Газрын тос, байгалийн хийн томоохон нэвтэрхий толь бичиг. Бүх валентийн электронууд сүүлчийн түвшинд байрладаг элементүүдийн босоо эгнээ

Үелэх систем дэх элементүүдийн цөмийн цэнэг байнга нэмэгдэж, энгийн бодисын шинж чанарууд үе үе давтагддаг. Үүнийг хэрхэн тайлбарлах вэ?

Д.И.Менделеев элементүүдийн шинж чанар нь массын тоо нэмэгдэх тусам үе үе давтагддагийг анзаарсан. Тэрээр тухайн үед нээсэн 63 элементийг химийн болон физикийн шинж чанарыг харгалзан атомын массыг нэмэгдүүлэх дарааллаар байрлуулжээ. Менделеев түүний нээсэн үечилсэн хуулийг материйн дотоод бүтцийн гүн гүнзгий зүй тогтолын тусгал гэж үзсэн боловч элементүүдийн шинж чанарт үе үе өөрчлөгдөж байдаг тухай баримтыг хэлсэн боловч үечилсэн байдлын шалтгааныг мэдэхгүй байв.

Атомын бүтцийг цаашид судлах нь бодисын шинж чанар нь атомын цөмийн цэнэгээс хамаардаг бөгөөд электрон бүтцэд үндэслэн элементүүдийг системчлэх боломжтой болохыг харуулсан. Энгийн бодис ба тэдгээрийн нэгдлүүдийн шинж чанар нь элементийн атомуудын валентын дэд түвшний үе үе давтагдах электрон тохиргооноос хамаардаг. Тиймээс "цахим аналог" нь мөн "химийн аналог" юм.

Хоёр ба долдугаар бүлгийн үндсэн дэд бүлгийн элементүүдийн атомуудын электрон томьёог бичье.

Хоёр дахь бүлгийн элементүүд нь ns 2 валентын электронуудын ерөнхий электрон томъёотой байдаг. Тэдний цахим томьёог бичье.

1с 2 байх 2с 2,

Mg 1s 2 2s 2 2p 6 3сек 2,

Ca 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4сек 2,

Sr 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5с 2.

Долдугаар бүлгийн элементүүд нь валентын электронуудын нийтлэг электрон томъёотой байдаг ns 2 np 5, мөн бүрэн электрон томъёонууд нь:

F 1s 2 2с 2 2х 5 ,

Cl 1s 2 2s 2 2p 6 3с 2 3х 5 ,

Br 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4сек 2 3D 10 4х5 ,

I 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5с 2 4d 10 5х5 .

Тиймээс атомын электрон бүтэц нь ижил бүлгийн элементүүдийн хувьд үе үе давтагддаг тул тэдгээрийн шинж чанарууд нь валентийн электронуудын электрон тохиргооноос ихээхэн хамаардаг тул үе үе давтагддаг. Нэг бүлгийн элементүүд нийтлэг шинж чанартай байдаг ч ялгаа байдаг. Үүнийг атомууд валентийн электронуудын ижил электрон бүтэцтэй боловч эдгээр электронууд нь цөмөөс өөр өөр зайд байрладаг боловч үеэс үе рүү шилжих үед цөмд татах хүч суларч, атомын радиустай холбон тайлбарлаж болно. ихсэх тусам валентийн электронууд илүү хөдөлгөөнтэй болж, бодисын шинж чанарт нөлөөлдөг.

41. Үелэх систем дэх германи, цезий, технецийн байрлалд үндэслэн түүний исэлдэлтийн хамгийн өндөр түвшинд тохирсон мета ба ортогерманы хүчил, цезийн дигидроген фосфат, технецийн исэл гэсэн нэгдлүүдийн томъёог гарга. Эдгээр нэгдлүүдийн бүтцийн томъёог зур.

42. Иончлолын энерги гэж юу вэ? Энэ нь ямар нэгжээр илэрхийлэгддэг вэ? Үелэх системийн бүлгүүд дэх s- ба p-элементүүдийн бууралтын идэвх нь атомын тоо нэмэгдэхэд хэрхэн өөрчлөгдөх вэ? Яагаад?

43. Цахилгаан сөрөг чанар гэж юу вэ? Атомын тоо нэмэгдэж байгаа үечилсэн системийн бүлэгт хоёр ба гуравдугаар үед элементүүдийн электрон сөрөг чанар хэрхэн өөрчлөгдөх вэ?

44. Үелэх систем дэх германий, молибден, рений байрлалд үндэслэн германий устөрөгчийн нэгдэл, рений хүчил, молибдений исэл зэрэгт хамгийн их исэлдэлтийн түвшинд тохирсон нэгдлүүдийн нийт томъёог бичнэ үү. Эдгээр нэгдлүүдийн бүтцийн томъёог зур.

45. Электроны хамаарал гэж юу вэ? Энэ нь ямар нэгжээр илэрхийлэгддэг вэ? Атомын тоо нэмэгдэхийн хэрээр үечилсэн системийн бүлэг болон үе дэх металл бусуудын исэлдэлтийн идэвхжил хэрхэн өөрчлөгддөг вэ? Харгалзах элементийн атомын бүтцээр хариултаа өдөө.

46. ​​Үелэх системийн 3-р үеийн элементүүдийн исэл ба гидроксидын хамгийн их исэлдэлтийн төлөвт тохирох томьёо гарга. Натриас хлор руу шилжихэд эдгээр нэгдлүүдийн химийн шинж чанар хэрхэн өөрчлөгддөг вэ?

47. Дөрөв дэх үеийн элементүүдийн аль нь ванади эсвэл хүнцэл нь илүү тод металл шинж чанартай вэ? Аль элемент нь устөрөгчтэй хийн нэгдэл үүсгэдэг вэ? Эдгээр элементийн атомын бүтцэд үндэслэн хариултаа өдөөх.

