> Περιοδικός πίνακας

Χαρακτηριστικά και δομή Περιοδικός πίνακας χημικών στοιχείων του Mendeleevα: θέση στοιχείων, σύστημα διανομής, ατομικός αριθμός του στοιχείου.

Περιοδικός Πίνακας– διάταξη των χημικών στοιχείων με βάση τις ηλεκτρονικές τους διαμορφώσεις και επαναλαμβανόμενα χημικά χαρακτηριστικά.

Στόχος της μάθησης

• Κατανοήστε πώς είναι διατεταγμένα τα χημικά στοιχεία στον περιοδικό πίνακα.

Κύρια σημεία

• Ο περιοδικός πίνακας είναι η κύρια βάση για τον χαρακτηρισμό της χημικής συμπεριφοράς των στοιχείων.
• Ο πίνακας περιέχει μόνο εκείνα τα χημικά στοιχεία που έχουν μοναδικό ατομικό αριθμό (τον αριθμό των πρωτονίων στον πυρήνα).
• Η πρωτοκαθεδρία της δημοσίευσης του πρώτου πίνακα ανατίθεται στον Ντμίτρι Μεντελέεφ.

Οροι

• Στοιχείο είναι οποιαδήποτε από τις απλούστερες χημικές ουσίες που δεν μπορούν να αναλυθούν χημική αντίδρασηή χημικός παράγοντας.
• Ο περιοδικός πίνακας είναι ένα διάγραμμα χημικών στοιχείων που είναι διατεταγμένα σύμφωνα με τον ατομικό τους αριθμό.
• Ατομικός αριθμός είναι ένας αριθμός ίσος με τον αριθμό των πρωτονίων που χαρακτηρίζει τις χημικές ιδιότητες (Z).

Ο περιοδικός πίνακας είναι μια λίστα χημικών στοιχείων που διατάσσονται με βάση τους ατομικούς τους αριθμούς, τις ηλεκτρονικές διαμορφώσεις και τα επικαλυπτόμενα χημικά χαρακτηριστικά τους. Τα στοιχεία παρουσιάζονται σύμφωνα με τον ατομικό τους αριθμό με αύξουσα σειρά. Πώς μοιάζει η δομή του περιοδικού πίνακα; Το τυπικό σχήμα τραπεζιού φιλοξενεί ένα πλέγμα 18 x 7. Μπορεί να αποδομηθεί σε 4 ορθογώνια μπλοκ: s - προς τα αριστερά, p - προς τα δεξιά, d - στη μέση και f - κάτω από το τελευταίο. Οι σειρές του πίνακα είναι τελείες. Οι στήλες s-, d- και p- ονομάζονται ομάδες, μερικές από τις οποίες έχουν τα δικά τους ονόματα (για παράδειγμα, αλογόνα ή ευγενή αέρια).

Ο περιοδικός πίνακας δέχεται επαναλαμβανόμενες τάσεις, επομένως μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία σχέσεων μεταξύ των χαρακτηριστικών των στοιχείων. Αυτό καθιστά επίσης δυνατή την πρόβλεψη στοιχείων που δεν έχουν ακόμη ανακαλυφθεί. Ως αποτέλεσμα, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανάλυση της χημικής συμπεριφοράς.

Τυπική μορφή του περιοδικού πίνακα, στον οποίο τα χρώματα αντιπροσωπεύουν διαφορετικές κατηγορίες στοιχείων

Χαρακτηριστικά του περιοδικού πίνακα

Ας δούμε τις ιδιότητες και τα χαρακτηριστικά του περιοδικού πίνακα των χημικών στοιχείων. Όλες οι ποικιλίες του περιοδικού πίνακα περιέχουν αποκλειστικά χημικά στοιχεία. Κάθε ένα έχει έναν μοναδικό ατομικό αριθμό - τον αριθμό των πρωτονίων στον πυρήνα. Πολλά στοιχεία έχουν διαφορετικούς αριθμούς νετρονίων - ισοτόπων. Για παράδειγμα, ο άνθρακας έχει τρία φυσικά ισότοπα. Όλα τα άτομά του έχουν έξι πρωτόνια, τα περισσότερα από τα οποία έχουν έξι νετρόνια και περίπου το 1% έχει 7 νετρόνια. Στον πίνακα, τα ισότοπα δεν χωρίζονται ποτέ, καθώς ομαδοποιούνται σε ένα στοιχείο. Εάν τα στοιχεία στερούνται σταθερών ισοτόπων, τότε είναι προικισμένα με μάζα που ανήκει στα πιο σταθερά (που υποδεικνύονται σε παρενθέσεις).

Οι επιστήμονες μπόρεσαν να ανακαλύψουν ή να συνθέσουν όλα τα στοιχεία με ατομικούς αριθμούς από 1 (υδρογόνο) έως 118 (oganesson). Αλλά και πέρα ​​από το τελευταίο στοιχείο, η δημιουργία νέων συνεχίζεται. Υπάρχει ακόμη συζήτηση για το αν πρέπει να προστεθούν νέα στο τραπέζι.

Αν και οι προηγούμενοι πίνακες είναι γνωστοί, η πρώτη δημοσίευση ήταν η έκδοση του Ντμίτρι Μεντελέεφ το 1869. Το δημιούργησε για να δείχνει περιοδικές τάσεις στα χαρακτηριστικά ορισμένων στοιχείων. Κατάφερε επίσης να προβλέψει ακίνητα που δεν είχαν ακόμη βρεθεί, τα οποία καταγράφηκαν στον πίνακα μετά από αυτόν. Με την έλευση νέων στοιχείων επεκτάθηκε και συμπληρώθηκε.

Ο περιοδικός πίνακας του Mendeleev (1869) εμφανίζει τις περιόδους κάθετα και ομαδοποιεί οριζόντια

Γνωστό για τον φωτισμό του περιοδικού πίνακα των στοιχείων

ΥΠΑΡΧΕΙ ΟΡΙΟ;
ΠΕΡΙΟΔΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ
D.I.MENDELEEV;

ΑΝΑΚΑΛΥΨΗ ΝΕΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ

ΠΤο πρόβλημα της συστηματοποίησης των χημικών στοιχείων έχει προσελκύσει μεγάλη προσοχή μέσα του 19ουαιώνα, όταν έγινε σαφές ότι η ποικιλομορφία των ουσιών γύρω μας είναι αποτέλεσμα διαφορετικών συνδυασμών ενός σχετικά μικρού αριθμού χημικών στοιχείων.

Μέσα στο χάος των στοιχείων και των ενώσεων τους, ο μεγάλος Ρώσος χημικός D.I. Mendeleev ήταν ο πρώτος που αποκατέστησε την τάξη δημιουργώντας τον δικό του περιοδικό πίνακα στοιχείων.

Η 1η Μαρτίου 1869 θεωρείται ημέρα έναρξης περιοδικός νόμος, όταν ο Mendeleev το ανέφερε στην επιστημονική κοινότητα. Ο επιστήμονας τοποθέτησε στον πίνακα του τα 63 γνωστά εκείνη την εποχή στοιχεία με τέτοιο τρόπο ώστε οι κύριες ιδιότητες αυτών των στοιχείων και των ενώσεων τους να αλλάζουν περιοδικά καθώς αυξανόταν η ατομική τους μάζα. Οι παρατηρούμενες αλλαγές στις ιδιότητες των στοιχείων στις οριζόντιες και κάθετες κατευθύνσεις του πίνακα ακολουθούσαν αυστηρούς κανόνες. Για παράδειγμα, ο μεταλλικός (βασικός) χαρακτήρας που εκφράζεται σαφώς στα στοιχεία της ομάδας Ia μειώθηκε με την αύξηση της ατομικής μάζας κατά μήκος του οριζόντιου πίνακα και αυξήθηκε κατακόρυφα.

Στηριζόμενη σε ανοιχτό δίκαιο, ο Mendeleev προέβλεψε τις ιδιότητες πολλών στοιχείων που δεν έχουν ανακαλυφθεί ακόμη και τη θέση τους στον περιοδικό πίνακα. Ήδη το 1875, ανακαλύφθηκε το "εκαλουμίνιο" (γάλλιο), τέσσερα χρόνια αργότερα - "εκαβόρ" (σκάνδιο) και το 1886 - "εκασίλιο" (γερμάνιο). Τα επόμενα χρόνια, ο περιοδικός πίνακας χρησίμευσε και εξακολουθεί να χρησιμεύει ως οδηγός στην αναζήτηση νέων στοιχείων και την πρόβλεψη των ιδιοτήτων τους.

Ωστόσο, ούτε ο ίδιος ο Mendeleev ούτε οι σύγχρονοί του μπόρεσαν να απαντήσουν στο ερώτημα ποιοι είναι οι λόγοι για την περιοδικότητα των ιδιοτήτων των στοιχείων, εάν και πού υπάρχει το όριο Περιοδικός Πίνακας. Ο Mendeleev είχε την άποψη ότι ο λόγος για τη σχέση που παρουσίασε μεταξύ των ιδιοτήτων και της ατομικής μάζας των στοιχείων βρισκόταν στην πολυπλοκότητα των ίδιων των ατόμων.

