К 1869 году было открыто 63 химических элемента. Хотя строение атомов ещё не было описано, тем не менее существовало понимание, что вещество, состоящее из атомов одного вида, обладает определёнными свойствами. Например, золото – твёрдое вещество с большой плотностью, натрий горит и даже взрывается при контакте с водой, хлор – очень ядовитое газообразное вещество. Было ясно, что вещества имеют очевидно похожие свойства, и поэтому химики пытались систематизировать элементы. С течением времени было предложено много различных систем расположения элементов. Некоторые из них были объёмные, другие плоскостные; элементы расставляли по спирали и даже на поверхности шара.
Первую спиралевидную таблицу периодической системы составил французский геолог А.-Э. Бегуйе де Шанкуртуа в 1862 году.
Таблица периодической системы
В 1869 году русский химик Дмитрий Менделеев и немецкий учёный Лотар Мейер независимо друг от друга обнаружили, что если элементы выстроить в порядке увеличения их атомной массы, то по схожести свойств простых веществ элементы можно разделить на группы. Менделеев, в отличии от Мейера, оставил в своей таблице пустые ячейки для ещё не найденных элементов и предсказал некоторые свойства соответствующих простых веществ. За смелые и достаточно точные предсказания этих свойств создателем периодической системы считают именно Менделеева.
Таблица периодической системы – это таблица, в которой элементы расположены систематически, исходя из строения их атомов. В таблице число протонов в ядре возрастает слева направо и сверху вниз. Число протонов в ядре, а заодно и порядковый номер элемента в таблице периодической системы называется атомным числом (обозначение Z).
Атомное число (Z) =
= Число протонов в атомном ядре =
= Заряд ядра =
= Число электронов в электронной оболочке
- порядковый номер элемента в таблице периодической системы.
- число протонов в атомном ядре.
- число электронов в электронной оболочке.
- величину положительного заряда ядра.
- величину положительного заряда электронной оболочки.
Подумай!
- С помощью Интернета выясни, какие еще схемы (таблицы различного вида) были придуманы для систематизации элементов?
Строение электронной оболочки уточняет положение элемента в системе
В таблице периодической системы 18 групп, которые в свою очередь подразделяются на основные группы (А-группы, группы 1–2 и с 13 по 18) и группы переходных металлов (B-группы, с 3 по 12). Для элементов основных групп место элемента в таблице определено числом электронных слоёв соответствующего атома и числом электронов во внешнем слое. В А-группах элементы расположены в порядке возрастания числа электронов во внешнем слое. В группе IA находятся элементы, во внешнем электронном слое которых находится один электрон (например, H, Li), во группе IIA расположены элементы с двумя электронами во внешнем слое (такие как Be, Mg), к группе IIIA принадлежат элементы, у которых по три электрона во внешнем электронном слое (такие как B, Al). Элементы, находящиеся в одной группе, обладают схожими свойствами.
По числу слоёв в электронной оболочке элементы в таблице распределяются на 7 периодов: элементы с одним электронным слоем расположены в первом периоде (H и Не), элементы с двумя электронными слоями – во втором периоде (к примеру, Li, C, O) и т. д.
в одной группе, одинаковое количество ...
- электронных слоёв.
- электронов в электронном слое.
- электронов во внешнем электронном слое.
в одном периоде, одинаковое количество ...
- электронных слоёв.
- электронов в электронном слое.
- электронов во внешнем электронном слое.
Подумай!
- Сколько групп и сколько периодов в таблице периодической системы Д. Менделеева?
- Сравни таблицу периодической системы с таблицей, в которой элементы расположены один под другим в порядке увеличения атомного числа. Какую таблицу проще использовать и почему?
Металлические и неметаллические элементы
В таблице периодической системы различают три большие группы элементов: металлы, полуметаллы и неметаллы. Полуметаллические элементы образуют как бы диагональную границу между металлическими и неметаллическими элементами: элементы слева от них – металлические, элементы справа – неметаллические. Это разделение происходит от свойств простых веществ элементов: у металлов ярко выражены металлические свойства, у полуметаллов присутствуют некоторые металлические свойства, а у неметаллов металлические свойства обычно отсутствуют.
- Si
- Mn
- N
- Na
- Ir
- Br
- Cu
- Mg
- Sn
- I
- He
- Te
- Pt
- Kr
Элементы, относящиеся к одной группе, обладают похожими свойствами
Находящиеся в группе IA металлы называются также щелочными металлами. Во внешних электронных слоях атомов этих элементов есть только один электрон, поэтому эти металлы очень реакционноспособные.
К группе IIA относятся щёлочноземельные металлы, во внешних электронных слоях которых по два электрона. Щёлочноземельные металлы также очень реакционноспособные и с лёгкостью теряют два электрона внешнего слоя.
