Периодичность атомного строения

Перейдем к рассмотрению закономерностей поведения электронов в атоме. Согласно современным представлениям, периодичность изменения свойств элементов, расположенных в порядке возрастания заряда ядра (атомного номера элемента), обусловлена периодичностью изменения в строении электронной оболочки атомов. Поэтому изучение строения этих оболочек — одна из важнейших задач химии. В модели, предложенной Э. Резерфордом, электроны рассматривались как частицы, движущиеся по плоским орбитам [c.25]

Прежде всего, белки уникальны в отношении химического строения. Это гетерогенные нерегулярные полипептидные последовательности 20 а-аминокислот и их производных, включающих самые разнообразные по своим химическим и физическим свойствам, т.е. валентным и невалентным взаимодействиям, атомные группы. В химическом построении белковых молекул уже можно усмотреть огромные потенциальные возможности к вариации физико-химических свойств. И в то же время белки представляют собой фактически единственный класс соединений, химические свойства которых нельзя непосредственно соотнести с химическим строением молекул. Поведение белков всецело определяется исключительной, присущей только им пространственной структурной организацией. Лишаясь ее, белки теряют все свои биологические свойства. За редким исключением, лишь белковые цепи способны самопроизвольно свертываться в строго детерминированные структуры, геометрия и конформационная динамика которых в физиологических (нативных) условиях полностью определяются аминокислотной последовательностью. Трехмерные структуры белков индивидуализированы, очень сложны и имеют строгий порядок, не сводящийся, однако, к периодичности. Способность природной полипептидной цепи к пространственной самоорганизации и обретению определенной молекулярной структуры - самая яркая особенность белков, отсутствующая у молекул искусственных полимеров, в том числе у полученных человеком поли-а-аминокислот. В растворе синтетический полимер находится в состоянии статистического клубка, флуктуации которого могут приводить к появлению в цепи регулярных участков лишь ближнего порядка. При этом, однако, ни при каких условиях не образуются стабильные трехмерные структуры, тем более идентичные для всех молекул данного полимера. В твердом виде синтетический полимер пребывает в аморфном состоянии, которое может включать частично кристаллическую фазу из беспорядочно ориентированных друг относительно друга зародышевых микрокристаллических областей. Искусственные полимеры отличаются качественно и по своим химическим свойствам, которые в той или иной мере воспроизводят свойства соответствующего мономера и могут быть описаны ограниченным набором реакций, специфичных для повторяющегося звена в свободном состоянии. [c.51]

ПЕРИОДИЧНОСТЬ АТОМНОГО СТРОЕНИЯ [c.40]

Период полураспада (Т. д)- время, за которое количество нестабильных частиц уменьшается наполовину. П. п.— одна из основных характеристик радиоактивных изотопов, неустойчивых элементарных (фундаментальных) частиц. Периодическая система элементов Д. И. Менделеева — естественная система химических элементов. Расположив элементы в порядке возрастания атомных масс (весов) и сгруппировав элементы с аналогичными свойствами, Д. И. Менделеев составил таблицу элементов, выражающую открытый им периодический закон Физические и химические свойства элементов, проявляющиеся в свойствах простых и сложных тел, ими образуемых, стоят в периодической зависимости от их атомного веса (1869—1871 гг.). Периодический закон и периодическая таблица элементов Д. И. Менделеева позволяют установить взаимную связь между всеми известными химическими элементами, предсказать существование ранее неизвестных элементов и описать их свойства. На основе закона и периодической системы Д. И. Менделеева найдены закономерности в свойствах химических соединений различных элементов, открыты новые элементы, получено много новых веществ. Периодичность в изменении свойств элементов обусловлена строением электронной оболочки атома, периодически изменяющейся по мере возрастания числа электронов, равного положительному заряду атомного ядра Z. Отсюда современная формулировка периодического закона свойства элементов, а также образованных ими простых и сложных соединений находятся в периодической зависимости от величин зарядов их атомных ядер (Z). Поэтому химические элементы в П. с. э. располагаются в порядке возрастания Z, что соответствует в целом их расположению по атомным массам, за исключением Аг—К, Со—N1, Те—I, Th—Ра, для которых эта закономерность нарушается, что связано с нх изотопным составом. В периодической системе все химические элементы подразделяются на группы и периоды. Каждая группа в свою очередь подразделяется на главную и побочную подгруппы. В каждой подгруппе содержатся элементы, обладающие сходными химическими свойствами. Элементы главной и побочной подгрупп в каждой группе, как правило, обнаруживают между собой определенное химическое сходство главным образом в высших степенях окисления, которое, как правило, соответствует номеру группы. Периодом называют совокупность элементов, начинающуюся щелочным металлом и заканчивающуюся инертным газом (особый случай — первый период) каждый период содержит строго определенное число элементов. П. с. э. имеет 8 групп и 7 периодов (седьмой пока не завершен). [c.98]

