gelişmeydi. periyodik element tablosunda yeri yokmuş gibi görünen; Bu zorluk, bağımsız bir sıfır grubunun (daha sonra VIIIa alt grubu) elemanlarının periyodik tabloya dahil edilmesi nedeniyle ortadan kaldırıldı. 20. yüzyılın başında birçok “radyo unsurunun” keşfi. periyodik element tablosuna yerleştirilme ihtiyacı ile yapısı arasında bir çelişkiye yol açtı (bu tür 30'dan fazla element için altıncı ve yedinci dönemlerde 7 "boş" yer vardı). Keşif sonucunda bu çelişki aşıldı. Son olarak elementlerin özelliklerini belirleyen bir parametre olan () değeri giderek anlamını yitirmiştir.

Açıklamanın imkansızlığının ana nedenlerinden biri fiziksel anlam Periyodik yasa ve periyodik element sistemi, bir yapı teorisinin yokluğundan oluşuyordu (bkz. Atom fiziği). Bu nedenle periyodik element sisteminin gelişimindeki en önemli kilometre taşı E. Rutherford (1911) tarafından önerilen gezegen modeliydi. Hollandalı bilim adamı A. van den Broek, buna dayanarak (1913), periyodik element tablosundaki (Z) bir elementin sayısal olarak çekirdeğin yüküne (temel yük birimleri cinsinden) eşit olduğunu öne sürdü. Bu, G. Moseley (1913-14, bkz. Moseley yasası) tarafından deneysel olarak doğrulanmıştır. Böylece elementlerin özelliklerindeki değişim sıklığının 'ye değil' e bağlı olduğunu tespit etmek mümkün oldu. Sonuç olarak periyodik element sisteminin alt sınırı bilimsel olarak belirlendi (minimum Z = 1 olan bir element olarak); ve arasındaki öğelerin sayısı doğru bir şekilde tahmin edilir. Periyodik element tablosundaki “boşlukların” Z = 43, 61, 72, 75, 85, 87 ile bilinmeyen elementlere karşılık geldiği tespit edilmiştir.

Bununla birlikte, kesin sayı sorusu belirsiz kaldı ve (özellikle önemli olan), Z'ye bağlı olarak elementlerin özelliklerindeki periyodik değişimin nedenleri açıklanmadı. Bu nedenler, periyodik teorinin daha da geliştirilmesi sırasında bulundu. kuantum yapı kavramlarına dayanan elementler sistemi (bkz. Ayrıca). Periyodik yasanın fiziksel olarak kanıtlanması ve izotoni olgusunun keşfi, “” (“”) kavramının bilimsel olarak tanımlanmasını mümkün kılmıştır. Ekteki periyodik tablo (bkz. hasta.) içerir modern anlamlar 1973 Uluslararası Tablosuna göre karbon ölçeğindeki elementler. En uzun ömürlü olanlar köşeli parantez içinde gösterilmiştir. En kararlı 99 Tc, 226 Ra, 231 Pa ve 237 Np yerine bunlar Uluslararası Komisyon tarafından kabul edildi (1969).

Periyodik element tablosunun yapısı. Modern (1975) elementlerin periyodik tablosu 106'yı kapsar; bunlardan transuranyumun tamamı (Z = 93-106) ve ayrıca Z = 43 (Tc), 61 (Pm), 85 (At) ve 87 (Fr) elementleri yapay olarak elde edildi. Periyodik element sisteminin tarihi boyunca, çok sayıda (birkaç yüz) çeşidi önerilmiştir. grafik görüntü esas olarak tablolar şeklinde; Görüntüler ayrıca çeşitli geometrik şekiller (uzaysal ve düzlemsel), analitik eğriler (örneğin) vb. şeklinde de bilinir. En yaygın olanı periyodik element tablosunun üç biçimidir: kısa, Mendeleev tarafından önerilen ( pirinç. 2) ve evrensel olarak tanındı (içinde modern biçimüzerinde verilmiştir hasta.); uzun ( pirinç. 3); merdiven ( pirinç. 4). Uzun form da Mendeleev tarafından geliştirildi ve geliştirilmiş bir formda 1905'te A. Werner tarafından önerildi. Merdiven formu İngiliz bilim adamı T. Bailey (1882), Danimarkalı bilim adamı J. Thomsen (1895) tarafından önerilmiş ve N. (1921) tarafından geliştirilmiştir. Her biri üç form avantajları ve dezavantajları vardır. Periyodik element tablosunu oluşturmanın temel prensibi, hepsinin gruplara ve periyotlara bölünmesidir. Her grup sırasıyla ana (a) ve ikincil (b) alt gruplara ayrılır. Her alt grup benzer kimyasal özelliklere sahip elementler içerir. Her gruptaki a- ve b-alt gruplarının elemanları, kural olarak, kural olarak grup numarasına karşılık gelen daha yüksek olanlarda, birbirlerine belirli bir kimyasal benzerlik gösterir. Dönem, başlayan ve biten bir dizi öğedir (ilk dönem özel bir durumdur); Her dönem kesin olarak tanımlanmış sayıda öğe içerir. Periyodik element tablosu 8 grup ve 7 periyottan oluşur (yedinci henüz tamamlanmamıştır).

İlk periyodun özelliği sadece 2 element içermesidir: H ve He. H'nin sistemdeki yeri belirsizdir: ortak özellikler gösterdiğinden ya Ia'ya ya da (tercihen) VIIa alt grubuna yerleştirilir. - VIIa alt grubunun ilk temsilcisi (ancak uzun bir süre Ne ve herkes bağımsız bir sıfır grupta birleştirildi).

İkinci periyot (Li - Ne) 8 element içerir. Tek olanı I'e eşit olan Terazi ile başlar. Sonra Be - , II gelir. Bir sonraki element B'nin metalik karakteri zayıf bir şekilde ifade edilir (III). Bunu takip eden C tipiktir ve pozitif veya negatif dört değerlikli olabilir. Aşağıdaki N, O, F ve Ne - ve yalnızca N için en yüksek V, grup numarasına karşılık gelir; yalnızca nadir durumlarda pozitif gösterir ve F VI için bilinmektedir. Ne dönemi sona erer.

Üçüncü periyot (Na - Ar) ayrıca özelliklerindeki değişikliklerin doğası ikinci periyotta gözlemlenenlere büyük ölçüde benzeyen 8 element içerir. Bununla birlikte, Al'in doğası gereği olmasına rağmen, Mg, Be'den farklı olarak, B'ye kıyasla Al gibi daha metaliktir. Si, P, S, Cl, Ar tipiktir ancak hepsi (Ar hariç) grup numarasına eşit daha yüksek değerler sergiler. Böylece her iki dönemde de Z arttıkça elementlerin metalik özelliğinde zayıflama, metalik olmayan karakterinde ise güçlenme gözlenmektedir. Mendeleev, ikinci ve üçüncü dönemlerin unsurlarını (kendi terminolojisinde küçük) tipik olarak nitelendirdi. Doğada en yaygın olanları arasında yer almaları ve C, N ve O'nun H ile birlikte organik maddenin (organojenler) ana elementleri olması önemlidir. İlk üç periyodun tüm unsurları alt gruplara dahil edilmiştir a.

