Также по теме

ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЭЛЕМЕНТОВ

ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЭЛЕМЕНТОВ представляет собой классификацию химических элементов в соответствии с периодическим законом, устанавливающим периодическое изменение свойств химических элементов по мере увеличения их атомной массы, связанного с увеличением заряда ядра их атомов; поэтому заряд ядра атома совпадает с порядковым номером элемента в периодической системе и называется атомным номером элемента. Периодическая система элементов оформляется в виде таблицы (периодическая таблица элементов), в горизонтальных рядах которой – периодах – происходит постепенное изменение свойств элементов, а при переходе от одного периода к другому – периодическое повторение общих свойств; вертикальные столбцы – группы – объединяют элементы со сходными свойствами. Периодическая система позволяет без специальных исследований узнать о свойствах элемента только на основании известных свойств соседних по группе или периоду элементов. Физические и химические свойства (агрегатное состояние, твердость, цвет, валентность, ионизация, стабильность, металличность или неметалличность и т.д.) можно предсказывать для элемента на основании периодической таблицы.

В конце 18 и начале 19 вв. химики пытались создавать классификации химических элементов в соответствии с их физическими и химическими свойствами, в частности на основе агрегатного состояния элемента, удельного веса (плотности), электропроводности, металличности – неметалличности, основности – кислотности и т.д.

Классификации по «атомному весу»

(т.е. по относительной атомной массе).

Гипотеза Праута.

В 1805 Дж.Дальтон определил атомные веса нескольких элементов, приняв за единицу атомную массу водорода, а Й.Берцелиус в 1815 значительно уточнил величины атомных весов. Ученые пытались установить простые (целочисленные) соотношения между атомными весами элементов. У.Праут в 1815 предположил, что атомные веса всех элементов связаны простыми кратными отношениями с атомным весом водорода. Но более точные определения атомных весов, выполненные Ж.Дюма и особенно Берцелиусом, а впоследствии и Ж.Стасом, разрушили гипотезу Праута, так как были получены дробные величины атомных весов. И только в начале 20 в., когда стало известно строение атома, идеи Праута возродились.

Триады Доберейнера.

И.Доберейнер в 1816–1829 установил, что для триад сходных элементов, таких, как Cl, Br, I и Ca, Sr, Ba, атомные массы и величины некоторых физических свойств находятся в арифметической прогрессии и для каждого второго элемента свойство можно предсказать как среднее между свойствами двух крайних. Существование такой прямой взаимосвязи для всех элементов казалось вероятным, но количественная оценка была невозможна из-за путаницы между атомными и эквивалентными весами до тех пор, пока С.Канниццаро в 1858 не пересмотрел величины атомных весов.

Октавы Ньюлендса.

Дж.Ньюлендс в 1864, анализируя все известные триады и расширяя по возможности их в семейства по 4–5 элементов, получил общую таблицу, что позволило ему предположить существование одного или двух неоткрытых элементов. Затем он перестроил классификацию элементов в порядке увеличения атомного веса и обнаружил периодическую повторяемость свойств у каждого восьмого элемента. К сожалению, Ньюлендс не оставил свободные места в таблице для неоткрытых элементов, а его предложение назвать новую таблицу законом октав встретило холодный прием.

Периодический закон.

Два других химика, русский ученый Д.И.Менделеев и немецкий ученый Л.Мейер независимо друг от друга предложили классификацию элементов в виде семейств, в которых периодически повторяются сходные свойства, когда элементы расположены в порядке увеличения атомного веса. Оба опубликовали свои таблицы (Менделеев – в 1869, а Мейер – в 1870) и дали формулировку нового открытого периодического закона. Уверенность Менделеева в правильности периодического закона была так велика, что он не колеблясь исправил известные значения атомных весов на основании открытого закона. Он предсказал существование и довольно точно описал свойства трех новых, еще неизвестных тогда элементов, которые были открыты через несколько лет: галлия (1875), скандия (1879) и германия (1886).

Периодическая таблица.

Менделеев расположил элементы в порядке увеличения их атомного веса и в 1869 предложил таблицу размещения семейств элементов (табл. 1). Модифицированная форма таблицы (табл. 2), в которой семейства (группы) элементов расположены в колонках, была предложена им в 1871 и существует до настоящего времени. Наряду с ней получила распространение развернутая форма таблицы. См. также ХИМИЯ; ЭЛЕМЕНТЫ ХИМИЧЕСКИЕ.

Таблица 1. Периодическая таблица элементов, опубликованная Менделеевым в 1869
Таблица 1. ПЕРИОДИЧЕСКАЯ ТАБЛИЦА ЭЛЕМЕНТОВ, ОПУБЛИКОВАННАЯ МЕНДЕЛЕЕВЫМ В 1869
(первая версия)
      Ti = 50 Zr = 90 ? = 180
      V = 51 Nb = 94 Ta = 182
      Cr = 52 Mo = 96 W = 186
      Mn = 55 Rh = 104,4 Pt = 197,4
      Fe = 56 Ru = 104,4 Ir = 198
    Ni = Co = 59 Pd = 106,6 Os = 199
H = 1     Cu = 63,4 Ag = 108 Hg = 200
  Be = 9,4 Mg = 24 Zn = 65,2 Cd = 112  
  B = 11 Al = 27,4 ? = 68 Ur = 116 Au = 197?
  C = 12 Si = 28 ? = 70 Sn = 118  
  N = 14 P = 31 As = 75 Sb = 122 Bi = 210?
  O = 16 S = 32 Se = 79,4 Te = 128?  
  F = 19 Cl = 35,5 Br = 80 I = 127  
Li = 7 Na = 23 K = 39 Rb = 85,4 Cs = 133 Tl = 204
    Ca = 40 Sr = 87,6 Ba = 137 Pb = 207
    ? = 45 Ce = 92    
    ?Er = 56 La = 94    
    ?Yt = 60 Di = 95    
    ?In = 75,6 Th = 118    
Таблица 2. Модифицированная Таблица Менделеева
Таблица 2. МОДИФИЦИРОВАННАЯ ТАБЛИЦА МЕНДЕЛЕЕВА
Группа I II III IV V VI VII   VIII   0
Формула оксида или гидрида
Подгруппа
R2O