48. Ямар элементүүд устөрөгчтэй хийн нэгдлүүдийг үүсгэдэг вэ? Эдгээр элементүүд үелэх системийн ямар бүлэгт багтдаг вэ? Хлор, теллур, сурьмагийн устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн нэгдлүүдийн хамгийн бага ба хамгийн их исэлдэлтийн төлөвт тохирсон томъёог гарга.

49. Дөрөв дэх үеийн аль элемент - хром эсвэл селен - илүү тод металл шинж чанартай вэ? Эдгээр элементүүдийн аль нь устөрөгчтэй хийн нэгдэл үүсгэдэг вэ? Хариултаа хром ба селенийн атомын бүтцээр өдөө.

50. Хлор, хүхэр, азот, нүүрстөрөгчийн исэлдэлтийн түвшин хамгийн бага вэ? Яагаад? Исэлдэлтийн төлөвт байгаа эдгээр элементүүдтэй хөнгөн цагааны нэгдлүүдийн томъёог гарга. Харгалзах нэгдлүүдийн нэр юу вэ?

51. Үелэх системийн тав дахь бүлгийн p-элементүүдийн аль нь фосфор эсвэл сурьма нь илүү тодрох металл бус шинж чанартай вэ? Эдгээр элементүүдийн устөрөгчийн нэгдлүүдийн аль нь илүү хүчтэй бууруулагч вэ? Хариултаа эдгээр элементүүдийн атомын бүтцээр өдөө.

52. Үелэх систем дэх металлын байрлалд үндэслэн асуултанд үндэслэлтэй хариулт өгөх; хоёр гидроксидын аль нь илүү хүчтэй суурь вэ: Ba(OH) 2 эсвэл Mg(OH) 2; Ca(OH) 2 эсвэл Fe(OH) 2; Cd(OH) 2 эсвэл Sr(OH) 2?

53. Марганц яагаад металлын шинж чанартай, хлор нь металл бус шинж чанартай байдаг вэ? Эдгээр элементийн атомын электрон бүтцээр хариултаа өдөө. Хлор, манганы исэл ба гидроксидын томъёог бич.

54. Устөрөгч, фтор, хүхэр, азотын исэлдэлтийн түвшин хамгийн бага вэ? Яагаад? Эдгээр элементүүдтэй кальцийн нэгдлүүдийг исэлдэлтийн төлөвт нь оруулах томъёог гарга. Харгалзах нэгдлүүдийн нэр юу вэ?

55. Цахиур, хүнцэл, селен, хлорын исэлдэлтийн хамгийн бага ба хамгийн өндөр түвшин нь юу вэ? Яагаад? Эдгээр исэлдэлтийн төлөвт тохирох эдгээр элементийн нэгдлүүдийн томъёог гарга.

56. Сүүлчийн электрон нь 4f ба 5f орбиталь руу очдог атомуудад элементүүд ямар бүлэгт хамаарах вэ? Эдгээр гэр бүл тус бүр хэдэн элемент агуулдаг вэ?

57. Үелэх системийн элементүүдийн атомын масс тасралтгүй нэмэгдэж байхад энгийн биеийн шинж чанар нь үе үе өөрчлөгддөг. Үүнийг хэрхэн тайлбарлаж болох вэ?

58. Тогтмол хуулийн орчин үеийн томъёолол юу вэ? Аргон, кобальт, теллур, торий элементүүдийн үелэх системд атомын масс ихтэй ч кали, никель, иод, протактиний өмнө тус тус байршдагийг тайлбарлана уу?

59. Нүүрстөрөгч, фосфор, хүхэр, иодын исэлдэлтийн хамгийн бага ба хамгийн их төлөв нь юу вэ? Яагаад? Эдгээр исэлдэлтийн төлөвт тохирох эдгээр элементийн нэгдлүүдийн томъёог гарга.

Энгийн бодис, тэдгээрийн нэгдлүүдийн химийн болон зарим физик шинж чанарын элементүүдийн дарааллын тоо өөрчлөгдөхөд давтагдах байдлыг үе үе гэнэ. Энэ нь юуны түрүүнд атомын тоо нэмэгдэх тусам атомын электрон бүтцийн давтагдах чадвартай холбоотой (мөн үүний улмаас цөмийн цэнэг ба атом дахь электронуудын тоо).

Химийн давтамж нь химийн урвалын ижил төстэй байдал, химийн урвалын нэгдмэл байдалд илэрдэг. Энэ тохиолдолд валентийн электронуудын тоо, исэлдэлтийн шинж чанар, нэгдлүүдийн томъёо нь өөр байж болно. Зөвхөн ижил төстэй шинж чанарууд үе үе давтагддаг төдийгүй атомын тоо нэмэгдэх тусам элементүүдийн химийн шинж чанарт мэдэгдэхүйц ялгаа гарч ирдэг.

Атомын физик-химийн зарим шинж чанарууд (иончлолын боломж, атомын радиус), энгийн ба нарийн төвөгтэй бодисууд нь зөвхөн чанарын хувьд төдийгүй тоон хувьд элементийн атомын дугаараас хамаарах хэлбэрээр илэрхийлэгдэх боломжтой бөгөөд тэдгээрийн хувьд тодорхой тодорхойлогдсон максимум ба минимумууд үе үе гарч ирдэг. .

Босоо үе үе

Босоо үечлэл нь үелэх системийн босоо багана дахь энгийн бодис, нэгдлүүдийн шинж чанарын давтагдах чадвараас бүрдэнэ. Энэ бол бүх элементүүдийг бүлэгт нэгтгэдэг үечилсэн үндсэн төрөл юм. Нэг бүлгийн элементүүд ижил цахим тохиргоотой байдаг. Элементүүд ба тэдгээрийн нэгдлүүдийн хими нь энэ төрлийн үечилсэн байдлын үндсэн дээр ихэвчлэн тооцогддог.