İle modern terminoloji(aşağıya bakınız), bu periyotların elemanları s-elementlerine (alkali ve alkali toprak), Ia- ve IIa-alt gruplarının bileşenlerine (renk tablosunda kırmızıyla vurgulanmıştır) ve p-elementlerine (B - Ne) aittir. , At - Ar), IIIa - VIIIa alt gruplarına dahil edilmiştir (sembolleri vurgulanmıştır) turuncu). Küçük periyotlardaki elementler için, artışla birlikte ilk önce bir azalma gözlenir ve daha sonra dış kabuktaki sayı zaten önemli ölçüde arttığında, bunların karşılıklı itilmesi bir artışa yol açar. Alkali elementte bir sonraki maksimuma bir sonraki periyodun başında ulaşılır. Yaklaşık olarak aynı model tipiktir.

Dördüncü periyot (K - Kr) 18 element içerir (Mendeleev'e göre ilk büyük periyot). K ve alkalin toprak Ca'dan (s-elementleri) sonra, karşılık gelen 6 grubun alt gruplarına dahil edilen, (Sc - Zn) veya d-elementleri (semboller mavi renkte verilmiştir) adı verilen bir dizi gelir. elementlerin periyodik tablosu. Çoğunluk (hepsi) grup sayısına eşit daha yüksek seviyeler sergiliyor. Bunun istisnası, son iki elementin maksimum pozitif üç değerlikli olduğu ve belirli koşullar altında VI'da bilindiği Fe - Co - Ni üçlüsüdür. Ga ile başlayan ve Kr (p-elementler) ile biten elementler a alt gruplarına aittir ve özelliklerindeki değişimin niteliği, ikinci ve üçüncü periyotların elementleri için karşılık gelen Z aralıklarıyla aynıdır. Kr'nin (esas olarak F ile) oluşabildiği tespit edilmiştir, ancak VIII'in bunun için bilinmemektedir.

Beşinci periyot (Rb - Xe) dördüncü periyota benzer şekilde inşa edilmiştir; aynı zamanda 10 (Y - Cd) d elemanından oluşan bir ek parçaya sahiptir. Dönemin belirli özellikleri: 1) Ru - Rh - Pd üçlüsünde yalnızca VIII'i gösterir; 2) a alt gruplarının tüm elemanları, Xe dahil grup numarasına eşit daha yüksek değerler sergiler; 3) Zayıf metalik özelliklere sahibim. Bu nedenle dördüncü ve beşinci periyotlardaki elementler için Z arttıkça özelliklerdeki değişimin doğası daha karmaşıktır çünkü metalik özellikler geniş bir aralıkta korunur.

Altıncı periyot (Cs - Rn) 32 element içerir. 10 d elementine (La, Hf - Hg) ek olarak Ce'den Lu'ya (siyah semboller) kadar 14 f elementinden oluşan bir set içerir. La'dan Lu'ya kadar olan elementler kimyasal olarak oldukça benzerdir. Periyodik tablonun kısa formunda elementler La'ya dahil edilir (III ağırlıklı oldukları için) ve tablonun alt kısmında ayrı bir satır olarak yazılır. Bu teknik biraz elverişsizdir çünkü 14 öğe tablonun dışında görünmektedir. Periyodik element sisteminin uzun ve merdiven formları böyle bir dezavantaja sahip değildir; bu, periyodik elementler sisteminin bütünsel yapısının arka planına karşı özgüllüğü iyi yansıtır. Dönemin özellikleri: 1) Os - Ir - Pt üçlüsünde yalnızca VIII'i gösterir; 2) At'nin (1'e kıyasla) daha belirgin bir metalik karakteri vardır; 3) Görünüşe göre Rn (çok az araştırılmıştır), en reaktif olanı olmalıdır.

Fr (Z = 87) ile başlayan yedinci periyot da 32 element içermelidir, bunlardan 20'si şu ana kadar bilinmektedir (Z = 106'ya kadar). Fr ve Ra, sırasıyla Ia- ve IIa-alt gruplarının elemanlarıdır (s-elementleri), Ac, IIIb-alt grubunun (d-elementi) elemanlarının bir analoğudur. Sonraki 14 element, f elementleri (90'dan 103'e kadar Z ile) aileyi oluşturur. Periyodik element tablosunun kısa formunda Ac'yi işgal ederler ve tablonun alt kısmında ayrı bir satır olarak yazılırlar, buna benzer, aksine önemli bir çeşitlilik ile karakterize edilirler. Bununla bağlantılı olarak seriler kimyasal olarak gözle görülür farklılıklar göstermektedir. Ders çalışıyor kimyasal doğa Z = 104 ve Z = 105 olan elementler, bu elementlerin analog olduğunu ve sırasıyla d-elemanları olduğunu ve IVb- ve Vb- alt gruplarına yerleştirilmesi gerektiğini gösterdi. Z = 112'ye kadar olan sonraki elemanlar da b-alt gruplarının üyesi olmalıdır ve daha sonra (Z = 113-118) p-elementleri (IIIa - VIlla-alt grupları) görünecektir.

Periyodik element tablosu teorisi. Periyodik element sistemi teorisi, Z arttıkça elektronik kabukların (katmanlar, seviyeler) ve alt kabukların (kabuklar, alt seviyeler) spesifik yapım modelleri fikrine dayanmaktadır (bkz. Atom fiziği). Bu fikir, elementlerin periyodik tablosundaki özelliklerdeki değişimin doğası ve çalışmalarının sonuçları dikkate alınarak 1913-21'de geliştirildi. elektronik konfigürasyonların oluşumunun üç önemli özelliğini ortaya çıkardı: 1) elektronik kabukların doldurulması (ana kuantum sayısı n = 1 ve 2'nin değerlerine karşılık gelen kabuklar hariç) tam kapasitelerine kadar monoton olarak gerçekleşmez, ancak kesintiye uğrar büyük n değerlerine sahip kabuklarla ilgili agregaların ortaya çıkmasıyla; 2) benzer türdeki elektronik konfigürasyonlar periyodik olarak tekrarlanır; 3) periyodik element sisteminin periyotlarının sınırları (birinci ve ikinci hariç), ardışık elektron kabuklarının sınırlarıyla örtüşmez.

