Периодическая таблица Менделеева: как ей пользоваться правильно (просто и понятно в одной статье)
Таблица Менделеева — краткое описание
Периодическая таблица — это графическое выражение периодического закона, открытого русским ученым Д. И. Менделеевым в 1869 году. Периодическая система — это классификация химических элементов, в основе которой лежит зависимость свойств химических элементов от заряда его атомный номер. Первоначальная версия предполагала зависимость свойств веществ от их атомной массы.
Существует три формата периодической таблицы:
- короткий (короткий период);
- длительный (долгосрочный);
- очень большой.
Международный союз теоретической и прикладной химии (IUPAC) утвердил длинную версию таблицы Менделеева как основную, а краткая версия была официально отменена в 1989 году.
История открытия
К середине XIX века было открыто почти 60 химических элементов, и неоднократно предпринимались попытки найти закономерности в этом наборе. В 1829 году Доберейнер опубликовал найденный им «закон триад»: атомный вес многих элементов близок к среднему арифметическому двух других элементов, близких к исходному по химическим свойствам (стронций, кальций и барий, хлор, бром и йод и др.). Первая попытка расположить элементы в порядке возрастания атомного веса была предпринята Александром Эмилем Шанкуртуа (1862 г.), который расположил элементы по спирали и отметил частое циклическое повторение химических свойств по вертикали. Обе модели не привлекли внимания научного сообщества.
В 1866 году химик и музыкант Джон Александр Ньюлендс предложил свой вариант периодической системы, модель которой («закон октав») чем-то напоминала менделеевскую, но была скомпрометирована настойчивыми попытками автора найти на таблице мистическую музыкальную гармонию. В том же десятилетии появилось еще несколько попыток систематизировать химические элементы; Юлиус Лотар Мейер (1864 г.) был ближе к окончательной версии. Свою первую схему периодической таблицы Д. И. Менделеев опубликовал в 1869 г в статье «Отношение свойств к атомному весу элементов» (в журнале Русского химического общества); еще раньше (февраль 1869 г.) он направил научное извещение об открытии ведущим химикам мира.
Согласно легенде, идея системы химических элементов пришла Менделееву во сне, но известно, что однажды на вопрос, как он открыл периодическую систему, ученый ответил: «Я думал об этом уже, может быть, двадцать лет, а ты думаешь: сел и вдруг.. готов».
Написав на карточках основные свойства каждого элемента (на тот момент их было известно 63, из которых один, дидим Di, оказался впоследствии смесью двух вновь открытых элементов, празеодима и неодима), Менделеев начинает переставлять эти карточки много раз, составить из них ряды, похожие по свойствам элементов, чтобы сравнить ряды друг с другом. Результатом работы стал первый вариант системы, разосланный в 1869 г в научные учреждения России и других стран («Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве»), в котором элементы располагались в девятнадцать горизонтальных рядов (ряды однотипных элементов, ставшие группами прототипов современной системы) и шести вертикальных столбцов (прототипы будущих периодов). В 1870 г. Менделеев в своих «Основах химии» опубликовал второй вариант системы («Естественная система элементов»), имевший более знакомый нам вид: горизонтальные столбцы аналогичных элементов превратились в восемь вертикально расположенных групп; шесть вертикальных столбцов первой версии стали периодами, начинающимися со щелочного металла и заканчивающимися галогеном. Каждый период был разделен на две строки; элементы из разных строк, входящие в группу, образуют подгруппы. Менделеев в своих «Основах химии» опубликовал второй вариант системы («Естественная система элементов»), имеющий более знакомый нам вид: горизонтальные столбцы аналогичных элементов превратились в восемь вертикально расположенных групп; шесть вертикальных столбцов первой версии стали периодами, начинающимися со щелочного металла и заканчивающимися галогеном. Каждый период был разделен на две строки; элементы из разных строк, входящие в группу, образуют подгруппы. Менделеев в своих «Основах химии» опубликовал второй вариант системы («Естественная система элементов»), имеющий более знакомый нам вид: горизонтальные столбцы аналогичных элементов превратились в восемь вертикально расположенных групп; шесть вертикальных столбцов первой версии стали периодами, начинающимися со щелочного металла и заканчивающимися галогеном. Каждый период был разделен на две строки; элементы из разных строк, входящие в группу, образуют подгруппы. .
