Artikkelin sisältö
ELEMENTTITAULUKKO on kemiallisten alkuaineiden luokitus jaksollisen lain mukaisesti, joka määrittää säännöllisen muutoksen kemiallisten alkuaineiden ominaisuuksissa niiden atomimassan kasvaessa, mikä liittyy niiden atomien ytimen varauksen lisääntymiseen; siksi atomin ytimen varaus on sama kuin alkuaineen järjestysluku jaksollisessa järjestelmässä ja on ns. atomi- määrä elementti. Elementtien jaksollinen järjestelmä laaditaan taulukon muodossa (elementtien jaksollinen taulukko), jonka vaakariveillä - kausia- elementtien ominaisuudet muuttuvat asteittain ja siirtyminen jaksosta toiseen - yhteisten ominaisuuksien säännöllinen toistuminen; pystysuorat sarakkeet - ryhmiä- yhdistää elementtejä, joilla on samanlaiset ominaisuudet. Periodinen järjestelmä mahdollistaa ilman erityistä tutkimusta elementin ominaisuuksien oppimisen vain ryhmässä tai jaksossa viereisten elementtien tunnettujen ominaisuuksien perusteella. Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet (aggregaattitila, kovuus, väri, valenssi, ionisaatio, stabiilisuus, metallisuus tai ei-metallisuus jne.) voidaan ennustaa alkuaineelle jaksollisen järjestelmän perusteella.
1700-luvun lopussa ja 1800-luvun alussa. kemistit yrittivät luoda kemiallisten alkuaineiden luokituksia niiden fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksien mukaan, erityisesti alkuaineen aggregoidun tilan, ominaispainon (tiheyden), sähkönjohtavuuden, metallisuuden - ei-metallisuuden, emäksisyyden - happamuuden perusteella, jne.
Luokitukset "atomipainon" mukaan
(eli suhteellisella atomimassalla).
Proutin hypoteesi.
| Taulukko 1. MENDELEJVIN VUONNA 1869 JULKAISEMIEN ELEMENTIEN KÄYTTÖTAULUKKO (ensimmäinen versio) |
|||||
| Ti = 50 | Zr = 90 | ? = 180 | |||
| V = 51 | Nb = 94 | Ta = 182 | |||
| cr = 52 | Mo = 96 | W = 186 | |||
| Mn = 55 | Rh = 104,4 | Pt = 197,4 | |||
| Fe = 56 | Ru = 104,4 | Ir = 198 | |||
| Ni = | Co = 59 | Pd = 106,6 | Os = 199 | ||
| H = 1 | Cu = 63,4 | Ag = 108 | Hg = 200 | ||
| Be = 9,4 | Mg = 24 | Zn = 65,2 | CD = 112 | ||
| B = 11 | Al = 27,4 | ? = 68 | Ur = 116 | Au = 197? | |
| C = 12 | Si = 28 | ? = 70 | Sn = 118 | ||
| N = 14 | P = 31 | As = 75 | Sb = 122 | Bi = 210? | |
| O = 16 | S = 32 | Se = 79,4 | Te = 128? | ||
| F = 19 | Cl = 35,5 | Br = 80 | I = 127 | ||
| Li = 7 | Na = 23 | K = 39 | Rb = 85,4 | Cs = 133 | Tl = 204 |
| Ca = 40 | Sr = 87,6 | Ba = 137 | Pb = 207 | ||
| ? = 45 | Ce = 92 | ||||
| ?Er = 56 | La = 94 | ||||
| ?Yt = 60 | Di = 95 | ||||
| ?In = 75,6 | th = 118 | ||||
| Taulukko 2. MUUTETTU MENDELEJEvin TAULUKKO | |||||||||||||||||||||||||
| Ryhmä | minä | II | III | IV | V | VI | VII | VIII | 0 | ||||||||||||||||
| Oksidi- tai hydridikaava Alaryhmä |
R2O | RO | R2O3 | RH4 RO 2 |
RH 3 R2O5 |
RH 2 RO 3 |
RH R2O7 |
||||||||||||||||||
| Jakso 1 | 1 H Vety 1,0079 |
2 Hän Helium 4,0026 |
|||||||||||||||||||||||
| Jakso 2 | 3 Li Litium 6,941 |
4 Olla Beryllium 9,0122 |
5 B Bor 10,81 |
6 C Hiili 12,011 |
7 N Typpi 14,0067 |
8 O Happi 15,9994 |
9 F Fluori 18,9984 |
10 Ne Neon 20,179 |
|||||||||||||||||
| Jakso 3 | 11 Na Natrium 22,9898 |
12 mg Magnesium 24,305 |
13 Al Alumiini 26,9815 |
14 Si Pii 28,0855 |
15 P Fosfori 30,9738 |
16 S Rikki 32,06 |
17 Cl Kloori 35,453 |
18 Ar Argon 39,948 |
|||||||||||||||||
| Jakso 4 | 19 K kalium 39,0983 29 Cu Kupari 63,546 |
20 Ca Kalsium 40,08 30 Zn Sinkki 65,39 |
21 sc Scandium 44,9559 31 Ga Gallium 69,72 |
22 Ti Titaani 47,88 32 Ge germaaniumia 72,59 |
23 V Vanadiini 50,9415 33 Kuten Arseeni 74,9216 |
24 Cr Kromi 51,996 34 Se Seleeni 78,96 |
25 Mn Mangaani 54,9380 35 Br Bromi 79,904 |
26 Fe Rauta 55,847 |
27 co Koboltti 58,9332 |
28 Ni Nikkeli 58,69 |
36 |
||||||||||||||