Μόνο πολλά χρόνια μετά τη δημιουργία του περιοδικού συστήματος των χημικών στοιχείων, η σύνθετη δομή του ατόμου αποδείχθηκε στα έργα των E. Rutherford, N. Bohr και άλλων επιστημόνων. Τα επόμενα επιτεύγματα της ατομικής φυσικής κατέστησαν δυνατή την επίλυση πολλών ασαφών προβλημάτων του περιοδικού πίνακα των χημικών στοιχείων. Πρώτα απ 'όλα, αποδείχθηκε ότι η θέση ενός στοιχείου στον περιοδικό πίνακα δεν καθορίζεται από την ατομική μάζα, αλλά από το φορτίο του πυρήνα. Η φύση της περιοδικότητας των χημικών ιδιοτήτων των στοιχείων και των ενώσεων τους έγινε σαφής.

Το άτομο άρχισε να θεωρείται ως ένα σύστημα στο κέντρο του οποίου υπάρχει ένας θετικά φορτισμένος πυρήνας και γύρω του περιστρέφονται αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια. Σε αυτή την περίπτωση, τα ηλεκτρόνια ομαδοποιούνται στον περιπυρηνικό χώρο και κινούνται κατά μήκος ορισμένων τροχιών εισερχόμενοι στο κέλυφος ηλεκτρονίων.

Όλα τα ηλεκτρόνια ενός ατόμου συνήθως χαρακτηρίζονται χρησιμοποιώντας αριθμούς και γράμματα. Σύμφωνα με αυτή τη σημείωση, οι κύριοι κβαντικοί αριθμοί 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 αναφέρονται σε κελύφη ηλεκτρονίων και τα γράμματα μικρό, Π, ρε, φά, σολ– στα υποκελύφη (τροχίες) κάθε κελύφους. Το πρώτο κέλυφος (μετρώντας από τον πυρήνα) έχει μόνο μικρό-ηλεκτρόνια, το δεύτερο μπορεί να έχει μικρό- Και Π- ηλεκτρόνια, τρίτο - μικρό-, Π- Και ρε-ηλεκτρόνια, τέταρτο - μικρό-,
Π-, ρε- Και φά- ηλεκτρόνια κ.λπ.

Κάθε φλοιό μπορεί να φιλοξενήσει έναν πολύ συγκεκριμένο αριθμό ηλεκτρονίων: το πρώτο - 2, το δεύτερο - 8, το τρίτο - 18, το τέταρτο και το πέμπτο - 32 το καθένα. Αυτό καθορίζει τον αριθμό των στοιχείων στις περιόδους του περιοδικού πίνακα. Οι χημικές ιδιότητες των στοιχείων καθορίζονται από τη δομή του εξωτερικού και του προ-εξωτερικού ηλεκτρονικού κελύφους των ατόμων, δηλ. με το πόσα ηλεκτρόνια περιέχουν.

Ο πυρήνας ενός ατόμου αποτελείται από θετικά φορτισμένα σωματίδια - πρωτόνια και ηλεκτρικά ουδέτερα σωματίδια - νετρόνια, που συχνά ονομάζονται με μια λέξη - νουκλεόνια. Ο ατομικός αριθμός ενός στοιχείου (η θέση του στον περιοδικό πίνακα) καθορίζεται από τον αριθμό των πρωτονίων στον πυρήνα ενός ατόμου ενός δεδομένου στοιχείου. Μαζικός αριθμός ΕΝΑάτομο ενός στοιχείου ισούται με το άθροισμα των αριθμών των πρωτονίων Ζκαι τα νετρόνια Νστον πυρήνα: ΕΝΑ = Ζ + Ν. Άτομα του ίδιου στοιχείου με διαφορετικούς αριθμούςΤα νετρόνια στον πυρήνα είναι τα ισότοπά του.

Οι χημικές ιδιότητες των διαφορετικών ισοτόπων του ίδιου στοιχείου δεν διαφέρουν μεταξύ τους, αλλά οι πυρηνικές ιδιότητες ποικίλλουν ευρέως. Αυτό εκδηλώνεται κυρίως στη σταθερότητα (ή αστάθεια) των ισοτόπων, η οποία εξαρτάται σημαντικά από την αναλογία του αριθμού των πρωτονίων και των νετρονίων στον πυρήνα. Τα ελαφρώς σταθερά ισότοπα στοιχείων χαρακτηρίζονται συνήθως από ίσο αριθμό πρωτονίων και νετρονίων. Με την αύξηση του πυρηνικού φορτίου, δηλαδή τον σειριακό αριθμό του στοιχείου στον πίνακα, αυτή η αναλογία αλλάζει. Οι σταθεροί βαρείς πυρήνες έχουν σχεδόν μιάμιση φορά περισσότερα νετρόνια από πρωτόνια.

Όπως τα ατομικά ηλεκτρόνια, τα νουκλεόνια σχηματίζουν επίσης κελύφη. Καθώς ο αριθμός των σωματιδίων στον πυρήνα αυξάνεται, τα κελύφη πρωτονίων και νετρονίων γεμίζουν διαδοχικά. Οι πυρήνες με πλήρως γεμάτα κελύφη είναι οι πιο σταθεροί. Για παράδειγμα, μια πολύ σταθερή πυρηνική δομή χαρακτηρίζεται από το ισότοπο μολύβδου Pb-208, το οποίο έχει γεμίσει κελύφη πρωτονίων ( Ζ= 82) και νετρόνια ( Ν = 126).

Τέτοια γεμάτα πυρηνικά κελύφη είναι παρόμοια με τα γεμάτα ηλεκτρονιακά κελύφη ατόμων ευγενούς αερίου, τα οποία αντιπροσωπεύουν μια ξεχωριστή ομάδα στον περιοδικό πίνακα. Σταθεροί ατομικοί πυρήνες με πλήρως γεμισμένα κελύφη πρωτονίων ή νετρονίων περιέχουν ορισμένους «μαγικούς» αριθμούς πρωτονίων ή νετρονίων: 2, 8, 20, 28, 50, 82, 114, 126, 184. Έτσι, τα άτομα των στοιχείων γενικά, καθώς και στις χημικές ιδιότητες, η περιοδικότητα των πυρηνικών ιδιοτήτων είναι επίσης εγγενής. Μεταξύ των διαφορετικών συνδυασμών του αριθμού πρωτονίων και νετρονίων στους πυρήνες των ισοτόπων (ζυγός-ζυγός, άρτιος-μονός, περιττός-άρτιος, περιττός-μονός), είναι οι πυρήνες που περιέχουν έναν άρτιο αριθμό πρωτονίων και έναν άρτιο αριθμό νετρονίων που διακρίνονται για τη μεγαλύτερη σταθερότητα.

Η φύση των δυνάμεων που συγκρατούν τα πρωτόνια και τα νετρόνια στον πυρήνα δεν είναι ακόμη αρκετά σαφής. Πιστεύεται ότι μεταξύ νουκλεονίων δρουν πολύ μεγάλες δυνάμεις βαρυτικές δυνάμειςέλξη που συμβάλλουν στην αύξηση της σταθερότητας των πυρήνων.

ΠΡΟΣ ΤΗΝΣτα μέσα της δεκαετίας του τριάντα του περασμένου αιώνα, ο περιοδικός πίνακας αναπτύχθηκε τόσο πολύ που έδειξε τη θέση των 92 στοιχείων. Ο σειριακός αριθμός 92 ήταν το ουράνιο - το τελευταίο φυσικό βαρύ στοιχείο που βρέθηκε στη Γη το 1789. Από τα 92 στοιχεία του πίνακα, μόνο τα στοιχεία με αύξοντες αριθμούς 43, 61, 85 και 87 δεν εντοπίστηκαν με ακρίβεια στη δεκαετία του '30. Ανακαλύφθηκαν και μελετήθηκαν αργότερα. Το στοιχείο σπάνιας γαίας με ατομικό αριθμό 61, το προμέθιο, βρέθηκε σε μικρές ποσότητες σε μεταλλεύματα ως προϊόν της αυθόρμητης αποσύνθεσης του ουρανίου. Μια ανάλυση των ατομικών πυρήνων των στοιχείων που λείπουν έδειξε ότι είναι όλα ραδιενεργά και λόγω της μικρής ημιζωής τους, δεν μπορούν να υπάρχουν στη Γη σε αξιοσημείωτες συγκεντρώσεις.

Λόγω του γεγονότος ότι το τελευταίο βαρύ στοιχείο που βρέθηκε στη Γη ήταν στοιχείο με ατομικό αριθμό 92, θα μπορούσε κανείς να υποθέσει ότι αυτό είναι το φυσικό όριο του περιοδικού πίνακα. Ωστόσο, τα επιτεύγματα της ατομικής φυσικής έδειξαν τη διαδρομή κατά την οποία αποδείχθηκε ότι ήταν δυνατό να ξεπεράσουμε το όριο του περιοδικού πίνακα που ορίζει η φύση.