Суть открытия Менделеева заключалась в том, что с увеличением атомной массы химических элементов их свойства изменяются не монотонно, а периодически. После определенного количества элементов с разными свойствами, расположенных в порядке возрастания атомного веса, свойства начинают повторяться. Например, натрий подобен калию, фтор подобен хлору, а золото подобно серебру и меди. Конечно, свойства точно не повторяются и к ним добавляются изменения. Отличие работы Менделеева от работ его предшественников состояло в том, что у Менделеева было не одно, а два основания для классификации элементов: атомная масса и химическое подобие. Для полного соблюдения периодичности Менделеев пошел на очень смелые шаги: исправил атомные массы некоторых элементов, он поместил в свою систему несколько элементов вопреки принятым тогда представлениям об их сходстве друг с другом (например, таллий, считавшийся щелочным металлом, он поместил его в третью группу по фактической максимальной валентности). Он оставил пустым ячейки в таблице, где они должны были быть размещены, пока элементы не будут открыты. В 1871 г на основе этих работ Менделеев сформулировал Периодический закон, форма которого со временем несколько усовершенствовалась.
Научная достоверность Периодического закона была подтверждена очень скоро: в 1875-1886 годах были открыты галлий (экаалюминий), скандий (экабор) и германий (экасилий), для которых Менделеев с помощью периодической системы предсказал не только возможность его существования , но и, с удивительной точностью, разнообразные физические и химические свойства.
В начале 20 века с открытием строения атома было установлено, что периодичность изменения свойств элементов определяется не атомным весом, а зарядом ядра, равным атомный номер и число электронов, распределение которых по электронным оболочкам атома элемента определяет его химические свойства.
Дальнейшее развитие периодической системы связано с заполнением пустых ячеек таблицы, в которые помещались все новые и новые элементы: инертные газы, природные и искусственно полученные радиоактивные элементы. Седьмой период периодической системы еще не завершен, проблема нижнего предела таблицы Менделеева до сих пор остается одной из важнейших в современной теоретической химии.
Формулировка периодического закона химических элементов
Российский ученый рисовал таблицу около 20 лет, пытаясь найти правильную закономерность в её расположении. Приняв к сведению концепцию цикличности, он превратил ее в периодический закон, изложив свое понимание правила:
«Свойства элементов, а также образуемых ими простых и сложных веществ принимают периодическую зависимость от их атомного веса».
Развитие науки в течение 20 века несколько изменило закон: термин «атомный вес» был заменен на «заряд ядра атома», вместо «простые и сложные вещества» — «вещества и соединения», определение «химический» был добавлен к элементам».
Значение периодической системы
Периодическая система Д. И. Менделеева стала важной вехой в развитии атомной и молекулярной науки. Благодаря ей сформировалось современное понятие о химическом элементе, прояснились представления о простых веществах и соединениях.
Прогностическая роль периодической системы, показанная самим Менделеевым, в 20 веке проявилась в оценке химических свойств трансурановых элементов.
Появление периодической системы открыло поистине новую научную эру в истории химии и различных смежных наук: вместо разрозненных сведений об элементах и соединениях появилась стройная система, на основании которой можно было обобщать, делать выводы и предсказывать.
Свойства таблицы Менделеева
Помните, что вертикальные ряды в периодической системе называются группами, а химические свойства элементов в больших и второстепенных подгруппах существенно различаются.
