Периодичность свойств атомов элементов

Естественно, что фундаментальный закон химии, открытый Д. И. Менделеевым, — периодический закон—должен найти себе объяснение в закономерности строения атоМов, вскрываемой квантовой механикой. Периодичность в изменении химических свойств элементов при возрастании заряда ядра определяется периодическим повторением у определенных атомов строения внешних электронных оболочек. Легко заметить, что число электронов в последовательности от 5 до ближайшей конфигурации (первый период) или (остальные периоды) равно 2, 8, 8, 18, 32 (табл. 3), т. е. совпадает с числом элементов в периодах системы Д. И. Менделеева и объясняет, почему именно столько элементов содержится в данном периоде. Период начинается элементом, у которого впервые в системе возникает новый квантовый слой, содержащий один л-электрон (щелочной металл), и оканчивается элементом, у которого впервые в этом квантовом слое достраивается шестью электронами -подоболочка (благородные газы). Очевидно, что номер периода )авен главному квантовому числу электронов внешнего слоя. Например, атом натрия, открывающий третий период, и атом аргона, заканчивающий его, имеют конфигурации К 13л и К соответст- [c.60]

Первая попытка сопоставления атомных размеров была сделана на основе атомных объемов. Для этого послужила кривая атомных объемов Лотара Мейера, изображенная на рис. 3-2, принесшая ему больше славы, чем его периодическая система, основанная на физических свойствах элементов. Как было сказано, атомный объем получается путем деления атомного веса элемента на плотность элемента в свободном виде, и, следовательно, он верен только в том случае, если достоверна плотность. Но плотность элемента в свободном виде зависит в большей степени от его физического состояния, кристаллической структуры, аллотропического видоизменения и температуры, при которой определена плотность. Например, плотность белого олова 7,31, а серого — 5,75. Однако несмотря на все возможные факторы, которые могут влиять на атомный объем, удивительно, что кривая атомных объемов вполне правильно показывает периодичность свойств. Так как невозможно выделить отдельно атом или ион и измерить их радиус, следует полагаться на измерения, сделанные на большом количестве вещества, и допустить, что атомные модели правильны в отношении поведения атомов и ионов во всей структуре вещества. Вскоре стало ясно, что на соответствующие расчеты влияют многие факторы, в числе которых надо упомянуть характер связи (кратная ли связь или простая), степень ионного или [c.104]

Периодическая изменяемость свойств элементов в зависимости от массы (или атомного веса) представляет от других видов периодических зависимостей (например, синусы периодически-последовательно изменяются при возрастании углов или температуры воздуха с течением времени — по дням и годам) отличие, состоящее в том, что веса атомов не возрастают непрерывно, а лишь скачками, т. е. между двумя соседними элементами (например К=39 и Са=40, или А1=27 и 81=28, С=12 и N=14 и т. п.) не только нет, но, по законам периодичности и кратных отношений (Дальтона), и быть не может переходных промежуточных элементов. Как в частице водородного соединения может быть на один атом элемента или один (в НР), или 2 (в НЮ), или 3 (в КН ) и т. п. атомов водорода, но не может быть частицы, содержащей на атом элемента 27г атома водорода, так по периодическому закону не может быть и элемента, промежуточного между N и О, с атомным весом, большим 14 и меньшим 16, или между К и Са. Это значит, что периодическая зависимость элементов не может быть выражаема какой-либо алгебраической сплошною функциею, какою можно, например, выразить периодическое изменение температуры в течение дня или года, или изменение синусов по мере возрастания углов. [c.129]

Закон, на котором основана периодическая система элементов (Д.Я. Менделеев, 1869 г.) периодическое изменение строения атом ной оболочки элементов определяет периодичность изменения свойств элементов. [c.41]

Строение атомов и периодическая система элементов Д. И. Менделеева. Периодический закон был установлен Д. И. Менделеевым в 1869 г. В то время атом еще считался неделимой частицей и причины периодичности свойств элементов не могли быть выявлены. [c.39]