Στοιχεία με β ΟΟι ατομικοί αριθμοί υψηλότεροι από εκείνους του ουρανίου ονομάζονται υπερουράνιο. Αυτά τα στοιχεία είναι τεχνητής (συνθετικής) προέλευσης. Λαμβάνονται από πυρηνικές αντιδράσειςμεταμόρφωση στοιχείων που βρίσκονται στη φύση.

Η πρώτη προσπάθεια, αν και όχι απόλυτα επιτυχημένη, να ανακαλυφθεί η περιοχή του υπερουρανίου του περιοδικού πίνακα έγινε από τον Ιταλό φυσικό Enrico Fermi στη Ρώμη λίγο μετά την απόδειξη της ύπαρξης νετρονίων. Αλλά μόνο το 1940-1941. Αμερικανοί επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϋ πέτυχαν την ανακάλυψη των δύο πρώτων στοιχείων υπερουρανίου, δηλαδή του νεπτούνιου (ατομικός αριθμός 93) και του πλουτωνίου (ατομικός αριθμός 94).

Οι μέθοδοι για τη λήψη στοιχείων υπερουρανίου βασίζονται σε διάφορους τύπους πυρηνικών αντιδράσεων.

Ο πρώτος τύπος είναι η σύντηξη νετρονίων. Σε αυτή τη μέθοδο, στους πυρήνες των βαρέων ατόμων που ακτινοβολούνται με νετρόνια, ένα από τα νετρόνια μετατρέπεται σε πρωτόνιο. Η αντίδραση συνοδεύεται από τη λεγόμενη ηλεκτρονική διάσπαση (--αποσύνθεση) - ο σχηματισμός και η απελευθέρωση από τον πυρήνα με ένα τεράστιο κινητική ενέργειααρνητικά φορτισμένο – σωματίδιο (ηλεκτρόνιο). Η αντίδραση είναι δυνατή όταν υπάρχει περίσσεια νετρονίων στον πυρήνα.

Η αντίθετη αντίδραση είναι η μετατροπή ενός πρωτονίου σε νετρόνιο με την εκπομπή θετικά φορτισμένου + σωματιδίου (ποζιτρόνιο). Τέτοια διάσπαση ποζιτρονίων (+ διάσπαση) παρατηρείται όταν υπάρχει έλλειψη νετρονίων στους πυρήνες και οδηγεί σε μείωση του φορτίου του πυρήνα, δηλ. να μειωθεί ο ατομικός αριθμός ενός στοιχείου κατά ένα. Ένα παρόμοιο αποτέλεσμα επιτυγχάνεται όταν ένα πρωτόνιο μετατρέπεται σε νετρόνιο συλλαμβάνοντας ένα κοντινό τροχιακό ηλεκτρόνιο.

Νέα στοιχεία υπερουρανίου ελήφθησαν για πρώτη φορά από το ουράνιο χρησιμοποιώντας σύντηξη νετρονίων πυρηνικούς αντιδραστήρες(ως προϊόντα της έκρηξης πυρηνικών βομβών), και αργότερα συντέθηκε με τη χρήση επιταχυντών σωματιδίων - κυκλοτρόνια.

Ο δεύτερος τύπος είναι η αντίδραση μεταξύ των πυρήνων των ατόμων του αρχικού στοιχείου («στόχος») και των πυρήνων των ατόμων ελαφρών στοιχείων (ισότοπα υδρογόνου, ηλίου, αζώτου, οξυγόνου και άλλων) που χρησιμοποιούνται ως βομβαρδιστικά σωματίδια. Τα πρωτόνια στους πυρήνες του «στόχου» και του «βλήματος» έχουν θετικό ηλεκτρικό φορτίοκαι βιώνουν ισχυρή απώθηση όταν πλησιάζουν ο ένας τον άλλον. Για να ξεπεραστούν οι απωστικές δυνάμεις και να σχηματιστεί ένας σύνθετος πυρήνας, είναι απαραίτητο να παρέχουμε στα άτομα του «βλήματος» πολύ υψηλή κινητική ενέργεια. Τέτοια τεράστια ενέργεια αποθηκεύεται στα κυκλοτρόνια βομβαρδίζοντας σωματίδια. Ο προκύπτων ενδιάμεσος σύνθετος πυρήνας έχει αρκετή περίσσεια ενέργειας, η οποία πρέπει να απελευθερωθεί για να σταθεροποιηθεί ο νέος πυρήνας. Στην περίπτωση των βαρέων διουρανικών στοιχείων, αυτή η περίσσεια ενέργειας, όταν δεν συμβαίνει πυρηνική σχάση, διαχέεται από την εκπομπή ακτίνων (ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία υψηλής ενέργειας) και την «εξάτμιση» νετρονίων από τους διεγερμένους πυρήνες. Οι πυρήνες των ατόμων του νέου στοιχείου είναι ραδιενεργοί. Προσπαθούν να επιτύχουν μεγαλύτερη βιωσιμότητα αλλάζοντας εσωτερική δομήμέσω ραδιενεργού ηλεκτρονίου - διάσπαση ή - διάσπαση και αυθόρμητη σχάση. Τέτοιες πυρηνικές αντιδράσεις είναι χαρακτηριστικές των βαρύτερων ατόμων στοιχείων με ατομικούς αριθμούς άνω του 98.

Η αντίδραση της αυθόρμητης σχάσης των πυρήνων των ατόμων ραδιενεργών στοιχείων ανακαλύφθηκε από τον συμπατριώτη μας G.N. Flerov και τον Τσέχο K.A. Petrzhak στο Joint Institute for Nuclear Research (JINR, Dubna) σε πειράματα με ουράνιο-238. Η αύξηση του ατομικού αριθμού οδηγεί σε ταχεία μείωση του χρόνου ημιζωής των πυρήνων των ατόμων ραδιενεργών στοιχείων.

Σε σχέση με αυτό το γεγονός, ο εξαιρετικός Αμερικανός επιστήμονας G.T. Seaborg, βραβευμένος με Νόμπελ που συμμετείχε στην ανακάλυψη εννέα στοιχείων υπερουρανίου, πίστευε ότι η ανακάλυψη νέων στοιχείων θα τελείωνε πιθανώς γύρω από το στοιχείο με ατομικό αριθμό 110 (παρόμοια σε ιδιότητες με την πλατίνα ). Αυτή η ιδέα για το όριο του περιοδικού πίνακα εκφράστηκε τη δεκαετία του '60 του περασμένου αιώνα με μια προειδοποίηση: εκτός αν ανακαλυφθούν νέες μέθοδοι σύνθεσης στοιχείων και η ύπαρξη ακόμη άγνωστων περιοχών σταθερότητας των βαρύτερων στοιχείων. Ορισμένες από αυτές τις ευκαιρίες έχουν εντοπιστεί.

Ο τρίτος τύπος πυρηνικών αντιδράσεων για τη σύνθεση νέων στοιχείων είναι η αντίδραση μεταξύ ιόντων υψηλής ενέργειας με μέση ατομική μάζα (ασβέστιο, τιτάνιο, χρώμιο, νικέλιο) ως βομβαρδιστικά σωματίδια και άτομα σταθερών στοιχείων (μόλυβδος, βισμούθιο) ως « στόχος» αντί βαρέων ραδιενεργών ισοτόπων. Αυτός ο τρόπος απόκτησης βαρύτερων στοιχείων προτάθηκε το 1973 από τον επιστήμονά μας Yu.Ts. Oganesyan από το JINR και χρησιμοποιήθηκε με επιτυχία σε άλλες χώρες. Το κύριο πλεονέκτημα της προτεινόμενης μεθόδου σύνθεσης ήταν ο σχηματισμός λιγότερο «καυτών» σύνθετων πυρήνων κατά τη συγχώνευση των πυρήνων «βλήματος» και «στόχου». Η απελευθέρωση της περίσσειας ενέργειας των σύνθετων πυρήνων σε αυτή την περίπτωση προέκυψε ως αποτέλεσμα της «εξάτμισης» ενός σημαντικά μικρότερου αριθμού νετρονίων (ένα ή δύο αντί για τέσσερα ή πέντε).

Μια ασυνήθιστη πυρηνική αντίδραση μεταξύ ιόντων του σπάνιου ισοτόπου Ca-48, επιταχυνόμενη σε ένα κυκλοτρόνιο
U-400, και άτομα του στοιχείου ακτινίδης κουρίου Cm-248 με το σχηματισμό του στοιχείου-114 («eca-μόλυβδος») ανακαλύφθηκε στη Ντούμπνα το 1979. Διαπιστώθηκε ότι σε αυτή την αντίδραση σχηματίζεται ένας «ψυχρός» πυρήνας που δεν «εξατμίζεται» ούτε ένα νετρόνιο και όλη η περίσσεια ενέργειας παρασύρεται από ένα σωματίδιο. Αυτό σημαίνει ότι για τη σύνθεση νέων στοιχείων μπορεί επίσης να εφαρμοστεί τέταρτος τύποςπυρηνικές αντιδράσεις μεταξύ επιταχυνόμενων ιόντων ατόμων με μέσους αριθμούς μάζας και ατόμων βαρέων υπερουρανικών στοιχείων.