Свойства элементов в подгруппах естественным образом изменяются сверху вниз:
- усиливаются металлические свойства и ослабляются неметаллические;
- атомный радиус увеличивается;
- увеличивает силу бескислородных оснований и кислот, образуемых элементом;
- электроотрицательность падает.
Все элементы, кроме гелия, неона и аргона, образуют соединения с кислородом, форм соединений с кислородом всего восемь. В периодической системе их часто представляют общими формулами, расположенными под каждой группой в порядке возрастания степени окисления элементов: R2O, RO, R2O3, RO2, R2O5, RO3, R2O7, RO4, где символ R обозначает элемент этой группы Формулы для высших оксидов относятся ко всем элементам группы, за исключением редких случаев, когда элементы не проявляют степень окисления, равную номеру группы (например, фтор).
Оксиды состава R2O проявляют сильные основные свойства и их основность увеличивается с увеличением номера серии, оксиды состава RO (за исключением BeO) проявляют основные свойства. Оксиды состава RO2, R2O5, RO3, R2O7 проявляют кислотные свойства и их кислотность увеличивается с увеличением порядкового номера.
Элементы основных подгрупп, начиная с группы IV, образуют соединения газообразного водорода. Существует четыре формы таких соединений. Они размещены под элементами главных подгрупп и представлены общими формулами в последовательности RH4, RH3, RH2, RH.
Соединения RH4 нейтральны по своей природе; RH3 — слабоосновный; RH2 – слабокислый; ОВ сильно кислая.
Помните, что период — это горизонтальный ряд элементов, расположенных в порядке возрастания порядковых (атомарных) номеров.
В период с увеличением серийного номера изделия:
- увеличивается электроотрицательность;
- металлические свойства снижаются, неметаллические повышаются;
- атомный радиус падает.
Структура
Наиболее распространены три формы таблицы Менделеева: «короткая» (короткий период), «длинная» (длинный период) и «сверхдлинная». В «сверхдлинной» версии каждый период занимает ровно одну строку. В «длинном» варианте лантаноиды и актиноиды удалены из общей таблицы, что делает ее более компактной. В «короткой» форме записи, помимо этого, четвертый и последующие периоды занимают 2 строки; символы элементов большой и малой подгрупп выровнены относительно разных границ ячеек. Водород иногда помещают в группу 7 («короткая» форма) или 17 («длинная» форма) таблицы 1112 .
Ниже приведена длинная версия (форма длительного периода), одобренная Международным союзом теоретической и прикладной химии (IUPAC) в качестве основной.
Периодическая система химических элементов
Группа →
Период ↓ 123456789101112131415161718один
два
3
4
5
6
7
Лантаниды *
Актиниды **
| один ЧАС Водород | два эль Гелий | ||||||||||||||||
| 3 Ли Литий | 4 Быть Бериллий | 5 Б Бор | 6 С Каменный уголь | 7 Север Азот | восемь ЛИБО Кислород | девять Ф Фтор | десять К северо-востоку Неон | ||||||||||
| 11 Н/Д Натрий | 12 Миллиграммы Магний | тринадцать Алабама Алюминий нью-Йорк | 14 Да Кремний | пятнадцать П Совпадение | шестнадцать Да Сера | 17 Кл Хлор | Восемнадцать Арканзас Аргон | ||||||||||
