Современная Периодическая Таблица

Современная периодическая таблица - это замечательный инструмент в химии, который упорядочивает все известные химические элементы таким образом, чтобы отображать закономерности и взаимосвязи между ними. Понимание Современной периодической таблицы является основополагающим для студентов, так как помогает понять поведение и характеристики элементов, что важно в химии. Цель этого урока - объяснить концепцию Современной периодической таблицы простым способом, предоставляя тем самым исчерпывающее руководство для студентов.

Развитие периодической таблицы

Развитие периодической таблицы имеет очень долгую историю, начиная с первых попыток классификации элементов учеными, такими как Иоганн Вольфганг Доберейнер, который группировал элементы в триады на основе их сходства. Однако наиболее признанным и влиятельным вкладом стал вклад Дмитрия Менделеева в 1869 году, который расположил элементы в порядке увеличения атомной массы и сгруппировал их по свойствам. Он оставил пробелы для еще не открытых элементов, точно предсказав их свойства.

Современная периодическая таблица с тех пор эволюционировала и была уточнена последующими открытиями, включая расположение элементов Генри Мозли, который в 1913 году разработал концепцию атомного номера. Это заменило атомный вес в качестве организационного принципа, что привело к повышению точности и понимания расположения элементов.

Структура современной периодической таблицы

Современная периодическая таблица организована в ряды и колонки, называемых соответственно периодами и группами. Она организована следующим образом:

Период

Ряды в периодической таблице называются периодами. В современной периодической таблице семь периодов, пронумерованных от 1 до 7. Элементы расположены в периоде в порядке увеличения атомного номера слева направо. Каждый период начинается с нового основного уровня энергии.

Например, период 1 содержит водород (H) и гелий (He), в то время как период 2 начинается с лития (Li) и заканчивается неоном (Ne).

Период 1: H, He
Период 2: Li, Be, B, Si, N, O, F, Ne
Период 3: Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, Ar

Группа

Колонки периодической таблицы называются группами. В современной периодической таблице 18 групп, пронумерованных от 1 до 18. Элементы в одной группе имеют схожие химические свойства, потому что у них одинаковое количество электронов на внешней оболочке, известных как валентные электроны.

Некоторые из основных групп:

• Группа 1 (Щелочные металлы): Включает в себя литий (Li), натрий (Na), калий (K) и т.д. Эти элементы - высокореактивные металлы.
• Группа 2 (Щелочноземельные металлы): Включает бериллий (Be), магний (Mg), кальций (Ca) и т.д.
• Группа 17 (Галогены): Включает фтор (F), хлор (Cl), бром (Br) и т.д. Это очень реактивные неметаллы.
• Группа 18 (Благородные газы): Включает гелий (He), неон (Ne), аргон (Ar) и т.д. Эти элементы известны своей инертностью.

Блоки периодической таблицы

Периодическая таблица разделена на блоки на основе электронной конфигурации элементов. Эти блоки названы в честь заполняемых орбиталей.

s-блок

s-блок включает группы 1 и 2, а также элемент гелий. Характеристики элементов s-блока включают:

• Высокореактивные металлы, такие как щелочные и щелочноземельные металлы
• их внешние электроны находятся на s-орбитали
• Пример: Литий (Li), электронная конфигурация 1s 2 2s 1

p-блок

p-блок включает группы с 13 по 18. Характеристики элементов p-блока включают:

• Включает металлы, неметаллы и металлоиды
• их внешние электроны находятся на p-орбитали
• Пример: Углерод (C), электронная конфигурация 1s 2 2s 2 2p 2

d-блок

d-блок расположен в центре периодической таблицы и содержит переходные металлы. Характеристики включают:

• Металлические свойства
• их внешние электроны находятся на d-орбитали
• Пример: Железо (Fe), электронная конфигурация [Ar] 3d 6 4s 2

f-блок

f-блок содержит лантаноиды и актиноиды. Они расположены ниже основной части периодической таблицы. Характеристики включают:

• Редкоземельные элементы и актиноиды, многие из которых радиоактивны
• их внешние электроны находятся на f-орбитали
• Пример: Уран (U), электронная конфигурация [Rn] 5f 3 6d 1 7s 2

Периодичность элементов

Периодичность относится к повторяющимся тенденциям, которые наблюдаются в свойствах элементов. Эти тенденции особенно заметны, когда элементы расположены в соответствии с их атомным номером, и они важны для предсказания поведения элементов.

Атомный радиус

Атомный радиус - это расстояние от ядра атома до его внешней оболочки электронов. По мере продвижения слева направо по периоду, атомный радиус уменьшается. Это связано с увеличением ядерного заряда, который притягивает электронное облако к ядру. Напротив, по мере движения вниз по группе атомный радиус увеличивается из-за добавления больше уровней энергии.

Энергия ионизации

Энергия ионизации - это энергия, необходимая для удаления электрона из газообразного атома. Энергия ионизации обычно увеличивается по мере продвижения по периоду слева направо. Это связано с тем, что атомы меньше и удерживают свои электроны крепче из-за более сильного ядерного заряда. Двигаясь вниз по группе, энергия ионизации обычно уменьшается, так как внешние электроны находятся дальше от ядра и экранированы внутренними оболочками.

Электронный аффинитет

Электронный аффинитет - это количество энергии, высвобождаемое при добавлении электрона к газообразному атому. По мере продвижения по периоду электронный аффинитет становится более негативным, что указывает на более сильное притяжение к дополнительным электронам. Вниз по группе, электронный аффинитет становится менее негативным из-за большего атомного размера.

Основные характеристики современной периодической таблицы

Электронная конфигурация

Периодическая таблица помогает определить электронную конфигурацию элементов. Распределение электронов между орбиталями атома определяет его электронную конфигурацию и в конечном итоге его химическое поведение.

Например, электронная конфигурация элемента натрия (Na) - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1.

Валентность

Валентность относится к способности элемента к соединению. Она определяется количеством валентных электронов на внешней оболочке атома. Элементы в одной группе обычно имеют одинаковую валентность.

• Элементы группы 1, такие как литий (Li) и натрий (Na), имеют один валентный электрон, что дает им валентность 1.
• Элементы группы 17, такие как хлор (Cl), имеют семь валентных электронов, что обычно дает им валентность 1 при соединении с металлами.

Металлические и неметаллические свойства

В периоде металлический характер уменьшается, а неметаллический характер увеличивается из-за увеличения энергии ионизации и электронного аффинитета.

Например, в периоде 2, по мере продвижения от лития (Li) к фтору (F), литий является металлом, а фтор - неметаллом.

Металлоиды

Металлоиды обладают свойствами, промежуточными между металлами и неметаллами. Они находятся вдоль лестничной линии в периодической таблице. Элементы, такие как бор (B), кремний (Si) и мышьяк (As), являются металлоидами.

Заключение

Современная периодическая таблица - это не просто статическая схема, а динамический инструмент, который помогает химикам понимать принципы, управляющие поведением элементов. Ее организация по атомному номеру, электронной конфигурации и повторяющимся химическим свойствам раскрывает удивительную закономерность среди элементов, позволяя предсказывать химическое поведение и взаимодействия. Понимание современной периодической таблицы дает студентам фундаментальные знания, необходимые для исследования сложного мира химии.

Комментарии