Какие изменения наблюдаются в изменении свойств
Важнейшей природной аксиомой без преувеличения можно назвать периодический закон Д.И. Менделеева. Это гениальное открытие великий химик сделал тогда, когда ещё не было знаний об атомном строении.
Основной закон химической науки
Менделеев в начале марта 1869 года создал прообраз будущей систематизации, назвав его «Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом родстве». В течение последующих 2-х лет он дорабатывал свой труд. Ввёл понятия о группах, рядах, периодах, придав системе очертания, близкие к современной.
Из-за отсутствия знаний о реальной атомной структуре в редакции первооткрывателя закон гласил: «свойства всех элементов, а вследствие и качества образуемых ими простых, а также сложных веществ, стоят в периодической зависимости от их атомного веса».
Более того, Дмитрий Иванович сумел этот постулат изобразить графически в виде таблицы. Сегодня усовершенствованная периодическая менделеевская систематизация вполне отвечает нынешним знаниям о строении вещества.
С учётом современных воззрений на атомное строение периодический закон (ПЗ) сегодня читается так: «Свойства атомов хим. элементов и образованных ими простых веществ состоят в периодической зависимости от зарядов ядер их атомов».
Устройство таблицы периодической системы
Матрица таблицы ПЗ фиксирует хим. элементы в конкретных клеточках во взаимосвязи с определённой физико-химической характеристикой. В таблице образца 1869 г. систематизировались в её рядах и столбиках 60 открытых к тому времени элементов. Сегодня их открыто 118 и ещё 8 принято считать гипотетическими.
Их расположение позволяет получить представление о валентности хим. элементов, числе электронов и других его параметрах.
Упорядочение хим. элементов в конструкции таблицы производится по горизонтали в рядах и по вертикали в столбцах.
Ряды носят названия периодов. Элементы располагаются в них по возрастающей порядкового номера и соответственно атомного веса.
В табличной матрице – 7 периодов. На первых 3-х, получивших название малых, распределилось 2,8 и 8 хим.элементов. Следующие периодические ряды – большие. В 4-м и 5-м рядах – по 18 элементов, в периоде под №6 их 32, в незаконченном седьмом – пока 31элемент.
Номер периода служит указателем количества энергетических уровней вокруг ядра атома с расположившимися на них отрицательно заряженными электронами. В частности, фосфор P, сера S и хлор Cl – элементы 3-го периода. Атомные ядра их окружены трёхслойной оболочкой из электронов.
Столбцы названы группами. В табличной матрице их 8. Хим. элементы в них находятся в самой высокой окислительной степени в отвечающих им окислах.
В группах происходит разделение на подгруппы: главные и побочные. Главные – содержат элементы, размещённые в малых периодах. В них также входят элементы с подобными характеристиками больших периодов.
В состав побочных подгрупп включены только те хим. элементы, которые находятся в больших периодах.
Физической сутью порядкового номера нужно считать число протонов и электронов в атоме.
ПЗ – источник любой информации о веществе!
Не надо зубрить тексты о природе и особенностях хим. соединений, надо понять лишь логику менделеевской систематики элементов и правила видоизменений по группам и периодам.
Развитие свойств по группам:
По структуре электронных оболочек элементы в группах похожи.
Замечание первое: Размеры атомов в группе сверху донизу растут. Это означает:
- у электронов, находящихся на наружной орбите притяжение к атомному ядру слабеет;
- у атома растёт склонность к потере электронов;
- эта возрастающая способность отдавать электроны говорит об усилении металлических свойств.
Отсюда первая закономерность:В группах в направлении сверху донизу идёт возрастание металлических свойствхим.элементов, а также усиливаются основные свойства соединений этих элементов.