ΣΕΣτην ανάπτυξη της θεωρίας του περιοδικού συστήματος των χημικών στοιχείων, σημαντικό ρόλο έπαιξε η σύγκριση των χημικών ιδιοτήτων και της δομής των ηλεκτρονικών κελυφών λανθανιδών με αύξοντες αριθμούς 58–71 και ακτινιδών με αύξοντες αριθμούς 90–103. Έχει αποδειχθεί ότι η ομοιότητα Χημικές ιδιότητεςΟι λανθανίδες και οι ακτινίδες οφείλεται στην ομοιότητα των ηλεκτρονικών τους δομών. Και οι δύο ομάδες στοιχείων είναι ένα παράδειγμα μιας γραμμής εσωτερικής μετάβασης με διαδοχική πλήρωση 4 φά- ή 5 φά-ηλεκτρονικά κελύφη, αντίστοιχα, μετά την πλήρωση του εξωτερικού μικρό- Και R-ηλεκτρονικά τροχιακά.

Στοιχεία με αριθμούς περιοδικού πίνακα 110 και άνω ονομάζονταν υπερβαριά. Η πρόοδος προς την ανακάλυψη αυτών των στοιχείων γίνεται όλο και πιο δύσκολη και χρονοβόρα, επειδή... Δεν αρκεί να συνθέσουμε ένα νέο στοιχείο· είναι απαραίτητο να το αναγνωρίσουμε και να αποδείξουμε ότι το νέο στοιχείο έχει ιδιότητες μοναδικές για αυτό και μόνο. Οι δυσκολίες προκαλούνται από το γεγονός ότι ένας μικρός αριθμός ατόμων είναι διαθέσιμος για τη μελέτη των ιδιοτήτων νέων στοιχείων. Ο χρόνος κατά τον οποίο μπορεί να μελετηθεί ένα νέο στοιχείο πριν συμβεί η ραδιενεργή διάσπαση είναι συνήθως πολύ σύντομος. Σε αυτές τις περιπτώσεις, ακόμη και όταν λαμβάνεται μόνο ένα άτομο ενός νέου στοιχείου, χρησιμοποιείται η μέθοδος των ραδιενεργών ανιχνευτών για την ανίχνευσή του και προκαταρκτική μελέτη κάποιων χαρακτηριστικών.

Το στοιχείο 109, το meitnerium, είναι το τελευταίο στοιχείο στον περιοδικό πίνακα που παρουσιάζεται στα περισσότερα εγχειρίδια χημείας. Το στοιχείο 110, το οποίο ανήκει στην ίδια ομάδα του περιοδικού πίνακα με την πλατίνα, συντέθηκε για πρώτη φορά στο Darmstadt (Γερμανία) το 1994 χρησιμοποιώντας έναν ισχυρό επιταχυντή βαρέων ιόντων σύμφωνα με την αντίδραση:

Ο χρόνος ημιζωής του ισοτόπου που προκύπτει είναι εξαιρετικά σύντομος. Τον Αύγουστο του 2003, η 42η Γενική Συνέλευση της IUPAC και το Συμβούλιο της IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) ενέκριναν επίσημα το όνομα και το σύμβολο του στοιχείου-110: darmstadtium, Ds.

Εκεί, στο Darmstadt, το 1994, το στοιχείο-111 ελήφθη για πρώτη φορά με την έκθεση μιας δέσμης 64 28 ιόντων ισοτόπων Ni σε 209 83 Bi άτομα ως «στόχο». Με την απόφασή της το 2004, η IUPAC αναγνώρισε την ανακάλυψη και ενέκρινε την πρόταση να ονομαστεί το στοιχείο-111 roentgenium, Rg, προς τιμή του εξέχοντος Γερμανού φυσικού W.K. Roentgen, ο οποίος ανακάλυψε Χ-ακτίνες, στις οποίες έδωσε ένα τέτοιο όνομα λόγω της αβεβαιότητας της φύσης τους.

Σύμφωνα με πληροφορίες που ελήφθησαν από το JINR, στο Εργαστήριο Πυρηνικών Αντιδράσεων που πήρε το όνομά του. Ο G.N. Flerov συνέθεσε στοιχεία με σειριακούς αριθμούς 110–118 (με εξαίρεση το στοιχείο-117).

Ως αποτέλεσμα της σύνθεσης σύμφωνα με την αντίδραση:

στο Ντάρμσταντ το 1996, ελήφθησαν αρκετά άτομα του νέου στοιχείου-112, που διασπώνται για να απελευθερωθούν - σωματίδια. Ο χρόνος ημιζωής αυτού του ισοτόπου ήταν μόνο 240 μικροδευτερόλεπτα. Λίγο αργότερα, στο JINR, πραγματοποιήθηκε έρευνα για νέα ισότοπα του στοιχείου-112 με ακτινοβολία ατόμων U-235 με ιόντα Ca-48.

Τον Φεβρουάριο του 2004, στο prestigious επιστημονικά περιοδικάυπήρξαν αναφορές για την ανακάλυψη στο JINR από τους επιστήμονές μας μαζί με Αμερικανούς ερευνητές από το Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Berkeley (ΗΠΑ) δύο νέων στοιχείων με αριθμούς 115 και 113. Αυτή η ομάδα επιστημόνων σε πειράματα που πραγματοποιήθηκαν τον Ιούλιο-Αύγουστο 2003 στην Η.Π.Α. -400 κυκλοτρόνιο με διαχωριστή γεμάτο αέριο, στην αντίδραση μεταξύ ατόμων του Am-243 και ιόντων του ισοτόπου Ca-48, 1 άτομο του ισοτόπου του στοιχείου-115 με μαζικό αριθμό 287 και 3 άτομα με μαζικό αριθμό συντέθηκαν 288. Και τα τέσσερα άτομα του στοιχείου-115 διασπάστηκαν γρήγορα με την απελευθέρωση σωματιδίων και το σχηματισμό ισοτόπων του στοιχείου-113 με αριθμούς μάζας 282 και 284. Το πιο σταθερό ισότοπο 284113 είχε χρόνο ημιζωής περίπου 0,48 δευτερόλεπτα . Κατέρρευσε με την εκπομπή σωματιδίων και μετατράπηκε στο ισότοπο ρεντγένιου 280 Rg.

Τον Σεπτέμβριο του 2004, μια ομάδα Ιαπώνων επιστημόνων από το Ινστιτούτο Φυσικοχημικών Ερευνών με επικεφαλής τον Kosuki Morita (Κοσούκε Μορίτα)δήλωσαν ότι συνέθεσαν το στοιχείο-113 σύμφωνα με την αντίδραση:

Όταν διασπάται με την απελευθέρωση σωματιδίων, λαμβάνεται το ισότοπο ρεντγονίου 274 Rg. Δεδομένου ότι αυτό είναι το πρώτο τεχνητό στοιχείο που αποκτήθηκε από Ιάπωνες επιστήμονες, θεώρησαν ότι είχαν το δικαίωμα να προτείνουν να το ονομάσουν «Ιαπωνία».

Η ασυνήθιστη σύνθεση του ισοτόπου του στοιχείου 114 με αριθμό μάζας 288 από το κούριο έχει ήδη σημειωθεί παραπάνω. Το 1999, εμφανίστηκε ένα μήνυμα σχετικά με την παραγωγή του ίδιου ισοτόπου του στοιχείου-114 στο JINR με βομβαρδισμό ατόμων πλουτωνίου με αριθμό μάζας 244 με ιόντα Ca-48.

Ανακοινώθηκε επίσης ότι στοιχεία με σειριακούς αριθμούς 118 και 116 ανακαλύφθηκαν ως αποτέλεσμα μακροχρόνιων κοινών μελετών πυρηνικών αντιδράσεων των ισοτόπων californium Cf-249 και του ισοτόπου κουρίου Cm-245 με δέσμη βαρέων ιόντων Ca-48, που μεταφέρονται από Ρώσους και Αμερικανούς επιστήμονες την περίοδο 2002–2005. στο JINR. Το στοιχείο-118 κλείνει την 7η περίοδο του περιοδικού πίνακα· στις ιδιότητές του είναι ανάλογο του ευγενούς αερίου ραδονίου. Το στοιχείο-116 θα πρέπει να έχει κάποιες κοινές ιδιότητες με το πολώνιο.

Παραδοσιακά, η ανακάλυψη νέων χημικών στοιχείων και η αναγνώρισή τους πρέπει να επιβεβαιώνονται με απόφαση της IUPAC, αλλά το δικαίωμα να προτείνουν ονόματα για τα στοιχεία επαφίεται στους ανακαλύπτοντες. Αρέσει χάρτης της γης, ο περιοδικός πίνακας αντανακλούσε τα ονόματα περιοχών, χωρών, πόλεων και επιστημονικών κέντρων όπου ανακαλύφθηκαν και μελετήθηκαν στοιχεία και οι ενώσεις τους και απαθανάτισε τα ονόματα διάσημων επιστημόνων που συνέβαλαν σημαντικά στην ανάπτυξη του περιοδικού συστήματος χημικών στοιχείων. Και δεν είναι τυχαίο ότι το στοιχείο-101 πήρε το όνομά του από τον D.I. Mendeleev.