Физические свойства кристалла зависят главным образом от характера химических сил, связывающих атомы в кристаллическую решетку, и в значительно меньшей степени — от конкретного расположения атомов друг относительно друга. Однако вследствие периодичности атомного строения относительно небольшие нюансы физических свойств, связанные с особенностями расположения атомов, легко обнаруживаются — они проявляются макроскопически в анизотропии кристалла. Это позволяет использовать физические свойства наряду с другими для исследования взаимного расположения атомов или молекул в ячейке кристалла. [c.216]

Оптические спектры. Как известно, некоторые элементы окрашивают пламя бунзеновской горелки в определенные цвета. Характер окрашивания пламени связан с положением элемента в определенной группе периодической системы. Еще яснее эта зависимость выражается в спектрах излучения в видимой области при исследовании пламени с помощью спектроскопа. Оказывается, что спектры элементов, находящихся в одной подгруппе периодической системы, обнаруживают в своем тонком строении чрезвычайно большое сходство. В дальнейшем будет видно, что это явление основано на периодичности атомного строения и объясняется теми же причинами, от которых зависит также и периодический характер химических свойств. [c.35]

Кристаллическое тело, в отличие от аморфного, имеет ясно выраженную внешнюю огранку, хорошо видимую в лучах обычного света, а также четкую трехмерную периодичность внутреннего — атомного — строения, выявляемую лишь при рассеянии рентгеновских лучей, нейтронов или электронов. Другими словами, трехмерная периодичность означает, что каждому кристаллу можно мысленно приписать такую решетку, один параллелепипед которой при параллельном самому себе перемещении заполнит все кристаллическое пространство, и притом так, что вершины этого параллелепипеда будут попадать только в тождественные точки. Такой параллелепипед называется элементарной ячейкой, а величины трех его ребер равны периодам идентичности кристалла. [c.330]

Периодичность свойств может проявляться весьма нечетко или даже не обнаруживаться, если при изучении элементов не будут соблюдены соответствующие условия. Так, многие физические свойства (температура плавления, плотность, твердость и др.) зависят от строения вещества. Поэтому сопоставлять значения этих свойств надо для- тождественных структур, в частности, сравнивать атомные радиусы при одинаковом окружении атомов. Весьма мало свойств, для которых отсутствует периодическая зависимость от порядковых номеров. [c.57]

Периодичность электронного строения проявляется в том, что через определенное число элементов снова повторяются 3-, р- и -элементы с одинаковыми конфигурациями электронных подуровней. Периодичность электронных структур приводит к периодическому изменению ряда химических и физических свойств элементов, в частности атомных радиусов, потенциалов ионизации, сродства к электрону. [c.73]

Включение в курс химии таких теорий, как атомно-молекулярное учение, учение о периодичности, теория строения неорганических и органических веществ, ионных представлений и т. д. в разном объеме говорит о том, что структура содержания химии может быть базой для реализации развивающего обучения. [c.51]

Современная атомная физика и химия более глубоко вскрыли содержание периодической системы, развили ее, дали ответ на те вопросы, которые оставались еще не ясными. В частности, причина химической периодичности не могла быть раскрыта в рамках только химии. Развитие физики, связанное с изучением рентгеновских спектров, радиоактивности и строения атома (Г. Мозли, Н. Бор, В. Паули), позволило вскрыть физический смысл периодического закона. Основная сущность этого закона заключается в том, что идущее по мере увеличения положительного заряда ядра (а следовательно, и числа внешних электронов) последовательное развитие атомных структур протекает с периодическим образованием сходных электронных систем. Поэтому все свойства, связанные с распределением электронов в атомах, должны также изменяться периодически . Не атомный вес, а заряд ядра является основной характеристикой атома, само периодическое повторение аналогичных особенностей в свойствах элементов и форм их соединений в молекулах есть следствие периодичности в строении электронных оболочек. [c.68]