Внутри одного периода при увеличении количества электронов ядро атома сжимается, возрастает энергия связи каждого электрона внешнего уровня с ядром. Например, ядро атома хлора будет удерживать электроны своего внешнего уровня намного сильнее, чем ядро атома натрия единственный электрон внешнего электронного уровня. При образовании химической связи между атомом натрия и хлора хлор «отберет» единственный электрон у атома натрия, то есть электронная оболочка хлора станет такой же, как у благородного газа аргона, а у натрия — такой же, как у благородного газа неона. Способность атома какого-либо химического элемента оттягивать на себя электроны другого химического элемента при столкновении при образовании химической связи называется электроотрицательностью. Электроотрицательность, как и многие другие параметры химических элементов, также подчиняется периодическому закону Д.И. Менделеева. Внутри одной подгруппы химических элементов электроотрицательность убывает, а при движении по ряду одного периода вправо электроотрицательность возрастает.
Если представить себе циферблат обычных круглых часов и его центр поместить в правый нижний угол таблицы Д.И. Менделеева, то свойства химических элементов будут однообразно изменяться при движении по ней вверх и вправо (по часовой стрелке) и противоположно вниз и влево (против часовой стрелки)
Развитие свойств в периодах:
Замечание второе:
- при движении в периоде с левой стороны в правую сторону величина атомов уменьшается;
- растёт число электронов на наружных орбитах атома, при этом происходит рост его электроотрицательности;
- электроотрицательность характеризует неметаллические свойства.
Вторая закономерность: с движением в периоде в правую сторону наблюдаетсярост неметаллических свойств и электроотрицательности элементов. Также усиливаются кислотные свойства образованных этими элементами соединений.
Основные направления эволюции свойств можно запомнить по следующей таблице.
Закон Д.И. Менделеева о периодичности химических явлений универсален. Он объективно функционирует в природе и всегда будет актуален. Более того, учёные установили, что периодическим изменениям подчиняется не только электронная структура атома, но ещё более тонкое строение атомного ядра. А это значит, что существует периодический характер изменения свойств в сложнейшем мире элементарных частиц.
Смотри также:
- Электронная конфигурация атомов и ионов. Основное и возбужденное состояние атомов
- Общая характеристика металлов IА–IIIА групп
- Характеристика переходных элементов (меди, цинка, хрома, железа)
- Общая характеристика неметаллов IVА–VIIА групп
Источник
Периодический закон изменения свойств химических элементов был открыт в 1869 году великим русским ученым Д.И. Менделеевым и в первоначальной формулировке звучал следующим образом:
«… свойства элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел, стоят в периодической зависимости от их атомного веса».
Атомным весом в те времена называли атомную массу химического элемента. Следует отметить, что в то время не было ничего известно о реальном строении атома и господствовала идея о его неделимости, в связи с чем Д.И. Менделеев сформулировал свой закон периодичного изменения свойств химических элементов и образованных ими соединений исходя из массы атомов. Позже после установления строения атома закон был сформулирован в следующей формулировке актуальной и в настоящий момент.
Свойства атомов химических элементов и образованных ими простых веществ находятся в периодической зависимости от зарядов ядер их атомов.
Графическим изображением периодического закона Д.И. Менделеева можно считать периодическую таблицу химических элементов, впервые построенную самим великим химиком, но несколько усовершенствованную и доработанную последующими исследователями. Фактически используемый в настоящее время вариант таблицы Д.И. Менделеева отражает современные представления и конкретные знания о строении атомов разных химических элементов.
Рассмотрим более детально современный вариант периодической системы химических элементов:
В таблице Д.И. Менделеева можно видеть строки, называемые периодами; всего их насчитывается семь. Фактически номер периода отражает число энергетических уровней, на которых расположены электроны в атоме химического элемента. Например, такие элементы, как фосфор, сера и хлор, обозначаемые символами P, S, и Cl, находятся в третьем периоде. Это говорит о том, что электроны в этих атомах расположены на трех энергетических уровнях или, если говорить более упрощенно, образуют трехслойную электронную оболочку вокруг ядер.
Каждый период таблицы, кроме первого, начинается щелочным металлом и заканчивается благородным (инертным) газом.