Присоединение к переходным элементам галлия и исключение скандия дискуссионно. Если иону АР аналогичны ионы элементов подгруппы 8с, то атому А1 подобны атомы элементов подгруппы Оа. Поэтому близость химических свойств элементов обеих подгрупп к свойствам соединений алюминия зависит от степени ионности связи в тех и других. Известно также, что если рассматривать, например, сумму трех ионизационных потенциалов, а также величины АН или ДС образования веществ-аналогов по,III группе в целом, то ход соответствующих характеристик оказывается монотонным для побочной подгруппы (для главной подгруппы проявляется вторичная периодичность).— Прим. ред.] [c.509]

Согласно теории и опыту работы с полупроводниковыми элементами (германием и кремнием) наиболее эффективным методом управления их структурно-чувствительными свойствами является легирование кристалла примесями введение примесей Б решетку данного чистого вещества соответствует образованию твердого раствора. При малых концентрациях примеси можно считать, что ее атомы распределяются равномерно по всему объему кристалла и что нарушения периодичности кристаллической решетки локализованы в небольшом объеме, окружающем атом-примеси. [c.163]

Движение доминирует в природе. 2. Природа света—электрическая. 3. Все вещества образовались из первичной материи. 4. Материя связана в своем строении с электрическим зарядом. 5. Элементы имеют планетарное строение. 6. Первый элемент построен из положительных (-Ь) и отрицательных (—) зарядов. Далее, в 1888 г., Б. Чичерин опубликовал большую статью, в которой также развиваются представления о планетарной структуре элементов. Чичерин высказывает мысль, что атом каждого элемента представляет собой подобие солнечной системы, с центральной массой и обращающимися вокруг нее по орбитам частицами. Слоистым расположением таких орбит объясняется периодичность свойств химических элементов. [c.92]

Инертные элементы (подгруппа УП1А) играют большую роль в теории периодической системы. В оболочке их атомов завершается построение периферического энергетического уровня — вся электронная оболочка атома становится устойчивой. Весь атом данного инертного элемента приобретает характер прочного очередного атомного остова, как основы для построения последующего периода (см. рис. 4-3), причем ход заполнения элементами нового периода как бы повторяется по сравнению с предыдущим отчетливо проявляется периодичность в изменении электронной структуры, а следовательно, и химических свойств элементов в пределах каждого данного периода. Однако в этой периодичности нет простого повторения развития по замкнутому кругу каждый последующий период, как это видно из рисунка 4-3, по сравнению с предыдущим в своей основе имеет иной ядерно-электронный остов соответствующего инертного элемента. Структура этого остова от периода к периоду изменяется, его конфигурация усложняется, что существенным образом влияет на химические свойства каждого элемента периода на энергию связи валентных электронов с атомом, на свойства соединений, даже у элементов прн проявлении ими одинаковой валентности. Это в основном зависит [c.65]

Периода-шость. химических, оптических, электрических и магнитных свойств атомов разл шьрс элементов в зависимости от 2 связана со сходным строением внешних электронных оболочек, определяющих эти свойства. Эта периодичность сохраняется и ддя ионов. Теряя один электрон. ато.м по ряд> свойств становится подобным атомам предыдутцей гр тты. [c.25]

В Сихмферополе Менделеев пробыл недолго. 30 октября 1855 г. он переехал в Одессу. Здесь он был преподавателе.м естественных наук в 1-й Одесской гимназии. К его огромной радости ему была предоставлена лаборатория, в которой он с увлечением работал над проблемой изоморфизма. Уже эта работа натолкнула его на мысль о существовании химической связи между атомами. Она позволила ему обнаружить черты сходства в свойствах различных элементов. Начав работать в лаборатории, Менделеев уже через полгода достиг значи-, тельных результатов. Осенью 1856 г. он успешно защитил магистерскую диссертацию Удельные объемы , в которой анализировались изменения объемов, занимаемых телами до и после химического соединения. В диссертации показывалось, что причину химического сродства нужно искать в простом преобладании притяжения разнородных атомов или частиц. Изоморфизм, то есть способность различных веществ давать одинаковые кристаллические формы,— писал Менделеев,— есть одно из типичных свойств элементов одной и той же химической группы... точно так же и удельные объемы, то есть величины, обратные плотностям, дают, как я впоследствии наблюдал, один из наиболее ярких примеров периодичности, повторяемости свойств простых тел при возрастании их ато.м-ного веса ". Впоследствии, в Основах химии ученый отмечал, что уже первые наблюдения над изоморфизмом обратили его внимание на сходство соединений различных эле.ментов. [c.14]