В длинной форме периодической таблицы (см. вклейку) видно, что атомы элементов каждой группы имеют одинаковое строение внешних и достраивающихся электронных подуровней. Периодичность электронного строения проявляется в том, что через определенное количество элементов снова повторяются 5-, р-, d- и /-элементы с одинаковыми конфигурациями внешних электронных подуровней. Периодичность электронных структур элементов приводит к периодическому изменению ряда физических свойств элементов, в частности атомных радиусов, потенциалов ионизации, сродства к электрону. [c.29]

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

Современная теория строения атомов и молекул неопровержимо свидетельствует о том, что основой периодического закона является строение электронных оболочек атомов химических элементов. Важнейшая химическая характеристика элементов главных подгрупп — валентность атомов — определяется структурой внешнего электронного слоя, конкретнее — числом неспаренных электронов. Строго обусловленные причины предопределяют периодичность заполнения электронных уровней в атомах с увеличением атомного номера, т. е. с возрастанием числа электронов. Это в свою очередь обусловливает периодическое изменение числа неспаренных элект [c.18]

Детальное изучение строения атомов показало, что периодичность свойств элементов обусловлена точнее не атомной массой, а электронным строением атомов. Электронное строение атома в основном (невозбужденном) состоянии определяется числом электронов в атоме, которое равно положительному заряду ядра. Таким образом, зарад- ядра является характеристикой, определяющей электронное строение атомов, а следовательно, и свойства элементов. Поэтому в современной формулировке Периодический закон звучит так свойства элементов находятся в периодической зависимости от заряда ядра их атомов. Заряд ядра определяет положение элемента в периодической системе Д. И. Менделеева порядковый номер элемента равен заряду ядра атома (выраженному в единицах элементарного электрического заряда). [c.36]

Научной основой курса химии средней школы является учение о периодичности свойств и строении атомов элементов. На первоначальном этапе обучения в средней школе и ПТУ, техникумах и на подготовительных курсах много внимания уделяется атомно-молекулярной теории и основным законам химии. Поэтому указанный материал намеренно не рассматривается в пособии отдельно. Его можно повторить, используя школьный учебник и тренируясь в решении задач и упражнений (нахождение формул соединений, расчеты по уравнению химической реакции и т. п.). [c.3]

Следующие за третьим периоды таблицы Д. И. Менделеева являются более длинными. Однако периодическое повторение свойств элементов сохраняется. Оно приобретает более сложный характер, обусловленный возрастающим многообразием физических и химических особенностей элементов по мере увеличения их атомных масс. Рассмотрение строения атомов первых периодов подтверждает, что ограниченность числа мест для электронов в каждой оболочке (запрет Паули), окружающей ядро, является причиной периодического повторения свойств элементов. Эта периодичность — великий закон природы, открытый Д. И. Менделеевым в конце прошлого века, в наше время стал одной из основ развития не только химии, но и физики. [c.151]

Сам закон, выявивший зависимость свойств элементов от атомных масс, бьи неоспорим. Последующие открытия новых, уточнение атомных масс уже открытых элементов убедили ученых в его истинности. Однако причины периодичности оставались неизвестными вплоть до возникновения и развития теории строения атома. [c.27]

Эволюция закона и системы проявляется и в расширении набора периодических функций. Если Д. И. Менделеевым были названы атомные объемы, то после развития учения о строении атома к настоящему времени к ним относятся также ионизационные потенциалы, электроотрицательность, температуры плавления и кипения и др. Оказалось, что периодичность присуща не только элементам, но и их соединениям. Для них наряду с указанными выше величинами периодически меняются и различные термодинамические характеристики (энтальпии, изобарные потенциалы образования оксидов, галидов и т. д.). [c.101]

Атомные решетки построены из атомов, связанных между собой ковалентными неполярными связями. Эти химические связи определяют геометрию кристаллов и энергию кристаллической решетки, которая характеризует прочность и устойчивость данного кристалла. Так как строение атома периодично, то, казалось бы, и строение кристаллов тоже должно быть периодичным, но это выполняется не строго, поскольку атомы могут перестраивать свои орбитали при различных степенях возбуждения и таким образом изменять свои химические связи. Это ведет к образованию различных форм кристаллов — полиморфизму или аллотропическим модификациям у данного элемента. У его электронных аналогов, находящихся в разных периодах, возможно возникновение других форм связи за счет наличия другого числа свободных орбиталей. [c.103]