| девятнадцать К Калий | двадцать Калифорния Кальций | 21 Южная Каролина Скандий | 22 Ты Титан | 23 В Ванадий | 24 Кр Хром | 25 Миннесота Марганец | 26 Вера Железо | 27 Ко Кобальт | 28 Ни один Никель | 29 Медь Медь | 30 Цинк Цинк | 31 Грузия Галлий | 32 Ge Германий | 33 Что Мышьяк | 3. 4 Я знаю Селен | 35 Родной брат Бром | 36 Кр Криптон |
| 37 Руб Рубидий | 38 Мистер Стронций | 39 Д Иттрий | 40 Zr Цирконий | 41 NB Ниобий | 42 Месяц Молибден | 43 КТ Технеций | 44 Ру Рутений | Четыре пять Rh Родий | 46 P.S Палладий | 47 Сельское хозяйство Серебряный | 48 Компакт диск Кадмий | 49 В Индийский | 50 Да Банка | 51 Суббота Сурьма | 52 Чай Теллур | 53 Я Йод | 54 Хэ Ксенон |
| 55 Cs Цезий | 56 Лицензия в письмах Барий | * | 72 ВЧ Гафний | 73 Резервная армия Тантал | 74 Вт Вольфрам | 75 Ре Рений | 76 Ты Осмий | 77 Идти Иридий | 78 Пятно Платина | 79 Вот это да Молился | 80 Ртутного столба Меркурий | 81 Т-л Таллий | 82 Pb Вести | 83 Би Висмут | 84 Почта Полоний | 85 В Астат | 86 Р-н Радон |
| 87 Пт Франция | 88 Ра Радио | ** | 104 РФ Бронировать- фордий | 105 БД Дубний | 106 Сержант Сиборгиум | 107 Чч Бори | 108 Время Гассиум | 109 Гора Мейтне- рый | 110 Дс Дармштадт день | 111 Г Рентген нью-Йорк | 112 Сп Копер- нации | 113 Н.Х Нихоний | 114 Флорида Флеровиум | 115 Мак Московия | 116 Уровень Ливермус рый | 117 Ц Теннесси | 118 Ог Оганесон |
| 57 Ла Лантан | 58 ЕС Церий | 59 Пиар Празеодим | 60 Северная Дакота Неодим | 61 Вечера Прометей | 62 ВЫ Самарий | 63 Евросоюз Европий | 64 Бог Гадоли- нью-Йорк | шестьдесят пять Туберкулез Тербий | 66 Ди Диспро- зий | 67 Хо Гольмий | 68 Привет Эрбий | 69 Тм Тулий | 70 У б Иттербий | 71 Мо Лютеций | |||
| 89 Переменный ток Актиний | 90 Эль Торий | 91 Пенсильвания Protac- крошечный | 92 Ты Уран | 93 Государственный нотариус Нептуний | 94 ПУ Плутоний | 95 Являюсь Америций | 96 См Куриум | 97 Бк Берклиум | 98 Ср Калифорния нью-Йорк | 99 ЭТО Эйнштейн нью-Йорк | 100 FM Ферми | 101 Мэриленд Менделе- очень | 102 Не Нобелий | 103 Я Лорен- восток |
Семейства химических элементов
| Щелочных металлов | Галогены | ||
| Щелочноземельные металлы | Благородные газы | ||
| Переходные металлы | Лантаноиды | ||
| Постпереходные металлы | Актиниды | ||
| Полуметаллы — металлоиды | Суперактиниды | ||
| Прочие неметаллы (группа 16 (VI) — халькогены) |
Краткая форма таблицы, содержащей восемь групп элементов, была официально отменена ИЮПАК в 1989 г. Несмотря на рекомендацию использовать длинную форму, краткая форма продолжает появляться во всех школьных учебниках химии и на всех уроках химии в школе, в большом количестве российских справочников и руководств после 1989 г. Из современной зарубежной литературы полностью исключена краткая форма, вместо нее используется полная форма. Некоторые исследователи связывают такое положение с кажущейся рациональной компактностью краткой формы таблицы, а также с инерцией, шаблонностью мышления и невосприятием современной (международной) информации.
В 1970 году Теодор Сиборг предложил расширенную периодическую таблицу элементов. Нильс Бор разработал лестничную (пирамидальную) форму периодической таблицы. Есть много других способов, редко или совсем не используемых, но весьма оригинальных, для графического отображения Периодического закона. На сегодняшний день существует несколько сотен версий таблицы, при этом ученые предлагают все новые и новые варианты, в том числе объемные.
