Kimyasal elementlerin periyodik tablosunun düzenlilikleri. Elementlerin özellikleri periyodik olarak atom çekirdeklerinin yüküne bağlıdır.

Periyodik yasa ve D. I. Mendeleev'in periyodik kimyasal element sistemi, atomların yapısı hakkındaki fikirlere dayanmaktadır. Periyodik kanunun bilimin gelişmesindeki önemi.

1869'da D.I. Mendeleev, basit maddelerin ve bileşiklerin özelliklerinin analizine dayanarak Periyodik Yasayı formüle etti:

Basit cisimlerin ve element bileşiklerinin özellikleri periyodik olarak elementlerin atomik kütlelerinin büyüklüğüne bağlıdır.

Periyodik yasaya dayanarak periyodik element sistemi derlendi. İçinde benzer özelliklere sahip elemanlar dikey sütun grupları halinde birleştirildi. Bazı durumlarda, elementleri Periyodik Tabloya yerleştirirken, özelliklerin tekrarının periyodikliğini korumak için artan atom kütlelerinin sırasını bozmak gerekliydi. Örneğin, tellür ve iyotun yanı sıra argon ve potasyumun da “takas edilmesi” gerekiyordu.

Bunun nedeni Mendeleev'in periyodik yasayı atomun yapısı hakkında hiçbir şeyin bilinmediği bir dönemde ortaya atmasıdır.

20. yüzyılda atomun gezegen modeli önerildikten sonra periyodik yasa şu şekilde formüle edildi:

Kimyasal elementlerin ve bileşiklerin özellikleri periyodik olarak atom çekirdeğinin yüklerine bağlıdır.

Çekirdeğin yükü, periyodik tablodaki element sayısına ve atomun elektron kabuğundaki elektron sayısına eşittir.

Bu formülasyon Periyodik Yasanın "ihlallerini" açıklıyordu.

Periyodik Tabloda periyot numarası atomdaki elektronik seviye sayısına, ana alt grupların elementlerinin grup numarası ise dış seviyedeki elektron sayısına eşittir.

Kimyasal elementlerin özelliklerinin periyodik olarak değişmesinin nedeni elektron kabuklarının periyodik olarak doldurulmasıdır. Bir sonraki kabuğu doldurduktan sonra yeni bir dönem başlar. Elementlerin periyodik değişimi, oksitlerin bileşimi ve özelliklerindeki değişikliklerde açıkça görülmektedir.

Periyodik kanunun bilimsel önemi. Periyodik yasa, kimyasal elementlerin ve bunların bileşiklerinin özelliklerini sistematik hale getirmeyi mümkün kıldı. Periyodik tabloyu derlerken Mendeleev, keşfedilmemiş birçok elementin varlığını öngördü, onlar için boş hücreler bıraktı ve keşfedilmemiş elementlerin birçok özelliğini öngördü, bu da onların keşfedilmesini kolaylaştırdı

Bilet No.2

D. I. Mendeleev'in ikinci periyottaki elementler ve periyodik kimyasal elementler sisteminin IV-A grubu örneğini kullanarak kimyasal elementlerin atomlarının yapısı. Bu kimyasal elementlerin ve bunların oluşturduğu basit ve karmaşık maddelerin (oksitler, hidroksitler) atom yapılarına bağlı olarak özelliklerindeki değişikliklerdeki düzenlilikler.

Bir periyotta soldan sağa doğru gidildikçe elementlerin metalik özellikleri giderek daha az belirgin hale gelir. Bir grup içinde yukarıdan aşağıya doğru hareket ederken, elementler tam tersine giderek daha belirgin metalik özellikler sergiler. Kısa periyotların (2. ve 3. periyotlar) orta kısmında yer alan elementler genellikle iskelet kovalent yapıya sahip olup, bu periyotların sağ kısmında yer alan elementler basit kovalent moleküller halinde bulunur.

Atom yarıçapları şu şekilde değişir: bir periyotta soldan sağa doğru gidildikçe azalır; Grup boyunca yukarıdan aşağıya doğru ilerledikçe artar. Bir periyotta soldan sağa doğru gidildikçe elektronegatiflik, iyonlaşma enerjisi ve elektron ilgisi artar ve halojenler için maksimuma ulaşır. Soy gazlar için elektronegatiflik 0'dır. Grup boyunca yukarıdan aşağıya doğru hareket ederken elementlerin elektron ilgilerindeki değişiklikler o kadar karakteristik değildir, ancak aynı zamanda elementlerin elektronegatifliği azalır.

İkinci periyodun elemanlarında önce 2s sonra 2p yörüngeleri doldurulur.

D. M. Mendeleev'in periyodik kimyasal elementler sisteminin grup IV'ün ana alt grubu, karbon C, silikon Si, germanyum Ge, kalay Sn ve kurşun Pb içerir. Bu elemanların dış elektron katmanı 4 elektron içerir (s 2 p 2 konfigürasyonu). Bu nedenle karbon alt grubunun elemanlarının bazı benzerliklere sahip olması gerekir. Özellikle en yüksek oksidasyon durumları aynıdır ve +4'tür.

Alt grubun elemanlarının özelliklerindeki farklılığa ne sebep olur? İyonlaşma enerjisi ile atomlarının yarıçapı arasındaki fark. Atom numarası arttıkça elementlerin özellikleri de doğal olarak değişir. Bu nedenle, karbon ve silikon tipik metal olmayanlardır, kalay ve kurşun ise metallerdir. Bu, öncelikle karbonun metal olmayan basit bir madde (elmas) oluşturması ve kurşunun tipik bir metal olması gerçeğiyle kendini gösterir.