Все щелочные металлы имеют электронную конфигурацию внешнего электронного слоя ns1, а благородные газы — ns2np6, где n – номер периода, в котором находится конкретный элемент. Исключением из благородных газов является гелий (He) с электронной конфигурацией 1s2 .
Также можно заметить, что помимо периодов таблица делится на вертикальные столбцы — группы, которых насчитывается восемь. Большинство химических элементов имеет равное номеру группы количество валентных электронов. Напомним, что валентными электронами в атоме называются те электроны, которые принимают участие в образовании химических связей.
В свою очередь, каждая группа в таблице делится на две подгруппы – главную и побочную.
Для элементов главных групп количество валентных электронов всегда равно номеру группы. Например, у атома хлора, расположенного в третьем периоде в главной подгруппе VII группы, количество валентных электронов равно семи:
Элементы побочных групп имеют в качестве валентных электроны внешнего уровня или нередко электроны d-подуровня предыдущего уровня. Так, например, хром, находящийся в побочной подгруппе VI группы, имеет шесть валентных электронов – 1 электрон на 4s-подуровне и 5 электронов на 3d-подуровне:
Общее количество электронов в атоме химического элемента равно его порядковому номеру. Другими словами, общее количество электронов в атоме с номером элемента возрастает. Тем не менее, количество валентных электронов в атоме изменяется не монотонно, а периодически – от 1-го у атомов щелочных металлов до 8-ми для благородных газов.
Иными словами, причина периодического изменения каких-либо свойств химических элементов связана с периодическими изменениями в строении электронных оболочек.
При движении вниз по подгруппе атомные радиусы химических элементов возрастают ввиду увеличения количества электронных слоев. Тем не менее, при движении по одному ряду слева направо, то есть с ростом количества электронов для элементов, расположенных в одном ряду, происходит уменьшение радиуса атома. Данный эффект объясняется тем, что при последовательном заполнении одной электронной оболочки атома ее заряд, как и заряд ядра, увеличивается, что приводит к усилению взаимного притяжения электронов, в результате чего электронная оболочка «поджимается» к ядру:
Вместе с тем, внутри одного периода с ростом количества электронов происходит уменьшение радиуса атома, а также возрастает энергия связи каждого электрона внешнего уровня с ядром. Это означает, что, например, ядро атома хлора будет удерживать электроны своего внешнего уровня намного сильнее, чем ядро атома натрия единственный электрон внешнего электронного уровня. Более того, при столкновении атома натрия и хлора хлор «отберет» единственный электрон у атома натрия, то есть электронная оболочка хлора станет такой же, как у благородного газа аргона, а у натрия — такой же, как у благородного газа неона. Способность атома какого-либо химического элемента оттягивать на себя «чужие» электроны при столкновении с атомами другого химического элемента называется электроотрицательностью. Более подробно про электроотрицательность будет рассказано в главе, посвященной химическим связям, но нужно отметить, что, электроотрицательность, как и многие другие параметры химических элементов, также подчиняется периодическому закону Д.И. Менделеева. Внутри одной подгруппы химических элементов электроотрицательность убывает, а при движении по ряду одного периода вправо электроотрицательность возрастает.
Следует усвоить один полезный мнемонический прием, позволяющий восстановить в памяти то, как меняются те или иные свойства химического элемента. Заключается он в следующем. Представим себе циферблат обычных круглых часов. Если его центр поместить в правый нижний угол таблицы Д.И. Менделеева, то свойства химических элементов будут однообразно изменяться при движении по ней вверх и вправо (по часовой стрелке) и противоположно вниз и влево (против часовой стрелки):
Попробуем применить данный прием к размеру атома. Допустим, что вы точно помните, что при движении вниз по подгруппе в таблице Д.И. Менделеева радиус атома увеличивается, поскольку растет число электронных оболочек, но напрочь забыли, как изменяется радиус при движении влево и вправо.
