679da50637374a4f84ec7c3eeb1ce230

1. Периодический закон. Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

2.

Предпосылки открытия периодического закона
Периодический закон — это ключ к пониманию большинства
процессов в химии. Открыв его в 1869 году, Дмитрий Иванович
Менделеев совершил революцию в науке, связав свойства
химических элементов с их атомными номерами. До этого момента
химия была скорее искусством, чем наукой. Элементы
открывались случайно, а свойства их оставались загадкой.
Так, в 1829 году, немецкий химик Дёберейнер предложил
разделить известные на тот момент 63 химических элемента на
триады, то есть группы по три элемента, близких по свойствам.
Масса среднего элемента в триаде должна была быть равна
среднему арифметическому числу масс двух других элементов.
Осуществить задуманное не вышло, так как учёный сократил
поиск схожих элементов до трёх в группе

3.

Далее были попытки А. Э. Шанкуртуа, Дж. А. Ньюлендса, Ю. Л. Мейера и других учёных — всего более 50
вариантов реализации систематизации элементов, однако ни один из них не увенчался успехом. При этом
некоторого прогресса всё же достичь удалось:
Были выявлены атомные массы химических элементов, которые оказались близки к современным.
Определены похожие между собой по свойствам элементы.
Усовершенствовано учение о валентности.
Установлено сходство кристаллических форм некоторых элементов.
Атом— мельчайшая частица химического элемента, являющаяся источником его уникальных свойств.
Химический элемент — это определённый вид атомов с одинаковым зарядом ядра. Другими словами, это
своеобразный комплекс атомов, которые имеют одинаковое количество структурных единиц — электронов,
протонов и нейтронов. Каждый элемент уникален, но при этом многие элементы можно объединить в
группы по ряду признаков. Свойства элементов делят на несколько категорий: металлические или
неметаллические; окислительные или восстановительные; свойства, зависящие от радиуса
атома, от электроотрицательности, валентности, степени окисления и энергии ионизации.
Благодаря этим параметрам химические элементы значительно отличаются от простых веществ.
К примеру, когда мы говорим, что в организме человека содержится железо, то имеем в виду не кусок
металла, а химический элемент, содержание которого определяется крайне малыми дозами. Также
химические элементы образуют аллотропные модификации (несколько простых веществ, образованных
одним элементом) или способны переходить в ионную форму. Кроме того, элементы имеют изотопы.

4.

Периодический закон (ПЗ) – свойства элементов, расположенных в порядке
возрастания зарядов ядра (числа протонов в ядре) меняются периодически,
так как периодически меняются число электронов на внешнем уровне
Таким образом возможно изменение свойств химических элементов в определённых
сочетаниях и повторение их через определенное число элементов. Наглядно периодический
закон отражает Периодическая система химических элементов Менделеева (ПСХЭ), которая
разделена на группы и периоды.

5.

6.

Группа — это вертикальный столбец элементов, имеющих одинаковое число валентных электронов (т. е.
электронов на внешнем энергетическом уровне), равное номеру группы. Всего в ПСХЭ восемь групп,
каждая из которых разделена на главную и побочную.
Период — это горизонтальный ряд элементов с одним и тем же количеством электронных слоёв, число
которых определяется номером периода. В ПСХЭ содержится семь периодов. Периоды с 1 по 3 считаются
малыми, а с 4 по 7 — большими.
Каждый элемент занимает свою собственную ячейку в ПСХЭ. В ячейке, помимо названия и химического
знака, указан порядковый номер элемента и его атомная масса.
Изменения свойств химических элементов обусловлены их положением в ПСХЭ, а, следовательно,
периодическими изменениями количества электронов на внешних электронных оболочках атома.

7.

Закономерности изменения химических свойств элементов
Все элементы расположены в ПСХЭ последовательно, по мере возрастания порядкового
номера, а значит, и заряда ядра атома.Каждый период, за исключением первого, начинается
щелочным металлом (литий Li, натрий Na, калий K и т. д.), а заканчивается благородным газом
(неон Ne, аргон Ar, криптон Kr и т. д.). Если элементы расположены в одном периоде, значит, у
них одинаковое количество энергетических уровней. Начало каждого периода соответствует
началу заполнения нового электронного слоя в атоме.
Каждая главная группа включает в себя элементы, схожие по своим свойствам, так как у них
одно и то же количество внешних электронов. Элементы побочных подгрупп содержат
валентные электроны на внешнем и предвнешнем электронных слоях. Если провести в ПСХЭ
воображаемую диагональ от бора B до астата At, то элементы под диагональю (и элементы всех
побочных подгрупп) — металлы, а над диагональю — неметаллы.