Периодический закон элементов был открыт Менделеевым в том же 1869 г., когда вышла в свет монография Бломстранда, но подробно вопрос о количественных законах, относящихся к способности элементов к соединению, был рассмотрен Менделеевым в 1872 г. в обширной статье, напечатанной на немецком языке [13]. Мы будем ссылаться на публикацию ее русского оригинала Периодическая законность химических элементов [14, стр. 102—176]. В этой работе Менделеев писал Ныне для характеристики элемента, кроме прочих данных, требуются два путем наблюдений, опыта и сличений добываемых данных знание атомного веса и знание атомности. Закон периодичности, выставляя зависимость этих двух данных, дает возможность определить одно из них, а именно так называемую атомность, при посредстве другого, то есть атомного веса, а потому он определяет и формы химических соединений элемента, если это свойство прпппсывается учению об атомности элементов [там же, стр. 174]. Заметил , что Менделеев был противником учения об атомности (и к этому вопросу мы еще вернемся), по, как следует из приведенной выдержки и как это было на самом деле, его соображения о формах химических соединений легко можно было неревести на язык, привычный для сторонников этого учения. Согласно Менделееву, элементы соединяются с водородом в одной из четырех форм КН, ВНг, ВНз и НН4, а для кислородных соединений существует восемь форм ВгО, ВО, ВоОз, ВО2, ВгОо, КОд, ВгО, и КО4. Он говорит Закон периодичности, указывая предел для присоединений кислорода, устраняет... важный недостаток учения атомности элементов [там же, стр. 165]. Менделеев отмечает также, что сумма эквивалентов водорода и кислорода, присоединяющихся порознь к одному атому элемента, не превышает 8 [там же, стр. 172). Способность же элементов соединяться с кислородом и водородом, а также и с другими элементами определяется их положением в периодической системе. Например В V группе элементы дают ВНз и то есть по отношению к водороду пх [c.223]

Бани последнее время открытие М1Ногих непредвиденных элементов вызвало некоторую критику относительно самой оистс МЫ, то мне понятно, что это не оанователыно система, может быть, получит некоторое дополнение, но сам по себе закон периодичности свойств и атом)Ных весов останется незыблемым основанием образования весомого химического вещества. [c.120]

Для дальнейшего развития проблемы единства материи важным событием стало открытие периодического закона и последовавшее за ним изучение периодичности свойств элементов, прежде всего физических свойств (электрических, магнитных и спектральных). Уже в первом издании Основ химии Д. И. Менделеев писал Легко предположить, но ныне пока еще нет возможности доказать и, может быть, это вовсе даже неверно и во всяком случае подлежит еще большему сомнению, что атомы простых тел — суть сложные существа, образованные сложением некоторых еще меньших частей (ультимато в), что называемое нами неделимым (атом) неделимо только обычными химическими силами... Выставленная мной периодическая зависимость между свойствами и весом, по-видимому, подтверждает такое предчувствие... . [c.55]

Из изложенного видно, что в периодической системе к одной подгруппе принадлежат всегда те элементы, у которых в наружном электронном слое атомов содержится одинаковое число элек-. тронов. В этом заключается причина того, что их химические свойства аналогичны. В последовательном ряду элементов, расположенных по величине заряда ядра их атомов, по мере усложнения ато.ма и возникновения новых электронных слоев периодически повторяются элементы, атомы которых содержат одинаковое. число электронов в наружном слое. Это и является причиной периодичности в свойствах элементов. Усложнения этой периодичности, заключающиеся в образовании побочных подгрупп и своеобразной группы лантаноидов, объясняется, как мы видели, усложнениями в последовательности заполнения различных электронных подгрупп. [c.82]