Atom fiziğinde benimsenen gösterimde, Z arttıkça elektronik konfigürasyonların oluşumuna ilişkin gerçek şema şu şekilde olabilir: Genel görünüm aşağıdaki gibi yazılmıştır:

Dikey çizgiler, periyodik element tablosunun periyotlarını ayırır (sayıları üstte sayılarla gösterilir); Belirli bir n ile kabukların yapımını tamamlayan alt kabuklar kalın harflerle vurgulanmıştır. Alt kabuk tanımlamalarının altında, ardışık olarak doldurulan alt kabukları karakterize eden ana (n) ve yörünge (l) kuantum sayılarının değerleri bulunur. Buna göre her bir elektron kabuğunun kapasitesi 2n 2, her bir alt kabuğun kapasitesi ise 2(2l+1)'dir. Yukarıdaki diyagramdan ardışık periyotların kapasiteleri kolaylıkla belirlenebilir: 2, 8, 8, 18, 18, 32, 32... Her periyot, içinde yeni bir n değeriyle göründüğü bir elementle başlar. Böylece, periyotlar, periyot numarasına eşit n değerine sahip bir elementle başlayan ve l = 0 (ns 1 -elemanlar) ile başlayan ve aynı n ve l = 1'e sahip bir elementle biten elementlerin koleksiyonları olarak karakterize edilebilir ( np 6 -elementler); bunun istisnası yalnızca ls öğelerini içeren ilk dönemdir. Bu durumda a-alt grupları, n'nin periyot numarasına eşit olduğu ve l = 0 veya 1 olan elemanları içerir, yani belirli bir n ile bir elektron kabuğunun yapısı meydana gelir. B-alt grupları, bitmemiş kalan kabukların tamamlanmasının meydana geldiği öğeleri içerir ( bu durumda n, dönem numarasından küçüktür ve l = 2 veya 3). Periyodik element tablosunun birinci - üçüncü periyotları yalnızca a-alt gruplarının elemanlarını içerir.

Elektronik konfigürasyonların oluşumu için verilen gerçek şema kusursuz değildir, çünkü bazı durumlarda art arda doldurulan alt kabuklar arasındaki net sınırlar ihlal edilir (örneğin, Cs ve Ba'daki 6s alt kabuğunu doldurduktan sonra, 4f değil, 5d elektron görünür; Gd'de 5d elektronu vardır vb.). Üstelik orijinal devre herhangi bir temel fiziksel kavramdan türetilemez; böyle bir sonuç, yapı probleminin uygulanması sayesinde mümkün oldu.

Harici elektronik kabukların konfigürasyon türleri (on hasta. konfigürasyonlar belirtilmiştir) elementlerin kimyasal davranışının ana özelliklerini belirler. Bu özellikler a-alt gruplarının (s- ve p-elementleri), b-alt gruplarının (d-elementleri) ve f-ailelerinin ( ve ) elemanlarına özgüdür. Özel bir durum birinci periyodun elementlerini (H ve He) temsil eder. Yüksek kimyasal atomiklik, tek bir ls elektronunun soyutlanmasının kolaylığı ile açıklanırken, (1s 2) konfigürasyonu çok güçlüdür ve bu da onun kararlılığını belirler. kimyasal eylemsizlik.

a-alt gruplarının elemanlarının dış elektron kabukları dolu olduğundan (n, periyot sayısına eşit olduğundan), Z arttıkça elemanların özellikleri belirgin şekilde değişir. Böylece, ikinci periyotta Li (konfigürasyon 2s 1) kimyasal olarak aktiftir. , kolaylıkla değerini kaybeder, bir Be (2s 2) - aynı zamanda, ancak daha az aktiftir. Bir sonraki element B'nin (2s 2 p) metalik karakteri zayıf bir şekilde ifade edilir ve 2p alt kabuğunun oluşturulduğu ikinci periyodun sonraki tüm elemanları daha dardır. Dış elektron kabuğu Ne'nin (2s 2 p 6) sekiz elektronlu konfigürasyonu son derece güçlüdür, bu nedenle - . Benzer nitelikteki özelliklerdeki değişiklikler üçüncü dönemin elemanlarında da görülmektedir. s ve p elemanları Ancak sonraki tüm dönemlerde, a-alt gruplarında Z arttıkça dış ve çekirdek arasındaki bağlantının zayıflaması, bunların özelliklerini belirli bir şekilde etkiler. Böylece, s elementlerinin kimyasal özelliklerinde gözle görülür bir artış olur, p elementlerinin ise metalik özelliklerinde bir artış olur. VIIIa alt grubunda, ns 2 np 6 konfigürasyonunun stabilitesi zayıflar, bunun sonucunda Kr (dördüncü periyot) zaten girme yeteneği kazanır. 4.-6. periyotların p elemanlarının özgüllüğü aynı zamanda önceki elektron kabuklarının oluşumunun meydana geldiği element kümeleri ile s elementlerinden ayrılmalarından da kaynaklanmaktadır.

B-alt gruplarının geçiş d elemanları için, n'li tamamlanmamış kabuklar, periyot sayısından bir eksik tamamlanır. Dış kabuklarının konfigürasyonu kural olarak ns 2'dir. Bu nedenle tüm d elemanları . D elementlerinin dış kabuğunun her periyotta benzer bir yapıya sahip olması, Z arttıkça d elementlerinin özelliklerinde meydana gelen değişimin keskin olmamasına ve sadece d'nin yüksek olduğu durumlarda net bir farkın bulunmasına yol açmaktadır. -elementler, periyodik periyottaki element sistemlerinin karşılık gelen gruplarının p-elementleriyle belirli bir benzerlik gösterir. VIIIb alt grubunun elemanlarının özgüllüğü, d-alt kabuklarının tamamlanmaya yakın olması ve bu nedenle bu elemanların (Ru ve Os hariç) daha yüksek değer sergileme eğiliminde olmamasıyla açıklanmaktadır. Ib alt grubunun elemanları için (Cu, Ag, Au), d-alt kabuğu aslında tamamlanmıştır, ancak henüz yeterince kararlı değildir; bu elemanlar ayrıca daha yüksek olanları da sergiler (Au durumunda III'e kadar).

Periyodik Element Tablosunun Anlamı. Elementlerin periyodik tablosu doğa bilimlerinin gelişiminde büyük bir rol oynamıştır ve oynamaya devam etmektedir. Bu, atom-moleküler bilimin en önemli başarısıydı ve “” kavramının modern bir tanımını yapmayı ve bileşik kavramlarını netleştirmeyi mümkün kıldı. Periyodik elementler sisteminin ortaya çıkardığı modeller, yapı teorisinin gelişiminde önemli bir etkiye sahip oldu ve izotoni olgusunun açıklanmasına katkıda bulundu. Periyodik element sistemi, hem bilinmeyen elementlerin varlığının hem de özelliklerinin tahmininde ve halihazırda keşfedilen kimyasal davranışın yeni özelliklerinin tahmininde kendini gösteren tahmin probleminin kesinlikle bilimsel bir formülasyonu ile ilişkilidir. elementler. Periyodik element tablosu temel olarak inorganiktir; önceden belirlenmiş özelliklere sahip sentez sorunlarının çözülmesine, yeni malzemelerin, özellikle yarı iletken olanların geliştirilmesine, çeşitli kimyasal işlemlere özel malzemelerin seçimine vb. önemli ölçüde yardımcı olur. Elementlerin periyodik tablosu aynı zamanda öğretimin bilimsel temelidir.

