Закономерности изменения свойств элементов и их соединений

В Периодической системе каждый период начинается щелочным металлом, атом которого имеет один электрон на внешнем уровне, и заканчивается благородным газом, внешний уровень которого полностью заполнен электронами. Например, второй период начинается щелочным металлом Li и заканчивается благородным газом Ne, третий начинается Na, заканчивается Ar. И так далее. Причем в каждом периоде с увеличением заряда ядра, то есть при движении слева направо активные щелочные металлы сменяются менее активными, затем переходными элементами, далее – неметаллами и наконец, период заканчивается инертным газом. Исключением является только первый период, в котором только два элемента – неметалл водород и благородный газ гелий.

Далее мы видим, что внешние электронные оболочки сходны у атомов многих элементов (Li, Na, К, Rb, Cs); (Be, Mg, Ca, Sr); (F, CI, Br, I); (He, Ne, Ar, Кr, Хе) и т.д. Каждая из этих групп элементов оказывается в определенной главной подгруппе периодической таблицы: Li, Na, К, Rb, Cs в I группе, F, CI, Br, I — в VII и т.д. У элементов главных подгрупп заполняются s - или p-подуровни внешнего уровня. Максимальное число электронов на этих подуровнях может быть равно 8 (2+6), поэтому всего существует 8 главных подгрупп в Периодической системе.

У элементов побочных подгрупп (называемых переходными элементами) заполняются d- или f-подуровни. Поскольку каждый d-подуровень может содержать до 10 электронов, число d-элементов в каждом периоде равно 10. Некоторые из этих элементов объединены в триады (Fe, Co, Ni), (Ru, Rh, Pd), (Os, Ir, Pt), поэтому число побочных подгрупп, как и главных, равно 8.

Число лантаноидов и актиноидов, вынесенных в нижние ряды Периодической таблицы, равно максимальному числу электронов на f-подуровне, т.е. 14.

Рассмотрим, как изменяются химические свойства элементов в периодах и группах.

При движении в периоде слева направо,

от щелочного металла к благородному газу радиус атома меняется незначительно, зато возрастает заряд ядра. Это означает, что притяжение электронов внешнего уровня к ядру увеличивается, поэтому усиливаются неметаллические свойства элементов. В каждом периоде самым активным неметаллом является элемент главной подгруппы VII группы — галоген, а самым активным металлом — щелочной металл (главная подгруппа I группы).

При движении по группе сверху вниз

увеличивается число заполненных энергетических уровней, поэтому возрастает радиус атома. В то же время, эффективный заряд ядра, который действует на внешние электроны, не изменяется, т.к. полный заряд ядра экранируется внутренними электронами. В результате, с ростом номера периода сила притяжения внешних электронов к ядру уменьшается и в каждой группе усиливаются металлические свойства элементов. Так_; в подгруппе наиболее активных неметаллов — галогенов самым активным является элемент с наименьшим числом энергетических уровней — фтор. В то же время, галогены больших периодов — йод и астат проявляют некоторые металлические свойства.

Металлы и неметаллы

В главных подгруппах с увеличением порядкового номера уменьшаются электроотрицательность и неметаллические свойства и увеличиваются металлические свойства. В периодах с увеличением порядкового номера металлические свойства уменьшаются, а неметаллические свойства и электроотрицательность возрастают. Электроотрицательность – это свойство атомов оттягивать к себе электроны от других атомов для завершения наружного электронного слоя.

О ксиды и гидроксиды элементов главных подгрупп

Внутри каждого периода с возрастанием порядкового номера ослабевают основные свойства оксидов и гидроксидов элементов главных подгрупп (за исключением элементов первого периода). Одновременно у силиваются их кислотные свойства.

В каждой главной подгруппе (за исключением VIII) с увеличением порядкового номера элемента возрастают основные свойства оксидов и гидроксидов и уменьшаются кислотные свойства.

В главных подгруппах (с II по VI) содержатся также элементы, оксиды которых имеют амфотерные свойства.

Амфотерные соединения проявляют как основные, так и кислотные свойства в зависимости от того, реагируют ли они соответственно с кислотой или основанием.

 

Подводя итог, можно сказать, что строгая периодичность расположения элементов в Периодической системе химических элементов Д.И.Менделеева полностью объясняется периодичностью заполнения энергетических уровней при увеличении заряда ядра.

 

Вопросы для самопроверки

 

1. Дайте определение химического элемента.

2. Какова современная формулировка периодического закона Д. И. Менделеева?

3. Объясните с точки зрения строения атомов, почему свойства элементов периодически повторяются?

4. Атомы каких элементов имеют завершенный внешний электронный уровень?

5. Что называется электроотрицательностью элемента? Как она изменяется с ростом порядкового номера элемента в периоде и в группе?

6. Напишите общие формулы высших оксидов и гидроксидов элементов каждой группы Периодической таблицы.

7. Как изменяются свойства оксидов и гидроксидов элементов в группах периодической системы при движении сверху вниз?

8. Как изменяются свойства оксидов и гидроксидов элементов в периодах периодической системы при движении слева направо?

9. Атом элемента имеет электронную конфигурацию Is² 2s² 2p⁶ 3s²3p⁶4s² 3d², Определите порядковый номер элемента, номер периода, номер группы и тип подгруппы.

 

 

СПРАВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Таблица 1. Символы и названия некоторых химических элементов

химический знак (Э)	латинское название	русское название	произношение знака	корень латинского названия
Ag	Argentum	Серебро	аргентум	аргент
Al	Aluminium	Алюминий	алюминий	алюмин
Am	Americium	Aмериций	америций	америц
Ar	Argon	Аргон	аргон	аргон
As	Arsenicum	Мышьяк	арсеникум	арсен
At	Astatium	Астат	астат	астат
Au	Aurum	Золото	аурум	аур
B	Borum	Бор	бор	бор
Ba	Barium	Барий	барий	бар
Be	Beryllium	Бериллий	бериллий	берилл
Bi	Bismuthum	Висмут	висмут	висмут
Br	Bromum	Бром	бром	бром
C	Carboneum	Углерод	цэ	карб, карбон
Ca	Calcium	Кальций	кальций	кальц
Cd	Cadmium	Кадмий	кадмий	кадм
Cl	Chlorum	Хлор	хлор	хлор
Co	Cobaltum	Кобальт	кобальт	кобальт
Cr	Chromium	Хром	хром	хром
Cs	Caesium	Цезий	цезий	цез
Cu	Cuрrum	Медь	купрум	купр
Eu	Euroрium	Европий	европий	европ
F	Fluorum	Фтор	фтор	фтор
Fe	Ferrum	Железо	феррум	ферр
Fr	Francium	Франций	франций	франц
Ge	Germanium	Германий	германий	герман
H	Hydrogenium	Водород	аш	гидр, гидроген
He	Helium	Гелий	гелий	гел
I	Iodum	Иод	иод	иод
K	Kalium	Калий	калий	кал
Li	Lithium	Литий	литий	лит
Mg	Magnesium	Магний	магний	магн
Mn	Manganum	Марганец	марганец	манган
Mo	Molybdaenum	Молибден	молибден	молибд
N	Nitrogenium	Азот	эн	нитр
Na	Natrium	Натрий	натрий	натр
Ni	Niccolum	Никель	никель	никкол
O	Oxygenium	Кислород	о	окс, оксиген
Р	Рhosрhorus	Фосфор	пэ	фосф
Рb	Рlumbum	Свинец	плюмбум	плюмб
Рt	Рlatinum	Платина	платина	платин
Rn	Radon	Радон	радон	радон
Ru	Ruthenium	Рутений	рутений	рутен
S	Sulfur	Сера	эс	сульф
Sb	Stibium	Сурьма	стибиум	стиб
Sc	Scandium	Скандий	скандий	сканд
Se	Selenium	Селен	селен	селен
Si	Silicium	Кремний	силициум	силиц, силик
Sn	Stannum	Олово	станнум	станн
Sr	Strontium	Стронций	стронций	стронц
Ti	Titanium	Титан	титан	титан
U	Uranium	Уран	уран	уран
V	Vanadium	Ванадий	ванадий	ванад
W	Wolframium	Вольфрам	вольфрам	вольфрам
Zn	Zincum	Цинк	цинк	цинк

Перечень неметаллов