Периодический закон. Периодическая система. Периодические свойства 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]

Менделеев, показав химическую частицу (атом), обладающей валентностью, как единство противоположностей, более глубоко раскрыл сущность строения веществ, состоящих из этих частиц. Оказалось, что в зависимости от условий элемент не только обладает различной валентностью, но что последняя, как и многие другие химические свойства атомов, подчиняется периодическому закону, т. е. изменение валентности происходит не случайно, а связано с положением элемента в периодической системе. [c.256]

С развитием электронной теории строения атомов стало ясно, что химические свойства элементов являются функцией электронной стрз ктуры атомов. Отсюда следует, что в качестве объективного критерия, однозначно определяющего положение элемента в Периодической системе, целесообразно выбрать именно электронное строение атома. Поэтому в развитии Периодического закона выделяют три этапа. На первом этапе в качестве аргумента, определяющего свойства элементов, была выбрана атомная масса и закон был сформулирован Д.И.Менделеевым следующим образом "Свойства элементов, а также формы и свойства их соединений находятся в периодической зависимости от их атомного веса". На втором этапе было выяснено значение атомного номера, который, как оказалось, определяет заряд ядра атома. Открытие изотопов и изобаров показало, что истинным аргументом, определяющим природу элемента, является именно заряд ядра, а не атомная масса. Действительно, атомы с одинаковой атомной массой — изобары (например, Ат, °К, — принадлежат разным элементам, в то вре- [c.226]

Атом водорода —простейший из всех, которые изучает химия. Решение уравнения Шредингера для него позволило определить стационарные состояния атома, рассчитать его спектр и распределение электронного заряда внутри атома и обьяснить на основе этого его химическое поведение. Обобщение получеггных выводов в сочетании с некоторыми добавочными принципами позволило понять физическую сущность периодического закона и объяснить химические свойства элементов. Поэтому знакомство с химическими системами начинаем с атома водорода и водородоподобных атомов (одноэлектронных атомов с зарядом ядра 4-Ze). Примером водородоподобных систем служат ионы Не , Li +, Ве - и т. д. [c.16]

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]

Периодический закон и периодическая система элементов хотя и открыты в то время, когда атом считался неделимым, являются фундаментальным обобщением. В простом законе выражено огромное разнообразие сложнейших природных закономерностей. Все последующее развитие науки — и открытие новых элементов, и определение их свойств образуемых ими соединений, и открытие радиоактивности, изотопии, сложной структуры атома, искусственной радиоактивности и многие другие завоевания науки — лишь укрепило периодический закон, раскрыло новые его стороны, расширило и углубило его содержание. Подтвердились пророческие слова Д. И. Менделеева ...периодическому закону будущее не грозит разрушением, а только надстройки и развитие обещает . [c.99]

Сильный толчок развитию неорганической химии дали проникновение в недра атома п изучение ядерных процессов. Особое значение имело выяснение того факта, что расщепление урана-235, нлутония-239 и других радиоактивных изотопов ведет к получению изотопов многих элементов, расположенных в середине периодической системы. Поиски элементов, наиболее пригодных для расщепления в атомных реакторах, способствовали исследованию малоизученных и синтезу новых элементов с помощью ядерных реакций. Изучением их свойств, а также физико-химических основ и химических свойств радиоактивных изотопов, методикой их выделения и концентрации занялась радиохимия, возникшая во второй четверти XX в. В результате такого разветвления и специализации область неорганической химии чрезвычайно расширилась. В раздел общей химии вошли основные понятия и законы химии, теории и представления, являющиеся базисом всей химической науки, независимо от ее дифференциации. Не говоря о периодическом законе, к числу таких фундаментальных теорий относятся, например, ато.мно-молекулярное учение и теория химической связи. [c.79]

За прошедшие сто лет были исправлены атомные веса ряда элементов, было открыто более 40 новых элементов и среди них 101-й — менделеевий Md. Все они нашли свое место в периодической системе элементов Менделеева, которая приобрела огромное значение в химии и во всех сопредельных областях знания. С каждым годом она углублялась, непрерывно увеличивая и расширяя свое внутреннее содержание. Периодическая система явилась как бы призмой, через которую можно было рассмотреть в атомном разрезе весь мир. Исключительное значение в понимании периодического закона элементов принадлежит теории строения атомов и прежде всего строению их электронных оболочек. Оказалось, что химические свойства элементов определяются внетнними электронными оболочками, строение которых закономерно периодически возвращается. Характером заполнения оболочек у разных атомов можно было объяснить, например, эффект так называемого лантаноидного сн атия, наблюдаемого не только у группы редких земель, но и у группы актиноидов. [c.205]

