Глава 8. Периодический закон и периодическая система Д.И. Менделеева

§ 41. Периодические изменения свойств химических элементов. Современная трактовка периодического закона

С какими свойствами-характеристиками элементов вы знакомы? Влияют ли свойства элементов на свойства образованных ими веществ? Дайте менделеевскую формулировку периодического закона. Объясните ход мысли Д.И. Менделеева при классификации элементов.

Для описания и систематизации химических элементов необходимо знать их характеристики: порядковый номер (заряд ядра его атомов) и относительную атомную массу.

Из них заряд ядра атомов является общей, неизменной при химических реакциях главной характеристикой для определения элемента.

Для описания элементов, кроме перечисленных выше количественных характеристик, нужны и другие, в том числе качественные, характеристики элемента. Таковыми являются электронное строение и свойства его атомов.

Особое значение имеют электроны, расположенные на внешнем электронном слое, — валентные электроны. У элементов-металлов их обычно 1-2, реже 3, у неметаллов — 4 и больше. У элементов больших периодов побочных подгрупп валентными являются электроны не только внешнего, но и предвнешнего слоя. От валентных электронов зависит реакционная способность атомов к образованию химических связей с другими атомами, к образованию химических соединений.

Химическое соединение — это химически индивидуальное вещество, состоящее из химически связанных атомов одного (простое вещество) или нескольких (сложное вещество) элементов, имеющее определённый состав.

Простые и сложные вещества — это формы реального существования элементов в природе. Характер элементов влияет на свойства образованных ими веществ, и наоборот, зная свойства веществ, можно судить о характере элемента.

Д.И. Менделеев придавал большое значение знанию форм и свойств типичных кислородных и водородных соединений элемента для его характеристики. Под формой соединений он понимал сходство в составе типичных для группы элементов их соединений, выраженное общими формулами. Так, элементы с валентностью VI (обычно они занимают главную подгруппу VI группы периодической системы) имеют следующие формы кислородных и водородных соединений: RO₃; RH₂.
Типичные металлические элементы образуют основные оксиды и гидроксиды, проявляя в этих формах соединений низкие значения валентности. У неметаллических элементов высшие кислородные соединения (оксиды и гидроксиды) имеют кислотный характер. Эти элементы образуют газообразные водородные соединения. Многие элементы проявляют промежуточные свойства. Обобщить полученные знания о свойствах элементов можно графически (рис. 73).
Характерные признаки типичного элемента

Задание. Пользуясь таблицей 22, выявите периодические изменения свойств элементов, а также форм и свойств их соединений с возрастанием порядкового номера с № 1 по № 20.

Изменение свойств химических элементов

На основе проделанного анализа выведем закономерности изменения свойств элементов с увеличением их порядкового номера:

важнейшие количественные характеристики элемента — заряд ядра его атомов и атомная масса возрастают монотонно;

структуры внешнего электронного слоя изменяются скачкообразно;

периодически повторяются формы и свойства оксидов и гидроксидов элементов;

периодически повышается валентность элементов по кислороду и убывает по водород).

Проблема. Какова зависимость между характеристиками элемента, меняющимися монотонно и периодически?

Рассмотрим эту связь на примере заряда ядра атомов и их внешних электронов. Для этого построим график (рис. 74). Отметим на горизонтальной линии заряд ядра атома (Z), а на вертикальной — число электронов на внешнем слое атомов элементов.

Зависимость числа электронов внешнего слоя от заряда ядра атома элемента

Вывод
Число электронов внешнего электронного слоя атомов элементов периодически изменяется при монотонном возрастании величины заряда ядра их атомов.

Окончание параграфа >>>