Что означают цифры в периодической системе менделеева
Крупная, многогранная и неоднозначная группировка химических элементов порождает немало вопросов на тему того, как пользоваться таблицей Менделеева. Между тем, это самый полный и завершенный вариант сортировки атомов всех веществ этой планеты.
Область применения данной классификации – не только химия или иные точные и естественные науки. Полезна она будет и простому обывателю для тренировки памяти или приспособлению к большим и сложным формулировкам и документам. С должным усердием и прилежанием в изучении таблицы, она станет легко понимаемым справочным материалом.
Периодическая таблица Менделеева
До Дмитрия Ивановича собрать элементы в один список пытались многие умы Европы. С начала XIX века они предприняли множество попыток сопоставления веществ.
В 1869 г. свой первый план представляет и Менделеев, через 2 года – завершает доработку и издает последний вариант таблицы.
Основная идея группировки – периодичность. Расположив элементы в порядке увеличения атомной массы, он заметил, что время от времени их свойства повторяются.
Ко 2-й половине XIX века миру было известно намного меньше веществ, чем сегодня, так что химик оставил пустые места в своей таблице, предполагая открытие новых элементов, и даже сумел заранее определить свойства открытых впоследствии галлия Ga 31 и германия Ge 32.
С каждым последующим номером элемента возрастает его атомная масса, заряд ядра, уровень электронов (количество элементов и их связей), показатели активности повторяются в зависимости от периода.
Формулировка периодического закона химических элементов
Русский ученый составлял наброски таблицы около 20 лет, пытаясь подобрать верную закономерность в их размещении. Отметив концепцию цикличности, он превратил её в периодический закон, изложив свое понимание правила:
«Свойства элементов, как и формируемых ими простых и сложных веществ, предполагают периодическую зависимость от их атомного веса».
Как читать таблицу Дмитрия Ивановича Менделеева
Ячейки химической базы данных разбиты в группы последовательностей по горизонтали и вертикали. Элементы имеют краткое обозначение из 1-3 букв (для формул и вычислений).
Группы
Представлены в виде столбцов таблицы. В системе старого образца их 8.
В настоящий же момент выделено 18.
Распределяют элементы в группы по однотипности: по строению атома они подобны друг другу. Также у представителей одного столбца схожая формула высшего оксида.
Традиционные типы столбцов делятся на подкатегории: А (с яркими признаками группы) и В (переходные металлы). Принадлежность зависит от положения символа (слева для A или справа для B):
Периоды
Горизонтальные цепочки в таблице, в которых элементы расположены по росту порядкового номера. В линии слева направо увеличиваются заряды ядра атомов.
1-й период содержит лишь гелий He 2 и водород H 1 ;
2 и 3 содержат по 8 компонентов;
4-й и 5-й содержат 18 единиц каждый;
6-й период вмещает 32 элемента;
7-й хранит 31 единицу и продолжает дополняться.
Физический смысл порядкового номера
Порядковый номер химического элемента также показывает, сколько в составе ядра атома протонов и сколько электронов вращается вокруг него.
Свойства таблицы Менделеева
Химические элементы оцениваются по множеству параметров. Один из основных – окислительно-восстановительные свойства.
С убыванием в периоде и возрастанием в группе (стремление к левому нижнему углу) проявляются металлические характеристики, обратное направление в правый верхний угол увеличивает окислительные неметаллические качества.
Элементы таблицы Менделеева
Также есть класс «металлоподобных» полупроводников с неопределенным статусом. Отдельно располагаются благородные газы, не подверженные реакциям.
Часть элементов с номером более 100 открыта сравнительно недавно, их принадлежность к каким-либо группам только предположительна.
Щелочные и щелочноземельные элементы
Щелочные металлы имеют серебристый отблеск, хорошо разламываются и режутся. Из всех размещенных в таблице металлов активнее других вступают в реакцию с молекулами других веществ, отдавая единственный свободный электрон. При контакте с водой создают гидроксиды – щелочи:
Щелочноземельные металлы более твердые и тугоплавкие, с бледно-серым оттенком. В их список входят:
Большая часть из них способна создавать щелочь, но не так легко расстается с двумя незанятыми электронами. Другие металлы они замещают, но перед щелочными бессильны и вытесняются ими из молекул.
Лантаноиды и актиноиды
Прежде получили название редкоземельных металлов из-за малого количества месторождений и трудностей в выводе чистого металла из соединений. Им соответствует 3 (III B) группа, хотя это иногда оспаривается.