Για να απαντήσουμε στο ερώτημα πού μπορεί να βρίσκεται το όριο του περιοδικού πίνακα, κάποτε έγινε μια εκτίμηση των ηλεκτροστατικών δυνάμεων έλξης των εσωτερικών ηλεκτρονίων των ατόμων σε έναν θετικά φορτισμένο πυρήνα. Όσο μεγαλύτερος είναι ο ατομικός αριθμός ενός στοιχείου, όσο περισσότερο συμπιέζεται η «επικάλυψη» ηλεκτρονίων γύρω από τον πυρήνα, τόσο πιο έντονα έλκονται τα εσωτερικά ηλεκτρόνια στον πυρήνα. Πρέπει να έρθει μια στιγμή που τα ηλεκτρόνια αρχίζουν να συλλαμβάνονται από τον πυρήνα. Ως αποτέλεσμα αυτής της σύλληψης και μείωσης του πυρηνικού φορτίου, η ύπαρξη πολύ βαρέων στοιχείων καθίσταται αδύνατη. Μια παρόμοια καταστροφική κατάσταση θα πρέπει να προκύψει όταν ο σειριακός αριθμός του στοιχείου είναι 170–180.

Αυτή η υπόθεση διαψεύστηκε και αποδείχθηκε ότι δεν υπάρχουν περιορισμοί στην ύπαρξη πολύ βαρέων στοιχείων από την άποψη των ιδεών για τη δομή των ηλεκτρονικών κελυφών. Οι περιορισμοί προκύπτουν ως αποτέλεσμα της αστάθειας των ίδιων των πυρήνων.

Ωστόσο, πρέπει να ειπωθεί ότι η διάρκεια ζωής των στοιχείων μειώνεται ακανόνιστα με την αύξηση του ατομικού αριθμού. Η επόμενη αναμενόμενη περιοχή σταθερότητας υπερβαρέων στοιχείων, λόγω της εμφάνισης κλειστών κελυφών νετρονίων ή πρωτονίων του πυρήνα, θα πρέπει να βρίσκεται κοντά σε έναν διπλά μαγικό πυρήνα με 164 πρωτόνια και 308 νετρόνια. Οι δυνατότητες ανακάλυψης τέτοιων στοιχείων δεν είναι ακόμη σαφείς.

Έτσι, το ζήτημα του ορίου του περιοδικού πίνακα των στοιχείων παραμένει ακόμα. Με βάση τους κανόνες για την πλήρωση κελυφών ηλεκτρονίων με αυξανόμενο ατομικό αριθμό ενός στοιχείου, η προβλεπόμενη 8η περίοδος του περιοδικού πίνακα θα πρέπει να περιέχει στοιχεία υπερακτινιδίου. Η θέση που τους έχει οριστεί στον περιοδικό πίνακα του D.I. Mendeleev αντιστοιχεί στο III ομάδα στοιχείων, παρόμοια με τα ήδη γνωστά στοιχεία σπανίων γαιών και ακτινιδών υπερουρανίου.

Πώς να χρησιμοποιήσετε τον περιοδικό πίνακα; Για ένα μη μυημένο άτομο, η ανάγνωση του περιοδικού πίνακα είναι το ίδιο με έναν καλικάντζαρο που κοιτάζει τους αρχαίους ρούνους των ξωτικών. Και ο περιοδικός πίνακας μπορεί να σας πει πολλά για τον κόσμο.

Εκτός από το ότι σας εξυπηρετεί καλά στις εξετάσεις, είναι επίσης απλά αναντικατάστατο στην επίλυση ενός τεράστιου αριθμού χημικών και φυσικών προβλημάτων. Πώς να το διαβάσετε όμως; Ευτυχώς, σήμερα όλοι μπορούν να μάθουν αυτήν την τέχνη. Σε αυτό το άρθρο θα σας πούμε πώς να κατανοήσετε τον περιοδικό πίνακα.

Ο περιοδικός πίνακας χημικών στοιχείων (πίνακας Mendeleev) είναι μια ταξινόμηση χημικών στοιχείων που καθιερώνει την εξάρτηση των διαφόρων ιδιοτήτων των στοιχείων από το φορτίο του ατομικού πυρήνα.

Ιστορικό της δημιουργίας του πίνακα

Ο Ντμίτρι Ιβάνοβιτς Μεντελέεφ δεν ήταν ένας απλός χημικός, αν το πιστεύει κανείς. Ήταν χημικός, φυσικός, γεωλόγος, μετρολόγος, οικολόγος, οικονομολόγος, εργάτης πετρελαίου, αεροναύτης, οργανοποιός και δάσκαλος. Κατά τη διάρκεια της ζωής του, ο επιστήμονας κατάφερε να πραγματοποιήσει πολλές θεμελιώδεις έρευνες σε διάφορους τομείς της γνώσης. Για παράδειγμα, πιστεύεται ευρέως ότι ήταν ο Mendeleev που υπολόγισε την ιδανική δύναμη της βότκας - 40 μοίρες.

Δεν γνωρίζουμε πώς ένιωθε ο Mendeleev για τη βότκα, αλλά γνωρίζουμε με βεβαιότητα ότι η διατριβή του με θέμα «Λόγος για τον συνδυασμό του αλκοόλ με το νερό» δεν είχε καμία σχέση με τη βότκα και θεωρούσε τις συγκεντρώσεις αλκοόλ από 70 βαθμούς. Με όλα τα πλεονεκτήματα του επιστήμονα, η ανακάλυψη του περιοδικού νόμου των χημικών στοιχείων - ένας από τους θεμελιώδεις νόμους της φύσης, του έφερε την ευρύτερη φήμη.

Υπάρχει ένας μύθος σύμφωνα με τον οποίο ένας επιστήμονας ονειρεύτηκε τον περιοδικό πίνακα, μετά τον οποίο το μόνο που έπρεπε να κάνει ήταν να τελειοποιήσει την ιδέα που είχε εμφανιστεί. Αλλά, αν όλα ήταν τόσο απλά.. Αυτή η εκδοχή της δημιουργίας του περιοδικού πίνακα, προφανώς, δεν είναι παρά ένας μύθος. Όταν ρωτήθηκε πώς άνοιξε το τραπέζι, ο ίδιος ο Ντμίτρι Ιβάνοβιτς απάντησε: Το σκέφτομαι για ίσως είκοσι χρόνια, αλλά εσύ σκέφτομαι: Καθόμουν εκεί και ξαφνικά... τελείωσε».

Στα μέσα του δέκατου ένατου αιώνα, προσπάθειες διευθέτησης των γνωστών χημικών στοιχείων (63 στοιχεία ήταν γνωστά) έγιναν παράλληλα από αρκετούς επιστήμονες. Για παράδειγμα, το 1862, ο Alexandre Emile Chancourtois τοποθέτησε στοιχεία κατά μήκος μιας έλικας και σημείωσε την κυκλική επανάληψη των χημικών ιδιοτήτων.

Ο χημικός και μουσικός John Alexander Newlands πρότεινε την εκδοχή του για τον περιοδικό πίνακα το 1866. Ένα ενδιαφέρον γεγονός είναι ότι ο επιστήμονας προσπάθησε να ανακαλύψει κάποιο είδος μυστικιστικής μουσικής αρμονίας στη διάταξη των στοιχείων. Μεταξύ άλλων προσπαθειών, υπήρξε και η προσπάθεια του Mendeleev, η οποία στέφθηκε με επιτυχία.

Το 1869 δημοσιεύτηκε το πρώτο διάγραμμα πίνακα και η 1η Μαρτίου 1869 θεωρείται η ημέρα που άνοιξε ο περιοδικός νόμος. Η ουσία της ανακάλυψης του Mendeleev ήταν ότι οι ιδιότητες των στοιχείων με αυξανόμενη ατομική μάζα δεν αλλάζουν μονότονα, αλλά περιοδικά.

Η πρώτη έκδοση του πίνακα περιείχε μόνο 63 στοιχεία, αλλά ο Mendeleev πήρε μια σειρά από πολύ αντισυμβατικές αποφάσεις. Έτσι, μάντεψε να αφήσει χώρο στο τραπέζι για όχι ακόμα ανοιχτά στοιχεία, και άλλαξε επίσης τις ατομικές μάζες ορισμένων στοιχείων. Η θεμελιώδης ορθότητα του νόμου που εξήχθη από τον Mendeleev επιβεβαιώθηκε πολύ σύντομα, μετά την ανακάλυψη του γαλλίου, του σκανδίου και του γερμανίου, η ύπαρξη των οποίων είχε προβλεφθεί από τον επιστήμονα.

Σύγχρονη άποψη του περιοδικού πίνακα

Παρακάτω είναι ο ίδιος ο πίνακας

Σήμερα, αντί για ατομικό βάρος (ατομική μάζα), η έννοια του ατομικού αριθμού (ο αριθμός των πρωτονίων στον πυρήνα) χρησιμοποιείται για τη διάταξη των στοιχείων. Ο πίνακας περιέχει 120 στοιχεία, τα οποία είναι διατεταγμένα από αριστερά προς τα δεξιά κατά σειρά αυξανόμενου ατομικού αριθμού (αριθμός πρωτονίων)

Οι στήλες του πίνακα αντιπροσωπεύουν τις λεγόμενες ομάδες και οι σειρές αντιπροσωπεύουν τελείες. Ο πίνακας έχει 18 ομάδες και 8 περιόδους.