| Jakso 5 | 37 Rb Rubidium 85,4678 47 Ag Hopea 107,868 |
38 Sr Strontium 87,62 48 CD Kadmium 112,41 |
39 Y yttrium 88,9059 49 Sisään Indium 114,82 |
40 Zr Zirkonium 91,22 50 sn Tina 118,69 |
41 Huom Niobium 92,9064 51 Sb Antimoni 121,75 |
42 Mo Molybdeeni 95,94 52 Te Telluuri 127,60 |
43 Tc Teknetium 53 minä jodi 126,9044 |
44 Ru ruteeni 101,07 |
45 Rh Rodium 102,9055 |
46 Pd Palladium 106,4 |
54 |
||||||||||||||
| Jakso 6 | 55 Cs Cesium 132,9054 79 Au Kulta 196,9665 |
56 Ba Barium 137,33 80 hg Merkurius 200,59 |
57* La Lantaani 138,9055 81 Tl Tallium 204,38 |
72 hf Hafnium 178,49 82 Pb Johtaa 207,21 |
73 Ta Tantaali 180,9479 83 Bi Vismutti 208,9804 |
74 W Volframi 183,85 84 Po Polonium |
75 Re Renium 186,207 85 klo Astatiini |
76 Os Osmium 190,2 |
77 Ir Iridium 192,2 |
78 Pt Platina 195,08 |
86 |
||||||||||||||
| Jakso 7 | 87 Fr Ranska |
88 Ra Radium 226,0254 |
89** AC Actinium 227,028 |
104 | 105 | 106 | 107 | 108 | 109 | ||||||||||||||||
| * | 58 Ce 140,12 |
59 PR 140,9077 |
60 Nd 144,24 |
61 pm |
62 sm 150,36 |
63 Eu 151,96 |
64 Gd 157,25 |
65 Tb 158,9254 |
66 Dy 162,50 |
67 Ho 164,9304 |
68 Er 167,26 |
69 Tm 168,9342 |
70 Yb 173,04 |
71 Lu 174,967 |
|||||||||||
| ** | 90 Th 232,0381 |
91 Pa 231,0359 |
92 U 238,0289 |
93 Np 237,0482 |
94 Pu |
95 Olen |
96 cm |
97 bk |
98 vrt |
99 Es |
100 fm |
101 md |
102 ei |
103 lr |
|||||||||||
| * Lantanidit: cerium, praseodyymi, neodyymi, prometium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, tulium, ytterbium, lutetium. ** Aktinidit: torium, protaktinium, uraani, neptunium, plutonium, americium, curium, berkelium, kalifornium, einsteinium, fermium, mendelevium, nobelium, lawrencium. Merkintä. Ympäristönumero on merkitty alkuainesymbolin yläpuolelle, atomimassa elementtitunnuksen alapuolelle. Suluissa oleva arvo on pisimpään elävän isotoopin massaluku. |
|||||||||||||||||||||||||
Jaksot.
Tässä taulukossa Mendelejev järjesti elementit vaakasuoriksi riveiksi - pisteiksi. Taulukko alkaa hyvin lyhyellä jaksolla, joka sisältää vain vetyä ja heliumia. Seuraavat kaksi lyhyttä jaksoa sisältävät kumpikin 8 elementtiä. Sitten on neljä pitkää jaksoa. Kaikki jaksot ensimmäistä lukuun ottamatta alkavat alkalimetallilla (Li, Na, K, Rb, Cs) ja kaikki jaksot päättyvät jalokaasuun. Kuudennessa jaksossa on 14 alkuaineen sarja - lantanideja, joilla ei muodollisesti ole paikkaa taulukossa ja jotka yleensä sijoitetaan pöydän alle. Toinen samanlainen sarja - aktinidit - on 7. jaksolla. Tämä sarja sisältää alkuaineita, jotka on valmistettu laboratoriossa, kuten pommittamalla uraania subatomisilla hiukkasilla, ja se on myös sijoitettu lantanidien alle pöydän alle.
Ryhmät ja alaryhmät.
Kun jaksot on järjestetty peräkkäin, elementit järjestetään sarakkeisiin muodostaen ryhmiä numeroilla 0, I, II, ..., VIII. Jokaisen ryhmän alkuaineilla odotetaan olevan samanlaiset yleiset kemialliset ominaisuudet. Vielä suurempi samankaltaisuus havaitaan alaryhmien (A ja B) elementeillä, jotka muodostuvat kaikkien paitsi 0:n ja VIII:n elementeistä. Alaryhmää A kutsutaan pääalaryhmäksi ja B:tä toissijaiseksi alaryhmäksi. Joillakin perheillä on nimet, kuten alkalimetallit (ryhmä IA), maa-alkalimetallit (ryhmä IIA), halogeenit (ryhmä VIIA) ja jalokaasut (ryhmä 0). Ryhmä VIII sisältää siirtymämetallit Fe, Co ja Ni; Ru, Rh ja Pd; Os, Ir ja Pt. Keskellä pitkiä ajanjaksoja nämä elementit ovat enemmän samankaltaisia toistensa kanssa kuin niitä edeltävien ja niiden jälkeisten elementtien kanssa. Useissa tapauksissa atomipainojen (tarkemmin sanoen atomimassojen) kasvujärjestys rikotaan esimerkiksi telluurin ja jodin, argonin ja kaliumin pareissa. Tämä "rikkomus" on välttämätön alaryhmien elementtien samankaltaisuuden säilyttämiseksi.