Хотя функция i = f n) периодична, однозначной связи между строением электронных оболочек атомов и молярными объемами нет. Одной из важнейших характеристик состояния электронов в атомах являются ионизационные потенциалы атомов. Они определяют энергию связи электронов в атомах и тесно коррелируют со структурой атомной оболочки. Первые ионизационные потенциалы атомов, т, е, характеристики энергии, необходимой для отрыва одного электрона от электрически нейтрального атома, представлены как функции порядкового номера п иа рис. 76. Из рисунка видно, что периодическая зависимость первых ионизационных потенциалов /j от п выражена ярко. Максимумы 1 соответствуют атомам элементов подгруппы гелия, а минимумы — атомам элементов подгруппы лития. [c.263]

Реальная схема первоначально ие была выведена нз к.-л. строгих теоретич. представлений. Оиа основывалась иа известных хнм. св-вах элементов н сведениях об нх спектрах. Действит. физ. обоснование реальная схема получила благодаря применению методов квантовой механики к описанию строения атомов. В квантовомех. интерпретации теории строения атомов понятие электронных оболочек и подоболочек прн строгом подходе утратило свой исходный смысл ныне широко используется представление об атомных орбиталях. Тем не меиее разработанный Бором принцип физ. интерпретации явления периодичности не потерял своего значения н в первом приближении достаточно исчерпывающе объясняет теоретич. основы П. с. Во всяком случае, в публикуемых формах изображения П.с. отражается представление о характере распределения электронов по оболочкам н подоболочкам. [c.484]

За последние полвека было предложено много форм периодической таблицы. Все они основаны на расположении элементов по возрастающим порядковым (атомным) номерам. Некоторые из них имеют спиральную форму либо расположены на поверхности конуса, цилиндра, пирамиды или других геометрических фигур. При этом в каждом случае на первом плане оказываются те аспекты периодичности в свойствах элементов, которые, по мнению изобретателя новой таблицы, имеют наиболее важное значение. Трехмерные модели периодической таблицы действительно позволяют извлекать из нее несколько больше информации, но зато ими гораздо труднее пользоваться на практике. Некоторые из наиболее употребительных форм периодической таблицы указаны в конце данной главы. Самая распространенная форма периодической таблица, так называемая таблица с длинными периодами , позволяет лучше всего вскрыть периодический характер изменения электронного строения атомов. Эта форма таблицы Менделеева показана на рис. 6.2 и воспроизведена на внутренней стороне обложки книги. [c.90]

Мы не склонны, однако, переоценивать вклад Томсона в попытку объяснения явления периодичности на основе атомной модели. В конечном счете здесь имеет место petitio prin ipii , т. е. идея Томсона о связи периодичности со строением атома была лишь предположением, в свою очередь опиравшимся на предположение (модель атома), требующее доказательств. [c.238]

Тем не менее даже на этом этапе развнтия периодического закона оставался неясным физический смысл явления периодичности, т. е. констатировался сам факт периодического изменения свойств элементов, но не было понятно, почему при монотонном возрастании атомного номера свойства элементов меняются не монотонно, а периодически. И только на третье.м этапе, с развитием квантово-механической теории электронного строения атома, стало возможным вскрыть физический смысл периодического закона. Выяснилось, что сущность периодичности заключается в существовании предельной емкости электронных слоев и в периодическом возобновлении сходных валентных электронных конфигураций на все более высоком энергетическом уровне в результате наложения квантово-механического принципа Паули на классический принцип наименьшей энергии в атомной системе. [c.7]

Многие физические свойства простых веществ и однотипных соединений элементов тоже изменяются периодически (температура плавления, кипения, теплота образования, плотность, кристаллическая структура, грамм-атомный объем и т. д.). Однако эти свойства зависят не только от строения электронной оболочки атомов и далеко не всегда ясны причины, их определяющие. В этих случаях самая сложность макроскопических проявлений специфичности вещества, накла-дываясь на принципиальную периодичность свойств составляющих его атомов, затемняет основной смысл периодического закона и закрывает от нашего взора важные его детали 1101, стр. 23]. [c.82]