1. Οι μεταλλικές ιδιότητες των στοιχείων μειώνονται όταν κινούνται κατά μήκος μιας περιόδου από αριστερά προς τα δεξιά και μέσα αντίστροφη κατεύθυνση- αυξάνουν.
2. Τα μεγέθη των ατόμων μειώνονται όταν μετακινούνται από αριστερά προς τα δεξιά κατά μήκος περιόδων.
3. Καθώς μετακινείστε από πάνω προς τα κάτω μέσα στην ομάδα, οι αναγωγικές ιδιότητες του μετάλλου αυξάνονται.
4. Οι οξειδωτικές και μη μεταλλικές ιδιότητες αυξάνονται καθώς κινείστε σε μια περίοδο από αριστερά προς τα δεξιά.

Τι μαθαίνουμε για ένα στοιχείο από τον πίνακα; Για παράδειγμα, ας πάρουμε το τρίτο στοιχείο του πίνακα - το λίθιο, και ας το εξετάσουμε λεπτομερώς.

Πρώτα απ 'όλα, βλέπουμε το ίδιο το σύμβολο του στοιχείου και το όνομά του κάτω από αυτό. Στην επάνω αριστερή γωνία βρίσκεται ο ατομικός αριθμός του στοιχείου, με τη σειρά που είναι διατεταγμένο το στοιχείο στον πίνακα. Ο ατομικός αριθμός, όπως ήδη αναφέρθηκε, είναι ίσος με τον αριθμό των πρωτονίων στον πυρήνα. Ο αριθμός των θετικών πρωτονίων είναι συνήθως ίσος με τον αριθμό των αρνητικών ηλεκτρονίων σε ένα άτομο (εκτός από τα ισότοπα).

Η ατομική μάζα υποδεικνύεται κάτω από τον ατομικό αριθμό (σε αυτήν την έκδοση του πίνακα). Αν στρογγυλοποιήσουμε την ατομική μάζα στον πλησιέστερο ακέραιο, παίρνουμε αυτό που ονομάζεται μαζικός αριθμός. Η διαφορά μεταξύ του μαζικού αριθμού και του ατομικού αριθμού δίνει τον αριθμό των νετρονίων στον πυρήνα. Έτσι, ο αριθμός των νετρονίων σε έναν πυρήνα ηλίου είναι δύο και στο λίθιο είναι τέσσερα.

Το μάθημά μας «Περιοδικός Πίνακας για Ανδρείκελα» τελείωσε. Εν κατακλείδι, σας προσκαλούμε να παρακολουθήσετε ένα θεματικό βίντεο και ελπίζουμε ότι το ερώτημα σχετικά με το πώς να χρησιμοποιήσετε τον περιοδικό πίνακα του Mendeleev έχει γίνει πιο ξεκάθαρο σε εσάς. Σας υπενθυμίζουμε ότι είναι πάντα πιο αποτελεσματικό να μελετάτε ένα νέο αντικείμενο όχι μόνοι σας, αλλά με τη βοήθεια ενός έμπειρου μέντορα. Γι' αυτό δεν πρέπει ποτέ να ξεχνάτε τη φοιτητική υπηρεσία, η οποία με χαρά θα μοιραστεί μαζί σας τις γνώσεις και την εμπειρία της.

Οι ιδιότητες των χημικών στοιχείων καθιστούν δυνατό τον συνδυασμό τους σε κατάλληλες ομάδες. Με βάση αυτή την αρχή, δημιουργήθηκε το περιοδικό σύστημα, το οποίο άλλαξε την ιδέα των υπαρχουσών ουσιών και κατέστησε δυνατή την υπόθεση της ύπαρξης νέων, προηγουμένως άγνωστων στοιχείων.

Σε επαφή με

περιοδικός πίνακας του Μεντελέεφ

Ο περιοδικός πίνακας των χημικών στοιχείων συντάχθηκε από τον D.I. Mendeleev στο δεύτερο μισό του 19ου αιώνα. Τι είναι και σε τι χρησιμεύει; Ενώνει όλα τα χημικά στοιχεία κατά σειρά αυξανόμενου ατομικού βάρους και είναι όλα διατεταγμένα με τέτοιο τρόπο ώστε οι ιδιότητές τους να αλλάζουν περιοδικά.

Το περιοδικό σύστημα του Mendeleev συγκέντρωσε σε ένα ενιαίο σύστημα όλα τα υπάρχοντα στοιχεία, που προηγουμένως θεωρούνταν απλώς ξεχωριστές ουσίες.

Με βάση τη μελέτη του, προβλέφθηκαν και στη συνέχεια συντέθηκαν νέες χημικές ουσίες. Η σημασία αυτής της ανακάλυψης για την επιστήμη δεν μπορεί να υπερεκτιμηθεί, ήταν σημαντικά μπροστά από την εποχή του και έδωσε ώθηση στην ανάπτυξη της χημείας για πολλές δεκαετίες.

Υπάρχουν τρεις πιο συνηθισμένες επιλογές τραπεζιών, οι οποίες ονομάζονται συμβατικά "κοντό", "μακρύ" και "εξαιρετικό" ». Το κύριο τραπέζι θεωρείται ότι είναι ένα μακρύ τραπέζι, αυτό εγκριθεί επίσημα.Η διαφορά μεταξύ τους είναι η διάταξη των στοιχείων και η διάρκεια των περιόδων.

Τι είναι περίοδος

Το σύστημα περιέχει 7 περιόδους. Παρουσιάζονται γραφικά ως οριζόντιες γραμμές. Σε αυτήν την περίπτωση, μια τελεία μπορεί να έχει μία ή δύο γραμμές, που ονομάζονται σειρές. Κάθε επόμενο στοιχείο διαφέρει από το προηγούμενο αυξάνοντας το πυρηνικό φορτίο (αριθμός ηλεκτρονίων) κατά ένα.

Για να το κρατήσουμε απλό, μια τελεία είναι μια οριζόντια γραμμή του περιοδικού πίνακα. Κάθε ένα από αυτά αρχίζει με μέταλλο και τελειώνει με ένα αδρανές αέριο. Στην πραγματικότητα, αυτό δημιουργεί περιοδικότητα - οι ιδιότητες των στοιχείων αλλάζουν μέσα σε μια περίοδο, επαναλαμβανόμενες ξανά στην επόμενη. Η πρώτη, η δεύτερη και η τρίτη περίοδος είναι ημιτελείς, ονομάζονται μικρές και περιέχουν 2, 8 και 8 στοιχεία, αντίστοιχα. Τα υπόλοιπα είναι πλήρη, έχουν 18 στοιχεία το καθένα.

Τι είναι μια ομάδα

Μια ομάδα είναι μια κάθετη στήλη, που περιέχει στοιχεία με την ίδια ηλεκτρονική δομή ή, πιο απλά, με την ίδια υψηλότερη τιμή. Το επίσημα εγκεκριμένο μακρύ τραπέζι περιέχει 18 ομάδες, οι οποίες ξεκινούν με αλκαλικά μέταλλα και τελειώνουν με ευγενή αέρια.

Κάθε ομάδα έχει το δικό της όνομα, διευκολύνοντας την αναζήτηση ή την ταξινόμηση στοιχείων. Οι μεταλλικές ιδιότητες ενισχύονται, ανεξάρτητα από το στοιχείο, από πάνω προς τα κάτω. Αυτό οφείλεται στην αύξηση του αριθμού των ατομικών τροχιών - όσο περισσότερες είναι, τόσο πιο αδύναμοι είναι οι ηλεκτρονικοί δεσμοί, γεγονός που κάνει το κρυσταλλικό πλέγμα πιο έντονο.

Μέταλλα στον περιοδικό πίνακα

Μέταλλα στον πίνακαΟ Mendeleev έχει έναν κυρίαρχο αριθμό, η λίστα τους είναι αρκετά εκτενής. Χαρακτηρίζονται κοινά χαρακτηριστικά, ανάλογα με τις ιδιότητές τους είναι ετερογενείς και χωρίζονται σε ομάδες. Μερικά από αυτά έχουν ελάχιστα κοινά με τα μέταλλα με τη φυσική έννοια, ενώ άλλα μπορούν να υπάρχουν μόνο για ένα κλάσμα του δευτερολέπτου και δεν βρίσκονται απολύτως στη φύση (σύμφωνα με τουλάχιστον, στον πλανήτη), αφού δημιουργήθηκαν, ακριβέστερα, υπολογίστηκαν και επιβεβαιώθηκαν σε εργαστηριακές συνθήκες, τεχνητά. Κάθε ομάδα έχει τα δικά της χαρακτηριστικά, το όνομα διαφέρει αρκετά αισθητά από τα άλλα. Αυτή η διαφορά είναι ιδιαίτερα έντονη στην πρώτη ομάδα.