Metallit, ei-metallit.
Diagonaali vedystä radoniin jakaa karkeasti kaikki alkuaineet metalleihin ja ei-metalleihin, kun taas ei-metallit ovat diagonaalin yläpuolella. (Ei-metallit sisältävät 22 alkuainetta - H, B, C, Si, N, P, As, O, S, Se, Te, halogeenit ja inertit kaasut, metallit - kaikki muut alkuaineet.) Tällä linjalla on elementtejä, joissa on jonkin verran metallien ja ei-metallien ominaisuudet (metalloidit ovat vanhentunut nimi sellaisille alkuaineille). Kun tarkastellaan ominaisuuksia alaryhmittäin ylhäältä alas, havaitaan metallisten ominaisuuksien lisääntyminen ja ei-metallisten ominaisuuksien heikkeneminen.
Valenssi.
Alkuaineen valenssin yleisin määritelmä on sen atomien kyky yhdistyä muiden atomien kanssa tietyissä suhteissa. Joskus elementin valenssi korvataan sitä lähellä olevalla hapetustilan (s.o.) käsitteellä. Hapetusaste vastaa varausta, jonka atomi saisi, jos kaikki sen kemiallisten sidosten elektroniparit siirrettäisiin kohti elektronegatiivisempia atomeja. Millä tahansa ajanjaksolla, vasemmalta oikealle, alkuaineiden positiivinen hapettumistila lisääntyy. Ryhmän I elementtien s.d. on +1 ja oksidikaava R 2 O, ryhmän II elementeillä - vastaavasti +2 ja RO jne. Elementit, joilla on negatiivinen s.d. ovat ryhmissä V, VI ja VII; uskotaan, että hiilellä ja piillä, jotka kuuluvat ryhmään IV, ei ole negatiivista hapetustilaa. Halogeenit, joiden hapetusaste on –1, muodostavat yhdisteitä vedyn kanssa, jonka koostumus on RH. Yleensä alkuaineiden positiivinen hapetusaste vastaa ryhmänumeroa ja negatiivinen on erotus kahdeksan miinus ryhmän numero. Taulukosta on mahdotonta määrittää muiden hapetustilojen olemassaoloa tai puuttumista.
Ymiluvun fyysinen merkitys.
Jaksollisen järjestelmän todellinen ymmärtäminen on mahdollista vain nykyaikaisten ajatusten perusteella atomin rakenteesta. Alkuaineen atomiluku jaksollisessa taulukossa on paljon tärkeämpi kuin sen atomipaino (eli suhteellinen atomimassa) kemiallisten ominaisuuksien ymmärtämiseksi.
Atomin rakenne.
Vuonna 1913 N. Bohr käytti atomin rakenteen ydinmallia selittääkseen vetyatomin, kevyimmän ja siten yksinkertaisimman atomin, spektrin. Bohr ehdotti, että vetyatomi koostuu yhdestä protonista, joka muodostaa atomin ytimen, ja yhdestä elektronista, joka kiertää ytimen.
Ydinluvun käsitteen määritelmä.
Vuonna 1913 A. van den Broek ehdotti, että alkuaineen atominumero - sen atominumero - tulisi tunnistaa neutraalin atomin ytimen ympärillä pyörivien elektronien lukumäärällä ja atomiytimen positiivisella varauksella yksiköissä elektronin varaus. Oli kuitenkin tarpeen vahvistaa kokeellisesti atomin varauksen ja atomiluvun identtisyys. Bohr väitti lisäksi, että elementin ominaisen röntgensäteilyn tulisi noudattaa samaa lakia kuin vedyn spektrin. Jos atomiluku Z identifioidaan ytimen varauksella elektronin varausyksiköissä, niin eri alkuaineiden röntgenspektreissä olevien vastaavien juovien taajuuksien (aallonpituuksien) tulisi olla verrannollisia Z 2 :n neliöön. elementin atominumero.
Vuosina 1913-1914 G. Moseley, joka tutki eri alkuaineiden atomien ominaista röntgensäteilyä, sai loistavan vahvistuksen Bohrin hypoteesille. Moseleyn työ vahvisti siten van den Broekin oletuksen, että alkuaineen atomiluku on identtinen sen ytimen varauksen kanssa; atomiluku, ei atomimassa, on todellinen perusta alkuaineen kemiallisten ominaisuuksien määrittämiselle.
Jaksoisuus ja atomirakenne.
