Периодический закон д. И. Менделеева

В результате успешного освоения материала этой главы студент должен:

знать

• • современную формулировку периодического закона;
• • связь структуры периодической системы и энергетической последовательности подуровней в многоэлектронных атомах;
• • определений понятий «период», «группа», «5-элементы», «р-элементы», «d-элементы», «/-элементы», «энергия ионизации», «сродство к электрону», «электроотрицательность», «радиус Ван-дер-Ваальса», «кларк»;
• • основной закон геохимии;

уметь

• описывать структуру периодической системы в соответствии с правилами Клечковского;

владеть

• представлениями о периодическом характере изменения свойств атомов и химических свойств элементов, об особенностях длиннопериодного варианта периодической системы; о связи распространенности химических элементов с их положением в периодической системе, о макрои микроэлементах в литосфере и живом веществе.

Современная формулировка периодического закона

Периодический закон — наиболее общий закон химии — был открыт Дмитрием Ивановичем Менделеевым в 1869 г. В то время строение атома еще не было известно. Д. И. Менделеев сделал свое открытие, основываясь на закономерном изменении свойств элементов при увеличении атомных масс.

После открытия строения атомов стало ясно, что их свойства определяются строением электронных оболочек, которое зависит от общего числа электронов в атоме. Число электронов в атоме равно заряду его ядра. Поэтому современная формулировка периодического закона звучит следующим образом.

Свойства химических элементов и образуемых ими простых и сложных вешеств находятся в периодической зависимости от заряда ядра их атомов.

Значение периодического закона состоит в том, что он является главным инструментом систематизации и классификации химической информации, очень важным средством интерпретации, толкования химической информации, мощным инструментом предсказания свойств химических соединений и средством направленного поиска соединений с заранее заданными свойствами.

Периодический закон не имеет математического выражения в виде уравнений, он находит свое отражение в таблице, которую называют периодической системой химических элементов. Существует много вариантов таблиц периодической системы. Наиболееширокое распространение получили длиннопериодный и короткопериодный варианты, помещенные на первой и второй цветных вклейках книги. Основной структурной единицей периодической системы является период.

Периодом с номером п называют последовательность химических элементов, расположенных в порядке возрастания заряда ядра атома, которая начинается^{-элементами} и заканчивается ^-элементами.

В этом определении п — номер периода, равный главному квантовому числу для верхнего энергетического уровня в атомах всех элементов этого периода. В атомах s-элементов достраиваются 5-подуровни, в атомах р-элементов — соответственно р-подуровни. Исключение из приведенного выше определения составляет первый период, в котором нет p-элементов, так как на первом энергетическом уровне (п = 1) существует только 15-нодуровень. В периодической системе присутствуют также d-элементы, у которых достраиваются^{-подуровни,} и /-элементы, у которых достраиваются /-подуровни.