Θέση μετάλλων

Ποια είναι η θέση των μετάλλων στον περιοδικό πίνακα; Τα στοιχεία διατάσσονται αυξάνοντας την ατομική μάζα ή τον αριθμό των ηλεκτρονίων και των πρωτονίων. Οι ιδιότητές τους αλλάζουν περιοδικά, επομένως δεν υπάρχει τακτοποιημένη τοποθέτηση σε βάση ένα προς ένα στον πίνακα. Πώς να αναγνωρίσετε μέταλλα και είναι δυνατόν να γίνει αυτό χρησιμοποιώντας τον περιοδικό πίνακα; Για να απλοποιηθεί το ερώτημα, εφευρέθηκε μια ειδική τεχνική: υπό όρους, μια διαγώνια γραμμή σχεδιάζεται από το Bor στον Polonius (ή στον Astatus) στις συνδέσεις των στοιχείων. Αυτά στα αριστερά είναι μέταλλα, αυτά στα δεξιά είναι αμέταλλα. Αυτό θα ήταν πολύ απλό και δροσερό, αλλά υπάρχουν εξαιρέσεις - γερμάνιο και αντιμόνιο.

Αυτή η «μεθοδολογία» είναι ένα είδος cheat sheet· εφευρέθηκε μόνο για να απλοποιήσει τη διαδικασία απομνημόνευσης. Για μια πιο ακριβή αναπαράσταση, θα πρέπει να θυμόμαστε ότι ο κατάλογος των αμέταλλων είναι μόνο 22 στοιχεία,Επομένως, απαντώντας στο ερώτημα, πόσα μέταλλα περιέχει ο περιοδικός πίνακας;

Στο σχήμα μπορείτε να δείτε καθαρά ποια στοιχεία είναι αμέταλλα και πώς είναι διατεταγμένα στον πίνακα ανά ομάδες και περιόδους.

Γενικές φυσικές ιδιότητες

Υπάρχουν κοινά φυσικές ιδιότητεςμέταλλα Αυτά περιλαμβάνουν:

• Πλαστική ύλη.
• Χαρακτηριστική λάμψη.
• Ηλεκτρική αγωγιμότητα.
• Υψηλή θερμική αγωγιμότητα.
• Όλα εκτός από τον υδράργυρο είναι σε στερεή κατάσταση.

Πρέπει να γίνει κατανοητό ότι οι ιδιότητες των μετάλλων ποικίλλουν πολύ όσον αφορά τη χημική ή φυσική τους ουσία. Μερικά από αυτά μοιάζουν ελάχιστα με μέταλλα με τη συνήθη έννοια του όρου. Για παράδειγμα, ο υδράργυρος καταλαμβάνει μια ιδιαίτερη θέση. Υπό κανονικές συνθήκες, βρίσκεται σε υγρή κατάσταση και δεν έχει κρυσταλλικό πλέγμα, στην παρουσία του οποίου οφείλονται οι ιδιότητές τους άλλα μέταλλα. Οι ιδιότητες του τελευταίου σε αυτή την περίπτωση είναι υπό όρους· ο υδράργυρος σχετίζεται με αυτές σε μεγαλύτερο βαθμόχημικά χαρακτηριστικά.

Ενδιαφέρων!Στοιχεία της πρώτης ομάδας, αλκαλιμέταλλα, δεν βρίσκονται σε καθαρή μορφή, αλλά βρίσκονται σε διάφορες ενώσεις.

Το μαλακότερο μέταλλο που υπάρχει στη φύση, το καίσιο, ανήκει σε αυτή την ομάδα. Όπως και άλλες αλκαλικές ουσίες, έχει λίγα κοινά με πιο τυπικά μέταλλα. Ορισμένες πηγές υποστηρίζουν ότι στην πραγματικότητα, το πιο μαλακό μέταλλο είναι το κάλιο, το οποίο είναι δύσκολο να αμφισβητηθεί ή να επιβεβαιωθεί, καθώς ούτε το ένα ούτε το άλλο στοιχείο υπάρχει από μόνο του - όταν απελευθερώνονται ως αποτέλεσμα μιας χημικής αντίδρασης, οξειδώνονται ή αντιδρούν γρήγορα.

Η δεύτερη ομάδα μετάλλων - μέταλλα αλκαλικών γαιών - είναι πολύ πιο κοντά στις κύριες ομάδες. Η ονομασία «αλκαλική γη» προέρχεται από την αρχαιότητα, όταν τα οξείδια ονομάζονταν «γη» επειδή είχαν χαλαρή, εύθρυπτη δομή. Τα μέταλλα που ξεκινούν από την ομάδα 3 έχουν λίγο πολύ γνώριμες (με την καθημερινή έννοια) ιδιότητες. Καθώς ο αριθμός της ομάδας αυξάνεται, η ποσότητα των μετάλλων μειώνεται, αντικαθιστώντας από μη μεταλλικά στοιχεία. Τελευταία ομάδααποτελείται από αδρανή (ή ευγενή) αέρια.

Προσδιορισμός μετάλλων και μη μετάλλων στον περιοδικό πίνακα. Απλές και σύνθετες ουσίες.

Απλές ουσίες (μέταλλα και αμέταλλα)

συμπέρασμα

Η αναλογία μετάλλων και μη μετάλλων στον περιοδικό πίνακα βαραίνει σαφώς υπέρ του πρώτου. Αυτή η κατάσταση δείχνει ότι η ομάδα των μετάλλων συνδυάζεται πολύ ευρέως και απαιτεί μια πιο λεπτομερή ταξινόμηση, η οποία αναγνωρίζεται από την επιστημονική κοινότητα.

Σε αυτό το μάθημα θα μάθετε για τον Περιοδικό Νόμο του Mendeleev, ο οποίος περιγράφει την αλλαγή στις ιδιότητες των απλών σωμάτων, καθώς και τα σχήματα και τις ιδιότητες των ενώσεων των στοιχείων ανάλογα με το μέγεθος της ατομικής τους μάζας. Σκεφτείτε πώς ένα χημικό στοιχείο μπορεί να περιγραφεί από τη θέση του στον Περιοδικό Πίνακα.

Θέμα: Περιοδικός νόμος καιΠεριοδικός πίνακας χημικών στοιχείων του D. I. Mendeleev

Μάθημα: Περιγραφή ενός στοιχείου ανά θέση στον Περιοδικό Πίνακα Στοιχείων του D. I. Mendeleev

Το 1869, ο D.I. Mendeleev, βασισμένος σε δεδομένα που συσσωρεύτηκαν για χημικά στοιχεία, διατύπωσε τον περιοδικό νόμο του. Τότε ακούστηκε ως εξής: «Οι ιδιότητες των απλών σωμάτων, καθώς και οι μορφές και οι ιδιότητες των ενώσεων των στοιχείων, εξαρτώνται περιοδικά από το μέγεθος των ατομικών μαζών των στοιχείων».Πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα φυσική έννοιαΟ νόμος του D.I. Mendeleev ήταν ακατανόητος. Όλα μπήκαν στη θέση τους μετά την ανακάλυψη της δομής του ατόμου τον 20ο αιώνα.

Σύγχρονη διατύπωση του περιοδικού νόμου:«Οι ιδιότητες των απλών ουσιών, καθώς και οι μορφές και οι ιδιότητες των ενώσεων των στοιχείων, εξαρτώνται περιοδικά από το μέγεθος του φορτίου του ατομικού πυρήνα».

Το φορτίο του πυρήνα ενός ατόμου είναι ίσο με τον αριθμό των πρωτονίων στον πυρήνα. Ο αριθμός των πρωτονίων εξισορροπείται από τον αριθμό των ηλεκτρονίων σε ένα άτομο. Έτσι, το άτομο είναι ηλεκτρικά ουδέτερο.

Φορτίο του πυρήνα ενός ατόμουστον περιοδικό πίνακα είναι σειριακός αριθμός στοιχείου.

Αριθμός περιόδουδείχνει αριθμός ενεργειακών επιπέδων,πάνω στο οποίο περιστρέφονται τα ηλεκτρόνια.

Αριθμός ομάδαςδείχνει αριθμός ηλεκτρονίων σθένους.Για στοιχεία των κύριων υποομάδων, ο αριθμός των ηλεκτρονίων σθένους είναι ίσος με τον αριθμό των ηλεκτρονίων στο εξωτερικό επίπεδο ενέργειας. Είναι τα ηλεκτρόνια σθένους που είναι υπεύθυνα για το σχηματισμό χημικοί δεσμοίστοιχείο.

Χημικά στοιχείαΟμάδα 8 - τα ευγενή αέρια έχουν 8 ηλεκτρόνια στο εξωτερικό τους κέλυφος ηλεκτρονίων. Ένα τέτοιο κέλυφος ηλεκτρονίων είναι ενεργειακά ευνοϊκό. Όλα τα άτομα προσπαθούν να γεμίσουν το εξωτερικό τους κέλυφος ηλεκτρονίων με έως και 8 ηλεκτρόνια.

Ποια χαρακτηριστικά ενός ατόμου αλλάζουν περιοδικά στον Περιοδικό Πίνακα;

Η δομή του εξωτερικού ηλεκτρονικού επιπέδου επαναλαμβάνεται.