Bohrin kvanttiteoria atomin rakenteesta kehittyi kahden vuosikymmenen aikana vuoden 1913 jälkeen. Bohrin ehdottamasta "kvanttiluvusta" tuli yksi neljästä kvanttiluvusta, jotka tarvitaan karakterisoimaan elektronin energiatila. Vuonna 1925 W. Pauli muotoili kuuluisan "kieltoperiaatteensa" (Pauli-periaate), jonka mukaan atomissa ei voi olla kahta elektronia, joissa kaikki kvanttiluvut olisivat samat. Kun tätä periaatetta sovellettiin atomien elektronisiin konfiguraatioihin, jaksollinen järjestelmä sai fyysisen perustan. Koska atominumero Z, ts. Jos atomin ytimen positiivinen varaus kasvaa, tulee myös elektronien lukumäärää kasvaa, jotta atomin sähköneutraalius säilyy. Nämä elektronit määräävät atomin kemiallisen "käyttäytymisen". Paulin periaatteen mukaan kvanttiluvun arvon kasvaessa elektronit täyttävät elektronikerrokset (kuoret) alkaen niistä, jotka ovat lähimpänä ydintä. Valmis kerros, joka on täytetty kaikilla elektroneilla Paulin periaatteen mukaisesti, on stabiilin. Siksi jalokaasut, kuten helium ja argon, joilla on täysin valmiit elektroniset rakenteet, kestävät kaikkia kemiallisia hyökkäyksiä.
Elektroniset kokoonpanot.
Seuraavassa taulukossa on lueteltu mahdolliset elektronien lukumäärät eri energiatiloissa. Pääkvanttiluku n= 1, 2, 3,... kuvaa elektronien energiatasoa (1. taso sijaitsee lähempänä ydintä). Ratakvanttiluku l = 0, 1, 2,..., n– 1 kuvaa kiertoradan kulmamomenttia. Orbitaalikvanttiluku on aina pienempi kuin pääkvanttiluku ja sen maksimiarvo on yhtä suuri kuin pääkvanttiluku miinus 1. Jokainen arvo l vastaa tietyntyyppistä kiertorataa - s, p, d, f... (tämä nimitys tulee 1700-luvun spektroskooppisesta nimikkeistöstä, jolloin eri sarjoja havaittuja spektriviivoja kutsuttiin s harppu, p päämies, d diffuusi ja f epätavallinen).
| Taulukko 3. ELEKTRONIEN MÄÄRÄ ATOMIN ERI ENERGIATILOISSA | |||
| Pääkvanttiluku | Ratakvanttiluku | Elektronien lukumäärä kuoressa | Energiatilan merkintä (kiertoratatyyppi) |
| 1 | 0 | 2 | 1s |
| 2 | 0 | 2 | 2s |
| 1 | 6 | 2p | |
| 3 | 0 | 2 | 3s |
| 1 | 6 | 3p | |
| 2 | 10 | 3d | |
| 4 | 0 | 2 | 4s |
| 1 | 6 | 4p | |
| 2 | 10 | 4d | |
| 3 | 14 | 4f | |
| 5 | 0 | 2 | 5s |
| 1 | 6 | 5p | |
| 2 | 10 | 5d | |
| 5 | 14 | 5f | |
| 4 | 18 | 5g | |
| 6 | 0 | 2 | 6s |
| 1 | 6 | 6p | |
| 2 | 10 | 6d | |
| ... | ... | ... | ... |
| 7 | 0 | 2 | 7s |
Lyhyet ja pitkät ajanjaksot.
Alin täysin valmis elektronikuori (kiertorata) merkitään 1 s ja se toteutetaan heliumissa. Seuraavat tasot - 2 s ja 2 p- vastaavat 2. jakson alkuaineiden atomien kuorien muodostumista ja sisältävät neonille täydellä muodostuksella yhteensä 8 elektronia. Pääkvanttiluvun arvojen kasvaessa suuremman pääasiallisen pienimmän kiertoradan energiatila voi olla pienempi kuin pienempää pääasiallista vastaavan suurimman kiertoradan kvanttiluvun energiatila. Eli energiatila 3 d korkeampi kuin 4 s, joten 3. jakson elementit rakentuvat 3 s- ja 3 p-orbitaalit, jotka päättyvät jalokaasun argonin vakaan rakenteen muodostumiseen. Seuraavaksi tulee peräkkäinen rakennus 4 s-, 3d- ja 4 p-orbitaalit 4. jakson elementeille, aina kryptonin ulomman vakaan 18 elektronin elektronikuoren valmistumiseen asti. Tämä johtaa ensimmäisen pitkän jakson ilmestymiseen. Samoin rakennus 5 s-, 4d- ja 5 p-5. (eli toisen pitkän) jakson alkuaineiden atomien kiertoradat, jotka päättyvät ksenonin elektroniseen rakenteeseen.
Lantanidit ja aktinidit.
Jaksottainen täyttö elektroneilla 6 s-, 4f-, 5d- ja 6 p-kuudennen (eli kolmannen pitkän) jakson elementtien kiertoradat johtavat uuden 32 elektronin ilmaantumiseen, jotka muodostavat tämän ajanjakson viimeisen elementin - radonin - rakenteen. Alkaen 57. elementistä, lantaanista, 14 alkuainetta on järjestetty peräkkäin, ja ne eroavat vähän kemiallisista ominaisuuksista. Ne muodostavat lantanidien eli harvinaisten maametallien alkuaineiden sarjan, jossa 4 f-kuori, joka sisältää 14 elektronia.