Germanyum ara bir pozisyonda bulunur. Atomun elektronik kabuğunun yapısına göre, grup IV'ün p elemanları eşit oksidasyon durumlarına sahiptir: +4, +2, – 4. En basit hidrojen bileşiklerinin formülü EN 4'tür ve E-H bağları kovalenttir ve s- ve p-orbitallerinin tetrahedral açılara yönlendirilmiş sp3 yörüngelerinin oluşumu ile melezleşmesi nedeniyle eşdeğerdir.

Metalik olmayan bir elementin özelliklerinin zayıflaması, alt grupta (C-Si-Ge-Sn-Pb) en yüksek pozitif oksidasyon durumu +4'ün gittikçe daha az karakteristik hale geldiği ve oksidasyon durumu +2'nin daha tipik hale geldiği anlamına gelir. Dolayısıyla, karbon için en kararlı bileşikler +4 oksidasyon durumuna sahip olanlarsa, kurşun için en kararlı bileşikler +2 oksidasyon durumuna sahip olanlardır.

Negatif oksidasyon durumu -4'teki element bileşiklerinin stabilitesi hakkında ne söylenebilir? VII-V gruplarına ait metalik olmayan elementlerle karşılaştırıldığında, IV. gruba ait p-elementler, daha az ölçüde metalik olmayan bir elementin belirtilerini gösterir. Bu nedenle, karbon alt grubunun elemanları için negatif oksidasyon durumu atipiktir.

DI. Mendeleev, 1869'da atomun en önemli özelliklerinden biri olan atom kütlesine dayanan Periyodik Yasayı formüle etti. Periyodik Yasanın daha sonraki gelişimi, yani büyük miktarda deneysel verinin elde edilmesi, yasanın orijinal formülasyonunu bir şekilde değiştirdi, ancak bu değişiklikler D.I. tarafından ortaya konan ana anlamla çelişmiyor. Mendeleev. Bu değişiklikler yalnızca yasaya ve Periyodik Tabloya bilimsel geçerlilik ve doğruluk onayı kazandırdı.

Periyodik Yasanın modern formülasyonu D.I. Mendeleev'in teorisi şu şekildedir: kimyasal elementlerin özellikleri, element bileşiklerinin özellikleri ve formları periyodik olarak atom çekirdeklerinin yükünün büyüklüğüne bağlıdır.

Kimyasal Elementlerin Periyodik Tablosunun Yapısı D.I. Mendeleyev

Şu ana kadar Periyodik Tablonun çok sayıda yorumu mevcut ancak en popüler olanı kısa (küçük) ve uzun (büyük) periyotlarla ilgili olanıdır. Yatay sıralara periyotlar denir (aynı enerji seviyesinde sıralı dolgulu elemanlar içerirler) ve dikey sütunlara gruplar denir (aynı sayıda değerlik elektronuna sahip elementler içerirler - kimyasal analoglar). Ayrıca, tüm elementler dış (değerlik) yörünge türüne göre bloklara ayrılabilir: s-, p-, d-, f-elementler.

Sistemde (tabloda) toplam 7 periyot vardır ve periyot sayısı (Arap rakamıyla gösterilir) elementin atomundaki elektronik katmanların sayısına, dış (valans) sayısına eşittir. enerji seviyesi ve en yüksek enerji seviyesi için temel kuantum sayısının değeri. Her periyot (birincisi hariç) aktif bir alkali metal olan bir s-elementiyle başlar ve bir inert gazla biter, ardından aktif bir metal olmayan (halojen) bir p-element gelir. Dönem boyunca soldan sağa doğru hareket ederseniz, küçük periyotlardaki kimyasal elementlerin atom çekirdeklerinin yükündeki artışla birlikte, dış enerji seviyesindeki elektron sayısı artacak ve bunun sonucunda özellikleri Elementler tipik olarak metalikten (çünkü periyodun başlangıcında aktif bir alkali metal vardır), amfoterik (element hem metallerin hem de metal olmayanların özelliklerini gösterir) ve metalik olmayana (aktif metal olmayan) değişir. periyodun sonunda halojen), yani. metalik özellikler giderek zayıflar ve metalik olmayan özellikler artar.

Büyük periyotlarda çekirdeklerin yükü arttıkça elektronların doldurulması daha zorlaşır, bu da elementlerin özelliklerinde küçük periyotlardaki elementlere göre daha karmaşık bir değişimi açıklar. Böylece uzun periyotlardan oluşan çift sıralarda çekirdeğin yükü arttıkça dış enerji seviyesindeki elektron sayısı sabit kalır ve 2 veya 1'e eşit olur. Dolayısıyla dış enerji seviyesindeki (dışarıdan ikinci) seviye ise sabit kalır. Elektronlarla dolu olduğundan çift sıralardaki elementlerin özellikleri yavaş yavaş değişir. Tek seriye geçerken nükleer yük arttıkça dış enerji seviyesindeki elektron sayısı artar (1'den 8'e), elementlerin özellikleri küçük dönemlerde olduğu gibi değişir.

Periyodik Tablodaki dikey sütunlar, benzer elektronik yapılara sahip ve kimyasal analogları olan element gruplarıdır. Gruplar I'den VIII'e kadar Romen rakamlarıyla gösterilir. Birincisi s- ve p-elementlerini, ikincisi - d-elementlerini içeren ana (A) ve ikincil (B) alt gruplar vardır.

Alt grubun A sayısı, dış enerji seviyesindeki elektron sayısını (değerlik elektronlarının sayısını) gösterir. B-alt grubu elemanları için grup numarası ile dış enerji seviyesindeki elektron sayısı arasında doğrudan bir bağlantı yoktur. A-alt gruplarında, elementin atomunun çekirdeğinin yükünün artmasıyla elementlerin metalik özellikleri artar ve metalik olmayan özellikler azalır.