Тогда нужно действовать следующим образом. Поставьте большой палец правой руки в правый нижний угол таблицы. Движение вниз по подгруппе будет совпадать с движением указательного пальца против часовой стрелки, как и движение влево по периоду, то есть радиус атома при движении влево по периоду, как и при движении вниз по подгруппе, увеличивается.
Аналогично и для других свойств химических элементов. Точно зная, как изменяется то или иное свойство элемента при движении вверх-вниз, благодаря данному методу вы сможете восстановить в памяти то, как меняется это же свойство при движении влево или вправо по таблице.
Источник
Анонимный вопрос
30 октября 2018 · 402,9 K
По каким закономерностям изменяются свойства элементов в таблице Менделеева?
Подготовила к ЕГЭ по химии 5000 учеников. С любого уровня до 100 в режиме онлайн 🙂 · vk.com/mendo_him
При движении по группе главной подгруппы сверху вниз⬇️
????Радиус атома увеличтвается
????Электроотрицательность уменьшается
????Окислительные свойства ослабевают
????Восстановительные свойства усиливаются
????Неметаллические ослабевают
????Металлические усиливаются
По периоду слева направо всё наоброт????
????Радиус уменьшается
????ЭО возрастает
????Окислительные свойства усиливаются
????Восстановительные ослабевают
????Неметаллические увеличиваются
????Металлические свойства ослабевают
Педагог, музыкант, начинающий путешественник и немножко психолог
В периодах (слева направо): увеличивается заряд ядра, число электронов на внешнем уровне, уменьшается радиус атомов, в связи с этим увеличивается прочность связи электронов с ядром и электроотрицательность, что в свою очередь ведет к усилению окислительных свойств (неметаличности) и ослаблению восстановительных (металличности).
В группах (сверху… Читать далее
Можете зайти на этот форум и найти нужный вам ответ!!Осень будем рады вас там видеть!♥️https://blog.pachca.com/post… Читать дальше
Объясните,как правильно нужно расставлять коэффициенты в уровнении реакций (химия)?
Химик, книгоголик, театрофил, сентиментальный пирожок
Прежде всего, нужно убедиться, что реакция записана правильно, что из данных реагентов получаются данные продукты, нет где-нибудь потерявшейся воды или лишнего осадка. Если речь о школьной химии, то, скорее всего, у вас на руках уже есть готовая реакция с исходниками слева и продуктами справа, в которой нужно только расставить коэффициенты, так что перейдём к следующему шагу.
В левой и правой частях уравнения должно сойтись количество атомов одного и того же элемента (если слева пять кислородов, то и справа должно быть тоже пять). Обычно проблема с расстановкой коэффициентов возникает в окислительно-восстановительных реакциях (ОВР), и тут удобнее всего, на мой взгляд, пользоваться методом электронного баланса. Сначала нужно определить, какие элементы в процессе реакции меняют свою степень окисления и на сколько. Вот, например, простая реакция образования оксида фосфора (V):
xP + yO2 = zP2O5
У элементного фосфора степень окисления равна нулю. У элементного кислорода – тоже. У фосфора же в оксиде степень окисления равна +5, а степень окисления кислорода в оксиде равна -2. Значит (е = электрон):
Р(0) – 5е = Р(+5) – фосфор отдаёт 5 электронов;
О2 + 4е = 2 О(-2) – кислород принимает 4 электрона.
Чтобы количество отданных и принятых электронов уравнялось и не было ничего лишнего/недостающего, нужно первое уравнение умножить на 4, а второе – на 5. Тогда 4 атома фосфора отдадут 20 электронов, а 5 молекул кислорода примут 20 электронов. Получаем:
4Р + 5 О2 = zP2O5
Отсюда:
4Р + 5 О2 = 2 Р2О5. Реакция уравнена.
Это достаточно простой пример, который, тем не менее, неплохо иллюстрирует электронный баланс. Вот здесь можно ознакомиться с более сложными примерами. И, конечно, теорию нужно закреплять на практике: берите уравнения и расставляйте в них коэффициенты, и очень скоро всё начнёт получаться даже с объёмными реакциями со всякими страшными перманганатами и перхлоратами. Удачи! (:
Прочитать ещё 1 ответ
Как определяется валентность у химического элемента?