Босоо үечлэл нь атомын зарим физик шинж чанарт, жишээлбэл, иончлолын энергид байдаг. Э би(кЖ/моль):

Хэвтээ давтамж

Хэвтээ үечлэл нь үе бүрт энгийн бодис, нэгдлүүдийн шинж чанарын хамгийн их ба хамгийн бага утгыг илэрхийлэхээс бүрдэнэ. Энэ нь ялангуяа VIIIB бүлгийн элементүүд ба лантанидын хувьд мэдэгдэхүйц юм (жишээлбэл, тэгш атомын дугаартай лантанидууд сондгой хүмүүсээс илүү түгээмэл байдаг).

Иончлолын энерги, электроны хамаарал зэрэг физик шинж чанарууд нь хамгийн сүүлийн энергийн дэд түвшний электронуудын тоо үе үе өөрчлөгдөхтэй холбоотой хэвтээ үечлэлийг харуулдаг.

Диагональ давтамж

Диагональ үечлэл гэдэг нь үелэх системийн диагональ дагуух энгийн бодис ба нэгдлүүдийн шинж чанарын давтагдах байдал юм. Энэ нь зүүнээс баруун тийш, доороос дээш бүлгүүдэд металл бус шинж чанаруудын өсөлттэй холбоотой юм. Тиймээс лити нь магнитай, берилли нь хөнгөн цагаантай, бор нь цахиуртай, нүүрстөрөгч нь фосфортой төстэй. Тиймээс лити, магни нь органик химид ихэвчлэн хэрэглэгддэг олон алкил, арилийн нэгдлүүдийг үүсгэдэг. Бериллий ба хөнгөн цагаан нь ижил төстэй исэлдэлтийн потенциалтай байдаг. Бор, цахиур нь дэгдэмхий, өндөр реактив молекул гидрид үүсгэдэг.

Диагональ үечлэлийг атом, молекул, термодинамик болон бусад шинж чанаруудын үнэмлэхүй ижил төстэй байдал гэж ойлгож болохгүй. Өөрөөр хэлбэл, тэдгээрийн нэгдлүүдэд литийн атом нь исэлдэлтийн төлөвтэй (+I), магнийн атом нь исэлдэлтийн төлөвтэй (+II) байдаг. Гэсэн хэдий ч Li + ба Mg 2+ ионуудын шинж чанарууд нь маш төстэй бөгөөд ялангуяа карбонат ба ортофосфатын бага уусах чадвараар илэрдэг.

Босоо, хэвтээ, диагональ үечлэлийг нэгтгэсний үр дүнд одны үе гэж нэрлэгддэг үе гарч ирдэг. Тиймээс германий шинж чанар нь хүрээлэн буй галли, цахиур, хүнцэл, цагаан тугалганы шинж чанаруудтай төстэй юм. Ийм "геохимийн од" дээр үндэслэн ашигт малтмал, хүдэрт ямар нэг элемент байгаа эсэхийг урьдчилан таамаглах боломжтой.

Хоёрдогч үе үе

Бүлэг дэх элементүүдийн олон шинж чанар нь монотон бус, үе үе, ялангуяа IIIA-VIIA бүлгийн элементүүдийн хувьд өөрчлөгддөг. Энэ үзэгдлийг хоёрдогч үе үе гэж нэрлэдэг. Тиймээс германий шинж чанар нь цахиураас илүү нүүрстөрөгчтэй төстэй байдаг. Силан нь усан уусмал дахь гидроксидын ионуудтай урвалд орж устөрөгчийг ялгаруулдаг бол метан ба германи нь илүүдэл гидроксидын ионтой ч урвалд ордоггүй нь мэдэгдэж байна.

Элементүүдийн химийн зан үйлийн ижил төстэй гажиг бусад бүлгүүдэд ажиглагддаг. Жишээлбэл, VA-VIIA бүлгүүдэд (As, Se, Br) байрлах 4-р үеийн элементүүд нь исэлдэлтийн хамгийн өндөр төлөвт байгаа нэгдлүүдийн тогтвортой байдал багатай байдаг. Пентафторид, пентахлорид, пентаиодидууд нь фосфор, сурьмагаараа алдартай байдаг бол хүнцлийн хувьд одоогоор зөвхөн пентафторидыг олж авсан. Селен гексафторид нь харгалзах хүхэр ба теллур фторидуудаас бага тогтвортой байдаг. Галогенүүдийн бүлэгт хлор (VII) ба иод (VII) нь хүчилтөрөгчийн тогтвортой анионуудыг үүсгэдэг бол зөвхөн 1968 онд нийлэгжсэн пербромат ион нь маш хүчтэй исэлдүүлэгч бодис юм.

Хоёрдогч үе үе нь ялангуяа валентын харьцангуй идэвхгүй байдалтай холбоотой байдаг с- "цөмд нэвтрэх" гэж нэрлэгддэг электронууд нь ижил үндсэн квант тооны хувьд цөмийн ойролцоох электрон нягтралын өсөлт дараалан буурдаг. ns > n.p. > nd > nf.

Тиймээс үечилсэн систем дэх элементүүд нь эхний дүүргэсэн элементүүдийн дараа шууд байдаг х-, г- эсвэл е-дэд түвшний, хамгийн их исэлдэлтийн төлөвт тэдгээрийн нэгдлүүдийн тогтвортой байдлын бууралтаар тодорхойлогддог. Эдгээр нь натри ба магни (анх удаа p-дэд түвшний дүүргэсэн элементүүдийн дараа ирдэг), r-галлиас криптон хүртэлх 4-р үеийн элементүүд (дүүргэсэн г-дэд түвшний), түүнчлэн гафниумаас радон хүртэлх лантанидын дараах элементүүд.

Атомын радиусын үечилсэн өөрчлөлт

Квант механикийн үзэл баримтлалын дагуу атомууд тодорхой хил хязгааргүй байдаг боловч энэ цөмөөс тодорхой зайд өгөгдсөн цөмтэй холбоотой электроныг олох магадлал зай нэмэгдэх тусам хурдан буурдаг. Тиймээс электрон нягтын дийлэнх нь (90% -иас дээш) энэ радиусын бөмбөрцөгт агуулагддаг гэж үзэн атомд тодорхой радиусыг хуваарилдаг.