А между тем, относительные атомные объемы быстро возрастают, атомный объем лития 12, калия — 45, а цезия — 72, то есть объемы (или сжатость материи) от Ы к Сз быстро уменьшаются, а мной уже давно (в 1865 году) высказана мысль, что большие объемы или малое число атомных частиц в единице объема имеют непосредственное отношение к энергии элементов, так как большим объемам соответствует большая энергия или больший район внутреннего движения. Элементы с большим удельным весом и при больших атомных весах, например, Р1, 1г и подобные имеют малые атомные объемы. Я полагаю, что мы должны согласиться, что наши относительные объемы не выражают настоящих отношений объема и выражают только объемы их движений. Применяя все сказанное к радию, примыкающему к Ва, но имеющему атомный вес более чем в 1 /г раза Ва, мы должны допустить, что при образовании его из более первичиой материи он должен был получить большой запас остаточной энергии, которая и может быть причиною его непрочности. Атом радия стоит, по всей вероятности, на пределе в возможном скоплении материи в отдельные химические атомы. Тогда как для периодов в таблице Менделеевской системы возрастанию атомных весов положен предел самим законом периодичности (от лития 7 до фтора — 19 и от натрия — 23 до. хлора — 35,5), когда все химические свойства от самой положительной группы к са.мой отрицательной уже, можно сказать, исчерпаны. В направлении возрастания атомных весов в группах этого предела (Нельзя было определить, но, конечно, он должен же быть, иначе атомы превратились бы, пожалуй, в видимые крупные частички, — но что же препятствует такому возрастанию Я думаю, именно накопление слишком большой энергии или [c.114]

Показательными и другими функциями в целых числах, например, Е. Миллс (1886) функциею Л = 15 — 15 (0,9375) < старается выразить все величины атомных весов, изменяя п и t, как целые числа. Например, для кислорода = 2, i = 1, откуда А = 15.94, для сурьмы п = 9, t =0, откуда А = 120 и т. д. п изменяется от 1 до 16, а i от О до 59. Аналогии при этом едва выступают, например, для С1 величины п и t суть 3 и 7, для Вг 6 и 6, для 3 9 и 9, для К 3 и 14, для РЬ 6 и 18, для Сз 9 и 20, но некоторые правильности, повидимому, воспроизводятся. Наиболее полную попытку в том же духе сделал Винцент (1902), выражающий все атомные веса Ш равенством W = где N представляет ряд целых чисел от N = 1 для водорода до ЛГ = 92 для урана. Периодичность при этом почти скрывается. Однако это интересно и тем хорошо, что между атомными весами очевидны скачки, как между цельными числами. То же относится к старанию г. Шенрока (Нижний Новгород, 1896), найти гармоническую или иную функцию, отвечающую атомным весам и сходствам элементов. Напрдмер, Л + 20 1д Л = Зп + 34 дает атомные веса А для С = 12.24, при п = 0, N=14.05. при п=1, 0 = 15.95 при п = 2, М = 24.29 при /1 = 6 и т. п. 6) Тригонометрическими функциями всего естественнее пытаться выразить зависимость свойств простых тел от атомных их весов, потому что зависимость эта периодическая, как и функции тригонометрических линий, а потому Ридберг в Швеции (1885), Ф. Флавицкий в Казани (1887) и другие применили подобные выражения, и этот прием должно было бы считать достойным разработки, если бы при нем как-либо выразить отсутствие переходных элементов, например между М и А1, что составляет, по существу, важнейшую сторону предмета. 7) Попытку в этом последнем направлении составляет исследование Б. Н. Чичерина (1888), рассмотревшего лишь отношение между объемами атома щелочных металлов ь — А (2 — 0.0428 А-п), где А есть атомный вес, а п = для Ы и N3, для К равен /в, КЬ и для Сз Попытка эта представляет несколько интересных сближений, но она ничего не дает для веса атомов, и в ней исходом служат удельные веса металлов при определенной температуре, а они изменяются даже от механических влияний. 8) Л. Гюго (1884) попытался согласовать атомные веса Ы, На, К, КЬ и Сз с геометрическими фигурами, например и = 7 представляет центральный атом 1 и 6 атомов на 6 вершинах октаэдра Ка получился, прилагая на каждую грань октаэдра по 2 таких же атома, и т. д. Подобные приемы едва ли вносят что-либо новое в запас сведений о весе атомов сходных элементов. [c.151]