Η ακτίνα ενός ατόμου αλλάζει περιοδικά. Στην Ομάδαακτίνα κύκλου αυξάνειμε αυξανόμενο αριθμό περιόδου, καθώς αυξάνεται ο αριθμός των ενεργειακών επιπέδων. Σε περίοδο από αριστερά προς τα δεξιάο ατομικός πυρήνας θα μεγαλώσει, αλλά η έλξη προς τον πυρήνα θα είναι μεγαλύτερη και επομένως η ακτίνα του ατόμου μειώνεται.

Κάθε άτομο προσπαθεί να ολοκληρώσει το τελευταίο ενεργειακό επίπεδο.Τα στοιχεία της ομάδας 1 έχουν 1 ηλεκτρόνιο στην τελευταία στιβάδα. Ως εκ τούτου, είναι πιο εύκολο για αυτούς να το χαρίσουν. Και είναι ευκολότερο για τα στοιχεία της ομάδας 7 να προσελκύσουν 1 ηλεκτρόνιο που λείπει στην οκτάδα. Σε μια ομάδα, η ικανότητα αποχώρησης ηλεκτρονίων θα αυξηθεί από πάνω προς τα κάτω, καθώς η ακτίνα του ατόμου αυξάνεται και η έλξη προς τον πυρήνα μειώνεται. Σε μια περίοδο από αριστερά προς τα δεξιά, η ικανότητα να εγκαταλείπουμε τα ηλεκτρόνια μειώνεται επειδή η ακτίνα του ατόμου μειώνεται.

Όσο πιο εύκολα ένα στοιχείο δίνει ηλεκτρόνια από το εξωτερικό του επίπεδο, τόσο μεγαλύτερες είναι οι μεταλλικές του ιδιότητες και τα οξείδια και τα υδροξείδια του έχουν μεγαλύτερες βασικές ιδιότητες. Αυτό σημαίνει ότι οι μεταλλικές ιδιότητες σε ομάδες αυξάνονται από πάνω προς τα κάτω και σε περιόδους από δεξιά προς τα αριστερά. Με τις μη μεταλλικές ιδιότητες ισχύει το αντίθετο.

Ρύζι. 1. Θέση του μαγνησίου στον πίνακα

Στην ομάδα, το μαγνήσιο γειτνιάζει με το βηρύλλιο και το ασβέστιο. Εικ.1. Το μαγνήσιο κατατάσσεται χαμηλότερα από το βηρύλλιο αλλά υψηλότερο από το ασβέστιο στην ομάδα. Το μαγνήσιο έχει περισσότερες μεταλλικές ιδιότητες από το βηρύλλιο, αλλά λιγότερες από το ασβέστιο. Οι βασικές ιδιότητες των οξειδίων και των υδροξειδίων του αλλάζουν επίσης. Στην περίοδο, το νάτριο βρίσκεται στα αριστερά και το αλουμίνιο είναι στα δεξιά του μαγνησίου. Το νάτριο θα εμφανίσει περισσότερες μεταλλικές ιδιότητες από το μαγνήσιο και το μαγνήσιο θα εμφανίσει περισσότερες μεταλλικές ιδιότητες από το αλουμίνιο. Έτσι, μπορείτε να συγκρίνετε οποιοδήποτε στοιχείο με τους γείτονές του στην ομάδα και την περίοδο.

Οι όξινες και οι μη μεταλλικές ιδιότητες αλλάζουν σε αντίθεση με τις βασικές και τις μεταλλικές ιδιότητες.

Χαρακτηριστικά του χλωρίου από τη θέση του στον περιοδικό πίνακα του D.I. Mendeleev.

Ρύζι. 4. Θέση χλωρίου στον πίνακα

. Ο ατομικός αριθμός 17 δείχνει τον αριθμό των πρωτονίων17 και των ηλεκτρονίων17 σε ένα άτομο. Εικ.4. Η ατομική μάζα 35 θα βοηθήσει στον υπολογισμό του αριθμού των νετρονίων (35-17 = 18). Το χλώριο βρίσκεται στην τρίτη περίοδο, που σημαίνει ότι ο αριθμός των ενεργειακών επιπέδων σε ένα άτομο είναι 3. Είναι στην ομάδα 7-Α και ανήκει στα στοιχεία p. Αυτό είναι ένα μη μέταλλο. Συγκρίνουμε το χλώριο με τους γείτονές του στην ομάδα και την περίοδο. Οι μη μεταλλικές ιδιότητες του χλωρίου είναι μεγαλύτερες από αυτές του θείου, αλλά μικρότερες από αυτές του αργού. Το χλώριο έχει λιγότερες μεταλλικές ιδιότητες από το φθόριο και περισσότερες από το βρώμιο. Ας κατανείμουμε τα ηλεκτρόνια μεταξύ των ενεργειακών επιπέδων και ας γράψουμε τον τύπο ηλεκτρονίων. Η συνολική κατανομή των ηλεκτρονίων θα μοιάζει με αυτό. Βλέπε Εικ. 5

Ρύζι. 5. Κατανομή ηλεκτρονίων του ατόμου χλωρίου στα ενεργειακά επίπεδα

Προσδιορίστε την υψηλότερη και τη χαμηλότερη κατάσταση οξείδωσης του χλωρίου. Υψηλοτερος ΒΑΘΜΟΣη οξείδωση είναι +7, αφού μπορεί να δώσει 7 ηλεκτρόνια από το τελευταίο στρώμα ηλεκτρονίων. Η χαμηλότερη κατάσταση οξείδωσης είναι -1 επειδή το χλώριο χρειάζεται 1 ηλεκτρόνιο για να ολοκληρωθεί. Τύπος υψηλότερο οξείδιο Cl 2 O 7 (οξείδιο οξέος), σύνδεση υδρογόνου HCl.

Κατά τη διαδικασία της δωρεάς ή της απόκτησης ηλεκτρονίων, ένα άτομο αποκτά συμβατική χρέωση. Αυτή η υπό όρους χρέωση ονομάζεται .

- Απλόςοι ουσίες έχουν κατάσταση οξείδωσης ίση με μηδέν.

Τα αντικείμενα μπορούν να εκτεθούν ανώτατο όριοκατάσταση οξείδωσης και ελάχιστο. Ανώτατο όριοΈνα στοιχείο εμφανίζει την οξειδωτική του κατάσταση όταν χαρίζειόλα τα ηλεκτρόνια σθένους του από το εξωτερικό επίπεδο ηλεκτρονίων. Εάν ο αριθμός των ηλεκτρονίων σθένους είναι ίσος με τον αριθμό της ομάδας, τότε η μέγιστη κατάσταση οξείδωσης είναι ίση με τον αριθμό της ομάδας.

Ρύζι. 2. Θέση αρσενικού στον πίνακα

ΕλάχιστοΈνα στοιχείο θα εμφανίσει μια κατάσταση οξείδωσης όταν αυτό θα δεχθείόλα τα πιθανά ηλεκτρόνια για να συμπληρώσουν το στρώμα ηλεκτρονίων.

Ας εξετάσουμε τις τιμές των καταστάσεων οξείδωσης χρησιμοποιώντας ως παράδειγμα το στοιχείο Νο. 33.

Αυτό είναι το αρσενικό As. Είναι στην πέμπτη κύρια υποομάδα. Εικ. 2. Έχει πέντε ηλεκτρόνια στο τελικό επίπεδο ηλεκτρονίων του. Αυτό σημαίνει ότι όταν τα δίνει, θα έχει κατάσταση οξείδωσης +5. Το άτομο As έχει έλλειψη 3 ηλεκτρονίων πριν ολοκληρώσει το στρώμα ηλεκτρονίων. Με την έλξη τους θα έχει κατάσταση οξείδωσης -3.

Η θέση των στοιχείων των μετάλλων και των μη μετάλλων στον Περιοδικό Πίνακα Δ.Ι. Μεντελέεφ.

Ρύζι. 3. Θέση μετάλλων και μη μετάλλων στον πίνακα

ΣΕ πλευρά υποομάδες είναι όλες μέταλλα . Εάν συμπεριφέρεστε διανοητικά διαγώνιος από βόριο σε αστατίνη , Οτι πιο ψηλά αυτής της διαγωνίου στις κύριες υποομάδες θα υπάρχουν όλα αμέταλλα , ΕΝΑ παρακάτω αυτή η διαγώνιος είναι το παν μέταλλα . Εικ.3.

1. Αρ. 1-4 (σελ. 125) Ρουτζίτης Γ.Ε. Ανόργανη και οργανική χημεία. 8η τάξη: σχολικό βιβλίο για Εκπαιδευτικά ιδρύματα: ένα βασικό επίπεδο/ Γ. Ε. Ρουτζίτης, Φ. Γ. Φέλντμαν. Μ.: Διαφωτισμός. 2011, 176 σελ.: ill.

2. Ποια χαρακτηριστικά ενός ατόμου αλλάζουν με την περιοδικότητα;

3. Να χαρακτηρίσετε το χημικό στοιχείο οξυγόνο σύμφωνα με τη θέση του στον Περιοδικό Πίνακα του D.I. Mendeleev.