Элементүүдийн атомын радиус нь тэдгээрийн атомын дугаараас үе үе хамааралтай байдаг.

Цөмийн цэнэг нэмэгдэхийн хэрээр атомын радиус ерөнхийдөө багасдаг бөгөөд энэ нь цөмд гадаад электронуудын таталцлыг ихэсгэдэгтэй холбоотой юм. Атомын радиусын хамгийн их бууралт нь богино хугацааны элементүүдэд ажиглагддаг. Элементүүдийн бүлгүүдэд электрон давхаргын тоо нэмэгдэх тусам атомын радиус ерөнхийдөө нэмэгддэг. Тиймээс элементүүдийн атомын радиус өөрчлөгдөхөд янз бүрийн төрлийн үе үе харагдана: босоо, хэвтээ, диагональ.

Хоёр дахь үеийн элементүүдийн атомын жижиг хэмжээ нь нэмэлт давхцалтай үүссэн олон тооны бондын тогтвортой байдалд хүргэдэг. r-цөм хоорондын тэнхлэгт перпендикуляр чиглэсэн тойрог замууд. Тиймээс нүүрстөрөгчийн давхар исэл нь хийн мономер бөгөөд молекул нь хоёр давхар холбоо, цахиурын давхар исэл нь Si-O холбоо бүхий талст полимер юм. Өрөөний температурт азот нь тогтвортой N2 молекулууд хэлбэрээр оршдог бөгөөд азотын атомууд нь хүчтэй гурвалсан холбоогоор холбогддог. Цагаан фосфор нь P4 молекулуудаас бүрддэг бол хар фосфор нь полимер юм.

Гурав дахь үеийн элементүүдийн хувьд хэд хэдэн дан холбоо үүсэх нь нэг олон тооны холбоо үүсэхээс илүү давуу талтай юм. Нэмэлт давхцлын улмаас r-нүүрстөрөгч ба азотын орбиталууд нь CO 3 2− ба NO 3− (гурвалжин хэлбэртэй) анионуудаар тодорхойлогддог бол цахиур, фосфорын хувьд тетраэдр анионууд SiO 4 4− ба PO 4 3− илүү тогтвортой байдаг.

Тогтмол хуулийн утга

Тогтмол хууль нь хими болон бусад байгалийн шинжлэх ухааныг хөгжүүлэхэд асар их үүрэг гүйцэтгэсэн. Бүх элементүүд болон тэдгээрийн физик, химийн шинж чанаруудын хоорондын харилцан хамаарлыг олж мэдсэн. Энэ нь байгалийн шинжлэх ухаанд асар их ач холбогдолтой шинжлэх ухаан, гүн ухааны асуудал тулгарсан: энэ харилцан холболтыг тайлбарлах ёстой. Үелэх хуулийг нээсний дараа бүх элементийн атомыг нэг зарчмын дагуу барьж байгуулах нь тодорхой болсон бөгөөд тэдгээрийн бүтэц нь элементүүдийн шинж чанарын үечилсэн байдлыг тусгах ёстой. Ийнхүү үечилсэн хууль нь атом-молекулын шинжлэх ухааны хувьслын чухал холбоос болж, атомын бүтцийн онолыг хөгжүүлэхэд чухал нөлөө үзүүлсэн. Тэрээр мөн "химийн элемент" хэмээх орчин үеийн ойлголтыг боловсруулах, энгийн ба нарийн төвөгтэй бодисын талаархи санаа бодлыг тодруулахад хувь нэмэр оруулсан.

Тогтмол хуулийг ашиглан Д.И. Менделеев химийн чиглэлээр урьдчилан таамаглах асуудлыг шийдэж чадсан анхны судлаач болжээ. Энэ нь Менделеевийн таамаглаж байсан шинэ химийн элементүүд нээгдсэний дараа элементүүдийн үечилсэн систем бий болсноос хэдхэн жилийн дараа тодорхой болсон. Тогтмол хууль нь аль хэдийн нээгдсэн элементүүдийн химийн шинж чанарын олон шинж чанарыг тодруулахад тусалсан. Цөмийн энерги, хиймэл элементийн нийлэгжилт зэрэг атомын физикийн дэвшил зөвхөн Үеийн хуулийн ачаар л боломжтой болсон. Тэд эргээд Менделеевийн хуулийн мөн чанарыг өргөжүүлж, гүнзгийрүүлж, элементүүдийн үелэх системийн хязгаарыг өргөжүүлсэн.

Тогтмол хууль бол бүх нийтийн хууль юм. Энэ бол байгальд байдаг шинжлэх ухааны ерөнхий хуулиудын нэг бөгөөд бидний мэдлэгийн хувьслын явцад хэзээ ч ач холбогдлоо алдахгүй. Зөвхөн атомын электрон бүтэц төдийгүй атомын цөмийн нарийн бүтэц нь үечилсэн шинж чанартай байдаг нь тогтоогдсон бөгөөд энэ нь элементийн бөөмсийн ертөнц дэх шинж чанаруудын үечилсэн шинж чанарыг илтгэнэ.

Цаг хугацаа өнгөрөх тусам Тогтмол хуулийн үүрэг багасдаггүй. Энэ нь органик бус химийн хамгийн чухал үндэс болсон. Жишээлбэл, урьдчилан тодорхойлсон шинж чанар бүхий бодисыг нэгтгэх, шинэ материал бий болгох, үр дүнтэй катализаторыг сонгоход ашигладаг.

Ерөнхий ба органик бус химийн хичээлийг заахдаа Үелэх хуулийн ач холбогдол үнэлж баршгүй юм. Менделеев тухайн үед мэдэгдэж байсан 63 химийн элементийн талаар тодорхой мэдээлэл өгөхийг оролдсон үед түүний нээлт химийн сурах бичиг бий болсонтой холбоотой байв. Одоо элементүүдийн тоо бараг хоёр дахин нэмэгдэж, Үелэх хууль нь үечилсэн систем дэх байр сууриа ашиглан янз бүрийн химийн элементүүдийн шинж чанаруудын ижил төстэй байдал, хэв маягийг тодорхойлох боломжийг олгодог.