Aktinidisarjalle, joka sijaitsee aktiniumin takana (atominumero 89), on tunnusomaista rakentaa 5 f- kuoret; se sisältää myös 14 alkuainetta, jotka ovat hyvin samankaltaisia kemiallisilta ominaisuuksiltaan. Alkuaine, jonka atominumero on 104 (rutherfordium), joka seuraa viimeistä aktinideista, eroaa jo kemiallisilta ominaisuuksiltaan: se on hafniumin analogi. Alkuaineille hyväksytään seuraavat nimet rutherfordiumin jälkeen: 105 - dubnium (Db), 106 - seaborgium (Sg), 107 - bohrium (Bh), 108 - hassium (Hs), 109 - meitnerium (Mt).
Jaksollisen taulukon soveltaminen.
Jaksollisen taulukon tunteminen antaa kemistille mahdollisuuden ennustaa tietyllä tarkkuudella minkä tahansa elementin ominaisuudet ennen kuin hän alkaa työskennellä sen kanssa. Esimerkiksi metallurgit pitävät jaksollista taulukkoa hyödyllisenä uusien metalliseosten luomisessa, koska jaksollisen taulukon avulla yksi lejeeringin metalleista voidaan korvata valitsemalla sille korvaava naapureistaan taulukossa siten, että tietyllä todennäköisyysasteella, niistä muodostuvissa ominaisuuksissa ei tapahdu merkittävää muutosta.
1. Määritä elementin nimi ja nimi. Määritä elementin sarjanumero, jaksonumero, ryhmä, alaryhmä. Ilmoita järjestelmän parametrien fyysinen merkitys - sarjanumero, jaksonumero, ryhmänumero. Perustele asema alaryhmässä.
2. Ilmoita elektronien, protonien ja neutronien lukumäärä alkuaineen atomissa, ydinvaraus, massaluku.
3. Tee elementistä täydellinen elektroninen kaava, määritä elektroniikkaperhe, määritä yksinkertainen aine metallien tai ei-metallien luokkaan.
4. Piirrä graafisesti elementin elektroninen rakenne (tai kaksi viimeistä tasoa).
5. Kuvaa graafisesti kaikki mahdolliset valenssitilat.
6. Määritä valenssielektronien lukumäärä ja tyyppi.
7. Listaa kaikki mahdolliset valenssit ja hapetustilat.
8. Kirjoita kaikkien valenssitilojen oksidien ja hydroksidien kaavat. Ilmoita niiden kemiallinen luonne (vahvista vastaus vastaavien reaktioiden yhtälöillä).
9. Anna vetyyhdisteen kaava.
10. Nimeä tämän elementin laajuus
Ratkaisu. Scandium vastaa alkuainetta, jonka atominumero on 21 PSE:ssä.
1. Elementti on IV-jaksossa. Periodin numero tarkoittaa energiatasojen lukumäärää tämän alkuaineen atomissa, niitä on 4. Scandium sijaitsee 3. ryhmässä - 3. elektronin ulkotasolla; sivuryhmässä. Siksi sen valenssielektronit ovat 4s- ja 3d-alatasoilla. Sarjanumero on numeerisesti sama kuin atomin ytimen varaus.
2. Skandiumatomin ytimen varaus on +21.
Protonien ja elektronien lukumäärä on 21 kumpaakin.
Neutronien lukumäärä A–Z = 45 – 21 = 24.
Atomin kokonaiskoostumus: ( 
).
3. Täysi sähköinen skandiumin kaava:
1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 6 3 p 1 4 s 2 .
Elektroniperhe: d-elementti, kuten täyttöprosessissa
d-orbitaalit. Atomin elektronirakenne päättyy s-elektroneihin, joten skandiumilla on metallisia ominaisuuksia; yksinkertainen aine - metalli.
4. Elektroninen graafinen kokoonpano näyttää tältä:
5. Mahdolliset valenssitilat pariutumattomien elektronien määrästä johtuen:
- peruskunnossa:
– skandiumissa viritetyssä tilassa elektroni 4s-radalta siirtyy vapaalle 4p-radalle, yksi pariton d-elektroni lisää skandiumin valenssikykyä.
Sc:llä on kolme valenssielektronia viritetyssä tilassa.
6. Mahdolliset valenssit tässä tapauksessa määräytyvät parittomien elektronien lukumäärän mukaan: 1, 2, 3 (tai I, II, III). Mahdolliset hapetustilat (heijastaen siirtyneiden elektronien määrää) +1, +2, +3 (koska skandium on metalli).
7. Ominaisin ja stabiilin valenssi III, hapetusaste +3. Vain yhden elektronin läsnäolo d-tilassa on vastuussa 3d 1 4s 2 -konfiguraation alhaisesta stabiilisuudesta.
Skandiumilla ja sen analogeilla, toisin kuin muilla d-alkuaineilla, on vakio hapetusaste +3, tämä on korkein hapetusaste ja vastaa ryhmänumeroa.
8. Oksidien kaavat ja niiden kemiallinen luonne:
korkeamman oksidin muoto - (amfoteerinen);
hydroksidikaavat: – amfoteerinen.
Reaktioyhtälöt, jotka vahvistavat oksidien ja hydroksidien amfoteerisen luonteen:
(litium-skandaatti),
(skandiumkloridi),
( kaliumheksahydroksoskandiaatti (III) ),
(skandiumsulfaatti).