Yandı: Mendeleev D.I., Periyodik yasa. Temel makaleler, M., 1958; Kedrov B.M., Atomizmin üç yönü. Bölüm 3. Mendeleev Yasası, M., 1969; Rabinovich E., Tilo E., Periyodik element tablosu. Tarih ve teori, M.-L., 1933; Karapetyants M. Kh., Drakin S. I., Stroenie, M., 1967; Astakhov K.V., Mevcut durum D. I. Mendeleev'in periyodik sistemi, M., 1969; Kedrov B.M., Trifonov D.N., Periyodiklik yasası ve. Keşifler ve kronoloji, M., 1969; Periyodik Kanunun Yüz Yılı. Makale koleksiyonu, M., 1969; Periyodik Kanunun Yüz Yılı. Genel kurul raporları, M., 1971; Spronsen J. W. van, Kimyasal elementlerin periyodik sistemi. İlk yüzyılın tarihi, Amst.-L.-N.Y., 1969; Klechkovsky V.M., Atomik dağılım ve (n + l) gruplarının sıralı doldurulma kuralı, M., 1968; Trifonov D.N., Periyodikliğin niceliksel yorumlanması üzerine, M., 1971; Nekrasov B.V., Fundamentals, cilt 1-2, 3. baskı, M., 1973; Kedrov B.M., Trifonov D.N., O modern problemler Periyodik Sistem, M., 1974.

D. N. Trifonov.

Pirinç. 1. D. I. Mendeleev tarafından 1 Mart 1869'da derlenen, kimyasal benzerliklerine dayanan "Bir element sistemi deneyimi" tablosu.

Pirinç. 3. Periyodik element tablosunun uzun formu (modern versiyon).

Pirinç. 4. Periyodik element sisteminin merdiven formu (N., 1921'e göre).

Pirinç. 2. " Doğal sistem Elementler", D. I. Mendeleev (kısa form), 1871'de Fundamentals'ın 1. baskısının 2. bölümünde yayınlandı.

D. I. Mendeleev'in periyodik tablosu.

Periyodik tablo düzenli bir kimyasal elementler kümesidir; bunların doğal sınıflandırma kimyasal elementlerin periyodik yasasının grafik (tablo) ifadesidir. Birçok yönden modern yapıya benzeyen yapısı, 1869-1871'de D. I. Mendeleev tarafından periyodik yasaya dayanarak geliştirildi.

Periyodik sistemin prototipi, 1 Mart 1869'da D. I. Mendeleev tarafından derlenen "Atom ağırlığına ve kimyasal benzerliğine dayalı bir element sistemi deneyimi" idi. İki buçuk yıl boyunca bilim adamı, sistemi sürekli olarak geliştirdi. “Bir Sistem Deneyimi”, elementlerin grup, seri ve periyotları fikrini ortaya attı. Sonuç olarak periyodik tablonun yapısı büyük ölçüde modern hatlara kavuştu.

Bir elementin sistemdeki yerinin grup ve periyot sayılarına göre belirlenmesi kavramı, onun evrimi açısından önem kazanmıştır. Bu kavrama dayanarak Mendeleev, bazı elementlerin atom kütlelerini değiştirmenin gerekli olduğu sonucuna vardı: uranyum, indiyum, seryum ve uyduları. Bu ilkti pratik kullanım periyodik sistem. Mendeleev ayrıca ilk kez bilinmeyen bazı elementlerin varlığını ve özelliklerini de öngördü. Bilim adamı, eka-alüminyum (galyumun geleceği), eka-bor (skandiyum) ve eka-silikonun (germanyum) en önemli özelliklerini ayrıntılı olarak anlattı. Ek olarak, manganez (gelecekteki teknesyum ve renyum), tellür (polonyum), iyot (astatin), sezyum (Fransa), baryum (radyum), tantal (protaktinyum) analoglarının varlığını da öngördü. Bilim adamının bu elementlerle ilgili tahminleri şunlardı: genel karakterçünkü bu elementler periyodik tablonun az çalışılan alanlarında bulunuyordu.

Periyodik sistemin ilk versiyonları büyük ölçüde yalnızca ampirik bir genellemeyi temsil ediyordu. Sonuçta periyodik yasanın fiziksel anlamı belirsizdi; atom kütlelerindeki artışa bağlı olarak elementlerin özelliklerinde meydana gelen periyodik değişimin nedenlerine ilişkin bir açıklama yoktu. Bu bağlamda birçok sorun çözümsüz kaldı. Periyodik tablonun sınırları var mı? Mevcut elemanların tam sayısını belirlemek mümkün mü? Altıncı periyodun yapısı belirsizliğini korudu; nadir toprak elementlerinin tam miktarı neydi? Hidrojen ve lityum arasındaki elementlerin hala var olup olmadığı, ilk dönemin yapısının nasıl olduğu bilinmiyordu. Bu nedenle, periyodik yasanın fiziksel olarak doğrulanmasına ve periyodik sistem teorisinin gelişmesine kadar birçok kez ciddi zorluklar ortaya çıktı. 1894-1898'deki keşif beklenmedik bir şeydi. Periyodik tabloda yeri yokmuş gibi görünen beş inert gaz. Periyodik tablonun yapısına bağımsız bir sıfır grubunun dahil edilmesi fikri sayesinde bu zorluk ortadan kalktı. 19. ve 20. yüzyılların başında radyoelementlerin kitlesel keşfi. (1910'a gelindiğinde sayıları yaklaşık 40'tı), onları periyodik tabloya yerleştirme ihtiyacı ile mevcut yapısı arasında keskin bir çelişkiye yol açtı. Altıncı ve yedinci periyotta sadece 7 kontenjan boştu. Bu sorun, kaydırma kurallarının oluşturulması ve izotopların keşfedilmesiyle çözüldü.

Periyodik yasanın fiziksel anlamının ve periyodik sistemin yapısının açıklanamamasının temel nedenlerinden biri atomun nasıl bir yapıya sahip olduğunun bilinmemesiydi (bkz. Atom). Periyodik tablonun gelişimindeki en önemli kilometre taşı E. Rutherford (1911) tarafından atom modelinin oluşturulmasıydı. Hollandalı bilim adamı A. Van den Broek (1913), buna dayanarak, periyodik tablodaki bir elementin seri numarasının, atomunun çekirdeğinin (Z) yüküne sayısal olarak eşit olduğunu öne sürdü. Bu, İngiliz bilim adamı G. Moseley (1913) tarafından deneysel olarak doğrulandı. Periyodik yasa fiziksel bir gerekçe aldı: elementlerin özelliklerindeki değişikliklerin periyodikliği, atom kütlesine değil, elementin atomunun çekirdeğinin Z yüküne bağlı olarak dikkate alınmaya başlandı (bkz. Kimyasal elementlerin periyodik yasası).

Sonuç olarak periyodik tablonun yapısı önemli ölçüde güçlendirildi. Sistemin alt limiti belirlendi. Bu hidrojendir - minimum Z = 1 olan element. Hidrojen ve uranyum arasındaki elementlerin sayısını doğru bir şekilde tahmin etmek mümkün hale geldi. Periyodik tablodaki Z = 43, 61, 72, 75, 85, 87 ile bilinmeyen elementlere karşılık gelen "boşluklar" belirlendi. Ancak nadir toprak elementlerinin tam sayısı ve en önemlisi bunların nedenleri hakkındaki sorular belirsizliğini korudu. Z'ye bağlı olarak elementlerin özelliklerindeki değişimlerin periyodikliği ortaya çıkmamıştır.