D.I-ийн үечилсэн хуулийн дагуу. Менделеев, үечилсэн систем дэх атомын тоо нэмэгдэж байгаа элементүүдийн бүх шинж чанар нь тасралтгүй өөрчлөгддөггүй, тодорхой тооны элементийн дараа үе үе давтагддаг. Элементүүдийн шинж чанарын өөрчлөлтийн үечилсэн шинж чанарын шалтгаан нь валентын дэд түвшний ижил төстэй электрон тохиргоог үе үе давтдаг явдал юм: валентийн дэд түвшний аливаа цахим тохиргоо давтагдах бүрт, жишээлбэл, жишээ 3.1.3-т авч үзсэн ns 2 np 2 тохиргоо. , элементийн шинж чанарууд нь ижил төстэй электрон бүтцийн өмнөх элементүүдийг ихээхэн давтдаг.

Аливаа элементийн хамгийн чухал химийн шинж чанар нь түүний атомуудын электрон өгөх эсвэл олж авах чадвар бөгөөд энэ нь эхний тохиолдолд элементийн бууралтын идэвх, хоёрдугаарт элементийн исэлдэлтийн идэвхийг тодорхойлдог. Элементийн бууралтын үйл ажиллагааны тоон шинж чанар нь иончлолын энерги (потенциал), исэлдэлтийн идэвх нь электроны ойр дотно байдал юм.

Иончлолын энерги (потенциал) нь атомаас электроныг гаргаж авах, зайлуулахад зарцуулах ёстой энерги юм. 6 . Ионжуулалтын энерги бага байх нь тодорхой байна. Атомын электрон өгөх чадвар нь илүү тод байх тусам элементийн бууралтын идэвхжил өндөр байдаг. Тогтмол систем дэх атомын тоо нэмэгдэхийн хэрээр элементийн аливаа шинж чанарын нэгэн адил иончлох энерги нь монотон биш, харин үе үе өөрчлөгддөг. Тогтмол тооны электрон давхаргууд бүхий хугацаанд цөмийн цэнэгийн өсөлтөөс болж гаднах электронуудыг атомын цөмд татах хүч нэмэгдсэний улмаас атомын тоо нэмэгдэхийн хамт иончлолын энерги нэмэгддэг. . Дараагийн үеийн эхний элемент рүү шилжих үед иончлолын энерги огцом буурдаг - маш хүчтэй тул иончлолын энерги нь дэд бүлгийн өмнөх аналогийн иончлолын энергиэс бага болдог. Үүний шалтгаан нь шинэ үе рүү шилжих явцад электрон давхаргын тоо нэмэгдсэний улмаас атомын радиус мэдэгдэхүйц нэмэгдсэний улмаас зайлуулсан гадаад электроныг цөмд татах хүч огцом буурсан явдал юм. Тиймээс атомын тоо нэмэгдэхийн хэрээр тухайн үеийн иончлолын энерги нэмэгддэг 7 , үндсэн дэд бүлгүүдэд энэ нь буурдаг.Тиймээс хамгийн их бууруулах идэвхжилтэй элементүүд нь үеүүдийн эхэнд, үндсэн дэд бүлгүүдийн доод хэсэгт байрладаг.

Электрон хамаарал нь атом электрон авах үед ялгарах энерги юм. Электроны хамаарал их байх тусам атомын электроныг хавсаргах чадвар төдий чинээ хүчтэй болж, улмаар элементийн исэлдэлтийн идэвх өндөр болно. Атомын тоо тодорхой хугацаанд нэмэгдэхийн хэрээр гаднах давхаргын электронуудын цөмд таталцал ихэссэнээр электроны хамаарал нэмэгдэж, элементийн бүлэгт гаднах давхаргын таталцлын хүч буурснаар электроны хамаарал буурдаг. электронууд цөмд орж, атомын радиус нэмэгдсэнтэй холбоотой. Тиймээс исэлдэлтийн хамгийн их идэвхжилтэй элементүүд нь 8-р үеийн төгсгөлд, үечилсэн системийн бүлгүүдийн дээд хэсэгт байрладаг.

Элементүүдийн исэлдэлтийн шинж чанарын ерөнхий шинж чанар нь юм электрон сөрөг чанар нь иончлолын энерги ба электрон ойрын нийлбэрийн тал юм.Тогтмол системийн үе ба бүлгүүдийн иончлолын энерги, электроны хамаарлын өөрчлөлтийн зүй тогтол дээр үндэслэн үеүүдэд цахилгаан сөрөг чанар зүүнээс баруун тийш нэмэгдэж, бүлгээр нь дээрээс доошоо буурдаг болохыг хялбархан дүгнэж болно. Үүний үр дүнд электрон сөрөг чанар их байх тусам элементийн исэлдэлтийн идэвхжил улам тодрох ба бууруулагч идэвхжил нь сул болно.

Жишээ 3.2.1.Элементүүдийн исэлдэлтийн шинж чанарын харьцуулсан шинж чанарI.A.- ТэгээдВ.А.-2 ба 6-р үеийн бүлгүүд.

Учир нь үе шатанд иончлолын энерги, электроны хамаарал, электрон сөрөг чанар нь зүүнээс баруун тийш нэмэгдэж, харьцуулсан элементүүдийн дунд бүлгүүд нь дээрээс доошоо буурч, азот нь хамгийн их исэлдүүлэх үйл ажиллагаатай, франц нь хамгийн хүчтэй бууруулагч юм.

Атомууд нь зөвхөн багасгах шинж чанарыг харуулах чадвартай элементүүдийг ихэвчлэн металл (метал) гэж нэрлэдэг. Төмөр бус элементүүдийн атомууд (металл бус) нь багасгах шинж чанар, исэлдүүлэх шинж чанарыг хоёуланг нь харуулж чаддаг боловч исэлдүүлэх шинж чанар нь тэдний хувьд илүү онцлог шинж чанартай байдаг.