Подготовила к ЕГЭ по химии 5000 учеников. С любого уровня до 100 в режиме онлайн 🙂 · vk.com/mendo_him
????Что такое валентность?
Это способность атомов образовывать химические связи
????Существует два вида валентности,разберем их:
????постоянная(у металлов главных подгрупп)
????переменная(у неметаллов и металлов побочных подгрупп)
Переменная валентность делится на высшую и низшую
????Как определить валентность?
????Высшая валентность равна группе,в которой находится элемент
????Низшая валентность определяется так: из 8 отнимаем номер группы,в которой находится элемент
Как определить валентность по таблице менделеева?
Номер группы, в которой расположен атом в периодической таблице равен его высшей валентности. Низшая валентность определяется разницей между числом восемь и номером группы. Натрий и алюминий имеют только одно значение валентности, равное номеру группы.
Источник
Видеоурок: Изменение свойств элементов и их соединений по периодам и группам
Лекция: Закономерности изменения свойств элементов и их соединений по периодам и группам
Закон Д.И. Менделеева
Русский ученый Д. И. Менделеев успешно работал во многих областях науки. Однако наибольшую известность ему принесло уникальное открытие периодического закона химических элементов в 1869 г. Изначально, он звучал таким образом: «Свойства всех элементов, а вследствие и качества образуемых ими простых, а также сложных веществ, стоят в периодической зависимости от их атомного веса».
В настоящее время формулировка закона иная. Дело в том, что во времена открытия закона ученые не имели представления о строении атома, а за атомный вес принимался вес химического элемента. Впоследствии активного изучения атома и получения новых сведений о его строении, был выведен закон, имеющий актуальность в наши дни: «Свойства атомов хим. элементов и образованных ими простых веществ в периодической зависимости от зарядов ядер их атомов».
Закон так же выражен графически. Наглядно его изображает таблица:
Периодическая таблица Д.И. Менделеева
На данном уроке мы научимся извлекать из неё важную и нужную для постижения науки информацию. В ней вы видите строки. Это периоды. Всего их семь. Вспомните из предыдущего урока, что номер каждого периода демонстрирует количество энергетических уровней, на которых размещаются электроны атома химического элемента. Например, натрий (Na) и магний (Mg) находятся в третьем периоде, значит их электроны размещены на трех энергетических уровнях. Все периоды, за исключением 1 – го берут начало со щелочного металла, и завершаются благородным газом.
Электронная конфигурация:
щелочного металла – ns1,
благородного газа – ns2p6, за исключением гелия (Не) – 1s2.
Где n – является номером периода.
Еще мы видим в таблице вертикальные столбцы – это группы. В одних таблицах вы можете увидеть 18 групп, нумерованных арабскими цифрами. Такая форма таблица называется длинной, она появилась после обнаружения отличий d-элементов от s- и p-элементов. Но традиционной, созданной Менделеевым является короткая форма, где элементы сгруппированы в 8 групп, нумерованных римскими цифрами:
В дальнейшем мы будем пользоваться уже знакомой и привычной для вас короткой таблицей.
Итак, какую информацию нам дают номера групп? Из номера мы узнаем число электронов, образующих химические связи. Они называются
валентными
. 8 групп подразделены на две подгруппы: главная и побочная.
В главную входят электроны s- и p-подуровней. Это подгруппы IА, IIА, IIIА, IVА, VА, VIА, VIIА и VIIIА. Например, аллюминий (Al) – элемент главной подгруппы III группы имеет … 3s2 3p1 валентных электрона.
Элементы, располагающиеся в побочных подгруппах, содержат электроны d – подуровня. Побочными являются группы IБ, IIБ, IIIБ, IVБ, VБ, VIБ, VIIБ и VIIIБ. Например, марганец (Mn) – элемент главной подгруппы VII группы имеет …3d5 4s2 валентных электрона.