В рамках семейства лантаноиды («скрытые») имеют схожую форму атома и внешние признаки, но различаются свойствами. Поодиночке почти не встречаются.
Актиноиды, помимо общих черт, радиоактивны. В природе, кроме, урана U 92, почти не встречаются, создаются искусственно.
Для удобства обе группы элементов выведены в 2 строки под общей таблицей.
Галогены и благородные газы
17 (VII A) группа состоит из галогенов:
В противоположность щелочам, эти неметаллы – самые сильные окислители, активно принимающие 8-й электрон к имеющимся семи для заполнения внешней оболочки.
Самый реактивный – фтор F 9 (способен разрушать молекулы воды):
С ростом периода свойства элементов слабеют.
Все галогены токсичны, опасны для жизни, поражают дыхательные пути.
В последней, VIII A или 18 группе, находятся инертные газы:
Их внешний уровень электронов равен 8 (полностью заполнен), отчего они не способны вступать в реакцию с другими атомами. Крайне редко создают непрочные молекулы, распадающиеся при нагревании.
Переходные металлы
Представлены всеми подгруппами в традиционной системе или занимают с 3 по 12 столбцы в современных таблицах. Большинство обладает металлическим блеском, по цвету и состоянию различаются (большинство – твердые, но есть исключения, например, жидкая ртуть).
Могут отдавать разное количество электронов с нескольких оболочек для создания вещества (например, титан Ti 22 и железо Fe 26 способны отдавать от 2 до 4, медь Cu 29 – от 1 до 2, цинк Zn 30 – только 2, золото Au 79 и серебро Ag 47 практически не вступают в реакцию).
Металлоиды
Располагаются на стыке посреди легких металлов и неметаллов, в диагонали с 13 по 17 группах. В своем большинстве – полупроводники (хуже металлов проводят электрический ток).
Часть из них – металлы внешне, неметаллы по активности, часть – наоборот. Бор B 5, к примеру, является неметаллом с полупроводниковыми качествами.
Постпереходные металлы
Они же «легкие». От переходных аналогов отличаются меньшей твердостью и весом. Имеют иные температуры плавления и кипения. Для соединений отдают электроны только с внешней оболочки. Превосходят полуметаллы по восстановительности. Легкий металл выглядит как вещество с матовым оттенком вместо блеска.
Размещаются после переходных металлов под полупроводниками (в 13-17 столбцах или IIIA – VIIA). Алюминий Al 13 носит неопределенный статус (иногда причисляется к металлоидам).
Неметаллы
Располагаются в правом верхнем углу между полуметаллами и инертными газами (начала 13-17 групп). Имеют больше электронов на внешней оболочке, стремятся присоединить к себе еще больше (в противоположность металлам), чтобы набрать полный уровень электронов.
в виде газа (кислород O 8, азот N 7);
жидкости (бром Br 35);
в твердом (углерод C 6, кремний Si 14) состоянии.
Интересное положение занимает водород H 1. Его причисляют то к 1, то к 17 группе: он, будучи неметаллом, может проявлять и окислительные, и восстановительные свойства.
Заключение
При детальном рассмотрении таблица Менделеева уже не кажется столь огромной. Главные моменты в пользовании – отследить группу и период элемента, после чего будет несложно определить его свойства и показатели.
Различные картинки в 8 или 18 столбцов не будут поводом для замешательства: семейства и категории выделяются разными цветами (полуметаллы – двухцветные). Ученики найдут решение задач, а любители головоломок получат новый способ тренировки мышления. Ячейка с нужными обозначениями найдется без особых препятствий.
Периодическая таблица Менделеева
Периоди́ческая систе́ма хими́ческих элеме́нтов (табли́ца Менделе́ева) — классификация химических элементов, устанавливающая зависимость различных свойств элементов от заряда атомного ядра. Система является графическим выражением периодического закона, установленного русским химиком Д. И. Менделеевым в 1869 году. Её первоначальный вариант был разработан Д. И. Менделеевым в 1869—1871 годах и устанавливал зависимость свойств элементов от массового числа атомов (или их атомной массы). Всего предложено несколько сот [1] вариантов изображения периодической системы (аналитических кривых, таблиц, геометрических фигур и т. п.). В современном варианте системы предполагается сведение элементов в двумерную таблицу, в которой каждый столбец (группа) определяет основные физико-химические свойства, а строки представляют собой периоды, в определённой мере подобные друг другу.