9. Se ei muodosta yhdisteitä vedyn kanssa, koska se on sivualaryhmässä ja on d-alkuaine.
10. Skandiumyhdisteitä käytetään puolijohdeteknologiassa.
Esimerkki 2 Kummalla kahdesta alkuaineesta, mangaanilla vai bromilla, on selvempiä metallisia ominaisuuksia?
Ratkaisu. Nämä elementit ovat neljännessä jaksossa. Kirjoitamme heidän elektroniset kaavat:
Mangaani on d-alkuaine eli sivualaryhmän alkuaine ja bromi on
p-elementti saman ryhmän pääalaryhmästä. Ulkoisella elektronitasolla mangaaniatomissa on vain kaksi elektronia, kun taas bromiatomissa on seitsemän. Mangaaniatomin säde on pienempi kuin bromiatomin säde, jolla on sama määrä elektronikuoria.
Yhteinen malli kaikille p- ja d-alkuaineita sisältäville ryhmille on metallisten ominaisuuksien vallitsevuus d-alkuaineissa.
Siten mangaanin metalliset ominaisuudet ovat selvempiä kuin bromin.
Tutkittuaan atomimassansa nousevaan järjestykseen järjestettyjen elementtien ominaisuuksia, suuri venäläinen tiedemies D.I. Mendelejev johti vuonna 1869 jaksollisuuden lain:
alkuaineiden ominaisuudet ja siten niiden muodostamien yksinkertaisten ja monimutkaisten kappaleiden ominaisuudet ovat jaksoittaisessa riippuvuudessa alkuaineiden atomipainojen suuruudesta.
Mendelejevin jaksollisen lain moderni muotoilu:
Kemiallisten alkuaineiden ominaisuudet sekä alkuaineyhdisteiden muodot ja ominaisuudet ovat jaksoittaisessa riippuvuudessa niiden ytimien varauksesta.
Protonien lukumäärä ytimessä määrää ytimen positiivisen varauksen arvon ja vastaavasti elementin sarjanumeron Z jaksollisessa järjestelmässä. Protonien ja neutronien kokonaismäärää kutsutaan massanumero A, se on suunnilleen yhtä suuri kuin ytimen massa. Siis neutronien lukumäärä (N) ytimestä löytyy kaavalla:
N = A - Z.
Elektroninen konfigurointi- kaava elektronien järjestelylle atomikemiallisen alkuaineen eri elektronikuorissa
Tai molekyylejä.
17. Kvanttiluvut ja täyttöenergiatasojen ja kiertoradan järjestys atomeissa. Klechkovskyn säännöt
Elektronien jakautumisjärjestystä energiatasoilla ja alitasoilla atomin kuoressa kutsutaan sen elektroniseksi konfiguraatioksi. Jokaisen elektronin tila atomissa määräytyy neljällä kvanttiluvulla:
1. Pääkvanttiluku n luonnehtii suurimmassa määrin atomin elektronin energiaa. n = 1, 2, 3….. Elektronin energia on pienin, kun n = 1, kun taas se on lähimpänä atomin ydintä.
2. Orbitaali (sivu, atsimuutti) kvanttiluku l määrittää elektronipilven muodon ja vähäisessä määrin sen energian. Kullekin pääkvanttiluvun n arvolle kiertoradan kvanttiluku voi olla nolla ja useita kokonaislukuja: l = 0…(n-1)
Elektronin tiloja, joille on ominaista erilaiset l:n arvot, kutsutaan yleensä elektronin energian alatasoiksi atomissa. Jokainen alataso on merkitty tietyllä kirjaimella, se vastaa tiettyä elektronipilven muotoa (kiertorata).
3. Magneettinen kvanttiluku m l määrittää elektronipilven mahdolliset suuntaukset avaruudessa. Tällaisten orientaatioiden lukumäärä määräytyy arvojen lukumäärän mukaan, jotka magneettinen kvanttiluku voi ottaa:
ml = -l, …0,…+l
Tällaisten arvojen määrä tietylle l:lle: 2l+1
Vastaavasti: s-elektroneille: 2·0 +1=1 (pallomainen kiertorata voidaan suunnata vain yhdellä tavalla);
4. Spin-kvanttiluku m s o heijastaa elektronin sisäisen liikemäärän olemassaoloa.
Spin-kvanttiluvulla voi olla vain kaksi arvoa: m s = +1/2 tai –1/2
Elektronien jakautuminen monielektronisissa atomeissa tapahtuu kolmen periaatteen mukaisesti:
Paulin periaate
Atomilla ei voi olla elektroneja, joilla on sama sarja kaikista neljästä kvanttiluvusta.
2. Hundin sääntö(raitiovaunusääntö)
Atomin vakaimmassa tilassa elektronit sijaitsevat elektronisen alatason sisällä siten, että niiden kokonaisspin on maksimaalinen. Samanlainen menettely kuin pysäkkiä lähestyvän tyhjän raitiovaunun tuplaistuimien täyttäminen - ensinnäkin toisiaan tuntemattomat ihmiset istuvat tuplaistuimille (ja elektroneille kiertoradalla) yksitellen ja vasta kun tyhjät tuplaistuimet loppuvat kaksi.