Металууд нь ерөнхийдөө цөөн тооны гаднах электронуудтай элементүүд юм. Металлуудад хажуугийн бүлгийн бүх элементүүд, лантанидууд ба актинидууд орно, учир нь эдгээр элементүүдийн атомын гадна давхарга дахь электронуудын тоо 2-оос хэтрэхгүй. Металл элементүүд нь мөн үндсэн дэд бүлгүүдэд агуулагддаг. 2-р үеийн үндсэн дэд бүлгүүдэд Li, Be нь ердийн металлууд юм. 2-р үед металлын шинж чанар алдагдах нь гурав дахь электрон гаднах электрон давхаргад орох үед - бор руу шилжих үед тохиолддог. Суурь үеүүдийн үндсэн дэд бүлгүүдэд атомын радиус нэмэгдсэний улмаас элементүүдийн бууралтын идэвхжил нэмэгдсэний улмаас металл ба металл бусын хилийн нэг байрлалаар баруун тийш тогтмол шилждэг. Ийнхүү 3-р үед металл ба металл бусыг хуваах уламжлалт хил нь 4-р үед Али ба Си хоёрын хооронд дамждаг, анхны ердийн металл бус хүнцэл гэх мэт;

Элементүүдийн шинж чанарын өөрчлөлтийн давтамж. Тогтмол хууль D.I. Менделеев

Химийн элементүүдийн үелэх системийг 1869 онд манай агуу эх орон нэгт Дмитрий Иванович Менделеев бүтээжээ.

Өмнөх хүмүүсээс ялгаатай нь Менделеев ижил төстэй төдийгүй гол төлөв ялгаатай элементүүд ба тэдгээрийн бүлгүүдийг (жишээлбэл, шүлтлэг металл ба галоген) харьцуулж, тэдгээрийг элементийн үндсэн шинж чанар болох атомын жингийн үндсэн дээр (тухайн үед мэдэгдэж байсан) байрлуулав.

Тухайн үеийн хуулийн заалт дараах байдалтай байсан.

Химийн элементүүдийн шинж чанар, тэдгээрийн нэгдлүүдийн шинж чанар, хэлбэр нь тэдгээрийн атомын жингээс үе үе хамааралтай байдаг.

Хожим нь Менделеев атомын жингээс илүү элементүүдийн үндсэн шинж чанарыг ашигласан бөгөөд энэ нь цөмийн эерэг цэнэгээр тодорхойлогддог атомын дугаар юм. атомын цөм дэх протоны тоо. Үе ба бүлэг дэх элементүүдийн шинж чанарын өөрчлөлтийн хэв маягийг тогтоосон.

Химийн элементүүдийг дүрсэлж, системчлэхийн тулд тэдгээрийн шинж чанарыг мэдэх шаардлагатай: атомын дугаар (түүний атомын цөмийн цэнэг) ба харьцангуй атомын масс.

Эдгээрээс атомын цөмийн цэнэг нь ердийн, химийн урвалын явцад өөрчлөгддөггүй, элементийг тодорхойлох гол шинж чанар юм.

Элементүүдийг дүрслэхийн тулд дээр дурдсан тоон шинж чанаруудаас гадна элементийн чанарын шинж чанаруудыг багтаасан бусад шинж чанарууд шаардлагатай. Эдгээр нь түүний атомуудын электрон бүтэц, шинж чанарууд юм.

Гадна электрон давхаргад байрлах электронууд нь валентийн электронууд онцгой ач холбогдолтой юм. Металл элементүүд нь ихэвчлэн 1 - 2, бага ихэвчлэн 3, металл бус элементүүд нь 4 ба түүнээс дээш байдаг. Хажуугийн дэд бүлгүүдийн том үетэй элементүүдийн хувьд валентийн электронууд нь зөвхөн гаднах төдийгүй гаднах өмнөх давхарга юм. Бусад атомуудтай химийн холбоо үүсгэх, химийн нэгдлүүдийг үүсгэх атомуудын урвалын чадвар нь валентын электронуудаас хамаардаг.

Химийн нэгдэл гэдэг нь энгийн нэг элементийн химийн холбоо бүхий атомуудаас бүрдэх, нийлмэл бодис дахь хэд хэдэн элементээс бүрдэх, тодорхой найрлагатай химийн бие даасан бодис юм.

Энгийн ба нийлмэл бодисууд нь байгаль дахь элементүүдийн бодит оршин тогтнох хэлбэр юм. Элементүүдийн шинж чанар нь тэдгээрийн үүсгэсэн бодисын шинж чанарт нөлөөлдөг бөгөөд эсрэгээр, бодисын шинж чанарыг мэддэг тул элементийн шинж чанарыг шүүж болно.

Дмитрий Иванович Менделеев элементийн ердийн хүчилтөрөгч, устөрөгчийн нэгдлүүдийн хэлбэр, шинж чанарын талаархи мэдлэгийг түүний шинж чанарыг тодорхойлоход ихээхэн ач холбогдол өгсөн. Нэгдлүүдийн хэлбэрээр тэрээр ерөнхий томьёогоор илэрхийлэгдсэн бүлгийн элементүүдийн нэгдлүүдийн найрлага дахь ижил төстэй байдлыг ойлгосон. Ийнхүү үелэх системийн VI бүлгийн үндсэн дэд бүлгийн элементүүд нь хүчилтөрөгч ба устөрөгчийн нэгдлүүдийн дараах хэлбэртэй байна: RO3, H2R.

Жишээ нь: хүхрийн исэл ба устөрөгчийн сульфид.

Ердийн металл элементүүд нь үндсэн исэл ба гидроксидыг үүсгэдэг бөгөөд эдгээр нэгдлүүдийн хэлбэрт бага валентийн утгыг харуулдаг. Металл бус элементүүдэд хүчилтөрөгчийн өндөр нэгдлүүд (оксид ба гидроксид) нь хүчиллэг шинж чанартай байдаг. Эдгээр элементүүд нь хийн устөрөгчийн нэгдлүүдийг үүсгэдэг. Олон элементүүд завсрын шинж чанарыг харуулдаг.