ТОГО, чтобы начать затем период уменьшения и, дойдя до его предела, опять начать возрастать. В периодической функции элементов дело идет иначе здесь масса элементов не возрастает непрерывно, и все переходы совершаются скачками, как от Mg к А1. Так, эквивалентность или атомность прямо перескакивает с 1 на 2, на 3 и т. д. — без переходов. И, по моему мнению, эти-то свойства и суть важнейшие, их периодичность и составляет суш,ность периодического закона. Он выражает свойства элементов, а не простых тел. Свойства простых и сложных тел находятся в периодической зависимости от атомного веса элементов только потому, что свойства простых и сложных тел сами составляют результат свойств элементов, их образуюпщх. Объяснить и выразить периодический закон — значит объяснить и выразить причину закона кратных отношений, различия элементов и изменения их атомности и в то же время понять, что такое масса и тяготение. Ныне это преждевременно, по всеобщему сознанию. Но, подобно тому, как, не зная причины тяготения, можно пользоваться законом тяготения, так можно пользоваться для химических целей законами, открытыми химиею, не имея объяснения их причины. Вышеуказанная своеобразность химических законов, касающихся определенных соединений и ато.мных весов, заставляет думать, что для обстоятельного их толкования еще не наступило время, и я думаю, что оно не наступит ранее уяснения таких первичных законов естествознания, каковы законы тяготения. [c.152]

Уже в первом издании Основ хилши после изложения сущности периодического закона Менделеев указывал, что при всей видимой простоте дела ныне еще нет возможности утвердить какую-либо гипотезу, достаточно объясняющую этот закон периодичности. Не вдаваясь в эту область, я только выставляю здесь законность, управляющую всею совокупностью сведений об элементах и ставящую их сравнительное изучение на почву точного обобщения, потому что исходным пунктом в этом случае служит, несомненно, наблюдаемая и подлежащая точному изучению величина, называемая атомным весом. Легко предположить, но ныне пока нет возможности доказать, и может быть это вовсе неверно и во всяком случае подлежит еще большому сомнению [отметим все эти оговорки,свидетельствующие о крайней осторожности, с которой Менделеев подходил к решению этого вопроса (С. А.)], что атомы простых тел суть сложные существа, образованные сложением некоторых еще меньших частей (ульти-матов), что называемое нами неделимым (атом)—неделимо только обычными химическими силами, как частицы неделимы в обычных условиях физическими силами, однако, несмотря на шаткость и произвольность такого предположения к нему невольно склоняется ум при знакомстве с химиею. От того такое учение повторяется в разных формах уже давно, и выставленная мною периодическая зависимость между свойствами и весом, повидимому, подтверждает такое предчувствие, если можно так выразиться, столь свойственное химикам . [c.43]

Вертикальная периодичность в безымянных 14 группах элементов, содержащих всего по два элемента, почти не проявляется, происходит как бы размывание периодичности . Из-за этого /-элементы объединяют не в группы, а в семейства, хотя в семействе актиноидов не проявляется горизонтальная периодичность (см. раздел 4.6). Видимо, семейство актиноидов целесообразно разделить на подсемейства ураноидов (от Ас до Ат) и кюроидов (от m до Л), в которых горизонтальная периодичность передает в большей степени действительный характер изменения свойств элементов. [c.497]