А В
RO


А В
R2O3


В А
RH4
RO2

В А
RH3
R2O5

В А
RH2
RO3

В А
RH
R2O7

В А
       
Период 1 1
H
Водород
1,0079
                  2
He
Гелий
4,0026
Период 2 3
Li
Литий
6,941
4
Be
Бериллий
9,0122
5
B
Бор
10,81
6
C
Углерод
12,011
7
N
Азот
14,0067
8
O
Кислород
15,9994
9
F
Фтор
18,9984
      10
Ne
Неон
20,179
Период 3 11
Na
Натрий
22,9898
12
Mg
Магний
24,305
13
Al
Алюминий
26,9815
14
Si
Кремний
28,0855
15
P
Фосфор
30,9738
16
S
Сера
32,06
17
Cl
Хлор
35,453
      18
Ar
Аргон
39,948
Период 4 19
K
Калий
39,0983
29
Cu
Медь
63,546
20
Ca
Кальций
40,08
30
Zn
Цинк
65,39
21
Sc
Скандий
44,9559
31
Ga
Галлий
69,72
22
Ti
Титан
47,88
32
Ge
Германий
72,59
23
V
Ванадий
50,9415
33
As
Мышьяк
74,9216
24
Cr
Хром
51,996
34
Se
Селен
78,96
25
Mn
Марганец
54,9380
35
Br
Бром
79,904
26
Fe
Железо
55,847
27
Co
Кобальт
58,9332
28
Ni
Никель
58,69




36
Kr
Криптон
83,80
Период 5 37
Rb
Рубидий
85,4678
47
Ag
Серебро
107,868
38
Sr
Стронций
87,62
48
Cd
Кадмий
112,41
39
Y
Иттрий
88,9059
49
In
Индий
114,82
40
Zr
Цирконий
91,22
50
Sn
Олово
118,69
41
Nb
Ниобий
92,9064
51
Sb
Сурьма
121,75
42
Mo
Молибден
95,94
52
Te
Теллур
127,60
43
Tc
Технеций
[97]
53
I
Иод
126,9044
44
Ru
Рутений
101,07
45
Rh
Родий
102,9055
46
Pd
Палладий
106,4




54
Xe
Ксенон
131,29
Период 6 55
Cs
Цезий
132,9054
79
Au
Золото
196,9665
56
Ba
Барий
137,33
80
Hg
Ртуть
200,59
57*
La
Лантан
138,9055
81
Tl
Таллий
204,38
72
Hf
Гафний
178,49
82
Pb
Свинец
207,21
73
Ta
Тантал
180,9479
83
Bi
Висмут
208,9804
74
W
Вольфрам
183,85
84
Po
Полоний
[209]
75
Re
Рений
186,207
85
At
Астат
[210]
76
Os
Осмий
190,2
77
Ir
Иридий
192,2
78
Pt
Платина
195,08




86
Rn
Радон
[222]
Период 7 87
Fr
Франций
[223]
88
Ra
Радий
226,0254
89**
Ac
Актиний
227,028
104


[261]
105


[258]
106


[260]
107


[262]
108


[265]
109


[266]


 
 
* 58
Ce
140,12
59
Pr
140,9077
60
Nd
144,24
61
Pm
[145]
62
Sm
150,36
63
Eu
151,96
64
Gd
157,25
65
Tb
158,9254
66
Dy
162,50
67
Ho
164,9304
68
Er
167,26
69
Tm
168,9342
70
Yb
173,04
71
Lu
174,967
** 90
Th
232,0381
91
Pa
231,0359
92
U
238,0289
93
Np
237,0482
94
Pu
[244]
95
Am
[243]
96
Cm
[247]
97
Bk
[247]
98
Cf
[251]
99
Es
[252]
100
Fm
[257]
101
Md
[258]
102
No
[259]
103
Lr
[260]
*Лантаноиды: церий, празеодим, неодим, прометий, самарий, европий, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий, лютеций.
**Актиноиды: торий, протактиний, уран, нептуний, плутоний, америций, кюрий, берклий, калифорний, эйнштейний, фермий, менделевий, нобелий, лоуренсий.
Примечание. Атомный номер указан над символом элемента, атомная масса указана под символом элемента. Величина в скобках – массовое число наиболее долгоживущего изотопа.

Периоды.

В этой таблице Менделеев расположил элементы в горизонтальных рядах – периодах. Таблица начинается с очень короткого периода, содержащего только водород и гелий. Следующие два коротких периода содержат по 8 элементов. Затем располагаются четыре длинных периода. Все периоды, кроме первого, начинаются со щелочного металла (Li, Na, K, Rb, Cs), и все периоды заканчиваются благородным газом. В 6-м периоде находится серия из 14 элементов – лантаноиды, которой формально нет места в таблице и ее обычно располагают под таблицей. Другая аналогичная серия – актиноиды – находится в 7-м периоде. Эта серия включает элементы, полученные в лаборатории, например бомбардировкой урана субатомными частицами, и также размещается под таблицей ниже лантаноидов.