Элементүүдийн шинж чанарын өөрчлөлтийн хэв маягийг тэдгээрийн дарааллын тоог нэмэгдүүлье.

1. Элементийн хамгийн чухал тоон шинж чанар нь түүний атомын цөмийн цэнэг ба атомын масс нь монотоноор нэмэгддэг.

2. Гадна электрон давхаргын бүтэц огцом өөрчлөгддөг.

3. Элементүүдийн исэл ба гидроксидын хэлбэр, шинж чанар нь үе үе давтагддаг.

4. Үе үе хүчилтөрөгчийн хувьд элементүүдийн валент нь нэмэгдэж, устөрөгчийн хувьд буурдаг.

Нэг хэвийн болон үе үе өөрчлөгддөг элементийн шинж чанаруудын хооронд ямар хамаарал байдаг вэ?

Энэ хамаарлыг атомын цөм ба тэдгээрийн гадаад электронуудын цэнэгийн жишээн дээр авч үзье. Үүнийг хийхийн тулд график байгуулъя. Хэвтээ шугам дээр атомын цөмийн цэнэгийг, босоо шугам дээр элементүүдийн атомын гаднах давхарга дахь электронуудын тоог тэмдэглэе.

Элементүүдийн атомын гаднах электрон давхарга дахь электронуудын тоо нь атомын цөмийн цэнэгийн үнэ цэнийн нэг хэвийн өсөлтөөр үе үе өөрчлөгддөг.

Тогтмол хуулийг нээсэн нь химийн хөгжлийн шинэ эрин үе буюу орчин үеийн үе шатыг эхлүүлсэн юм. Үүнээс өмнө шинжлэх ухаанд хуримтлагдсан баримтууд дотоод холбоогүй байв.

Тогтмол хууль нь элементүүдийн хоорондын гүнзгий холбоог илрүүлж, эрдэмтэд хараахан нээгдээгүй элементүүд болон тэдгээрийн нэгдлүүдийн шинж чанарыг урьдчилан таамаглах, шинийг эрэлхийлэх боломжийг олгосон.

Дмитрий Иванович Менделеев нээлттэй хуулийн найдвартай байдалд эргэлзээгүй, түүний ирээдүй, түүний хөгжилд бат итгэлтэй байв. Тэрээр нас барахынхаа өмнөхөн: "...Үе үеийн хуулиар ирээдүй нь сүйрлийг заналхийлдэггүй, харин зөвхөн дээд бүтэц, хөгжлийг амлаж байна" гэж бичжээ.

Тогтмол хууль:

Элементүүдийн хооронд гүн гүнзгий дотоод холболтыг бий болгосон;

Эрдэмтэд бүх атомууд нийтлэг төлөвлөгөөний дагуу баригдсан гэж үзэхийг зөвшөөрсөн;

Ийнхүү тэрээр шинжлэх ухааны хөгжлийн шинэ үе шат руу шилжих, атомын дотоод бүтцийг мэдэх - электрон, цацраг идэвхт бодисыг нээх, атомын бүтцийн онолыг хөгжүүлэх гэх мэт урьдчилсан нөхцөлийг бий болгосон.

Дараагийн үе шат нь атомын бүтцийн онол дээр үндэслэн хуулийн физикийн мөн чанарыг задлах явдал байв.

Та атомын бүтцийг аль хэдийн мэддэг бөгөөд атомын цөмийн цэнэг нь түүний гол шинж чанар гэдгийг мэддэг. Цөмийн цэнэг нь Менделеевийн үелэх систем дэх элементийн атомын дугаартай давхцдаг.

Резерфордын шавь, Английн физикч Хенри Мозели 1913 онд элемент бүр өөрийн гэсэн рентген туяаны долгионы урттай болохыг тогтоожээ. Энэ нь атомын масс нэмэгдэх тусам нэмэгддэг. Мозли энэ цацрагийн давтамжийг элементийн серийн дугаартай холбосон. Мозелийн хууль нь Менделеевийн үелэх систем дэх элементүүдийн атомын дугаарын өөрчлөлт нь тэдгээрийн атомын цөмийн цэнэгийн тогтмол өсөлттэй тохирч байгааг баталсан. Бид изотопуудыг судлахдаа энэ асуудлыг аль хэдийн хэлэлцсэн.

Атомын бүтцийн салбарт шинэ нээлтүүдтэй холбогдуулан үечилсэн хууль нь дараахь орчин үеийн томъёоллыг баталсан.

Элементүүдийн шинж чанар, тэдгээрийн нэгдлүүдийн хэлбэр, шинж чанар нь үе үе атомын цөмийн цэнэгийн хэмжээнээс хамаардаг.

Яагаад элементүүд болон тэдгээрийн нэгдлүүдийн шинж чанарууд үе үе өөрчлөгддөг вэ?

Тогтвортой байдлын шалтгаан юу вэ?

Энэ асуултын хариултыг атомын бүтцийн онолоор бас өгч болно.

Цөмийн цэнэгийн хэмжээ нь элементийн гол шинж чанар, түүний бие даасан байдлын хэмжүүр юм. Элементийн бусад бүх шинж чанарууд нь энэ шинж чанараас хамаардаг бөгөөд энэ нь атом дахь электронуудын тоо, төлөвийг тодорхойлдог.

Эхний элементээс сүүлчийн элемент хүртэл атомын цөмийн цэнэгийн өсөлт нь атомын электрон бүтэц, гадаад энергийн түвшинд электронуудын тоог үе үе давтахад хүргэдэг. Энэ нь үечилсэн хуулийн физик утга, элементүүдийн шинж чанарын өөрчлөлтийн үечилсэн байдлын шалтгаан юм.

Элементүүдийн шинж чанарын үечилсэн өөрчлөлтийг гаднах энергийн түвшинд электронуудын тоо, атомын электрон бүтэц үе үе давтагддагтай холбон тайлбарладаг.