Содержание
История открытия
К середине XIX века были открыты почти 60 химических элементов, и попытки найти закономерности в этом наборе предпринимались неоднократно. В 1829 году Дёберейнер опубликовал найденный им «закон триад»: атомный вес многих элементов близок к среднему арифметическому двух других элементов, близких к исходному по химическим свойствам (стронций, кальций и барий, хлор, бром и йод и др.). Первую попытку расположить элементы в порядке возрастания атомных весов предпринял Александр Эмиль Шанкуртуа (1862), который разместил элементы вдоль винтовой линии и отметил частое циклическое повторение химических свойств по вертикали. Обе указанные модели не привлекли внимания научной общественности.
В 1866 году свой вариант периодической системы предложил химик и музыкант Джон Александр Ньюлендс, модель которого («закон октав») внешне немного напоминала менделеевскую, но была скомпрометирована настойчивыми попытками автора найти в таблице мистическую музыкальную гармонию. В этом же десятилетии появились ещё несколько попыток систематизации химических элементов; ближе всего к окончательному варианту подошёл Юлиус Лотар Мейер (1864). 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); ещё ранее (февраль 1869 г.) научное извещение об открытии было им разослано ведущим химикам мира.
По легенде, мысль о системе химических элементов пришла к Менделееву во сне, однако известно, что однажды на вопрос, как он открыл периодическую систему, учёный ответил: «Я над ней, может быть, двадцать лет думал, а вы думаете: сидел и вдруг… готово».
Написав на карточках основные свойства каждого элемента (их в то время было известно 63, из которых один — дидим Di — оказался в дальнейшем смесью двух вновь открытых элементов, празеодима и неодима), Менделеев начинает многократно переставлять эти карточки, составлять из них ряды сходных по свойствам элементов, сопоставлять ряды один с другим. Итогом работы стал отправленный в 1869 году в научные учреждения России и других стран первый вариант системы («Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве»), в котором элементы были расставлены по девятнадцати горизонтальным рядам (рядам сходных элементов, ставших прообразами групп современной системы) и по шести вертикальным столбцам (прообразам будущих периодов). В 1870 году Менделеев в «Основах химии» публикует второй вариант системы («Естественную систему элементов»), имеющий более привычный нам вид: горизонтальные столбцы элементов-аналогов превратились в восемь вертикально расположенных групп; шесть вертикальных столбцов первого варианта превратились в периоды, начинавшиеся щелочным металлом и заканчивающиеся галогеном. Каждый период был разбит на два ряда; элементы разных вошедших в группу рядов образовали подгруппы.
Сущность открытия Менделеева 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. Например, натрий похож на калий, фтор похож на хлор, а золото похоже на серебро и медь. Разумеется, свойства не повторяются в точности, к ним добавляются и изменения. Отличием работы Менделеева от работ его предшественников было то, что основ для классификации элементов у Менделеева была не одна, а две — атомная масса и химическое сходство. Для того, чтобы периодичность полностью соблюдалась, Менделеевым были предприняты очень смелые шаги: он исправил атомные массы некоторых элементов, несколько элементов разместил в своей системе вопреки принятым в то время представлениям об их сходстве с другими (например, таллий, считавшийся щелочным металлом, он поместил в третью группу согласно его фактической максимальной валентности), оставил в таблице пустые клетки, где должны были разместиться пока не открытые элементы. В 1871 году на основе этих работ Менделеев сформулировал Периодический закон, форма которая со временем была несколько усовершенствована.
Научная достоверность Периодического закона получили подтверждение очень скоро: в 1875—1886 годах были открыты галлий (экаалюминий), скандий (экабор) и германий (экасилиций), для которых Менделеев, пользуясь периодической системой, предсказал не только возможность их существования, но и, с поразительной точностью, целый ряд физических и химических свойств.
В начале XX века с открытием строения атома было установлено, что периодичность изменения свойств элементов определяется не атомным весом, а зарядом ядра, равным атомному номеру и числу электронов, распределение которых по электронным оболочкам атома элемента определяет его химические свойства.
Дальнейшее развитие периодической системы связано с заполнением пустых клеток таблицы, в которые помещались всё новые и новые элементы: благородные газы, природные и искусственно полученные радиоактивные элементы. Седьмой период периодической системы до сих пор не завершён, проблема нижней границы таблицы Менделеева остаётся одной из важнейших в современной теоретической химии.