Periyodik sistemin yerleşik yapısına ve atom spektrumlarının incelenmesinin sonuçlarına dayanarak, Danimarkalı bilim adamı N. Bohr 1918-1921'de. atomlardaki elektronik kabukların ve alt kabukların yapım sırası hakkında fikirler geliştirdi. Bilim adamı, atomların dış kabuklarının benzer türdeki elektronik konfigürasyonlarının periyodik olarak tekrarlandığı sonucuna vardı. Böylece, kimyasal elementlerin özelliklerindeki değişimlerin periyodikliğinin, atomların elektronik kabukları ve alt kabuklarının yapısında periyodikliğin varlığıyla açıklandığı gösterilmiştir.

Periyodik tablo 100'den fazla elementi kapsar. Bunlardan tüm transuranyum elementleri (Z = 93-110) ve ayrıca Z = 43 (teknetyum), 61 (prometyum), 85 (astatin), 87 (fransa) elementleri yapay olarak elde edildi. Periyodik sistemin varlığının tüm tarihi boyunca, grafik gösteriminin çok sayıda (>500) çeşidi önerilmiştir; bunlar esas olarak tablolar biçiminde, aynı zamanda çeşitli geometrik şekiller (uzaysal ve düzlemsel) biçiminde de ), analitik eğriler (spiraller vb.), vb. En yaygın olanları kısa, yarı uzun, uzun ve merdiven tablo biçimleridir. Şu anda kısa form tercih ediliyor.

Periyodik tabloyu oluşturmanın temel prensibi, gruplara ve periyotlara bölünmesidir. Mendeleev'in element dizisi kavramı, fiziksel anlamdan yoksun olduğu için günümüzde kullanılmamaktadır. Gruplar sırasıyla ana (a) ve ikincil (b) alt gruplara ayrılır. Her alt grup elementler içerir - kimyasal analoglar. Çoğu gruptaki a- ve b-alt gruplarının elemanları, kural olarak grup numarasına eşit olan, esas olarak daha yüksek oksidasyon durumlarında birbirleriyle belirli bir benzerlik gösterir. Periyot, alkali metalle başlayan ve inert bir gazla biten elementlerin toplamıdır (ilk periyot özel bir durumdur). Her dönem kesin olarak tanımlanmış sayıda öğe içerir. Periyodik tablo sekiz grup ve yedi periyottan oluşur ve yedinci periyot henüz tamamlanmamıştır.

tuhaflık Birinci en önemli özelliği serbest formda yalnızca 2 gazlı element içermesidir: hidrojen ve helyum. Hidrojenin sistemdeki yeri belirsizdir. Alkali metaller ve halojenler için ortak özellikler gösterdiğinden, ya 1a- ya da Vlla-alt grubuna ya da aynı anda her ikisine de yerleştirilir ve alt gruplardan birinde sembol parantez içine alınır. Helyum, VIIIa alt grubunun ilk temsilcisidir. Uzun zamandır helyum ve tüm inert gazlar ayrı bir sıfır grubuna ayrıldı. Bu hüküm sentezden sonra revizyon gerektiriyordu kimyasal bileşikler kripton, ksenon ve radon. Sonuç olarak, eski Grup VIII'in soy gazları ve elementleri (demir, kobalt, nikel ve platin metalleri) tek bir grupta birleştirildi.

Saniye periyodun 8 elementi vardır. Tek oksidasyon durumu +1 olan alkali metal lityum ile başlar. Sonra berilyum geliyor (metal, oksidasyon durumu +2). Bor zaten zayıf bir şekilde ifade edilen bir metalik karakter sergiler ve metal değildir (oksidasyon durumu +3). Borun yanında karbon, hem +4 hem de -4 oksidasyon durumlarını sergileyen tipik bir ametaldir. Azot, oksijen, flor ve neon metal değildir; nitrojen, grup numarasına karşılık gelen +5'lik en yüksek oksidasyon durumuna sahiptir. Oksijen ve flor en aktif ametaller arasındadır. İnert gaz neonu periyodu bitirir.

Üçüncü periyotta (sodyum - argon) da 8 element bulunur. Özelliklerindeki değişimin doğası büyük ölçüde ikinci periyodun elemanlarında gözlemlenene benzer. Ancak burada da bir özgüllük var. Bu nedenle magnezyum, berilyumdan farklı olarak boronla karşılaştırıldığında alüminyum gibi daha metaliktir. Silikon, fosfor, kükürt, klor, argon, hepsi tipik metal olmayan maddelerdir. Ve argon hariç hepsi grup numarasına eşit daha yüksek oksidasyon durumları sergiliyor.

Görüldüğü gibi her iki dönemde de Z arttıkça elementlerin metalik özelliklerinde belirgin bir zayıflama ve metalik olmayan özelliklerinde ise güçlenme meydana gelir. D.I. Mendeleev, ikinci ve üçüncü dönemlerin unsurlarını (kendi deyimiyle küçük) tipik olarak nitelendirdi. Küçük dönemlerin unsurları doğada en yaygın olanlar arasındadır. Karbon, nitrojen ve oksijen (hidrojenle birlikte) organojenlerdir, yani. organik maddenin ana elementleri.

Birinci - üçüncü periyotların tüm unsurları a-alt gruplara yerleştirilir.

Dördüncü periyodu (potasyum - kripton) 18 element içerir. Mendeleev'e göre bu ilk büyük dönemdir. Alkali metal potasyum ve alkalin toprak metal kalsiyumdan sonra, 10 sözde geçiş metalinden (skandiyum - çinko) oluşan bir dizi element gelir. Hepsi b-alt gruplarına dahildir. Demir, kobalt ve nikel dışında çoğu geçiş metali, grup numarasına eşit daha yüksek oksidasyon durumları sergiler. Galyumdan kriptona kadar elementler a-alt gruplarına aittir. Kripton için bir takım kimyasal bileşikler bilinmektedir.

Beşinci Dönem (rubidyum - ksenon) yapı olarak dördüncüye benzer. Ayrıca 10 geçiş metalinden (itriyum - kadmiyum) oluşan bir ek içerir. Bu dönemin unsurlarının kendine has özellikleri bulunmaktadır. Rutenyum - rodyum - paladyum üçlüsünde, rutenyum için +8 oksidasyon durumu sergileyen bileşikler bilinmektedir. a-alt gruplarının tüm elemanları, grup numarasına eşit daha yüksek oksidasyon durumları sergiler. Dördüncü ve beşinci periyotların elementlerinin Z arttıkça özelliklerinde meydana gelen değişikliklerin özellikleri, ikinci ve üçüncü periyotlara göre daha karmaşıktır.