Группы
Группа или семья — это один из столбцов периодической таблицы. Как правило, для групп характерны более выраженные периодические тренды, чем для периодов или блоков. Современные квантово-механические теории строения атома объясняют сходство группы тем, что элементы внутри одной группы обычно имеют одинаковые электронные конфигурации в своих валентных оболочках. Следовательно, элементы, принадлежащие к одной и той же группе, традиционно имеют сходные химические характеристики и демонстрируют четкую закономерность в изменении свойств с увеличением атомного номера. Однако в некоторых областях таблицы, таких как d-поле и f-поле, сходство по горизонтали может быть столь же важным или даже более выраженным, чем сходство по вертикали.
По международной системе наименования группам присваиваются номера от 1 до 18 по направлению слева направо, от щелочных металлов к благородным газам. Ранее для их обозначения использовались римские цифры. В американской практике после римских цифр также ставилась буква А (если группа располагалась в блоке s или p) или В (если группа находилась в блоке d). Используемые тогда идентификаторы соответствуют последней цифре современных числовых показателей. Например, элементы группы 4 соответствовали названию ИВБ, а те, что сейчас известны как группа 14, — НДС. Аналогичная система использовалась в Европе, за исключением того, что буква А относилась к группам до десятой включительно, а буква В — к группам после десятой включительно группы 8, 9 и 10, кроме того, часто трактуются как троичная группа с идентификатором VIII. В 1988 году вступила в силу новая система обозначений IUPAC, и старые названия групп вышли из употребления.
Некоторым из этих групп присвоены тривиальные и бессистемные названия (например, «щелочноземельные металлы», «галогены» и т д.); однако некоторые из них используются редко. Включающие группы с третьей по четырнадцатую таких названий не имеют и идентифицируются либо по номеру, либо по названию первого представителя («титан», «кобальт» и т д.), так как обнаруживают меньшую степень сходства между собой или меньшее соответствие с вертикальными узорами.
Элементы, принадлежащие к одной группе, как правило, проявляют определенные тенденции в атомном радиусе, энергии ионизации и электроотрицательности. Сверху вниз внутри группы увеличивается радиус атома (чем больше у него заполненных энергетических уровней, тем дальше от ядра находятся валентные электроны), а энергия ионизации уменьшается (связи в атоме ослабевают и, следовательно, становится легче удалить электрон), а также электроотрицательность (которая, в свою очередь, также обусловлена увеличением расстояния между валентными электронами и ядром). Однако есть исключения из этих шаблонов, например, в группе 11 электроотрицательность увеличивается сверху вниз и не уменьшается.
Периоды
Период – это строка в периодической таблице. Хотя для групп, как было сказано выше, характерны более значимые тренды и закономерности, существуют также области, где горизонтальное направление более значимо и показательно, чем вертикальное; например, это относится к блоку f, где лантаноиды и актиниды образуют две важные горизонтальные последовательности элементов.
В течение периода элементы демонстрируют определенные закономерности во всех трех аспектах (атомный радиус, энергия ионизации и электроотрицательность), а также в энергии сродства к электрону. В направлении «слева направо» атомный радиус вообще уменьшается (из-за того, что каждый последующий элемент имеет увеличение числа заряженных частиц и электроны сближаются с ядром), и параллельно с этим увеличивается энергия ионизации (чем прочнее связь в атоме, тем больше энергии требуется для отрыва электрона). Соответственно увеличивается и электроотрицательность. Что касается энергии сродства к электрону, то металлы в левой части таблицы характеризуются более низким значением этого показателя, а неметаллы в правой части.
Блоки
Ввиду важности внешней электронной оболочки атома различные области периодической таблицы иногда описываются как блоки, названные в соответствии с оболочкой, в которой находится последний электрон. Блок S включает первые две группы, т. е. щелочные и щелочноземельные металлы, а также водород и гелий; Р-блок образован последними шестью группами (с 13 по 18 по стандарту номенклатуры ИЮПАК или с IIIА по VIIIA по американской системе) и включает в себя, помимо прочих элементов, все металлоиды. Блок D – это группы с 3 по 12 (IUPAC), они же от IIIB до IIB (американская система), к которым относятся все переходные металлы. Блок F, который обычно снимается с таблицы, состоит из лантаноидов и актиноидов.