Vähimmäisenergian periaate (Rules of V.M. Klechkovsky, 1954)
1) Kun atomin ytimen varaus kasvaa, elektroniratojen peräkkäinen täyttyminen tapahtuu kiertoradoista, joilla on pienempi pää- ja kiertoradan viidennen luvun (n + l) summa, kiertoradalle, jonka arvo on suurempi tämä summa.
2) Samoilla summan arvoilla (n + l) orbitaalien täyttyminen tapahtuu peräkkäin pääkvanttiluvun arvon kasvattamisen suuntaan.
18. Kemiallisten sidosten mallinnusmenetelmät: valenssisidosmenetelmä ja molekyyliratojen menetelmä.
Valenssisidosmenetelmä
Yksinkertaisin on valenssisidosmenetelmä (BC), jonka amerikkalainen fysikaalinen kemisti Lewis ehdotti vuonna 1916.
Valenssisidosmenetelmässä tarkastellaan kemiallista sidosta, joka on seurausta kahden atomin ytimien vetovoimasta yhteen tai useampaan niille yhteiseen elektronipariin. Tällaista kahden elektronin ja kahden keskuksen sidosta, joka sijaitsee kahden atomin välissä, kutsutaan kovalenttiseksi.
Periaatteessa kaksi mekanismia kovalenttisen sidoksen muodostamiseksi on mahdollista:
1. Kahden atomin elektronien parittaminen niiden spinien vastakkaisessa suunnassa;
2. Luovuttaja-akseptori-vuorovaikutus, jossa toisen atomin valmis elektronipari (donori) tulee yleiseksi toisen atomin (akseptorin) energeettisesti suotuisan vapaan kiertoradan läsnä ollessa.
IV - VII - suuret jaksot, koska koostuu kahdesta rivistä (parillinen ja pariton) elementtejä.
Tasaisissa riveissä suuria ajanjaksoja ovat tyypillisiä metalleja. Pariton sarja alkaa metallilla, sitten metalliset ominaisuudet heikkenevät ja ei-metalliset ominaisuudet lisääntyvät, jakso päättyy inerttiin kaasuun.
Ryhmä on pystysuora kemian rivi. kemian yhdistelmiä elementtejä. ominaisuuksia.
Ryhmä
pääalaryhmä toissijainen alaryhmä
Pääalaryhmä sisältää Toissijainen alaryhmä sisältää
vain suurten ajanjaksojen pienten ja suurten elementtien elementtejä.
kausia.
H, Li, Na, K, Rb, Cs, Fr Cu, Ag, Au
pieni iso iso
Samaan ryhmään yhdistetyille elementeille ovat ominaisia seuraavat kuviot:
1. Korkein alkuaineiden valenssi yhdisteissä hapen kanssa(muutamia poikkeuksia lukuun ottamatta) vastaa ryhmän numeroa.
Toissijaisten alaryhmien elementeillä voi myös olla toinen korkeampi valenssi. Esimerkiksi Cu - sivualaryhmän ryhmän I alkuaine - muodostaa oksidia Cu 2 O. Yleisimpiä ovat kuitenkin kaksiarvoisen kuparin yhdisteet.
2. Pääalaryhmissä(ylhäältä alas) atomimassojen kasvaessa alkuaineiden metalliset ominaisuudet kasvavat ja ei-metallisten heikkenevät.
Atomin rakenne.
Tiedettä hallitsi pitkään käsitys, että atomit ovat jakamattomia, ts. eivät sisällä yksinkertaisia komponentteja.
1800-luvun lopulla todettiin kuitenkin useita tosiasioita, jotka todistivat atomien monimutkaisesta koostumuksesta ja niiden keskinäisten muunnosten mahdollisuudesta.
Atomit ovat monimutkaisia muodostelmia, jotka on rakennettu pienemmistä rakenneyksiköistä.
|
|
ē - elektroni - ytimen ulkopuolella
Kemiassa atomin elektronikuoren rakenne on erittäin kiinnostava. Alla elektronikuori ymmärtää atomin kaikkien elektronien kokonaisuuden. Atomissa olevien elektronien lukumäärä on yhtä suuri kuin protonien lukumäärä, ts. alkuaineen atominumero, koska atomi on sähköisesti neutraali.
Elektronin tärkein ominaisuus on sen sidoksen energia atomiin. Elektronit, joilla on samanlaiset energia-arvot, muodostavat yhden elektroninen kerros.
Jokainen chem. jaksollisen taulukon elementti on numeroitu.
Numero, jonka jokainen elementti vastaanottaa, kutsutaan sarjanumero.
Sarjanumeron fyysinen merkitys:
1. Mikä on alkuaineen sarjanumero, sellainen on atomin ytimen varaus.
2. Ytimen ympärillä pyörii sama määrä elektroneja.
Z = p + Z - elementin numero
n 0 \u003d A - Z
n 0 \u003d A - p + A - elementin atomimassa
n 0 \u003d A - ē
Esimerkiksi Li.
Jakson numeron fyysinen merkitys.
Millä ajanjaksolla elementti on, kuinka monta elektronikuorta (kerrosta) sillä on.
| |
Ei +2 | |
| |
Yhdessä elektronikuoressa olevien elektronien enimmäismäärän määrittäminen.
D.I Mendelejevin jaksollinen laki.