Altıncı periyodu (sezyum – radon) 32 element içerir. Bu dönem, 10 geçiş metaline (lantan, hafniyum - cıva) ek olarak, seryumdan lutesyuma kadar 14 lantanitten oluşan bir set de içerir. Seryumdan lutesyuma kadar olan elementler kimyasal olarak çok benzerdir ve bu nedenle uzun zamandır nadir toprak elementleri ailesine dahil edilmişlerdir. Periyodik tablonun kısa formunda lantan hücresinde bir dizi lantanit yer alır ve bu serinin kod çözümü tablonun alt kısmında verilmiştir (bkz. Lantanitler).

Altıncı dönemin unsurlarının özelliği nedir? Osmiyum - iridyum - platin üçlüsünde, osmiyum için +8'in oksidasyon durumu bilinmektedir. Astatin oldukça belirgin bir metalik karaktere sahiptir. Radon tüm soy gazlar arasında en yüksek reaktiviteye sahiptir. Ne yazık ki, oldukça radyoaktif olması nedeniyle kimyası çok az araştırılmıştır (bkz. Radyoaktif elementler).

Yedinci Dönem Fransa'dan başlıyor. Altıncı gibi, o da 32 element içermelidir, ancak bunlardan 24'ü hala bilinmektedir, Fransiyum ve radyum sırasıyla Ia ve IIa alt gruplarının elementleridir, aktinyum ise IIIb alt grubuna aittir. Daha sonra toryumdan lavrensiyuma kadar elementleri içeren ve lantanitlere benzer şekilde yerleştirilen aktinit ailesi gelir. Bu element dizisinin kodunun çözülmesi de tablonun alt kısmında verilmiştir.

Şimdi kimyasal elementlerin özelliklerinin nasıl değiştiğini görelim. alt gruplar periyodik sistem. Bu değişimin ana modeli Z arttıkça elementlerin metalik karakterinin güçlenmesidir. Bu model özellikle IIIa-VIIa alt gruplarında açıkça ortaya çıkar. Ia-IIIa alt gruplarının metalleri için kimyasal aktivitede bir artış gözlenir. IVa-VIIa alt gruplarındaki elementler için Z arttıkça elementlerin kimyasal aktivitesinde bir zayıflama gözlenir. B-alt grubu elemanları için kimyasal aktivitedeki değişimin doğası daha karmaşıktır.

Periyodik sistemin teorisi, 20'li yıllarda N. Bohr ve diğer bilim adamları tarafından geliştirildi. XX yüzyıl ve atomların elektronik konfigürasyonlarının oluşumuna yönelik gerçek bir şemaya dayanmaktadır (bkz. Atom). Bu teoriye göre Z arttıkça periyodik tablonun periyotlarında yer alan elementlerin atomlarındaki elektron kabuklarının ve alt kabuklarının doldurulması aşağıdaki sırayla gerçekleşir:

Dönem numaraları
1	2	3	4	5	6	7
1s	2s2p	3s3p	4s3d4p	5s4d5p	6s4f5d6p	7s5f6d7p

Periyodik sistem teorisine dayanarak, bir periyodun şu tanımını verebiliriz: periyot, periyot numarasına eşit n değerine sahip bir element ile başlayan ve l = 0 (s-elementler) ile biten bir elementler kümesidir. n ve l = 1 değeriyle aynı olan bir elemanla (p-elemanları elemanları) (bkz. Atom). Bunun istisnası, yalnızca 1'lerin elemanlarını içeren ilk dönemdir. Periyodik sistem teorisine göre periyotlardaki elementlerin sayıları şöyledir: 2, 8, 8, 18, 18, 32...

Tabloda, her türden elementlerin sembolleri (s-, p-, d- ve f-elementleri) belirli bir renk arka planında gösterilmektedir: s-elementleri - kırmızı üzerinde, p-elementleri - turuncu üzerinde, d-elementleri - mavi renkte, f elemanları - yeşil renkte. Her hücre, elementlerin atom numaralarını ve atom kütlelerini ve ayrıca dış elektron kabuklarının elektronik konfigürasyonlarını gösterir.

Periyodik sistem teorisinden, a-alt gruplarının, periyot numarasına eşit n'ye ve l = 0 ve 1'e sahip elemanları içerdiği anlaşılmaktadır. b-alt grupları, daha önce tamamlanmış kabukları olan atomlardaki elemanları içermektedir. eksik oluşur. Bu nedenle birinci, ikinci ve üçüncü periyotlar b-alt gruplarının unsurlarını içermez.

Periyodik element tablosunun yapısı, kimyasal elementlerin atomlarının yapısıyla yakından ilgilidir. Z arttıkça dış elektron kabuklarının benzer konfigürasyonları periyodik olarak tekrarlanır. Yani elementlerin kimyasal davranışlarının temel özelliklerini belirlerler. Bu özellikler, a-alt gruplarının elemanları (s- ve p-elementleri), b-alt gruplarının elemanları (geçiş d-elementleri) ve f-ailelerinin elemanları - lantanitler ve aktinidler için kendilerini farklı şekilde gösterir. Özel bir durum, ilk periyodun elementleri olan hidrojen ve helyum ile temsil edilir. Hidrojen yüksek kimyasal aktiviteye sahiptir çünkü içindeki tek 1 elektronu kolaylıkla uzaklaştırılabilir. Aynı zamanda helyumun (1s 2) konfigürasyonu çok kararlıdır ve bu onun kimyasal hareketsizliğini belirler.

a-alt gruplarının elemanları için, atomların dış elektron kabukları doludur (n, periyot numarasına eşittir), dolayısıyla bu elemanların özellikleri, Z arttıkça belirgin şekilde değişir. Böylece, ikinci periyotta lityum (2s konfigürasyonu). ) tek değerlik elektronunu kolaylıkla kaybeden aktif bir metaldir; Berilyum (2s 2) de bir metaldir, ancak dış elektronlarının çekirdeğe daha sıkı bağlanması nedeniyle daha az aktiftir. Ayrıca borun (2s 2 p) zayıf bir metalik karakteri vardır ve 2p alt kabuğunun oluşturulduğu ikinci periyodun sonraki tüm elemanları zaten metal değildir. Bir inert gaz olan neon'un (2s 2 p 6) dış elektron kabuğunun sekiz elektronlu konfigürasyonu çok güçlüdür.

İkinci periyodun elementlerinin kimyasal özellikleri, atomlarının en yakın inert gazın elektronik konfigürasyonunu (lityumdan karbona elementler için helyum konfigürasyonu veya karbondan florine kadar elementler için neon konfigürasyonu) elde etme arzusuyla açıklanır. Bu nedenle, örneğin oksijen, grup numarasına eşit daha yüksek bir oksidasyon durumu sergileyemez: ek elektronlar alarak neon konfigürasyonuna ulaşması daha kolaydır. Özelliklerdeki değişikliklerin aynı doğası, üçüncü periyodun elemanlarında ve sonraki tüm dönemlerin s ve p elemanlarında kendini gösterir. Aynı zamanda, Z arttıkça a-alt gruplarında dış elektronlar ile çekirdek arasındaki bağın gücünün zayıflaması, karşılık gelen elemanların özelliklerinde kendini gösterir. Dolayısıyla, s-elementleri için Z arttıkça kimyasal aktivitede gözle görülür bir artış olur ve p-elementleri için metalik özelliklerde bir artış olur.

