СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ: КРАТКО

Что это за система

Периодическая система химических элементов — это классификация химических элементов, устанавливающая зависимость различных свойств элементов от их заряда атомного ядра. Система появилась как графические отображение периодического закона. Периодический закон открыл русский химик Дмитрий Иванович Менделеев ещё в 1869 году.

На сегодняшний день существует более 100 вариантов изображения этой системы. Однако до сих пор все школьник мира знакомятся с обычной двумерной таблицей, в которой каждый столбец (группа) определяет основные физико-химические свойства, а строки представляют собой периоды, в определённой мере подобные друг другу.

История, детективная и несправедливая

К середине XIX века были открыты 63 химических элемента. В 1829 году Дёберейнер опубликовал «закон триад»: атомная масса многих элементов близка к среднему арифметическому двух других элементов, близких к исходному по химическим свойствам (стронций, кальций и барий; хлор, бром и иод и др.). Первую попытку расположить элементы в порядке возрастания атомных весов в 1862 году предпринял Александр Эмиль Шанкуртуа, который создал "Теллуров винт", разместив элементы на винтовой линии и отметил частое циклическое повторение химических свойств по вертикали.

В 1866 году свой вариант периодической системы предложил химик и музыкант Джон Александр Ньюлендс, модель которого («закон октав») внешне немного напоминала будущую менделеевскую. Если бы не его тяга к музыкальному обоснованию гармонии, то научный мир принял бы его вариант.

Параллельно появилось ещё несколько вариантов систематизации химических элементов. Ближе всего к окончательному варианту в 1864 году подошёл Юлиус Лотар Мейер.

Д.И. Менделеев опубликовал свою первую схему периодической таблицы в 1869 году в статье "Соотношение свойств с атомным весом элементов" (в журнале Русского химического общества), предварительно разослав научное извещение об открытии ведущим химикам мира. В этом, наверное, Дмитрий Иванович и сделал ошибку, т.к. немного позже Ю.Л. Мейер отредактировал свой вариант с учётом заключений русского химика и опубликовал практически схожий вариант.

В результате, Запад разошёлся во мнении, кто же стал первооткрывателем. Часть химиков считает, что оба учёных, часть — что именно свой Мейер. Поэтому до сих пор на Западе таблицу называют никак иначе, как "Периодическая система химических элементов", исключая из её названия упоминание Д.И. Менделеева. В России же память о вкладе отечественного химика в мировую химию обозначена.

Сущность открытия

Сущность заключалась в том, что с ростом атомной массы химических элементов их свойства меняются не монотонно, а периодически. После определённого количества разных по свойствам элементов, расположенных по возрастанию атомного веса, свойства начинают повторяться. Просто и гениально!!! Например, натрий похож на калий, фтор похож на хлор, а золото похоже на серебро и медь. Свойства не повторяются в точности, к ним добавляются изменения.

Отличием работы Д.И. Менделеева от работ его предшественников было то, что основ для классификации элементов у Менделеева была не одна, а две:

- атомная масса,

- химическое сходство.

Для того, чтобы периодичность полностью соблюдалась, он исправил атомные массы некоторых элементов, ряд элементов разместил в своей системе вопреки принятым в то время представлениям об их сходстве с другими и оставил в таблице пустые клетки, где должны были разместиться пока не открытые элементы.

Научная достоверность Периодического закона Д.И. Менделеева получила подтверждение уже в 1875-1886 годах, когда были открыты галлий, скандий и германий, для которых химик предсказал не только возможность их существования, но и с поразительной точностью описал целый ряд физических и химических свойств!

Структура Периодической системы

1. Группы

Группа — одна из колонок периодической таблицы. Для групп, как правило, характерны существенно выраженные периодические тенденции. Элементы, относящиеся к одной группе демонстрируют определённые тенденции сверху вниз:

— радиус атома возрастает,

— энергии ионизации снижается,

— электроотрицательности снижается.

2. Семейство — группирование элементов по их общим химическим свойствам. На сегодняшний день выделяется 11 семейств:

Щелочные металлы — это элементы 1-й группы, которые при растворении в воде образуются щелочи;

Щёлочноземельные металлы — это химические элементы 2-й группы, которые имеют некоторые отличия от целочных металлов по взаимодействию с другими элементами;

Переходные металлы — элементы побочных подгрупп Периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, в атомах которых появляются электроны на d- и f-орбиталях;

Постпереходные металлы напоминают по своим свойствам металлы, имеют либо незаконченную d-подоболочку, либо имеют способность к формированию незаконченной d-подоболочки;

Полуметаллы — химические элементы, расположенные в периодической системе на границе между металлами и неметаллами, и для которых характерно наличие ковалентной кристаллической решётки и металлической проводимости;

Халькогены — химические элементы 16-й группы кислород O, сера S, селен Se, теллур Te, полоний Po и искусственно полученный радиоактивный ливерморий Lv;

Галогены — химические элементы 17-й группы, которые реагируют почти со всеми простыми веществами, кроме некоторых неметаллов, т.е. являются энергичными окислителями;

Благородные газы — группа химических элементов со схожими свойствами: при нормальных условиях они представляют собой одноатомные газы без цвета, запаха и вкуса с очень низкой химической реактивностью - гелий (He), неон (Ne), аргон (Ar), криптон (Kr), ксенон (Xe) и радиоактивный радон (Rn);

Лантаноиды — семейство, состоящее из 15 химических элементов III группы 6-го периода — металлов, с атомными номерами 57—71, которые стабильные изотопы, кроме прометия;

Актиноиды — семейство, состоящее из 15 радиоактивных химических элементов III группы 7-го с атомными номерами 89—103.

Суперактиноиды — гипотетически возможные химические элементы с атомными номерами 121-153, у которых полностью заполнена 5g-оболочка.

3. Периоды

Период — это строка периодической таблицы. В рамках периода элементы демонстрируют определённые закономерности в четырёх аспектах слева направо:

- атомный радиус сокращается,

- энергия ионизации возрастает,

- электроотрицательность увеличивается,

- энергия сродства к электрону возрастает, кроме благородных газов.

Думается, теперь вы убедились, что Периодическая система химических элементов имени А.И. Менделеева достаточно проста для понимания!