Структура периодической системы
Распространённее других являются 3 формы таблицы Менделеева: «короткая» (короткопериодная), «длинная» (длиннопериодная) и «сверхдлинная». В «сверхдлинном» варианте каждый период занимает ровно одну строчку. В «длинном» варианте лантаноиды и актиноиды вынесены из общей таблицы, делая её более компактной. В «короткой» форме записи, в дополнение к этому, четвёртый и последующие периоды занимают по 2 строчки; символы элементов главных и побочных подгрупп выравниваются относительно разных краёв клеток.
Ниже приведён длинный вариант (длиннопериодная форма), утверждённый Международным союзом теоретической и прикладной химии (IUPAC) в качестве основного.
Периодическая таблица Менделеева
Таблица Менделеева является фундаментом нашего современного знания о химии.
Содержание:
Сколько элементов в таблице Менделеева?
Ответ: 118 или 126 элементов в зависимости от вида таблицы.
Почему такая разница?
В природе люди обнаружили 94 элемента. Другие 24 элемента были созданы в лабораториях. Всего получается 118 штук. Еще 8 элементов являются лишь гипотетическими вариантами.
Классический вид периодической таблицы Менделеева
Таблица Менделеева для ЕГЭ по химии
Ниже приведена таблица, которую можно использовать на ЕГЭ по химии, входит в пакет разрешенных документов.
Периодический закон Менделеева
Существуют две формулировки периодического закона химических элементов: классическая и современная.
Классическая, в изложении его первооткрывателя Д.И. Менделеева:
«Свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величин атомных весов элементов».
Современная:
«Свойства простых веществ, а также свойства и формы соединений элементов находятся в периодической зависимости от заряда ядра атомов элементов (порядкового номера)».
Периодическая таблица Менделеева
Щелочно земельные металлы
Периодической системой химических элементов принято называть таблицу, в которой химические элементы классифицируются по разным свойствам, определяемым зарядом атомного ядра. Называют ее периодической таблицей Менделеева, в честь российского ученого-химика Д.И. Менделеева. Именно он в 1869 году открыл периодический закон химических элементов.
В 1869-1871 был разработан самый первый вариант таблицы, в котором определялась зависимость свойств химических элементов от атомной массы. Было выдвинуто множество предложений относительно того, как изображать свойства элементов. Это были различные геометрические фигуры, графики с аналитическими кривыми.
Но ученые приняли решение, что удобнее всего двухмерная химическая таблица, где каждый столбик указывает на физико-химические свойства определенного элемента, а в строках определяются периоды элементов, максимально близких один к другому.
Значение таблицы Менделеева для науки
Развитие химии в значительной степени обязано открытию, сделанному Менделеевым, в частности, оно способствовало развитию учения про атомы и молекулы.
Благодаря этому было получено понятное представление про простые и сложные химические соединения. Человек может понять, что такое элементы, которые используются сегодня. В ХХ веке периодическая система начала играть прогнозирующую роль, когда оцениваются химические свойства трансурановых элементов, которую показал еще сам Менделеев.
Периодическая таблица позволила систематизировать типы атомов, что имела большое значение для развития физики (атом и его ядро) в ХХ веке. Так, в начале века ученые проводили исследования, в ходе которых было установлено, что порядковый номер элемента является мерой электронного заряда его атомного ядра.
Номер же периода в таблице указывает на число электронных оболочек, которыми обладает атом. На фото было установлено, что номером вертикального ряда таблицы определяется квантовая структура внешней оболочки элемента (этим обусловлен тот факт, что химические свойства у элементов, которые находятся в одном ряду, схожи между собой).
Сделанное Менделеевым открытие положило начало новой эры в мировой науке, что позволило сделать огромный прорыв в химии и ряде других направлениях науки. Таблица Менделеева в хорошем качестве стала основой сведений про элементы, ее использование позволило делать важные выводы в науке, прогнозировать открытия.
В чем особенность периодической таблицы Менделеева?
Одним из важных свойств таблицы можно назвать то, что у группы элементов (колонка) более выражена периодическая тенденция, если сравнивать с периодами или блоками.
Также можно увидеть, что по мере того, как возрастает атомная масса, стабильно изменяются свойства. Так, к примеру, фотография таблицы дает возможность увидеть, что в блоках D и F более явно выражены горизонтальные свойства, а не вертикальные.
Группам таблицы Менделеева с лева на право присвоено номера 1-18, в соответствии с международной системой названия групп. Ранее использовались римские цифры.
Вступление в силу новой системы нотации ИЮПАК (1988 г.), которой пользуются и сегодня, привело к тому, что прежние идентификаторы групп перестали существовать.