Geçiş d elementlerinin atomlarında, daha önce tamamlanmamış kabuklar, periyod numarasından bir eksik olan ana kuantum sayısı n'nin değeri ile tamamlanır. Birkaç istisna dışında, geçiş elementlerinin atomlarının dış elektron kabuklarının konfigürasyonu ns 2'dir. Bu nedenle tüm d elementleri metaldir ve bu nedenle Z arttıkça d elementlerinin özelliklerinde meydana gelen değişiklikler s ve p elementlerinde gözlemlenenler kadar keskin değildir. Daha yüksek oksidasyon durumlarında d-elementleri, periyodik tablodaki karşılık gelen grupların p-elementleriyle belirli bir benzerlik gösterir.

Üçlülerin (VIIIb-alt grup) elemanlarının özelliklerinin özellikleri, b-alt kabuklarının tamamlanmaya yakın olmasıyla açıklanmaktadır. Bu nedenle demir, kobalt, nikel ve platin metalleri genellikle bileşik oluşturma eğiliminde değildir. daha yüksek dereceler oksidasyon. Tek istisna RuO4 ve OsO4 oksitlerini veren rutenyum ve osmiyumdur. Ib ve IIb alt gruplarının elemanları için d-alt kabuğu aslında tamamlandı. Bu nedenle grup numarasına eşit oksidasyon durumları sergilerler.

Lantanit ve aktinit atomlarında (hepsi metaldir), daha önce tamamlanmamış elektron kabukları, ana kuantum sayısı n'nin periyod numarasından iki birim daha az olmasıyla tamamlanır. Bu elementlerin atomlarında, dış elektron kabuğunun (ns 2) konfigürasyonu değişmeden kalır ve üçüncü dış N-kabuğu 4f-elektronlarla doldurulur. Lantanitlerin bu kadar benzer olmasının nedeni budur.

Aktinitler için durum daha karmaşıktır. Z = 90–95 olan elementlerin atomlarında 6d ve 5f elektronları yer alabilir. kimyasal etkileşimler. Bu nedenle aktinitlerin çok daha fazla oksidasyon durumu vardır. Örneğin neptunyum, plütonyum ve amerikyum için bu elementlerin yedi değerlikli durumda göründüğü bileşikler bilinmektedir. Yalnızca küryum (Z = 96) ile başlayan elementler için üç değerlikli durum kararlı hale gelir, ancak bunun da kendine has özellikleri vardır. Bu nedenle, aktinitlerin özellikleri lantanitlerin özelliklerinden önemli ölçüde farklıdır ve bu nedenle iki ailenin benzer olduğu düşünülemez.

Aktinit ailesi Z = 103 (lawrensiyum) elementiyle biter. Kurchatovyum (Z = 104) ve nilsboryumun (Z = 105) kimyasal özelliklerinin değerlendirilmesi, bu elementlerin sırasıyla hafniyum ve tantalın analogları olması gerektiğini göstermektedir. Bu nedenle bilim adamları, atomlardaki aktinit ailesinden sonra 6d alt kabuğunun sistematik dolmasının başladığına inanıyorlar. Z = 106-110 olan elementlerin kimyasal yapısı deneysel olarak değerlendirilmemiştir.

Periyodik tablonun kapsadığı elementlerin nihai sayısı bilinmemektedir. Üst sınırı sorunu belki de periyodik tablonun ana gizemidir. En ağır element Doğada keşfedilen plütonyumdur (Z=94). Yapay sınıra ulaşıldı nükleer füzyon- seri numarası 110 olan eleman. Kaldı açık soru: Seri numarası büyük, hangisi ve kaç adet olan elemanları elde etmek mümkün olacak mı? Bu henüz kesin olarak cevaplanamıyor.

Elektronik ortamda gerçekleştirilen karmaşık hesaplamaların yardımıyla bilgisayarlar Bilim adamları atomların yapısını belirlemeye ve "süper elementlerin" en önemli özelliklerini büyük seri numaralarına (Z = 172 ve hatta Z = 184) kadar değerlendirmeye çalıştılar. Elde edilen sonuçlar oldukça beklenmedikti. Örneğin Z = 121 olan bir elementin atomunda 8p'lik bir elektronun ortaya çıkması beklenir; bu, Z = 119 ve 120 atomlarında 8s alt kabuğunun oluşumunun tamamlanmasından sonradır. Ancak p-elektronlarının s-elektronlarından sonra ortaya çıkışı yalnızca ikinci ve üçüncü periyotlardaki elementlerin atomlarında görülür. Hesaplamalar ayrıca, varsayımsal sekizinci periyodun elemanlarında, elektron kabuklarının ve atomların alt kabuklarının doldurulmasının çok karmaşık ve benzersiz bir sırayla meydana geldiğini göstermektedir. Bu nedenle karşılık gelen elemanların özelliklerinin değerlendirilmesi çok zor bir problemdir. Görünüşe göre sekizinci periyot 50 element içermeli (Z = 119–168), ancak hesaplamalara göre Z = 164, yani 4 seri numarası daha erken olan elementte bitmeli. Ve "egzotik" dokuzuncu dönemin 8 elementten oluşması gerektiği ortaya çıktı. İşte onun “elektronik” girişi: 9s 2 8p 4 9p 2. Yani ikinci ve üçüncü periyotlarda olduğu gibi sadece 8 element içerecektir.

Bilgisayar kullanılarak yapılan hesaplamaların ne kadar doğru olacağını söylemek zordur. Bununla birlikte, eğer onaylanırlarsa, periyodik element tablosunun ve yapısının altında yatan kalıpları ciddi şekilde yeniden gözden geçirmek gerekecektir.

Periyodik tablonun gelişimde büyük bir rolü olmuştur ve oynamaya devam etmektedir. Çeşitli bölgeler Doğa Bilimleri. Atom-moleküler bilimin en önemli başarısıydı, modern “kimyasal element” kavramının ortaya çıkmasına ve basit maddeler ve bileşiklerle ilgili kavramların açıklığa kavuşturulmasına katkıda bulundu.

Periyodik sistemin ortaya çıkardığı düzenlilikler, atomun yapısı teorisinin gelişmesinde, izotopların keşfedilmesinde ve nükleer periyodiklik ile ilgili fikirlerin ortaya çıkmasında önemli bir etkiye sahipti. Periyodik sistem, kimyada tahmin probleminin kesinlikle bilimsel bir formülasyonu ile ilişkilidir. Bu, bilinmeyen elementlerin varlığı ve özelliklerinin ve halihazırda keşfedilen elementlerin kimyasal davranışının yeni özelliklerinin tahmin edilmesinde ortaya çıktı. Günümüzde periyodik sistem, başta inorganik olmak üzere kimyanın temelini temsil etmekte olup, önceden belirlenmiş özelliklere sahip maddelerin kimyasal sentezi sorununun çözülmesine, yeni yarı iletken malzemelerin geliştirilmesine, çeşitli kimyasal işlemler için özel katalizörlerin seçimine vb. önemli ölçüde yardımcı olmaktadır. Ve son olarak Periyodik sistem kimya öğretiminin temelidir.