Свойства элементов, принадлежащих к группам IIIA–VIA, различаются внутри группы. Группы IIIA–VIA (группы 13–16) называются по названию первого элемента группы.
VIIA-группа называется группой галогенов. У атомов элементов этой группы по 7 электронов во внешнем электронном слое. Галогены легко реагируют с другими элементами, так как во внешних электронных оболочках их атомов не хватает лишь одного электрона до конфигурации электронного октета.
VIIIA-группа – группа благородных газов. Внешний электронный слой в атомах элементов этой группы полностью заполнен электронами, и это делает атомы благородных газов химически очень стабильными. Благородные газы практически не реакционноспособны.
Металлы, отнесённые к В-группам, называются переходными металлами. Строение атомов этих элементов некоторым образом отличается от строения атомов остальных элементов. Во внешнем электронном слое переходных металлов обычно находится 1–2 электрона.
Металлические элементы, во внешнем электронном слое которых содержится, как правило, 1 или 2 электрона.
Элементы, которые в ходе реакции отдают 2 электрона из внешнего электронного слоя.
Элементы, внешний электронный слой которых полностью заполнен.
Элементы, которые легко реагируют с другими элементами и присоединяют один электрон.
Элементы, расположенные в группе IA.
Подумай!
- Элементы с какими свойствами стоят в начале каждого периода, и с какими – в конце? Чем отличается первый период от второго?
Электронная схема
Электронная схема – это упрощённая модель строения электронных оболочек атома. Она показывает заряд ядра, электронные слои и количество электронов в каждом из электронных слоёв. В первом электронном слое максимально могут находиться 2 электрона, во втором – 8 электронов, в третьем – 18 электронов. Но во внешнем электронном слое может быть не более 8 электронов. С помощью электронной схемы очень легко изобразить строение атома, при этом схема будет нести много нужной информации.
У серы (S) атомное число в таблице периодической системы – 16, соответственно, в ядре атома серы 16 протонов и заряд ядра +16. Заряд ядра записывается рядом с символом элемента.
Сера расположена в 3 периоде таблицы периодической системы. Это указывает на то, что в атоме серы три электронных слоя. Электронные слои обозначаются на электронной схеме скобками.
В электронной оболочке атома серы, в соответствии с числом протонов, находятся 16 электронов (атом электрически нейтрален). Обозначать электроны следует начиная с внутренних электронных слоёв – в первом электронном слое находятся 2 электрона.
Осталось обозначить 14 электронов. Во втором электронном слое находятся 8 электронов.
Оставшиеся 6 электронов находятся в последнем, внешнем электронном слое.
Если элемент принадлежит к группе А таблицы периодической системы, то число электронов во внешнем электронном слое атома такого элемента совпадает с номером группы. Сера расположена в группе VIA, поэтому в её внешнем электронном слое находятся 6 электронов.
- + 39| 2) 8) 21) 8)
- + 39| 2) 8) 18) 11)
- + 19| 2) 8) 8) 1)
- + 19| 2) 8) 1) 8)
Дополнительный материал
Так как элемент мышьяк принадлежит к группе А таблицы периодической системы, то мы можем определить число электронов во внешнем электронном слое атома этого элемента. Мышьяк расположен в VA-группе, следовательно, в его внешнем электронном слое находятся 5 электронов.
У мышьяка (As) атомное число в таблице периодической системы – 33, соответственно, в ядре атома мышьяка 33 протона и заряд ядра +33. Заряд ядра записывается рядом с символом элемента.
Мышьяк расположен в 4 периоде таблицы периодической системы. Это указывает на то, что в атоме мышьяка 4 электронных слоя. Электронные слои обозначаются на электронной схеме скобками.
В электронной оболочке атома мышьяка, в соответствии с числом протонов, находятся 33 электрона (атом электрически нейтрален). Обозначать электроны следует начиная с внутренних электронных слоёв – в первом электронном слое находятся 2 электрона.
Осталось обозначить 31 электрон. Во втором электронном слое находятся 8 электронов, а в третьем – 18 электронов.
Оставшиеся 5 электронов находятся в последнем, внешнем электронном слое.
Я знаю, что ...
- Таблица периодической системы химических элементов – таблица, в которой элементы расположены систематически, исходя из периодичности в строении атомов элементов.
- Атомное число (Z) показывает число протонов в ядре атома и порядковый номер элемента в таблице периодической системы.
- Группа – столбец в таблице периодической системы, образованный элементами, обладающими похожими свойствами.
- Период – ряд в таблице периодической системы, образованный из элементов, у которых одинаковое количество электронных слоёв в электронной оболочке.
- Элементы в таблице периодической системы подразделяются на металлы, полуметаллы и неметаллы.
- Электронная схема – модель электронных оболочек атома, на которой обозначены заряд атомного ядра, электронные слои и количество электронов в каждом электронном слое.