Другие периодические закономерности
Помимо перечисленных выше, периодическому закону соответствуют и некоторые другие характеристики элементов:
- Электронная конфигурация. Организация электронов демонстрирует определенный повторяющийся периодический паттерн. Электроны занимают последовательность оболочек, которые обозначаются номерами (оболочка 1, оболочка 2 и т д.), а они, в свою очередь, состоят из подоболочек, обозначаемых буквами s, p, d, f и g. По мере увеличения атомного номера электроны постепенно заполняют эти оболочки; каждый раз, когда электрон впервые занимает новую оболочку, в таблице начинается новая точка. Сходство в электронной конфигурации определяет сходство свойств элементов (наблюдение которого, собственно, и привело к открытию периодического закона).
- Металличность, неметалличность. При уменьшении энергии ионизации, электроотрицательности и энергии сродства к электрону элементы приобретают характеристики, типичные для металлов, а при увеличении, наоборот, неметаллов. По законам названных характеристик наиболее ярко металлы располагаются в начале периода, а неметаллы — в конце. С другой стороны, в группах по мере продвижения сверху вниз металлические свойства увеличиваются, хотя и с некоторыми исключениями из общего правила. Сочетание горизонтального и вертикального узоров придает условной разделительной линии между металлами и неметаллами шахматный вид; элементы, расположенные вдоль этой линии, иногда определяют как металлоиды.
Элементы таблицы Менделеева
Объекты периодической таблицы делятся на два «полюса полярности»: металлы и неметаллы. Первая категория также делится на подсистемы: легкие, переходные, щелочные и другие типы.
Существует также класс «металлоподобных» полупроводников с неопределенным состоянием. Благородные газы, не вступающие в реакции, находятся отдельно.
Часть элементов с номерами больше 100 были обнаружены сравнительно недавно, их принадлежность к какой-либо группе является лишь предположением.
Щелочные и щелочноземельные элементы
Представители групп 1 (IA) и 2 (IIA) таблицы Менделеева — металлы с плохой стабильностью и высокой степенью растворимости.
Щелочные металлы имеют серебристый блеск и легко ломаются и режут. Из всех помещенных на столе металлов они активнее других реагируют с молекулами других веществ, отдавая единственный свободный электрон. При контакте с водой образуются гидроксиды – щелочи:
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2
Щелочноземельные металлы более твердые и тугоплавкие, с бледно-серым оттенком.
Большинство из них способны создавать щелочь, но их не так легко отделить от двух незанятых электронов. Они заменяют другие металлы, но бессильны против щелочных металлов и вытесняются ими из молекул.
Галогены и благородные газы
Галогены и благородные газы сгруппированы в группы 17 и 18 периодической таблицы. Галогены — неметаллические элементы, все они имеют семь электронов на внешней оболочке. В благородных газах все электроны находятся на внешней оболочке, поэтому практически не участвуют в образовании соединений. Эти газы называются «благородными», потому что они редко реагируют с другими элементами; то есть относится к членам благородной касты, которые традиционно избегали других людей в обществе.
| Галогены | Благородные газы |
| Фтор F 9 | Гелий он 2 |
| Хлор Cl 17 | Неон Неон 10 |
| Бром Бр 35 | Аргон Ар 18 |
| Йод I 53 | Криптон Кр 36 |
| Астатин в 85 лет | Ксенон Хе 54 |
| — | Радоновый р-н 86 |
Лантаниды (редкоземельные элементы) и актиниды
Лантаниды представляют собой группу элементов, изначально обнаруженных в редких минералах; отсюда и название «редкоземельные элементы». Впоследствии оказалось, что эти элементы не так редки, как считалось сначала, и поэтому редкоземельным элементам было дано название лантаноиды. Лантаниды и актиноиды занимают два блока, которые расположены ниже основной таблицы элементов. Обе группы включают металлы; все лантаноиды (кроме прометия) не радиоактивны; актиниды, с другой стороны, радиоактивны.