Periyodik Tablodaki elementlerin konumu ile atomlarının yapısı arasında bir ilişki vardır:

- aynı periyottaki tüm elementlerin atomları, kısmen veya tamamen elektronlarla dolu, eşit sayıda enerji seviyesine sahiptir;

- A alt gruplarının tüm elementlerinin atomları, dış enerji seviyesinde eşit sayıda elektrona sahiptir.

Elementlerin periyodik özellikleri

Atomların fizikokimyasal ve kimyasal özelliklerinin benzerliği, elektronik konfigürasyonlarının benzerliğinden kaynaklanmaktadır ve elektronların dış atomik yörünge üzerindeki dağılımı önemli bir rol oynamaktadır. Bu, atom çekirdeğinin yükü arttıkça benzer özelliklere sahip elementlerin periyodik görünümünde kendini gösterir.

Bu tür özelliklere periyodik denir ve bunların arasında en önemlileri şunlardır: 1. Dış elektron kabuğundaki elektron sayısı ( – nüfus w nüfus). Artan nükleer yük ile kısa sürelerde nüfus dış elektron kabuğu monoton olarak 1'den 2'ye (1. periyot), 1'den 8'e (2. ve 3. periyotlar) artar. İlk 12 elementin büyük dönemlerinde

2. 2'yi geçmez ve sonra 8'e kadar. Atomik ve iyonik yarıçaplar

(r), farklı bileşiklerdeki atomlar arası mesafelere ilişkin deneysel verilerden bulunan, bir atom veya iyonun ortalama yarıçapı olarak tanımlanır. Döneme göre atom yarıçapı azalır (kademeli olarak eklenen elektronlar neredeyse eşit özelliklere sahip yörüngeler tarafından tanımlanır; gruba göre atom yarıçapı, elektron katmanlarının sayısı arttıkça artar (Şekil 1).

Pirinç. 1. Atom yarıçapındaki periyodik değişim

3. İyonik yarıçap için de aynı modeller gözlenir. Katyonun iyon yarıçapının (pozitif yüklü iyon) atom yarıçapından daha büyük olduğu ve bunun da anyonun (negatif yüklü iyon) iyonik yarıçapından daha büyük olduğuna dikkat edilmelidir.İyonlaşma enerjisi

(E ve) bir atomdan bir elektronu çıkarmak için gereken enerji miktarıdır, yani. Nötr bir atomu pozitif yüklü bir iyona (katyon) dönüştürmek için gereken enerji.

E 0 - → E + + E ve< Е и 2 < Е и 3 <….Энергии ионизации отражают дискретность структуры электронных слоев и оболочек атомов химических элементов.

4. E ve atom başına elektronvolt (eV) cinsinden ölçülür. Periyodik Tablo grubu içinde, elementlerin atom çekirdeklerinin yüklerinin artmasıyla atomların iyonlaşma enerjisinin değerleri azalır. Tüm elektronlar, E ve'nin ayrı değerleri raporlanarak kimyasal elementlerin atomlarından sırayla çıkarılabilir. Ayrıca E ve 1

Elektron ilgisi

E e aynı zamanda eV cinsinden ifade edilir ve E gibi atomun yarıçapına bağlıdır, dolayısıyla Periyodik Sistemin periyotları ve grupları arasında E e'deki değişimin doğası atom yarıçapındaki değişimin doğasına yakındır. . Grup VII p elemanları en yüksek elektron ilgisine sahiptir.

5. Rejeneratif aktivite(VA) – bir atomun başka bir atoma elektron verme yeteneği. Nicel ölçü – E ve. E artarsa ​​BA azalır ve bunun tersi de geçerlidir.

6. Oksidatif aktivite(OA) – bir atomun başka bir atomdan bir elektron bağlama yeteneği. Kantitatif ölçü E e. E e artarsa, OA da artar ve bunun tersi de geçerlidir.

7. Koruma etkisi- çekirdek ile çekirdek arasında başka elektronların bulunması nedeniyle çekirdeğin pozitif yükünün belirli bir elektron üzerindeki etkisinin azaltılması. Koruma, bir atomdaki elektron katmanlarının sayısı arttıkça artar ve dış elektronların çekirdeğe olan çekimini azaltır. Korumanın tersi nüfuz etme etkisi Elektronun atom uzayında herhangi bir noktada bulunabilmesi nedeniyle. Penetrasyon etkisi elektron ile çekirdek arasındaki bağın gücünü arttırır.

8. Oksidasyon durumu (oksidasyon numarası)- Bir bileşikteki bir elementin atomunun, maddenin iyonik yapısı varsayımıyla belirlenen hayali yükü. Periyodik Tablonun grup numarası, belirli bir grubun elementlerinin bileşiklerinde sahip olabileceği en yüksek pozitif oksidasyon durumunu gösterir. İstisnalar bakır alt grubunun metalleri, oksijen, flor, brom, demir ailesinin metalleri ve grup VIII'in diğer elementleridir. Bir periyotta nükleer yük arttıkça maksimum pozitif oksidasyon durumu da artar.

9. Elektronegatiflik, daha yüksek hidrojen ve oksijen bileşiklerinin bileşimleri, termodinamik, elektrolitik özellikler vb.

Problem çözme örnekleri

ÖRNEK 1

Elementlerin ve bileşiklerinin kimyasal özelliklerinde dönemlere ve gruplara göre değişim modelleri

Dönemler içinde ortaya çıkan özelliklerdeki değişim kalıplarını listeleyelim:

— metalik özellikler azalır;

— metalik olmayan özellikler geliştirildi;

— yüksek oksitlerdeki elementlerin oksidasyon derecesi $+1$'dan $+7$'a yükselir ($Os$ ve $Ru$ için $+8$);

— uçucu hidrojen bileşiklerindeki elementlerin oksidasyon derecesi -4$'dan -1$'a yükselir;

- bazikten amfoterik oksitlere kadar olan oksitlerin yerini asidik oksitler alır;

- alkalilerden amfoterik olanlara kadar olan hidroksitlerin yerini asitler alır.

D.I. Mendeleev 1869 $'da bir sonuç çıkardı - şöyle görünen Periyodik Yasayı formüle etti:

Kimyasal elementlerin ve bunların oluşturduğu maddelerin özellikleri periyodik olarak elementlerin bağıl atom kütlelerine bağlıdır.

Kimyasal elementleri göreceli atom kütlelerine göre sistemleştiren Mendeleev, elementlerin ve oluşturdukları maddelerin özelliklerine de büyük önem vererek, benzer özelliklere sahip elementleri dikey sütun - gruplara dağıttı.

Mendeleev bazen keşfettiği modeli ihlal ederek daha düşük bağıl atom kütlelerine sahip daha ağır elementler yerleştirdi. Örneğin, tablosunda nikelden önce kobaltı, iyottan önce tellürü ve inert (asil) gazlar keşfedildiğinde potasyumdan önce argon yazmıştı. Mendeleev bu düzenleme sırasının gerekli olduğunu düşündü çünkü aksi takdirde bu elementler özellikler bakımından kendilerine benzemeyen element gruplarına girecekti, özellikle alkali metal potasyum inert gazlar grubuna ve inert gaz argon da aşağıdaki gruba girecekti. alkali metaller.

D.I. Mendeleev bu istisnaları genel kurala açıklayamadı ve elementlerin ve bunların oluşturduğu maddelerin özelliklerinin periyodikliğinin nedenini açıklayamadı. Ancak bu sebebin, o dönemde iç yapısı incelenmeyen atomun karmaşık yapısından kaynaklandığını öngörmüştü.

Atomun yapısı hakkındaki modern fikirlere uygun olarak, kimyasal elementlerin sınıflandırılmasının temeli atom çekirdeklerinin yükleridir ve periyodik yasanın modern formülasyonu aşağıdaki gibidir:

Kimyasal elementlerin ve bunların oluşturduğu maddelerin özellikleri periyodik olarak atom çekirdeklerinin yüklerine bağlıdır.

Elementlerin özelliklerindeki değişimlerin periyodikliği, atomlarının dış enerji seviyelerinin yapısındaki periyodik tekrarla açıklanmaktadır. Periyodik Tabloda benimsenen sembolizmi yansıtan, enerji seviyelerinin sayısı, üzerlerinde bulunan toplam elektron sayısı ve dış seviyedeki elektronların sayısıdır. Elementin periyot numarası, grup numarası ve sıra numarasının fiziksel anlamını ortaya çıkarır.

Atomun yapısı, elementlerin metalik ve metalik olmayan özelliklerindeki değişimlerin nedenlerini periyotlar ve gruplar halinde açıklamayı mümkün kılar.

D.I. Mendeleev'in periyodik yasası ve Kimyasal Elementlerin Periyodik Sistemi, kimyasal elementler ve bunların oluşturduğu maddeler hakkındaki bilgileri özetler ve özelliklerindeki değişikliklerin periyodikliğini ve aynı gruptaki elementlerin özelliklerinin benzerliğinin nedenini açıklar. Periyodik Kanun ve Periyodik Sistem'in bu en önemli iki anlamı, bir tane daha ile tamamlanmaktadır ki bu da tahmin etme yeteneğidir, yani. Özellikleri tahmin edin, tanımlayın ve yeni kimyasal elementleri keşfetmenin yollarını gösterin.

I±III gruplarının ana alt gruplarının metallerinin, D. I. Mendeleev'in Periyodik Kimyasal Elementler Tablosundaki konumları ve atomlarının yapısal özellikleri ile bağlantılı olarak genel özellikleri

Kimyasal elementler - metaller

Çoğu kimyasal element metal olarak sınıflandırılır; bilinen 114 dolarlık elementin 92 doları.

Cıva dışındaki tüm metaller normal hallerinde katıdır ve bir takım ortak özelliklere sahiptir.

Metaller- Metalik parlaklığa sahip, ısı ve elektrik akımını iletebilen, dövülebilir, plastik, viskoz maddelerdir.

Metal elementlerin atomları dış (ve bir kısmı da dış) elektron katmanından elektron vererek pozitif iyonlara dönüşür.

Bildiğiniz gibi metal atomlarının bu özelliği, nispeten büyük yarıçaplara ve az sayıda elektrona (dış katmanda çoğunlukla 1$ ila 3$ arasında) sahip olmaları gerçeğiyle belirlenir.

Bunun tek istisnası 6$'lık metallerdir: Dış katmandaki germanyum, kalay ve kurşun atomlarının 4$'lık elektronları vardır, antimon ve bizmut atomlarının 5$'ı, polonyum atomlarının 6$'ı vardır.

Metal atomları, düşük elektronegatiflik değerleri (0,7$ ile 1,9$ arasında) ve yalnızca indirgeyici özelliklerle karakterize edilir; elektron verme yeteneği.

D. I. Mendeleev'in Periyodik Kimyasal Elementler Tablosunda metallerin ikincil alt gruplarda bor-astatin köşegeninin altında ve üstünde bulunduğunu zaten biliyorsunuz. Periyotlarda ve ana alt gruplarda, metalik değişimlerde ve dolayısıyla elementlerin atomlarının indirgeyici özelliklerinde bildiğiniz yasalar vardır.

