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

Периодические изменения свойств химических элементов. Современная трактовка периодического закона

Открытие периодического закона ознаменовало начало новой эпохи в развитии химии — её современного этапа. До этого накопленные в науке факты не имели внутренней связи. Периодический закон раскрыл глубокую связь между элементами, позволил учёным предсказывать свойства ещё не открытых элементов и их соединений и целенаправленно осуществлять поиск новых.

Развитие учения о периодичности шло по определённым историческим этапам (рис. 75).

Д.И. Менделеев не сомневался в достоверности открытого закона, твёрдо верил в его будущее, в его развитие. Незадолго до смерти он писал: «...периодическому закону будущее не грозит разрушением, а только надстройки и развитие обещает».

Периодический закон утвердил глубокую внутреннюю связь между элементами, позволил учёным предположить, что все атомы построены по общему плану. Он тем самым создал предпосылку для перехода к новому этапу развития науки, к познанию внутренней структуры атомов (открытие электрона, радиоактивности, разработка теории строения атома и т. д.). Следующим этапом стало раскрытие физической сущности закона на основе теории строения атома.

Вы уже знакомы со строением атомов и знаете, что заряд ядра атома — его главная характеристика. Заряд ядра совпадает с порядковым номером элемента в периодической системе Д.И. Менделеева.

Ученик Резерфорда английский учёный-физик Г. Мозли установил в 1913 г., что длина волны рентгеновского излучения у каждого элемента своя. Она увеличивается с возрастанием атомной массы. Мозли связал частоту этого излучения с порядковым номером элемента. Закон Мозли подтвердил, что изменение Д.И. Менделеевым порядковых номеров элементов в периодической системе соответствовало последовательному увеличению зарядов ядер их атомов. Этот вопрос вы уже обсуждали при изучении изотопов.

В связи с новыми открытиями в области строения атома периодический закон принял следующую современную формулировку.

Свойства элементов, а также формы и свойства их соединений находятся в периодической зависимости от величины заряда ядра атома (порядкового номера элемента).

Почему свойства элементов и их соединений изменяются периодически? В чём причина периодичности?

Ответ на данный вопрос также позволяет дать теория строения атома. Величина заряда ядра — главная характеристика элемента, мера его индивидуальности. От этой характеристики элемента зависят все остальные его свойства, она определяет число электронов и их состояние в атоме.

Возрастание Z атомов от первого до последнего элемента приводит к периодическому повторению электронных структур атомов и числа электронов на внешнем энергетическом уровне. В этом физический смысл периодического закона и причина периодичности изменения свойств элементов.

Периодическое изменение свойств элементов объясняется периодическим повторением числа электронов на внешнем энергетическом уровне и электронных структур атомов.

Проблема. Какие характеристики элементов связывает между собой периодический закон? Дайте схему причинно-следственных связей и их обоснование.

Теория строения атома способствовала развитию периодического закона и периодической системы химических элементов, определению их современного содержания. Она дала импульс к изучению внутреннего строения веществ, к открытию и получению новых элементов.

Основные понятия

Порядковый номер (заряд ядра) • Химическое соединение • Периодические изменения числа электронов в оболочках атомов химических элементов • Периодический закон • Периодичность

Вопросы и задания

1. Опишите важнейшие характеристики атомов элементов.

2. Дайте обобщённую характеристик) одного из элементов: № 8, 12 и 16 в периодической таблице в виде графической схемы.

3. В чём причина периодического изменения свойств элементов и их соединений? Ответ подтвердите примерами.

4. Дайте современную трактовку периодического закона. Почему свойства элементов находятся в зависимости от заряда ядра атома элемента?

5. Установите зависимость между изменением внешнего электронного слоя атомов элементов и характером этих элементов. Подтвердите её примерами.

6. Почему заряд ядра атомов элемента считают главной характеристикой? Дайте развёрнутую аргументацию.

7. В чём сущность закона Мозли и какое значение он имеет для объяснения явления периодичности?

<<< К началу параграфа