Doğada birçok tekrarlanan dizi vardır:

• Mevsimler;
• Günün Zamanları;
• haftanın günleri…

19. yüzyılın ortalarında D.I. Mendeleev, elementlerin kimyasal özelliklerinin de belirli bir sıraya sahip olduğunu fark etti (bu fikrin ona bir rüyada geldiğini söylüyorlar). Bilim adamının harika hayallerinin sonucu, D.I.'nin yer aldığı Periyodik Kimyasal Elementler Tablosu oldu. Mendeleev kimyasal elementleri artan atom kütlesine göre sıraladı. Modern tabloda, kimyasal elementler, elementin atom numarasına (bir atomun çekirdeğindeki proton sayısı) göre artan sırada düzenlenmiştir.

Atom numarası, bir kimyasal elementin sembolünün üzerinde gösterilir, sembolün altında atom kütlesi (proton ve nötronların toplamı) bulunur. Bazı elementlerin atom kütlesinin tam sayı olmadığını lütfen unutmayın! İzotopları hatırlayın! Atom kütlesi, doğada doğal koşullar altında bulunan bir elementin tüm izotoplarının ağırlıklı ortalamasıdır.

Tablonun altında lantanitler ve aktinitlerdir.

Metaller, metal olmayanlar, metaloidler

Periyodik Tabloda Bor (B) ile başlayan ve polonyum (Po) ile biten basamaklı çapraz çizginin solunda yer alır (germanyum (Ge) ve antimon (Sb hariç). Metallerin en çok yer kapladığını görmek kolaydır. Periyodik Tablonun temel özellikleri: katı (cıva hariç); iyi elektrik ve ısı iletkenleri; kolayca dövülebilir;

B-Po basamaklı köşegeninin sağında yer alan elemanlara ne ad verilir? metal olmayanlar. Metal olmayanların özellikleri metallerinkinin tam tersidir: zayıf ısı ve elektrik iletkenleri; kırılgan; dövülemez; plastik olmayan; genellikle elektronları kabul eder.

Metaloidler

Metaller ve metal olmayanlar arasında yarı metaller(metaloidler). Hem metallerin hem de metal olmayanların özellikleriyle karakterize edilirler. Yarı metaller endüstrideki ana uygulamalarını yarı iletkenlerin üretiminde bulmuşlardır; bunlar olmadan tek bir modern mikro devre veya mikro işlemci düşünülemez.

Dönemler ve gruplar

Yukarıda belirtildiği gibi periyodik tablo yedi dönemden oluşur. Her periyotta elementlerin atom sayıları soldan sağa doğru artar.

Elementlerin özellikleri periyodik olarak sırayla değişir: böylece üçüncü periyodun başında bulunan sodyum (Na) ve magnezyum (Mg) elektron verir (Na bir elektron verir: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1; Mg verir) iki elektron kadar: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2). Ancak periyodun sonunda bulunan klor (Cl) bir element alır: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5.

Gruplarda ise tam tersine tüm unsurlar özdeş özellikler. Örneğin IA(1) grubunda lityumdan (Li) fransiyuma (Fr) kadar tüm elementler bir elektron verir. Ve VIIA(17) grubunun tüm elemanları bir element alır.

Bazı gruplar o kadar önemlidir ki onlara özel isimler verilmiştir. Bu gruplar aşağıda tartışılmaktadır.

Grup IA(1). Bu grubun elementlerinin atomlarının dış elektron katmanında yalnızca bir elektronu vardır, dolayısıyla kolayca bir elektrondan vazgeçebilirler.

En önemli alkali metaller, insan yaşamında önemli bir rol oynadıkları ve tuzların bir parçası oldukları için sodyum (Na) ve potasyumdur (K).

Elektronik konfigürasyonlar:

• Li- 1s 2 2s 1;
• Hayır- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1;
• k- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1

Grup IIA(2). Bu grubun elementlerinin atomlarının dış elektron katmanlarında, kimyasal reaksiyonlar sırasında da vazgeçtikleri iki elektron bulunur. En önemli unsur- Kalsiyum (Ca) kemiklerin ve dişlerin temelidir.

Elektronik konfigürasyonlar:

• Olmak- 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

Grup VIIA(17). Bu grubun elementlerinin atomlarının her biri genellikle birer elektron alır, çünkü dış elektronik katman beş element içerir ve " tam takım"Sadece bir elektron eksik.

Bu grubun en iyi bilinen elementleri: klor (Cl) - tuzun ve ağartıcının bir parçasıdır; İyot (I), insan tiroid bezinin aktivitesinde önemli rol oynayan bir elementtir.

Elektronik konfigürasyon:

• F- 1s 2 2s 2 2p 5;
• Cl- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5;
• kardeşim- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 5

Grup VIII(18). Bu grubun elementlerinin atomları tamamen “tam” bir dış elektron katmanına sahiptir. Bu nedenle elektron kabul etmelerine “gerek yok”. Ve onları vermek “istemiyorlar”. Dolayısıyla bu grubun elementleri kimyasal reaksiyonlara girme konusunda oldukça isteksizdir. Uzun zamandır hiç tepki vermediklerine inanılıyordu (bu nedenle adı "inert", yani "aktif değil"). Ancak kimyager Neil Bartlett, bu gazlardan bazılarının belirli koşullar altında hâlâ diğer elementlerle reaksiyona girebildiğini keşfetti.

Elektronik konfigürasyonlar:

• Hayır- 1s 2 2s 2 2p 6;
• Ar- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6;
• Kr.- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6

Gruplardaki değerlik öğeleri

Her gruptaki elementlerin değerlik elektronları (dış enerji seviyesinde bulunan s ve p yörüngelerinin elektronları) bakımından birbirine benzer olduğunu fark etmek kolaydır.

Alkali metallerin 1 değerlik elektronu vardır:

• Li- 1s 2 2s 1;
• Hayır- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1;
• k- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1

Alkali toprak metallerin 2 değerlik elektronu vardır:

• Olmak- 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

Halojenlerin 7 değerlik elektronu vardır:

• F- 1s 2 2s 2 2p 5;
• Cl- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5;
• kardeşim- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 5

İnert gazların 8 değerlik elektronu vardır:

• Hayır- 1s 2 2s 2 2p 6;
• Ar- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6;
• Kr.- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6

Daha fazla bilgi için Değerlik ve Kimyasal Element Atomlarının Döneme Göre Elektronik Konfigürasyonları Tablosu makalesine bakın.

Şimdi dikkatimizi sembollü gruplar halinde yer alan elementlere çevirelim. İÇİNDE. Periyodik tablonun merkezinde bulunurlar ve denir geçiş metalleri.

Bu elementlerin ayırt edici bir özelliği, dolduran elektron atomlarındaki varlığıdır. d-orbitalleri:

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

Ana masadan ayrı olarak yerleştirilmiştir lantanitler Ve aktinit- bunlar sözde iç geçiş metalleri. Bu elementlerin atomlarında elektronlar doldurulur f-orbitaller:

1. 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 ;
2. Bu- 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