Bor-astatin köşegeninin yakınında bulunan kimyasal elementler ($Be, Al, Ti, Ge, Nb, Sb$) ikili özelliklere sahiptir: bazı bileşiklerinde metal gibi davranırlar, bazılarında ise metal olmayan özellikler gösterirler.

İkincil alt gruplarda, metallerin indirgeyici özellikleri çoğunlukla atom numarasının artmasıyla azalır.

Bu, değerlik elektronları ile bu metallerin atomlarının çekirdeği arasındaki bağın gücünün, atomun yarıçapından değil, nükleer yükün büyüklüğünden büyük ölçüde etkilenmesiyle açıklanabilir. Nükleer yük önemli ölçüde artar ve elektronların çekirdeğe çekimi artar. Bu durumda atom yarıçapı artmasına rağmen ana alt gruplardaki metaller kadar önemli değildir.

Kimyasal elementlerin (metaller) oluşturduğu basit maddeler ve metal içeren karmaşık maddeler, Dünya'nın mineral ve organik "yaşamında" hayati bir rol oynar. Metal elementlerin atomlarının (iyonlarının), insan ve hayvan vücudundaki metabolizmayı belirleyen bileşiklerin ayrılmaz bir parçası olduğunu hatırlamak yeterlidir. Örneğin insan kanında 76$ değerinde element bulundu ve bunların yalnızca 14$'ı metal değil. İnsan vücudunda bazı elementler - metaller (kalsiyum, potasyum, sodyum, magnezyum) büyük miktarlarda bulunur, yani. öyle makro elementler. Krom, manganez, demir, kobalt, bakır, çinko, molibden gibi metaller ise küçük miktarlarda mevcuttur; Bu mikro elementler.

Grup I-III'ün ana alt gruplarının metal yapısının özellikleri.

Alkali metaller- Bunlar grup I'in ana alt grubunun metalleridir. Dış enerji seviyesindeki atomlarının her birinde bir elektron bulunur. Alkali metaller güçlü indirgeyici maddelerdir. İndirgeme güçleri ve kimyasal aktiviteleri, elementin atom numarasının artmasıyla (yani Periyodik Tabloda yukarıdan aşağıya doğru) artar. Hepsi elektronik iletkenliğe sahiptir. Alkali metal atomları arasındaki bağın gücü, elementin atom numarası arttıkça azalır. Erime ve kaynama noktaları da düşer. Alkali metaller birçok basit maddeyle (oksitleyici maddeler) etkileşime girer. Su ile reaksiyona girerek suda çözünebilen bazlar (alkaliler) oluştururlar.

Alkali toprak elementleri, grup II'nin ana alt grubunun elementleridir. Bu elementlerin atomları dış enerji seviyesinde iki elektron içerir. İndirgeyici ajanlardır ve $+2$ oksidasyon durumuna sahiptirler. Bu ana alt grupta, gruptaki atomların boyutunun yukarıdan aşağıya doğru artmasıyla ilişkili olarak fiziksel ve kimyasal özelliklerde genel değişiklikler gözlenir ve atomlar arasındaki kimyasal bağ da zayıflar. İyonun boyutu arttıkça oksitlerin ve hidroksitlerin asidik özellikleri zayıflar, bazik özellikleri artar.

Grup III'ün ana alt grubu bor, alüminyum, galyum, indiyum ve talyum elementlerinden oluşur. Tüm öğeler $p$-elemanlardır. Dış enerji seviyesinde üç $(s^2p^1)$ elektronu vardır, bu da özelliklerin benzerliğini açıklar. Oksidasyon durumu $+3$. Bir grup içinde nükleer yük arttıkça metalik özellikler de artar. Bor metalik olmayan bir elementtir, alüminyum ise zaten metalik özelliklere sahiptir. Tüm elementler oksitler ve hidroksitler oluşturur.

Geçiş elementlerinin özellikleri - D. I. Mendeleev'in Periyodik Kimyasal Elementler Tablosundaki konumlarına ve atomlarının yapısal özelliklerine göre bakır, çinko, krom, demir

Metal elementlerin çoğu Periyodik Tablonun ikincil gruplarında bulunur.

Dördüncü periyotta, potasyum ve kalsiyum atomlarında dördüncü bir elektron katmanı belirir ve $3d$ alt seviyesinden daha düşük enerjiye sahip olduğundan $4s$ alt seviyesi doldurulur. $K, Ca ana alt gruplara dahil olan s$ elementleridir. $Sc$'dan $Zn$'a kadar olan atomlar için $3d$ alt düzeyi elektronlarla doldurulur.

Nükleer yük arttıkça atoma eklenen elektrona hangi kuvvetlerin etki ettiğini düşünelim. Bir yanda atom çekirdeğinin çekimi vardır ve bu da elektronu en düşük serbest enerji seviyesini işgal etmeye zorlar. Öte yandan, halihazırda var olan elektronların itmesi. Enerji seviyesinde 8$$ elektronları olduğunda ($s-$ ve $p-$orbitalleri doluysa), bunların genel itici etkisi o kadar güçlüdür ki bir sonraki elektron, $s-$ yerine daha yüksek $s-$ yörüngesinde sona erer. enerji düzeyi $d-$orbitalinden daha düşüktür. Potasyumun dış enerji seviyelerinin elektronik yapısı $...3d^(0)4s^1$, kalsiyumunki ise $...3d^(0)4s^2$'dır.