Kemiallisten alkuaineiden ominaisuudet ja siten niiden muodostamien yksinkertaisten ja monimutkaisten kappaleiden ominaisuudet ovat jaksoittaisessa riippuvuudessa atomipainon suuruudesta.
Jaksottaisen lain fyysinen merkitys.
Periodisen lain fysikaalinen merkitys on alkuaineiden ominaisuuksien jaksoittaisessa muutoksessa, joka johtuu atomien määräajoin toistuvista e:nneistä kuorista n:n peräkkäisen kasvun seurauksena.
D.I. Mendelejevin PZ:n moderni muotoilu.
Kemiallisten alkuaineiden ominaisuus sekä niiden muodostamien yksinkertaisten tai monimutkaisten aineiden ominaisuus on jaksoittain riippuvainen niiden atomien ytimien varauksen suuruudesta.
Jaksollinen elementtijärjestelmä.
Jaksollinen järjestelmä - kemiallisten alkuaineiden luokittelujärjestelmä, joka on luotu jaksollisen lain perusteella. Jaksollinen järjestelmä - luo suhteita kemiallisten alkuaineiden välille, mikä kuvastaa niiden yhtäläisyyksiä ja eroja.
Elementtien jaksollinen taulukko (on kahta tyyppiä: lyhyt ja pitkä).
Elementtien jaksollinen taulukko on graafinen esitys elementtien jaksollisesta järjestelmästä, joka koostuu 7 jaksosta ja 8 ryhmästä.
Kysymys 10
Alkuaineiden atomien elektronikuorten jaksollinen järjestelmä ja rakenne.
Myöhemmin todettiin, että elementin sarjanumerolla ei ole syvää fyysistä merkitystä, vaan myös muut aikaisemmin käsitellyt käsitteet saivat vähitellen fyysisen merkityksen. Esimerkiksi ryhmänumero, joka osoittaa elementin korkeimman valenssin, paljastaa siten tietyn alkuaineen atomin elektronien enimmäismäärän, joka voi osallistua kemiallisen sidoksen muodostumiseen.
Jakson luku puolestaan osoitti liittyvän tietyn ajanjakson alkuaineen atomin elektronikuoressa olevien energiatasojen määrään.
Siten esimerkiksi tina Sn:n "koordinaatit" (sarjanumero 50, jakso 5, ryhmän IV pääalaryhmä) tarkoittavat, että tinaatomissa on 50 elektronia, ne ovat jakautuneet 5 energiatasolle, vain 4 elektronia on valenssia. .
Eri luokkien alaryhmien elementtien löytämisen fyysinen merkitys on erittäin tärkeä. Osoittautuu, että luokan I alaryhmissä sijaitseville elementeille seuraava (viimeinen) elektroni sijaitsee s-alataso ulkoinen taso. Nämä elementit kuuluvat elektroniikkaperheeseen. Kategorian II alaryhmissä sijaitsevien alkuaineiden atomeille seuraava elektroni sijaitsee p-alataso ulkoinen taso. Nämä ovat "p"-elektroniperheen elementtejä, joten tinaatomien seuraava 50. elektroni sijaitsee ulomman eli 5. energiatason p-alatasolla.
Kategorian III alaryhmien alkuaineiden atomeille seuraava elektroni sijaitsee d-alataso, mutta jo ennen ulkoista tasoa nämä ovat elektronisen perheen "d" elementtejä. Lantanidi- ja aktinidiatomeille seuraava elektroni sijaitsee f-alatasolla ennen ulkoista tasoa. Nämä ovat elektronisen perheen elementtejä "f".
Ei siis ole sattumaa, että näiden edellä mainittujen neljän kategorian alaryhmien lukumäärät, eli 2-6-10-14, ovat yhtäpitäviä s-p-d-f-alatasojen elektronien enimmäismäärien kanssa.
Mutta käy ilmi, että on mahdollista ratkaista elektronikuoren täyttöjärjestyksen ongelma ja johtaa elektroninen kaava minkä tahansa alkuaineen atomille ja jaksollisen järjestelmän perusteella, joka osoittaa selvästi jokaisen peräkkäisen tason ja alitason. elektroni. Periodinen järjestelmä ilmaisee myös elementtien sijoittelun peräkkäin jaksoihin, ryhmiin, alaryhmiin ja niiden elektronien jakautumista tasojen ja alatasojen mukaan, koska jokaisella elementillä on oma, joka kuvaa sen viimeistä elektronia. Esimerkkinä analysoidaan elektronisen kaavan laatimista elementin zirkonium (Zr) atomille. Jaksollinen järjestelmä antaa tämän elementin indikaattorit ja "koordinaatit": sarjanumero 40, jakso 5, ryhmä IV, sivualaryhmä. Ensimmäiset johtopäätökset: a) kaikki 40 elektronia, b) nämä 40 elektronia ovat jakautuneet viidelle energiatasolle; c) 40 elektronista vain 4 on valenssia, d) seuraava 40. elektroni tuli d-alatasolle ennen ulompaa, eli neljättä energiatasoa. Samanlaisia johtopäätöksiä voidaan tehdä jokaisesta zirkoniumia edeltäneestä 39 alkuaineesta, vain indikaattorit ja koordinaatit tulee olemaan joka kerta erilainen.