8.

9.

Итак, с увеличением заряда ядра атома меняется строение энергетических уровней, что
приводит к периодическим изменениям свойств химических элементов:
Радиус атома увеличивается в группах сверху вниз, а в периодах — справа налево. Чем
больше атомный радиус, тем более выраженно элемент проявляет неметаллические
свойства.
Электроотрицательность увеличивается в группах снизу вверх, в периодах — слева
направо. Самый электроотрицательный элемент — фтор F.
Металлические свойства усиливаются в группах сверху вниз, в периодах — справа налево.
Энергия ионизации, свойственная для элементов-металлов, возрастает в периодах слева
направо, в группах — снизу вверх.
Неметаллические свойства усиливаются в группах снизу вверх, в периодах — слева
направо.
Все химические элементы способны образовывать различные соединения, изменения
свойств которых также подчиняются периодическому закону.

10.

Закономерности изменения свойств простых веществ и соединений элементов
Нам уже известно, что химические элементы могут проявлять металлические или неметаллические
свойства. Понятия «металл» и «неметалл» относятся и к простым веществам, элементами образованными.
В чём разница между химическим элементом и простым веществом? Простое вещество — это форма
существования элемента, которая характеризуется различными физическими свойствами: температурой
плавления и кипения, агрегатным состоянием, цветом, запахом и так далее. Важно, что простые вещества
состоят из атомов только одного химического элемента. Помимо прочего, для простых веществ характерны
окислительные или восстановительные свойства.
Химические элементы могут образовывать и сложные вещества, состоящие из атомов нескольких разных
элементов. Свойства же кислородных соединений, таких как оксиды и гидроксиды, зависят от положения
образующих их элементов в ПСХЭ. Для них характерны свойства основные и кислотные.
В главных подгруппах происходит усиление основных свойств и, соответственно, ослабление кислотных.
В периодах же всё происходит наоборот: основные свойства ослабевают, кислотные — усиливаются.
Таким образом мы получаем следующие схемы градиента свойств:
основный оксид → амфотерный оксид → кислотный оксид;
щёлочь → нерастворимое основание → амфотерный гидроксид → кислота.
Элементы-неметаллы образуют летучие водородные соединения (NH3, CH4, H2S), кислотные свойства
которых усиливаются в периоде слева направо, в группе — сверху вниз.

11.

12.

13.

Задание 1. Из указанных в ряду химических элементов выберите три, которые в
Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева находятся в одном периоде.
Расположите выбранные химические элементы в порядке возрастания их металлических
свойств.1) Mg 2) Sr 3) Si 4) Ba 5) Cl
Решение: Для начала определим элементы, стоящие в одном периоде. Для этого
воспользуемся ПСХЭ: Mg — 3 период, Sr — 5 период, Si — 3 период, Ba — 6 период, Cl — 3
период.Магний, кремний и хлор — элементы третьего периода.Осталось вспомнить, как
изменяются металлические свойства в периоде: они возрастают справа налево. Необходимо
расставить наши элементы следующим образом: Cl → Si → Mg. Ответ: 531

14.

15.

16.

17.

Задание 2. Из указанных в ряду химических элементов выберите три, которые в ПСХЭ находятся в одном
периоде. Расположите эти элементы в порядке усиления основных свойств их оксидов.1) P 2) Na 3) Li 4) Ca
5) A
Задание 3. Из указанных в ряду химических элементов выберите три, которые в ПСХЭ находятся в одной
группе. Расположите эти элементы в порядке уменьшения электроотрицательности.1) S 2) N 3) Br 4) P 5) As
Задание 4. Расположите химические элементы – 1) магний 2) кремний 3) алюминий
в порядке увеличения их атомного радиуса.
Запишите указанные номера элементов в соответствующем порядке.
Задание 5. Расположите химические элементы – 1) кремний 2) углерод 3) магний
в порядке ослабления неметаллических свойств образуемых ими простых веществ.
Запишите номера элементов в соответствующем порядке.
Задание 6. Расположите химические элементы – 1) азот 2) бор 3) углерод
в порядке увеличения их электроотрицательности.
Запишите указанные номера элементов в соответствующем порядке.
Задание 7. Расположите химические элементы – 1) литий 2) калий 3) натрий
в порядке увеличения металлических свойств образуемых ими простых веществ.
Запишите указанные номера элементов в соответствующем порядке.