У многих групп появились травиальные несистематические названия, к примеру, «галогены», «щелочноземельные металлы» и др.
Химические элементы из одной группы периодической таблицы Менделеева проявляют тенденции по таким параметрам:электроотрицательность, атомный радиус, энергия ионизации.
Так, картинка химической таблицы показывает, что в одной группе сверху в низ возрастает радиус атома, валентные электроны элемента удаляются от ядра по мере того, как заполняются энергетические уровни. Энергия ионизации при этом снижается, связи в атоме слабеют, в результате чего изымать электроны проще. Сверху вниз у элементов снижается электроотрицательность, что объясняется увеличением расстояния между ядром и валентными электронами. Но в таблице есть и исключения из таких закономерностей, к примеру, в 11 группе данный показатель растет сверху вниз.
Периодическая таблица Менделеева
Щелочно земельные металлы
Периодической системой химических элементов принято называть таблицу, в которой химические элементы классифицируются по разным свойствам, определяемым зарядом атомного ядра. Называют ее периодической таблицей Менделеева, в честь российского ученого-химика Д.И. Менделеева. Именно он в 1869 году открыл периодический закон химических элементов.
В 1869-1871 был разработан самый первый вариант таблицы, в котором определялась зависимость свойств химических элементов от атомной массы. Было выдвинуто множество предложений относительно того, как изображать свойства элементов. Это были различные геометрические фигуры, графики с аналитическими кривыми.
Но ученые приняли решение, что удобнее всего двухмерная химическая таблица, где каждый столбик указывает на физико-химические свойства определенного элемента, а в строках определяются периоды элементов, максимально близких один к другому.
Значение таблицы Менделеева для науки
Развитие химии в значительной степени обязано открытию, сделанному Менделеевым, в частности, оно способствовало развитию учения про атомы и молекулы.
Благодаря этому было получено понятное представление про простые и сложные химические соединения. Человек может понять, что такое элементы, которые используются сегодня. В ХХ веке периодическая система начала играть прогнозирующую роль, когда оцениваются химические свойства трансурановых элементов, которую показал еще сам Менделеев.
Периодическая таблица позволила систематизировать типы атомов, что имела большое значение для развития физики (атом и его ядро) в ХХ веке. Так, в начале века ученые проводили исследования, в ходе которых было установлено, что порядковый номер элемента является мерой электронного заряда его атомного ядра.
Номер же периода в таблице указывает на число электронных оболочек, которыми обладает атом. На фото было установлено, что номером вертикального ряда таблицы определяется квантовая структура внешней оболочки элемента (этим обусловлен тот факт, что химические свойства у элементов, которые находятся в одном ряду, схожи между собой).
Сделанное Менделеевым открытие положило начало новой эры в мировой науке, что позволило сделать огромный прорыв в химии и ряде других направлениях науки. Таблица Менделеева в хорошем качестве стала основой сведений про элементы, ее использование позволило делать важные выводы в науке, прогнозировать открытия.
В чем особенность периодической таблицы Менделеева?
Одним из важных свойств таблицы можно назвать то, что у группы элементов (колонка) более выражена периодическая тенденция, если сравнивать с периодами или блоками.
Также можно увидеть, что по мере того, как возрастает атомная масса, стабильно изменяются свойства. Так, к примеру, фотография таблицы дает возможность увидеть, что в блоках D и F более явно выражены горизонтальные свойства, а не вертикальные.
Группам таблицы Менделеева с лева на право присвоено номера 1-18, в соответствии с международной системой названия групп. Ранее использовались римские цифры.
Вступление в силу новой системы нотации ИЮПАК (1988 г.), которой пользуются и сегодня, привело к тому, что прежние идентификаторы групп перестали существовать.
У многих групп появились травиальные несистематические названия, к примеру, «галогены», «щелочноземельные металлы» и др.
Химические элементы из одной группы периодической таблицы Менделеева проявляют тенденции по таким параметрам:электроотрицательность, атомный радиус, энергия ионизации.
Так, картинка химической таблицы показывает, что в одной группе сверху в низ возрастает радиус атома, валентные электроны элемента удаляются от ядра по мере того, как заполняются энергетические уровни. Энергия ионизации при этом снижается, связи в атоме слабеют, в результате чего изымать электроны проще. Сверху вниз у элементов снижается электроотрицательность, что объясняется увеличением расстояния между ядром и валентными электронами. Но в таблице есть и исключения из таких закономерностей, к примеру, в 11 группе данный показатель растет сверху вниз.