| Лантаноиды | Актиниды |
| Лантан Ла 57 | Актиний Ac 89 |
| Церий Се 58 | Торий Th 90 |
| Празеодим Пр 59 | Протактиний Па 91 |
| Неодим Nd 60 | Уран U 92 |
| Прометий Pm 61 | Нептуний Np 93 |
| Самарий См 62 | Плутоний Pu 94 |
| Европий Eu 63 | Америций Ам 95 |
| Гадолиний Бог 64 | Кюриум см 96 |
| Тербий Тб 65 | Берклиум Бк 97 |
| Диспрозий Dy 66 | Калифорния cf 98 |
| Гольмий Хо 67 | Эйнштейний 99 |
| Эрбий Er 68 | Ферми FM 100 |
| Тулий Тм 69 | Менделевий Мд 101 |
| Иттербий Yb 70 | Нобелий № 102 |
Неметаллы
Из всех элементов, отнесенных к неметаллам, водород принадлежит к первой группе таблицы Менделеева, а остальные к группам 13-18. Неметаллы не являются хорошими проводниками тепла и электричества. Обычно они находятся в газообразном (водород или кислород) или твердом (углерод) состоянии при комнатной температуре).
| Нет металлов |
| Водород H1 |
| C6 углерод |
| Азот №7 |
| Кислород О8 |
| Фосфор Р 15 |
| Сера S16 |
| Селен Se 34 |
| Флеровиум Фл 114 |
| Унунсептиус Уус 117 |
Металлоиды
Металлоиды занимают 13-16 группы периодической таблицы. Металлоиды, такие как бор, германий и кремний, являются полупроводниками и используются для изготовления компьютерных микросхем и печатных плат.
| Металлоиды |
| Бор B5 |
| Кремний Да 14 |
| Германий Ge 32 |
| Мышьяк As 33 |
| Сурьма Sb 51 |
| Теллур Те 52 |
| Полоний Ро 84 |
Переходные металлы
Переходные металлы занимают группы 3-12 в периодической таблице. Большинство из них плотные, твердые, с хорошей электро- и теплопроводностью. Их валентные электроны (через которые они соединяются с другими элементами) находятся в нескольких электронных оболочках.
| Переходные металлы |
| Скандий Sc 21 |
| Титан Ти 22 |
| Ванадий V 23 |
| Хром Cr 24 |
| Марганец марганец 25 |
| Железо Fe 26 |
| Кобальт Co27 |
| Никель Ni 28 |
| Медь Cu29 |
| Цинк Zn 30 |
| Иттрий Y 39 |
| Цирконий Zr40 |
| Ниобий Nb 41 |
| Молибден Мо 42 |
| Технеций Tc 43 |
| Рутений Ru 44 |
| Родий Rh45 |
| Палладий Pd 46 |
| Серебро Ag 47 |
| Кадмий Cd 48 |
| Лютеций Лу 71 |
| Гафний Hf 72 |
| Тантал Та 73 |
| Вольфрам W74 |
| Рений Ре 75 |
| Осмий Ос 76 |
| Иридий Ир 77 |
| Платина, часть 78 |
| Au 79 Золото |
| Меркурий ртутного столба 80 |
| Лоуренсио Lr 103 |
| Резерфордий Rf 104 |
| Дубний Дб 105 |
| Сиборгиум Sg 106 |
| Бори Бх 107 |
| Хассиум Hs 108 |
| Мейтнериум гора 109 |
| Дармштадт Дс 110 |
| Рентген Рг 111 |
| Коперник Cn 112 |
Постпереходные металлы
Они тоже «легкие». Отличаются от переходных аналогов меньшей твердостью и весом. У них разные температуры плавления и кипения. Для соединений электроны отдаются только с внешней оболочки. По степени восстановления они превосходят полуметаллы. Легкий металл выглядит как вещество с матовым покрытием, а не блестящим.
