Периодический закон и периодическая система.

К середине XIX века было открыто 63 химических элемента, изучены их свойства и соединения. Предпринималось большое число попыток систематизировать известные элементы, построить их классификацию. В результате были установлены группы химических элементов, сходных по свойствам, например щелочные металлы, галогены, однако дать общую классификацию химических элементов не удавалось.

Заслуга в создании полной систематики химических элементов на основе их важнейшей характеристики - относительной атомной массы принадлежит великому русскому химику Д.И. Менделееву. Он не только создал наиболее удобную классификацию элементов, но и увидел закономерность в изменении их свойств, что позволило ему открыть в 1869 году периодический закон - один из всеобщих законов природы.

Д.И. Менделеев так сформулировал периодический закон: «Свойства простых тел, также формы и свойства соединений элементов, находятся в периодической зависимости от величины атомных весов элементов».

Графическим изображением периодического закона является система элементов.

Структура Периодической системы (группы, подгруппы, большие и малые периоды).

Исследования строения атомов показали, что важнейшей и наиболее устойчивой характеристикой атома является положительный заряд ядра. Поэтому современная формулировка периодического закона Д.И. Менделеева такова: «свойства химических элементов и их соединений находятся в периодической зависимости от зарядов ядер атомов элементов». Таким образом, исследования строения атома создали научную основу периодического закона.

Электронное строение атомов элементов связано с их положением в периодической системе. Многие свойства элементов также периодически меняются.

Атомный радиус (R)характеризует межатомное расстояние (размеры атомов). Он равен половине расстояния между ядрами одинаковых атомов в молекуле или кристалле.

В периодах системы атомные радиусы элементов, как правило, уменьшаются с ростом положительного заряда ядра. В подгруппах обычно наблюдается возрастание атомных радиусов сверху вниз, что можно объяснить увеличением числа электронных слоев в атомах.

Энергия ионизации (I) - энергия, необходимая для отрыва электрона от невозбужденного атома, т.е. энергия процесса

Э  Э⁺ + е^-

Энергию ионизации обычно измеряют в электронвольтах (эВ).

Энергия ионизации связана с положением элементов в системе следующим образом. Как правило, энергия ионизации атомов элементов внутри одной подгруппы уменьшается при возрастании порядкового номера элемента, так как увеличивается атомный радиус. В пределах одного периода энергия ионизации увеличивается с ростом порядкового номера элемента, что обусловлено уменьшением атомного радиуса. Легче всего отрывается электрон от атомов элементов, которые начинают периоды, труднее всего - от последних элементов периодов.

Энергия ионизации характеризует металлические и неметаллические свойства элементов Металлические свойства обусловлены подвижностью электронов (наиболее характерные свойства металлов - отдача электронов при химическом взаимодействии, хорошая электро- и теплопроводность - обусловлены подвижностью электронов). Чем меньше энергия ионизации, тем более металлические свойства проявляет элемент. Поэтому можно сказать, что в подгруппах сверху вниз происходит усиление металлических свойств элементов. В периодах слева направо металлические свойства элементов ослабевают (соответственно усиливаются неметаллические).

Электроотрицательность ()характеризует способность атомов притягивать к себе валентные электроны.

Значения электроотрицательностей также подчиняются периодическому закону.

В пределах периодов электроотрицательность элементов увеличивается, в подгруппах уменьшается с ростом порядкового номера элемента.

Сродство к электрону (Е) - эта та энергия, которая выделяется при присоединении электрона к нейтральному атому.

Э + е^-  Э^-

В отличие от энергии ионизации, величиной сродства к электрону редко пользуются, она не определена для многих элементов. Максимальные величины сродства к электрону у галогенов. Для металлов Е близко к нулю, для щелочноземельных металлов - отрицательно, т.е. процесс присоединения электрона к атому невыгоден.