Структура периодической системы Д.И.Менделеева: периоды, группы, семейства. Периодический характер изменения свойств элементов

Периодический закон химических элементов (1869г)

Закономерности строение таблицы:

• 7 периодов: 1-3 малые; 4-7 большие;

• все периоды начинаются щелочными металлами, а заканчиваются благородными газами;

• большие периоды имеют вставные декады d-элементов;

• 6 и 7 периоды имеют вставки из 14 f-элементов (ланатаноиды и актиноиды соответственно);

• с увеличением номера периода увеличивается число электронных оболочек во внешнем электронном слое;

• сходные по свойствам элементы разных периодов образуют 8 (18) групп: главные; побочные;

• все элементы, в зависимости от занимаемых электронами внешних электронных оболочек атомов, делятся на: s-элементы; p-элементы; d-элементы; f-элементы;

• периодически изменяется электронное строение атомов химических элементов;

• структура электронных оболочек каждого электронного слоя в атоме определяется орбитальным квантовым числом l и не зависит от главного квантового числа n;

• Z – формальный заряд ядра, номер элемента в периодической системе элементов. Массовое число A = + ; — число протонов в ядре; — число нейтронов в ядре. Элемент – совокупность атомов с одинаковым Z. Изотопы – атомы с одинаковым Z, но разным A.

Периодически изменяются:

• энергия ионизации атомов, .;

• энергия сродства к электрону, ;

• химические свойства простых веществ и их соединений;

• радиусы атомов и ионов;

• стандартная энтальпия образования соединений, ΔfH°;

• магнитные свойства;

• температуры плавления и кипения веществ.

Энергия ионизации

Энергия (потенциал) ионизации атома — минимальная энергия, необходимая для удаления электрона из атома. При движении слева направо по периоду энергия ионизации, вообще говоря, постепенно увеличивается, при увеличении порядкового номера в пределах группы — уменьшается. Минимальные первые потенциалы ионизации имеют щелочные металлы, максимальные - благородные газы. Для одного и того же атома вторая, третья и последующие энергии ионизации всегда увеличиваются, так как электрон приходится отрывать от положительно заряженного иона. Последовательность отрыва электронов - обычна обратная последовательности заселения орбиталей электронами в соответствии с принципом минимума энергии. Однако элементы, у которых заселяются d-орбитали, являются исключениями — в первую очередь они теряют не d-, а s-электроны.

Э → Э+ + ē, ΔH =

+ → Эn+ + ē, ΔH =

Способность к окислению в периоде уменьшается.

Способность к окислению в группе увеличивается.

Энергия сродства к электрону

Сродство атома к электрону — способность атомов присоединять добавочный электрон и превращаться в отрицательный ион. Мерой сродства к электрону служит энергия, выделяющая или поглощающаяся при этом. Наибольшим сродством к электрону обладают атомы галогенов. Для ряда элементов сродство к электрону близко к нулю или отрицательно, что значит отсутствие устойчивого аниона для данного элемента. Обычно сродство к электрону для атомов различных элементов уменьшается параллельно с ростом энергии их ионизации. Однако для некоторых пар элементов имеются исключения. Объяснение этому можно дать, основываясь на меньших размерах первых атомов и большем электрон-электронном отталкивании в них.

Э + ē → Э-, ΔH = Ee

Способность к восстановлению в периоде увеличивается.

Электроотрицательность

Электротрицательность характеризует способность атома химического элемента смещать в свою сторону электронное облако при образовании химической связи (в сторону элемента с более высокой электроотрицательностью).

Электроотрицательность в количественном отношении представляет собой приближенную величину, поскольку она зависит от того, в состав какого конкретного соединения входит данный атом.

По Малликену

= (+)/2

По Полингу ОЭО (Li)=1; (F)=4.

ОЭО в периоде увеличивается.

ОЭО в группе уменьшается.

Знание ОЭО позволяет оценить степень ионности связи.

Атомные и ионные радиусы

• Орбитальный радиус – расстояние от ядра до области с наибольшей электронной плотностью.

• Эффективный радиус вычисляется из длины связи В периоде эффективные радиусы немонотонно убывают, а в группах — возрастают.

• d-Сжатие – радиусы s-элементов больше радиусов d-элементов того же периода.

• Лантаноидное сжатие – радиусы p-элементов 5 и 6 периодов из одной и той же группы — почти одинаковы из-за наличия 4f-электронов у p-элементов 6 периода.