Как понять таблицу Менделеева, если ты не шаришь?
Краткий информационный бюллетень периодической таблицы.
Периодический закон легко применить на практике. Со школы мы все должны знать: натрий подобен калию, фтор подобен хлору, а золото подобно серебру и меди. Следующий элемент просто добавляет что-то еще к существующим.
Из самой таблицы также можно узнать примерные свойства. В подгруппах сверху вниз:
▪️ улучшаются металлические свойства и ослабляются неметаллические (появляются свободные электроны — проводит ток);
▪️ увеличивает атомный радиус (более высокая плотность/масса);
▪️ увеличивает силу образуемых элементом бескислородных оснований и кислот (действие сильнее);
▪️ падает электроотрицательность (хуже сочетается с другими элементами).
В период с увеличением порядкового номера элемента:
▪️ повышает электроотрицательность (образует лучшие соединения),
▪️ снижаются металлические свойства, увеличиваются неметаллические (хуже проводит ток),
▪️ атомный радиус падает (хуже создает соединения).
Еще одно свойство связано с традиционной, «короткой» формой таблицы, предложенной самим Менделеевым: если сложить ее пополам, посередине группы IV, то окажется, что противоположные друг другу элементы могут образовывать между собой соединения.
Хотя на первый взгляд в быту это и не нужно, таблица Менделеева помогает быстро понять, например: какая кислота «сильнее», что лучше проводит ток, что нельзя трогать, чем можно отравиться.
Что ждёт таблицу Менделеева в ближайшем будущем?
Края таблицы были протестированы Ричардом Фейнманом.
Элементы 119 и 120, разрабатываемые учеными Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне Московской области, обещают продемонстрировать принципиально новые физические свойства.
Они не вписываются в существующую физическую модель Вселенной. И закон Менделеева до сих пор работает.
Ричард Фейнман предположил, что таблица закончится на 137-м элементе. Но не потому, что их больше не существует, просто мы не можем определить количество протонов и нейтронов в их ядре.
Ожидается, что 120-й элемент будет открыт в ближайшие 2 года.
Число 1/137 — это постоянная Зоммерфельда (постоянная тонкой структуры), которая описывает вероятность поглощения или испускания фотона электроном.
Элемент со 137 электронами, согласно определению этой константы, должен поглотить падающий фотон с вероятностью 100.
Его электроны будут вращаться со скоростью света. А электроны элемента 139, чтобы существовать, должны вращаться быстрее скорости света. Этого просто не может быть?
Менделеев объединил усилия всех.
К сожалению, текущие расчеты показывают, что фотоны в огромных атомах оганесона должны превышать скорость света, что противоречит самой сути фотона: одиночный квант света.
Это нарушает основные принципы квантовой физики. Но, возможно, именно открытие новых элементов Таблицы Менделеева даст ключ к созданию Теории Всего, которая должна объединить существующие знания в естественных науках.
Закон, открытый 150 лет назад российскими учеными, изменит представление о Вселенной. Возможно, даже сильнее, чем теория относительности.
Заключение
При ближайшем рассмотрении периодическая таблица уже не кажется такой большой. Основными моментами использования являются отслеживание группы и периода элемента, после чего будет легко определить его свойства и показатели.
Несколько изображений в 8 или 18 колонках не вызовут путаницы: семейства и категории выделены разным цветом (полуметаллы двухцветные). Студенты найдут решения задач, а любители головоломок получат новый способ тренировки мышления. Ячейку с нужными обозначениями можно найти без особых препятствий.
Комментарии 0