Daha sonra skandiyuma bir elektronun daha eklenmesi, daha yüksek enerjili $4p$ yörüngeleri yerine $3d$ yörüngesinin dolmaya başlamasına yol açar. Bu enerjik olarak daha uygun hale geliyor. $3d$ yörüngesinin doldurulması, elektronik yapısı $1s^(2)2s^(2)2p^(6)3s^(2)3p^(6)3d^(10)4s olan çinko ile biter. ^2$. Bakır ve krom elementlerinin elektron "arızası" olgusunu sergilediğini belirtmek gerekir. Bir bakır atomunda, onuncu $d$ elektronu üçüncü $3d$ alt seviyesine hareket eder.

Bakırın elektronik formülü $...3d^(10)4s^1$'dır. Dördüncü enerji seviyesindeki ($s$-orbital) bir krom atomunun 2$ elektronu olması gerekir. Ancak iki elektrondan biri üçüncü enerji seviyesine, doldurulmamış bir $d$-orbitaline hareket eder, elektronik formülü $...3d^(5)4s^1$'dır.

Böylece, dış seviyedeki atomik yörüngelerin kademeli olarak elektronlarla doldurulduğu ana alt grupların elemanlarının aksine, sondan bir önceki enerji seviyesinin $d$-orbitalleri ikincil alt grupların elemanlarında doldurulur. Bu nedenle adı: $d$-elements.

Periyodik Tablonun alt gruplarının elemanlarının oluşturduğu tüm basit maddeler metaldir. Ana alt grupların metal elementlerinden daha fazla sayıda atomik yörünge nedeniyle, $d$ elementlerinin atomları birbirleriyle çok sayıda kimyasal bağ oluşturur ve dolayısıyla daha güçlü bir kristal kafes oluşturur. Hem mekanik olarak hem de ısıya göre daha güçlüdür. Bu nedenle ikincil alt grupların metalleri tüm metaller arasında en güçlü ve en dayanıklı olanıdır.

Bir atomun üçten fazla değerlik elektronuna sahip olması durumunda elementin değişken değerlik sergilediği bilinmektedir. Bu çoğu $d$ öğesi için geçerlidir. Ana alt grupların elemanları gibi bunların maksimum değerliliği grup numarasına eşittir (istisnalar olmasına rağmen). Değerlik elektron sayısı eşit olan elementler aynı $(Fe, Co, Ni)$ numarasıyla gruba dahil edilir.

$d$-elementleri için oksitlerin ve hidroksitlerin özellikleri soldan sağa doğru hareket ettirildiğinde bir periyot içinde değişir; Değerlerindeki artışla birlikte temel özelliklerden amfoterik ve asidik özelliklere doğru ilerler. Örneğin kromun değerleri $+2, +3, +6$'dır; ve oksitleri: $CrO$ - bazik, $Cr_(2)O_3$ - amfoterik, $CrO_3$ - asidik.

Grup IV±VII'nin ana alt gruplarının metal olmayanlarının genel özellikleri, D. I. Mendeleev'in kimyasal elementlerinin Periyodik Tablosundaki konumları ve atomlarının yapısal özellikleri ile bağlantılı olarak

Kimyasal elementler - metal olmayanlar

Kimyasal elementlerin ilk bilimsel sınıflandırması, metallere ve metal olmayanlara bölünmesiydi. Bu sınıflandırma günümüze kadar önemini kaybetmemiştir.

Ametaller- bunlar, kural olarak dış elektronik katmanda dört veya daha fazla elektronun varlığı ve atomların küçük yarıçapı nedeniyle dış katmanın tamamlanmasından önce elektronları kabul etme yeteneği ile karakterize edilen kimyasal elementlerdir. metal atomları.

Bu tanım, ana alt grubun VIII. grubunun elemanlarını (atomları tam bir dış elektron katmanına sahip olan inert veya soy gazlar) bir kenara bırakır. Bu elementlerin atomlarının elektronik konfigürasyonu, metal veya metal olmayan olarak sınıflandırılamayacak şekildedir. Bunlar, elementleri metallere ve metal olmayanlara bölen ve aralarında sınırda bir konum işgal eden nesnelerdir. İnert veya soy gazlar ("asalet" eylemsizlikle ifade edilir) bazen fiziksel özelliklerine göre resmi olarak metal olmayanlar olarak sınıflandırılır. Bu maddeler çok düşük sıcaklıklara kadar gaz halinde kalır. Böylece helyum He $t°= -268.9 °C$'da sıvı hale dönüşür.

Bu elementlerin kimyasal inertliği görecelidir. Ksenon ve kripton için flor ve oksijen içeren bileşikler bilinmektedir: $KrF_2, XeF_2, XeF_4$, vb. Kuşkusuz, bu bileşiklerin oluşumunda inert gazlar indirgeyici ajanlar olarak görev yapmıştır.

Ametallerin tanımından, atomlarının yüksek elektronegatiflik değerleriyle karakterize edildiği anlaşılmaktadır. 2$ ile 4$ arasında değişmektedir. Ametaller, bir s-elementi olan hidrojen hariç, esas olarak $p$-elementleri olmak üzere ana alt grupların elementleridir.

Metal olmayan tüm elementler (hidrojen hariç), D.I. Mendeleev'in Kimyasal Elementler Periyodik Tablosu'nda sağ üst köşeyi kaplar ve tepe noktası flor $F$ ve tabanı $B - At$ köşegeni olan bir üçgen oluşturur. .

Bununla birlikte, Periyodik Tablodaki hidrojenin ikili konumuna özellikle dikkat edilmelidir: grup I ve VII'nin ana alt gruplarında. Bu bir tesadüf değil. Bir yandan, hidrojen atomu, alkali metal atomları gibi, dış (ve tek) elektron katmanında (elektronik konfigürasyon $1s^1$) bağışlayabildiği bir elektrona sahiptir ve indirgeyici bir maddenin özelliklerini sergiler. .