Атомын бүтцийн онол нь химийн элементүүдийн үечилсэн хууль, үечилсэн системийг хөгжүүлэх, тэдгээрийн орчин үеийн агуулгыг тодорхойлоход хувь нэмэр оруулсан. Энэ нь бодисын дотоод бүтцийг судлах, шинэ элементүүдийг олж илрүүлэх, үйлдвэрлэхэд түлхэц өгсөн.

"Элементүүдийн шинж чанар, тиймээс тэдгээрийн бүрдүүлдэг энгийн бөгөөд нарийн төвөгтэй биетүүд (бодисууд) нь атомын жингээс үе үе хамааралтай байдаг."

Орчин үеийн үг хэллэг:

"Химийн элементүүдийн шинж чанар (жишээ нь, тэдгээрийн үүсгэсэн нэгдлүүдийн шинж чанар, хэлбэр) нь химийн элементийн атомын цөмийн цэнэгээс үе үе хамааралтай байдаг."

Химийн үечилсэн байдлын физик утга

Химийн элементүүдийн шинж чанаруудын үе үе өөрчлөгдөх нь цөмийн цэнэгийн өсөлтөөр атомуудын гадаад энергийн түвшний (валент электронууд) электрон тохиргоог зөв давтсанаас үүсдэг.

Тогтмол хуулийн график дүрслэл нь үелэх хүснэгт юм. Үүнд 7 үе, 8 бүлэг багтдаг.

Хугацаа - валентын электронуудын үндсэн квант тооны хамгийн их утгатай ижил элементүүдийн хэвтээ эгнээ.

Үеийн дугаар нь элементийн атом дахь энергийн түвшний тоог илэрхийлдэг.

Үе нь гадаад энергийн түвшний электронуудын тооноос хамааран 2 (эхний), 8 (хоёр ба гурав дахь), 18 (дөрөв ба тав) эсвэл 32 (зургаа дахь) элементээс бүрдэж болно. Сүүлийн долоо дахь үе нь бүрэн бус байна.

Бүх үеүүд (эхнийхээс бусад) шүлтлэг металлаас эхэлдэг (с- элемент), мөн сайхан хий ( ns 2 np 6).

Металлын шинж чанарыг элементийн атомуудын электроныг амархан өгөх чадвар, металл бус шинж чанарыг атомууд дүүргэсэн дэд түвшний тогтвортой тохиргоог олж авах хүслийн улмаас электрон авах чадвар гэж үздэг. Гаднах дүүргэлтс- дэд түвшин нь атомын металл шинж чанар, гаднах үүсэхийг илэрхийлдэг p- дэд түвшин - металл бус шинж чанарууд дээр. электроны тоог нэмэгдүүлэх p- дэд түвшин (1-ээс 5 хүртэл) атомын металл бус шинж чанарыг сайжруулдаг. Гадаад электрон давхаргын бүрэн үүссэн, эрчим хүчний тогтвортой бүтэцтэй атомууд ( ns 2 np 6) химийн идэвхгүй.

Томоохон хугацаанд шинж чанар нь идэвхтэй металлаас сайн хий рүү шилжих нь богино хугацааныхаас илүү жигд явагддаг, учир нь дотоод үүсэх ( n - 1) d - гадна талыг хадгалахын зэрэгцээ дэд түвшний ns 2 - давхарга. Том үе нь тэгш, сондгой цувралаас бүрдэнэ.

Гаднах давхарга дээрх тэгш эгнээний элементүүдийн хувьд ns 2 - электронууд, тиймээс металлын шинж чанарууд давамгайлж, цөмийн цэнэг нэмэгдэх тусам сулрах нь бага байдаг; сондгой эгнээнд үүсдэг np- металлын шинж чанар мэдэгдэхүйц суларч байгааг тайлбарласан дэд түвшин.

Бүлгүүд - бүлгийн дугаартай тэнцүү тооны валентийн электронтой элементүүдийн босоо багана. Үндсэн болон хоёрдогч дэд бүлгүүд байдаг.

Үндсэн дэд бүлгүүд нь жижиг, том хугацааны элементүүдээс бүрддэг бөгөөд тэдгээрийн валентийн электронууд нь гадна талд байрладаг. ns - ба np - дэд түвшин.

Хажуугийн дэд бүлгүүд нь зөвхөн том хугацааны элементүүдээс бүрдэнэ. Тэдний валентийн электронууд гадна талд байдаг ns- дэд түвшний болон дотоод ( n - 1) d - дэд түвшин (эсвэл (n - 2) f - дэд түвшин).

Аль дэд түвшнээс хамаарч ( s -, p -, d - эсвэл f -) валентийн электроноор дүүрсэн үелэх системийн элементүүдийг дараахь байдлаар хуваана.с- элементүүд (үндсэн дэд бүлгийн элементүүд I ба II бүлэг), p - элементүүд (үндсэн дэд бүлгүүдийн элементүүд III - VII бүлэг), d - элементүүд (хажуугийн дэд бүлгүүдийн элементүүд), f- элементүүд (лантанид, актинид).

Үндсэн дэд бүлгүүдэд дээрээс доошоо металлын шинж чанар нэмэгдэж, металл бус шинж чанар нь сулардаг. Үндсэн болон хоёрдогч бүлгийн элементүүд нь шинж чанараараа ихээхэн ялгаатай байдаг.

Бүлгийн дугаар нь элементийн хамгийн өндөр валентыг заана (О, Ф, зэсийн дэд бүлгийн элементүүд ба найм дахь бүлэг).

Үндсэн ба хоёрдогч дэд бүлгийн элементүүдийн нийтлэг зүйл бол дээд ислийн (болон тэдгээрийн гидрат) томъёо юм. Дээд исэл ба тэдгээрийн элементийн гидратуудад I - III бүлгүүдэд (бороос бусад) үндсэн шинж чанарууд давамгайлж байна, хамт IV-ээс VIII хүртэл - хүчиллэг.