С кислородом Где причина того, что этот предел изменчив для разных элементов и для разных их соединений Этот вопрос относился непосредственно к Менделееву потому, что Менделеев еще в 1861 г. разработал теорию пределов для соединений углерода и намеревался распространить ее по крайней -мере на соединения азота но тогда он ограничился лишь эмпирической трактовкой понятия предела, не вдаваясь ни в какие теоретические объяснения возможных причин этого явления. Позднее же, открыв периодический закон, Менделеев увидел в атом-1ЮМ весе причину изменения атомности у элементов, расположенных по величине атомного веса, но эту причину он еще не распространил на объяснение высшей ато мности элементов (т. е. явления предела соединений с одним определенным элементом), поскольку в одном случае он брал водородные соединения, а в другом кислородные. Для того, чтобы раскрыть химическую функцию атомных весов элементов, необходимо было сделать только одно распространить на явление предела, т. е. в данном случае на все высшие солеобразующие окислы элементов, то самое объяснение, опирающееся на периодический закон, которое Менделеев уже принял в статье Соотношение свойств с атомным весом элементов для некоторых значений атомности. Сообщение Бекетова, поставившее вопрос о причине предела, прямо наводило на мысль о том, что и здесь следует применить принцип периодичности, уже ранее примененный к объяснению аналогичного же случая. Тем самым приводились в связь две линии развития творческой мысли Менделеева, до тех пор еще не. находившие в полной мере точек соприкосновения друг с другом одна, идущая от теории пределов, другая, идущая от периодического закона. [c.67]

Первая страница дневника, следующая за его титульным листом , озаглавлена так Периодическая законность. Естественная система элементов . Это показывает, что первоначально свой дневник Менделеев предполагал посвятить записям, связанным с периодической системой элементов. Вслед за тем Менделеев изучает изменчивость атомных весов у элементов, расположенных согласно его периодической системе. Он пищет Если в моей табли[це] есте[ственной] сист[емы] элем[ентов] вычесть из ат[омного] веса дан[ного] элем[ента] вес типич[еского] элемента (если его нет, то вычитаемое = О) и полученную разность разделить на период (от 1 до 5), то получ[атся] по периодам след[ующие] числа (прибл[изительпо]) [19, стр. 613]. Вся остальная часть этой страницы заполнена расчетами разностей атомных весов. Определение разностей атомных весов занимало исключительно большое место во всей работе Менделеева над периодическим законом, во всей его атомистике. В этих разностях по сути дела отражался. общий ход тех именно количественных изменений атомного веса, которые вызывали и обусловливали появление качественных различий у элементов, иначе говоря, которые лежали в основе всей периодической системы элементов, поскольку в ней конкретизировался закон диалектики о превращении количественных изменений в качественные. Изучение этих разностей по всем направлениям в расположении элементов по периодической системе (по горизонтальному, вертикальному и диагональному) дало возможность Менделееву не то тько исправить атомные веса у индия, урана и других элементов, но и совершить научный подвиг, состоявший в предсказании свойств еще не открытых элементов. В ноябре" 1870 г., т. е. примерно в то же время, когда он делал записи в своем дневнике, Менделеев писал Разности в величине атомных весов соседних элементов представляют последовательную изменяемость, в которой молено проследить периодичность это дает возможность теоретически исправить атомные веса тех элементов, которые определены с малою точностью в настоящее время [11, стр. 154]. [c.175]

В течение долгого времени суш ествовало убеждение о принципиальной монотонности в характеристиках элементных масс или, как их по привычке называют, атомных весов. Этот вывод, в свете открытия ядерной периодичности, оказался односторонним. Совершенно аналогично в учении о химических свойствах элементов до самого последнего времени уделялось недостаточно внимания монотонным тенденциям хода некоторых упомянутых уже мною свойств в последовательности рядов системы. По-видимому, и здесь следовало бы ввести поправку на монотонность, а также на то, что периодичность, характерная в основном для свойств, зависящих от внутренних параметров, может иногда исчезнуть при повышении температуры и достижении статистического распределения степеней свободы, как это, например, ясно в случае правила Дншонга и Пти для грамм-атом-ных теплоемкостей. [c.53]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология