Navigation




Структура периодической таблицы химических элементов

2016-03-13, Естествознание , Н. Ахметов

,

ВВЕДЕНИЕ

Химию можно определить как науку, изучающую вещества и процессы их превращения, сопровождающиеся изменением состава и строения. В химическом процессе происходит перегруппировка атомов, разрыв химических связей в исходных веществах и образование химических связей в продуктах реакции. В результате химических реакций происходит превращение химической энергии в теплоту, свет и пр.

Язык химии—формулы вещества и уравнения химических реакций. В формуле вещества закодирована информация о составе, структуре, реакционной способности этого вещества. Из уравнения реакции можно получить информацию о химическом процессе и его параметрах. Научиться расшифровывать эту информацию – важная задача изучения курса общей и неорганической химии.

Современная химия представляет собой систему отдельных научных дисциплин: общей, неорганической, аналитической, органической физической, коллоидной химии, биохимии, геохимии, космохимии, электрохимии и т.д. Основой химической науки являются атомно-молекулярное учение, закон сохранения материи, периодический закон и теория строения вещества, учение о химическом процессе.

ЧАСТЬ ПЕРВАЯ ОБЩАЯ ХИМИЯ

РАЗДЕЛ I

{Вводная часть} ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА.

Открытие периодического закона и периодической системы химических элементов Д.И. Менделеевым (1869) завершило развитие атомистических представлений в XIX в. Оно показало, что существует связь между всеми химическими элементами. Периодический закон, по мнению Д.И. Менделеева, следует рассматривать как «одно из … обобщений, как инструмент мысли, еще не подвергавшийся до сих пор никаким видоизменениям», который «ждет … новых приложений и усовершенствований, подробной разработки и свежих сил». В XIX в. Периодический закон и система элементов представляли лишь гениальное эмпирическое обобщение фактов; их физический смысл долгое время оставался нераскрытым. Открытие периодического закона подготовило наступление нового этапа развития науки – изучения структуры атома. Это, в свою очередь, дало возможность глубже выяснить природу химических элементов и объяснить ряд закономерностей периодической системы.

В создании современной теории строения атома особую роль сыграли Э. Резерфорд, создавший планетарную модель атома (1911), и Н. Бор, предложивший первую квантовую теорию строения атома (1913).

ЧАСТЬ ПЕРВАЯ, РАЗДЕЛ I

ГЛАВА 3. ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА КАК ЕСТЕСТВЕННАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ПО ЭЛЕКТРОННЫМ СТРУКТУРАМ АТОМОВ.

$2 СТРУКТУРА ПЕРИОДИЧЕСКОЙ ТАБЛИЦЫ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ.

Существует много вариантов изображения периодической системы элементов Д.И. Менделеева (более 400). Наиболее распространены клеточные варианты, а из них – восьми-, восемнадцати- и тридцатидвухклеточные, соответствующие емкости слове из 8, 18 и 32 электронов.

Один из вариантов восьмиклеточной таблицы (так называемый короткий вариант) помещен на первом форзаце книги, а тредцатидвухлекточная таблица (длинный ваиант) – на втором форзаце книги. Восемнадцатиклеточный вариант приведен в табл. 4.

Химические элементы по структуре невозбужденных атомов подразделяются на естественные совокупности, что отражено в периодической системе в виде горизонтальных и вертикальных рядов – периодов и групп.

Таблица 4. Периодическая таблица элементов Д.И. Менделеева (полудлинный вариант)

Периодическая таблица химических элементов.

Периоды и семейства элементов. Как мы видели, период представляет собой последовательный ряд элементов, в атомах которых происходит заполнение одинакового числа электронных слоев. При этом номер периода совпадает со значением главного квантового числа внешнего энергетического уровня. Различие в последовательности заполнения электронных слоев (внешних и более близких к ядру) объясняет причину различной длины периодов.

У атомов s- и p-элементов заполняется внешний слой, у d-элементов – предвнешний, у f-элементов – третий снаружи. Поэтому отличия в свойствах наиболее отчетливо проявляются у соседних s (p)-элементов. У d- и в особенности у f-элементов одного и того же периода отличия в свойствах проявляются менее отчетливо.

d- и f-элементы данного периода объединяются в семейства. В 4-6-м периодах в семейства по 10 элементов объединяются d-элементы. Это семейство 3d-(Sc – Zn), 4d-(Y – Cd) и 5d-(La, Hf – Hg) элементов. В 6-м и 7-м периодах в семейства по 14 элементов объединяются f-элементы. Это семейства 4f-элементов (Ce – Lu), называемых лантаноидами, и 5f-элементов (Th – Lr), называемых актиноидами.

В восьмиклеточных и восемнадцатиклеточных вариантах периодической системы семейства лантаноидов и актиноидов обычно выносят за пределы таблицы (см., например, табл. 4).

Группы и подгруппы. Элементы периодической системы подразделяются на восемь групп. Положение в группах s- и p-элементов определяется общим числом электронов внешнего слоя. Например, фосфор (3s23p3), имеющий на внешнем слое пять электронов, относится к V группе, аргон (3s23p6) – к VIII, кальций (4s2) – ко II группе и т.д.

Положение в группах d-элементов обусловливается общим числом s-электронов внешнего и d-электронов предвнешнего слоев. По этому признаку первые шесть элементов каждого семейства d-элементов располагаются в одной из соответствующих групп: скандий (3d14s2) в III, марганец (4d54s2) в VII, железо (3d64s2) в VIII и т.д. Цинк, (3d104s2), у которого предвеншний слой завершен и внешними являются 4s2-электроны, относится ко II группе.

По наличию на внешнем слое лишь одного электрона медь (3d104s1), а также серебро (4d104s1) и золото (5d106s1) относят к I группе. Кобальт (3d74s2) и никель (3d84s2), родий (4d85s1) и палладий (4d10), иридий (5d74s2) и платину (5d96s1) вместе с Fe, Ru и Os обычно помещают в VIII группу.

В соответствии с особенностями электронных структур семейства 4f-(лантаноиды) и 5f-(актиноиды) элементов помещают в III группу.

Элементы групп подразделяются на подгруппы. s- и p-Элементы составляют такназываемую главную подгруппу, или подгруппу А; d-элементы – побочную, или подгруппу В. Кроме того, часто в особую подгруппу так называемых типических элементов выделяют элементы малых периодов. В последнем случае, согласно Б.В. Некрасову, элементы группы подразделяются на три подгруппы: типические элементы и две подгруппы, составленные из элементов больших периодов. Например, IV группа периодической системы состоит из следующих подгрупп:

Типические элементы:

С 1s22s22p2

Si 1s22s22p63s23p2

Элементы подгруппы германия:

Ge 3s23p63d104s24p2

Sn 4s24p64d105s25p2

Pb 5s25p65d106s26p2

Элементы подгруппы титана:

Ti 3s23p63d24s2

Zr 4s24p64d25s2

Hf 5s25p65d26s2

Лантаноиды и актиноиды иногда объединяют во вторые побочные подгруппы. В каждой из них по два элемента—один лантаноид и один актиноид.

Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. Учеб. для вузов. – 4-е изд., испр. – М.: Высш. шк., Изд. центр «Академия», 2001. – 743 с., ил.

Другие статьи на подобные темы:
Научная контрреволюция ХХ века
Теорию нельзя доказать
Экспериментальное доказательство теории
Искривленное пространство-время
Эксперименты по сокращению длины


Теория происхождения культурных растений

2016-10-15, Естествознание, Светлана Аксенова,

Основоположник российской селекции Николай Иванович Вавилов родился в 1887 г. в Москве. С юных лет его интересовала окружающая природа. Ещё будучи студентом Московского сельскохозяйственного института, он занимался проблемой иммунологии растений. Впоследствии Н.И. Вавилов много путешествовал, собирая коллекции различных культурных растений и общаясь с видными учеными Англии, Франции, Германии. Неоднократно он ездил с научной целью в Азию — Иран, Бухару, Афганистан, бывал на Кавказе. На основе собранных коллекций семян и гербариев Н.И. Вавилов готовил серьезный обобщающий труд по селекции и генетике растений.

Подробно


Биоценоз и экосистема

2016-04-21, Естествознание, А.В. Ганжина,

На основе биотических взаимоотношений создаются сообщества растительных и животных организмов — биоценозы.

Подробно


Теория отражения

2016-04-07, Естествознание, Константин Платонов,

Любой живой организм беспрерывно взаимодействует с окружающей средой, в результате чего происходит его развитие.

Подробно


Структура периодической таблицы химических элементов

2016-03-13, Естествознание, Н. Ахметов,

Химию можно определить как науку, изучающую вещества и процессы их превращения, сопровождающиеся изменением состава и строения. В химическом процессе происходит перегруппировка атомов, разрыв химических связей в исходных веществах и образование химических связей в продуктах реакции. В результате химических реакций происходит превращение химической энергии в теплоту, свет и пр.

Подробно


Периодическая система химических элементов

2016-04-01, Естествознание, Светлана Аксенова,

Дмитрий Иванович Менделеев родился в г. Тобольске 8 февраля 1834 г. Окончив в 1855 г. Главный педагогический институт в Петербурге, он служил учителем гимназии в г. Одессе. В 1857 г. Менделеев вернулся в столицу, а с 1865 г. получил профессорскую должность в Петербургском университете.

Подробно


Точка зрения администрации сайта может не совпадать с мнением авторов.
2010-2017 © Анидор
Любое использование материалов сайта, полностью или частично, разрешается только с согласия правообладателя.
Если Вы обнаружили опечатку или неработающую ссылку, просьба сообщить администрации сайта.