Bileşiklerinin çoğunda hidrojen, alkali metaller gibi $+1$ oksidasyon durumu sergiler. Ancak bir hidrojen atomunun bir elektronu kaybetmesi, alkali metal atomlarınınkinden daha zordur. Öte yandan, halojen atomları gibi hidrojen atomu da dış elektron katmanını tamamlamadan önce bir elektrondan yoksundur, dolayısıyla hidrojen atomu bir elektron kabul edebilir, bu da bir oksitleyici maddenin özelliklerini ve bir halojenin oksidasyon durumu karakteristiğini sergiler - $1 $ hidritlerde (metalli bileşikler, halojenli metal bileşiklerine benzer - halojenürler). Ancak bir hidrojen atomuna bir elektronun eklenmesi halojenlere göre daha zordur.

Elementlerin atomlarının özellikleri - ametaller

Metal olmayan atomlar baskın oksitleyici özelliklere sahiptir; elektron ekleme yeteneği. Bu yetenek, periyotlarda ve alt gruplarda doğal olarak değişen elektronegatiflik değeri ile karakterize edilir.

Flor en güçlü oksitleyici maddedir; kimyasal reaksiyonlardaki atomları elektron verme yeteneğine sahip değildir; onarıcı özellikler sergiler.

Dış elektronik katmanın konfigürasyonu.

Diğer metal olmayanlar, metallerle karşılaştırıldığında çok daha zayıf bir düzeyde olsa da, indirgeyici özellikler sergileyebilir; periyotlarda ve alt gruplarda indirgeme yetenekleri, oksidatif yeteneklerine göre ters sırada değişir.

Kimyasal elementler-metal olmayanlar sadece 16$! 114$ değerindeki elementlerin bilindiği düşünülürse oldukça fazla. Metal olmayan iki element yer kabuğunun kütlesinin %76$$'ını oluşturur. Bunlar oksijen (%49$) ve silikondur (%27$$). Atmosfer, yer kabuğundaki oksijen kütlesinin %0,03$'ını içerir. Ametaller bitki kütlesinin %98,5$'ını, insan vücudunun kütlesinin ise %97,6$'ını oluşturur. Metal olmayanlar $C, H, O, N, S, P$, canlı bir hücrenin en önemli organik maddelerini oluşturan organojenlerdir: proteinler, yağlar, karbonhidratlar, nükleik asitler. Soluduğumuz havanın bileşimi, metal olmayan elementlerden (oksijen $O_2$, nitrojen $N_2$, karbondioksit $CO_2$, su buharı $H_2O$, vb.) oluşan basit ve karmaşık maddeleri içerir.

Hidrojen Evrenin ana elementidir. Birçok uzay nesnesi (gaz bulutları, Güneş dahil yıldızlar) yarıdan fazlası hidrojenden oluşur. Atmosfer, hidrosfer ve litosfer de dahil olmak üzere Dünya'da bu miktar yalnızca %0,88$$'dır. Ancak bu kütleye göredir ve hidrojenin atomik kütlesi çok küçüktür. Bu nedenle, içeriğinin küçük olması sadece görünüştedir ve Dünya üzerindeki her 100$'lık atomun 17$'ı hidrojen atomudur.

Cevapları ile 9. sınıf için kimya biletleri

1 Numaralı Bilet

Periyodik yasa ve kimyasal elementlerin periyodik sistemi, D. I. Mendeleev. Seri (atom) numaralarına bağlı olarak küçük periyotlardaki elementlerin ve ana alt grupların özelliklerindeki değişim kalıpları.

Periyodik tablo, kimyasal elementler ve bunların oluşturduğu basit maddeler ve bileşikler hakkında en önemli bilgi kaynaklarından biri haline gelmiştir.

Dmitry Ivanovich Mendeleev Periyodik Tabloyu, "Kimyanın Temelleri" adlı ders kitabı üzerinde çalışırken, materyalin sunumunda maksimum tutarlılığı elde ederek oluşturdu. Bir sistemi oluşturan elementlerin özelliklerinde meydana gelen değişikliklere Periyodik Kanun denir.

Mendeleev'in 1869'da formüle ettiği periyodik yasaya göre, kimyasal elementlerin özellikleri periyodik olarak atom kütlelerine bağlıdır. Yani bağıl atom kütlesinin artmasıyla elementlerin özellikleri periyodik olarak tekrarlanır.*

Karşılaştırın: Zaman içinde değişen mevsimlerin sıklığı.

Bu model bazen ihlal edilir; örneğin argon (inert bir gaz), kütle olarak bir sonraki potasyumu (alkali metal) aşmaktadır. Bu çelişki 1914'te atomun yapısı incelenirken açıklandı. Periyodik Tablodaki bir elementin seri numarası sadece bir dizi değildir, fiziksel bir anlamı vardır; atom çekirdeğinin yüküne eşittir. Bu yüzden

Periyodik Yasanın modern formülasyonu şöyledir:

Kimyasal elementlerin özellikleri ve bunların oluşturduğu maddeler periyodik olarak atom çekirdeğinin yüküne bağlıdır.

Periyot, bir alkali metalle başlayıp inert bir gazla biten, atom çekirdeğinin artan yüküne göre düzenlenmiş bir dizi elementtir.

Bu dönemde çekirdeğin yükünün artmasıyla elementin elektronegatifliği artar, metalik (indirgeyici) özellikleri zayıflar ve basit maddelerin metalik olmayan (oksitleyici) özellikleri artar. Böylece, ikinci periyot alkali metal lityum ile başlar, ardından amfoterik özellikler sergileyen berilyum, bor, metal olmayan bir element vb. gelir. Son olarak flor bir halojendir ve neon ise inert bir gazdır.

