Таблица периодической системы химических элементов и строение атома

Только через полвека после открытия Менделеева было установлено, что периодическое изменение свойств элементов связано со строением их атомов. В 1913 году английский физик Генри Мозли (1887–1915) доказал, что порядковый номер элемента в периодической таблице равен заряду его атомного ядра. Таким образом, по порядковому номеру элемента мы можем определить заряд ядра, т. е. число протонов в ядре атома. Рассмотрим это на примере элементов второго периода.

В периоде при переходе от одного элемента к другому к ядрам атомов прибавляется 1 протон, а к внешнему электронному слою – 1 электрон. Например, атом углерода (порядковый номер 6) отличается от атома азота (порядковый номер 7) на 1 протон и на 1 электрон. Однако образованные из них вещества различаются гораздо больше. Углерод в виде простого вещества может быть графитом (сажей, копотью) или алмазом, тогда как азот – это входящий в состав воздуха бесцветный газ. Таким образом, добавление одного протона к ядру нельзя сравнить, например, с нанизыванием на нитку бусинок, которая всегда будет оставаться ожерельем, независимо от того, сколько бусинок прибавилось – 1 или 20. При добавлении протона к ядру получается атом с совершенно новыми свойствами. Поскольку число протонов равно числу электронов, мы можем записать следующее равенство:

Порядковый номер элемента называется также атомным номером, так как он определяет важнейшую характеристику атома – заряд ядра.

Почему же изменение числа протонов в ядре обуславливает периодическое изменение свойств элементов? Ответ на этот вопрос дал в 1921 году датский ученый Нильс Бор. Он установил, что с увеличением заряда ядра строение внешнего электронного слоя периодически повторяется. А два атома с одинаковым внешним электронным слоем имеют схожие химические свойства.

У элементов А-групп номер группы обозначает число электронов во внешнем электронном слое атома.

Таким образом, группу составляют элементы с одинаковым внешним электронным слоем и со схожими химическими свойствами. Например, упомянутый уже элемент 112 относится к той же группе, что цинк, кадмий и ртуть, следовательно, он обладает схожими с ними химическими свойствами.

Для элементов В-групп эта закономерность не действует. Для большинства из них номер группы не равен числу электронов во внешнем электронном слое.

Номер периода показывает число электронных слоев в атоме элемента.

Номер периода = число электронных слоев
​1-й период (H, He) – 1 электронный слой
​2-й период (от Li до Ne) – 2 электронных слоя и т. д.

Таблица периодической системы химических элементов включает 7 периодов, то есть самые большие из известных сегодня атомов имеют 7 электронных слоев. На рисунке представлены те данные о строении атома кремния, которые можно получить из таблицы периодической системы химических элементов.

Удивительная особенность таблицы заключается в том, что она позволяет предсказать строение и свойства атомов даже тех элементов, которые еще не открыты. Так, Менделеев предсказал существование нескольких элементов, неизвестных в середине XIX века, но открытых позже.