В короткой таблице s- элементы обозначены красным, p-элементы желтым, d-элементы синим и f-элементы белым цветами.
- Какую еще информацию мы можем извлечь из таблицы? Вы видите, что каждому элементу присвоен порядковый номер. Тоже не случайно. Судя по номеру элемента, мы можем судить о количестве электронов в атоме данного элемента. К примеру, кальций (Ca) находится под номером 20, значит электронов в его атоме 20.
Но следует помнить, что численность валентных электронов периодически меняется. Связанно это с периодическими изменениями электронных оболочек. Так, при перемещении вниз по подгруппе атомные радиусы всех химических элементов начинают расти. Потому что растет количество электронных слоев. Если же перемещаться горизонтально по одному ряду радиус атома уменьшается. Почему так происходит? А связанно это с тем, что при заполнении одной электронной оболочки атома, происходящем поочередно, ее заряд возрастает. Это приводит к увеличению взаимопритяжения электронов и их сжиманию вокруг ядра.
Еще из таблицы можно сделать и такой вывод, чем выше порядковый номер элемента, тем меньше радиус атома. Почему? Дело в том, что при увеличении общего количества электронов, происходит уменьшение радиуса атома. Чем больше электронов, тем выше энергия их связи с ядром. Например, ядро атома фосфора (Р) намного сильнее удерживает электроны своего внешнего уровня, чем ядро атома натрия (Na), имеющего один электрон на внешнем уровне. И если атомы фосфора и натрия вступят в реакцию, фосфор отберет этот электрон у натрия, потому что фосфор более электроотрицательный. Этот процесс называется электроотрицательностью. Запомните, при движении вправо по одному ряду элементов таблицы их электроотрицательность возрастает, а внутри одной подгруппы она уменьшается. О данном свойстве элементов мы подробнее скажем на следующих уроках.
Запомните:
1. В периодах с увеличением порядкового номера мы можем наблюдать:
- увеличение ядерного заряда и уменьшение атомного радиуса;
- увеличение числа внешних электронов;
- увеличение ионизации и электроотрицательности;
- возрастание неметаллических окислительных свойств и убывание металлических восстановительных свойств;
- возрастание кислотности и ослабевание основности гидроксидов и оксидов.
2. В А-группах с увеличением порядкового номера мы можем наблюдать:
- увеличение ядерного заряда и увеличение атомного радиуса;
- уменьшение ионизации и электроотрицательности;
- убывание неметаллических окислительных свойств и возрастание металлических восстановительных свойств;
- возрастание основности и ослабевание кислотности гидроксидов и оксидов.
Вспомним химическую терминологию:
Ионизация – это процесс превращения атомов в ионы (положительно заряженные катионы или отрицательно заряженные анионы) во время химической реакции.
Электроотрицательность – это способность атома к притягиванию электрона другого атома во время химических реакций.
Окисление – процесс передачи электрона атома восстановителя (донора электрона) атому окислителя (акцептору электрона) и увеличение степени окисления атома вещества.
Существуют три значения степени окисления:
- при высокой электроотрицательности элемента, он сильнее притягивает к себе электроны и его атомы приобретают отрицательную степень окисления (к примеру, фтор всегда имеет степень окисления – 1);
- при низкой электроотрицательности, элемент отдает электроны и приобретает положительную степень окисления (все металлы имеют +степень, к примеру, калий +1, кальций +2, алюминий +3);
- атомы простых веществ, состоящих из одного элемента у атомов с высокими и свободные атому имеют нулевую степень.
Степень окисления ставится над символом элемента:
Восстановление – встречный окислению процесс приема электрона атома окислителя (акцептора электрона) атомом восстановителя (донором электрона) и уменьшение степени окисления атома вещества.
Кислотность – способность вещества (органического соединения) отдавать протон другим атомам, т. е. быть донором протона.
Основность – способность вещества (органического соединения) принимать протон другого атома, т. е. быть акцептором протона.
Источник