(Üçüncü periyot yine bir alkali metalle başlar - bu periyodikliktir)

1-3. periyotlar küçüktür (bir satır içerir: 2 veya 8 element), 4-7. periyotlar ise 18 veya daha fazla elementten oluşan büyük periyotlardır.

Periyodik tabloyu derlerken Mendeleev, o dönemde bilinen benzer öğeleri dikey sütunlarda birleştirdi. Gruplar, kural olarak yüksek oksitte grup numarasına eşit bir değerliliğe sahip olan dikey element sütunlarıdır. Grup iki alt gruba ayrılmıştır:

Ana alt gruplar, küçük ve büyük dönemlerin elementlerini içerir ve benzer özelliklere sahip aileler oluşturur (alkali metaller - I A, halojenler - VII A, inert gazlar - VIII A).

(Periyodik tablodaki ana alt gruplara ait elementlerin kimyasal işaretleri “A” harfinin altında veya A ve B harflerinin bulunmadığı çok eski tablolarda ikinci periyodun elementinin altında bulunur)

Yan alt gruplar yalnızca uzun periyotlu elementler içerir; bunlara geçiş metalleri denir.

("B" veya "B" harfi altında)

Ana alt gruplarda nükleer yük (atom numarası) arttıkça metalik (indirgeyici) özellikler artar.

* daha doğrusu, elementlerin oluşturduğu maddeler, ancak “elementlerin özellikleri” derken bu genellikle atlanır

Periyodik yasa D.I. Mendeleev, atom çekirdeklerinin yüklerindeki artışa bağlı olarak kimyasal elementlerin özelliklerinde periyodik bir değişiklik belirleyen temel bir yasadır. D.I. tarafından açıldı. Mendeleev, Mart 1869'da o dönemde bilinen tüm elementlerin özelliklerini ve atom kütlelerinin değerlerini karşılaştırırken. Mendeleev “periyodik yasa” terimini ilk kez Kasım 1870'te kullandı ve Ekim 1871'de Periyodik Yasanın son formülasyonunu verdi: "basit cisimlerin özellikleri, ayrıca element bileşiklerinin formları ve özellikleri ve dolayısıyla özellikleri" Bunların oluşturduğu basit ve karmaşık cisimlerin her biri, atom ağırlıklarına periyodik olarak bağımlıdır."

Hund kuralı: Aynı alt seviyeye ait atomik yörüngelerin her biri önce bir elektronla, sonra da ikinci elektronlarla doldurulur.

Hund kuralına aynı zamanda maksimum çokluk ilkesi de denir. bir enerji alt seviyesindeki elektronların dönüşlerinin mümkün olan maksimum paralel yönü.

Serbest bir atomun en yüksek enerji seviyesinde sekizden fazla elektronu olamaz.

Bir atomun en yüksek enerji seviyesinde (dış elektron katmanında) bulunan elektronlara denir. harici; Herhangi bir elementin atomundaki dış elektronların sayısı hiçbir zaman sekizden fazla olmaz. Birçok element için, onların kimyasal özelliklerini büyük ölçüde belirleyen şey, (iç alt seviyeleri doldurulmuş) dış elektronların sayısıdır. Atomları doldurulmamış bir iç alt seviyeye sahip olan diğer elektronlar için, örneğin 3 D- Sc, Ti, Cr, Mn vb. gibi elementlerin atomlarının alt seviyesi, kimyasal özellikleri hem iç hem de dış elektronların sayısına bağlıdır. Bu elektronların tümüne denir değerlik; atomların kısaltılmış elektronik formüllerinde atom iskeletinin sembolünden sonra, yani köşeli parantez içindeki ifadeden sonra yazılırlar.

2.3. Periyodik Kanun ve Periyodik Element Tablosu

20. yüzyılın başında atomun yapısının keşfedilmesiyle elementlerin özelliklerindeki değişimlerin periyodikliğinin belirlendiği tespit edildi. atom ağırlığı değil nükleer yük, atom numarasına ve elektron sayısına eşittir; bir elementin atomunun elektron kabukları üzerindeki dağılımı kimyasal özelliklerini belirler.

Periyodik Yasanın modern formülasyonu şöyledir:

Periyodik sistemin daha da geliştirilmesi, içine giderek daha fazla yeni elementin yerleştirildiği tablonun boş hücrelerinin doldurulmasıyla ilişkilidir: soy gazlar, doğal ve yapay olarak elde edilen radyoaktif elementler. 2010 yılında 117. elementin senteziyle periyodik tablonun yedinci periyodu tamamlandı. Ancak periyodik tablonun alt sınırı sorunu modern teorik kimyanın en önemli sorunlarından biri olmayı sürdürüyor.

Periyodik yasanın grafik (tablo) ifadesi Mendeleev tarafından geliştirilen periyodik element sistemidir. .

Periyodik tablonun 3 biçimi diğerlerinden daha yaygındır: "kısa" (kısa dönem), "uzun" (uzun dönem), "ekstra uzun".

"Süper uzun" versiyonda her nokta tam olarak bir satır kaplar. "Uzun" versiyonda, lantanitler ve aktinitlerin genel tablodan çıkarılması, tabloyu daha kompakt hale getiriyor. “Kısa” kayıt biçiminde buna ek olarak dördüncü ve sonraki periyotlar 2 satır kaplar.

Z (H, He, Li, Be...) formunda artan sırada düzenlenmiş elementler yedi dönem.

Dönemlerde Alkali metallerden soy gazlara geçiş sırasında elementlerin özellikleri doğal olarak değişir.