§ 32. Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева
Краткое содержание (пересказ)
Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева — это не просто таблица, а целостная система, отражающая закономерные связи между элементами и строением их атомов. Именно периодичность изменения свойств элементов превращает таблицу в научную систему.
Физический смысл Периодической системы
Каждый элемент в Периодической системе несёт важную информацию о строении его атома:
- Порядковый номер элемента равен:
- заряду атомного ядра,
- числу протонов в ядре,
- числу электронов в электронной оболочке атома.
- Номер периода показывает:
-
- количество энергетических уровней (электронных слоёв) в атоме.
- Номер группы (для элементов A-групп) соответствует:
-
- числу электронов на внешнем энергетическом уровне.
Стремление атомов к устойчивости
Наиболее устойчивыми являются атомы благородных газов, так как их внешний электронный уровень завершён (2 электрона у гелия и 8 у остальных). Все остальные атомы стремятся достичь такой же устойчивой конфигурации.
Это возможно двумя способами:
1. Присоединение электронов
Характерно для неметаллов.
Чем легче атом присоединяет недостающие электроны до завершения внешнего уровня, тем сильнее выражены его неметаллические свойства.
Количество недостающих электронов можно определить по формуле:
8 – номер группы (для A-групп).
Например:
- N — не хватает 3 электронов,
- O — 2 электрона,
- F — 1 электрон.
2. Отдача электронов
Характерна для металлов.
Металлы стремятся отдать электроны внешнего энергетического уровня, после чего предыдущий уровень становится внешним и завершённым.
Чем легче атом отдаёт электроны, тем сильнее выражены его металлические свойства.
Факторы, влияющие на свойства элементов
Способность атомов отдавать или присоединять электроны зависит от:
- числа электронов на внешнем уровне,
- радиуса атома,
- силы притяжения электронов к ядру.
Изменение свойств в периодах и группах
В пределах одного периода:
- с ростом порядкового номера:
- металлические свойства ослабевают,
- неметаллические усиливаются;
- увеличивается заряд ядра;
- уменьшается радиус атома;
- возрастает притяжение электронов к ядру.
В пределах одной группы:
- с ростом порядкового номера:
- металлические свойства усиливаются,
- неметаллические ослабевают;
- увеличивается число энергетических уровней;
- радиус атома возрастает;
- внешние электроны удерживаются слабее.
Активность металлов и неметаллов
- Щелочные металлы (IA группа) наиболее активно отдают электрон.
- Щелочноземельные металлы (IIA группа) делают это труднее.
- Галогены (VIIA группа) легче всего присоединяют электрон и являются самыми активными неметаллами в своих периодах.
Примеры периодических изменений свойств
- В ряду Si → P → S усиливаются неметаллические свойства.
- В ряду Si → Al → Mg усиливаются металлические свойства.
- В группе B → Al → Ga металлические свойства возрастают.
- В ряду Ge → Si → C усиливаются неметаллические свойства.
Главный вывод
Свойства химических элементов изменяются периодически, то есть повторяются через определённое число элементов. Это связано с периодическим повторением строения внешних электронных оболочек атомов.
Современная формулировка Периодического закона
Свойства химических элементов и образованных ими веществ находятся в периодической зависимости от величины заряда их атомных ядер.