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]

Таким образом, при переходе от любого элемента Периодической системы Д. И. Менделеева к следующему заряд ядра увеличивается на единицу, также на единицу увеличивается и число электронов. Величина заряда атомного ядра любого элемента 2 есть не что иное, как его атомный, или порядковый номер в Периодической системе. Величина 2 также равна числу электронов в атоме данного элемента и определяет его химические свойства. Очевидно, что с увеличением числа Z строение атома соответствующего элемента усложняется. Так атом урана — одного из самых тяжелых элементов — имеет 2—92, и, следовательно, содержит 92 электрона, вращающихся вокруг ядра. Можно полагать, что такое большое число двигающихся частиц должно располагаться внутри атома некоторым упорядоченным образом. Каков же этот порядок Можно ли его найти, пользуясь законами Ньютона и небесной механики, или этот микромир подчиняется своим особым законам Для ответа на подобные вопросы следует познакомиться с данными, характеризующими движение микрочастиц. [c.230]

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]

Геосферы — обо.лочки земной коры, более или менео однородные по своему составу и образовавшиеся в сравнительно одинаковой физико-химической обстановке. Поэтому все явления, происходящие в геосферах, рассматриваются на основе учения о термодинамич. равновесии, правила фаз и других законов физич. химии с тем или иным приближением — в зависимости от сложности явлений, происходящих в той или иной геосфере, как, напр., в биосфере. Основными параметрами. этих природных равновесий в геосферах являются давление, темп-ра, число фаз, их химич. состав и др. 13 пределах внешних геосфер между геосферами с разной интенсивностью непрерывно идет обмен веществ, миграция химических элементов. Распределение химич. эле-мептов по оболочкам Земли имеет закономерный характер и зависит от физико-химич, свойств самих элементов и образуемых ими соединений, в первую очередь, — от строения внешних. электронных оболочек атомов и ионов, т. с. от ноложеиии элемента в периодической системе Менделеева. Геохымическ1 .я к.гис-сиф1и аци,ч элементов может быть иллюстрирована кривой ато.мных объемов — ркс. 2. [c.423]

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]

Запрет Паули. Так как количество энергии, приходящейся на атом, при обыкновенной температуре незначительно по сравнению с разностью энергий для квантовых состояний с квантовыми числами п= и /2=2, то можно было бы ожидать, что все электроны в любом из атомов должны находиться в квантовом состоянии, для которого п=1. Однако оказывается, что это не так. На основании спектроскопических данных Паули установил следующее правило, известное под названием запрета Паули , имеющее, повидимому, характер общего закона В любой атомной или молекулярной системе не может быть двух электронов, у которых все четыре квантовые числа были бы одинаковыми. Основание этого закона чисто эмпирическое. Паули, как уже упоминалось, вывел его первоначально на основании результатов спектроскопических наблюдений этот закон оказывает огромное влияние на все свойства атомов, и его подтверждение в некотором смысле опирается на весь опыт, накопленный человечеством, так как мир был бы совершенно иным, если бы закон Паули не выполнялся. Дальше будет показано, как зависят от него свойства химических элементов и как, по Бору, Стонеру и М. Смиту, следует понимать периодический закон. [c.96]

Далее Менделеев формулирует вопрос, поставленный перед химией Если превращения тел ограничены количественно, то будут ли они ограничены также и качественно или нет . Как известно, этот вопрос был разрешен Лавуазье, сформулировавшим закон постоянства простых тел Всякое простое тело, вступая в реакцию, остается в том же количестве и после реакции . Как видно, такая формулировка еще не учитывает различия между элементом и простым веществом. Эта методологическая ошибка характерна для многих химиков XIX в.. Позднее ее вскрыл Д. И. Менделеев в ходе работы над периодической системой элементов и над Основами химии . Как до Лорана и Жерара,— писал Менделеев,— без разбора употребляли слова молекула, атом и эквивалент, так и теперь часто смешивают понятия простоготела с понятием об элементе а между тем, чтобы избегнуть путаницы в химических представлениях, эти понятия должно строго отличать друг от друга. Простое тело — есть нечто материальное это металл или металлоид, обладающий данными физическими свойствами... Понятию простого тела отвечает молекула... Оно может существо- [c.199]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология