ЧАСТЬ И
ОБЩАЯ ХИМИЯ
ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ЗАКОН
И ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА
Периодическая система химических элементов
Довгоперіодний и короткоперіодний
варианты Периодической системы
Опираясь
на периодический закон Д. И. Менделеев построил классификацию химических элементов,
которую называют Периодической системой. Обычно ее представляют в виде таблицы. Если
записать символы элементов каждого периода в отдельную строку так, чтобы природные
семьи (щелочные металлы, галогены, инертные газы) образовывали вертикальные столбики,
то получим довгоперіодний вариант периодической таблицы. Д. И. Менделеев чаще
использовал более компактную короткую форму периодической таблицы. В ней большие
периоды разбиты на два ряда, в каждом из которых высшая валентность элементов
последовательно возрастает от i до VIII. Всего известно семь периодов: три малых и
четыре больших. Последний, седьмой период не завершен - на сегодня открыты
еще не все элементы, которые в него входят.
Периоды
Ряд
химических элементов, расположенных согласно возрастанию их атомных масс,
начинается с Водорода или щелочного металлического элемента и заканчивается
инертным газом, называют периодом. Свойства элементов, а также образованных
ими простых веществ и соединений при увеличении атомных масс в периоде постепенно
изменяются.
Первый
период содержит только два элемента, второй и третий - по восемь. Эти периоды
называют малыми. У них при переходе от Водорода или щелочного металлического
элемента к инертного газа выше валентность элементов постепенно возрастает от И
(у Водорода и щелочных металлических элементов) до VII (галогенов). Если бы удалось
получить соединения инертных газов Неона и Аргона, то их максимальная валентность
равнялась бы VIII.
На
отличие от первых трех периодов, четвертый и последующие (пятый, шестой,
седьмой) содержат по 18 и более элементов, их называют великими.
Однако
даже в этих больших периодах наблюдается постепенное изменение свойств. Но
если в малых периодах переход от типового металлического элемента к типовому
неметаллического элемента происходит для семи элементов, то в больших такой
самый переход происходит за 17 или 31 элемент, то есть в больших периодах изменение
свойств происходит значительно медленнее: свойства соседних элементов в
больших периодах отличаются значительно меньше, чем в соседних элементов малых
периодов.
Главные
и побочные группы
Вертикальные
столбики Периодической системы называют группами. В коротком варианте таблицы
их число равно восьми. Номер группы, как правило, совпадает с высшим
валентностью химического элемента, которую он проявляет в соединениях с Оксигеном.
Например, Хлор и Марганец находятся в группе VII и имеют высшую валентность VII,
элементы V группы Фосфор и Ванадий - валентность V.
Каждую
группу разделяют на две подгруппы - главную и побочную. В главную подгруппу входят
элементы как малых, так и больших периодов, а в побочную - только больших
периодов.
Побочные
подгруппы содержат только металлические элементы (их называют переходными металлами).
Иногда главные подгруппы называют А-группами, а побочные - В-группами. Например,
Фтора расположен в группе VII А, а Марганец в группе VII В.
В
длинном варианте периодической таблицы число групп равно 18. Номера групп в
коротком варианте таблицы обозначают римскими цифрами, а в длинном -
арабскими. В длинном варианте таблицы главных и побочных подгрупп нет, там
они образуют отдельные группы, например: 1 группа - щелочные металлы, группа 17 -
галогены,, группа 18 - инертные газы. Элементы побочных подгрупп занимают группы с
3-й по 12-ю. Номер группы в коротком варианте равен номеру в длинном минус
10.
Свойства
элементов в подгруппах
Подгруппы
образованные элементами с подобными свойствами: семьи щелочных металлов, галогенов
и инертных газов как раз и представляют отдельные подгруппы. Много свойств
элементов закономерно изменяются в подгруппах с ростом относительной атомной
массы. В главных подгруппах при увеличении атомной массы возрастают металлические
свойства элементов и простых веществ, а неметаллические уменьшаются. Например,
в подгруппе Углерода (главная подгруппа IV группы) Карбон, Кремний и Германий являются
неметаллическими элементами, а Станум и Плюмбум - металлическими.
Подобные
свойства проявляют лишь те элементы, которые принадлежат к одной подгруппе.
Свойства элементов главной и побочной подгрупп одной группы могут существенно
отличаться. Например, в состав VII группы входят галогены - типичные
неметаллические элементы (главная подгруппа) и переходные металлические элементы Манган,
Технеций, Рений (побочная подгруппа).
Кроме
соединений с Оксигеном, большое значение имеют соединения с Гідрогеном. Они известны
почти для всех элементов Периодической системы, однако наиболее типичные для
неметаллических элементов. В соединениях с Гідрогеном неметаллических элементов
валентность часто не совпадает с валентностью в высшем оксиде. Чтобы ее определить,
надо от 8 отнять номер группы. Например, Хлор, который находится в VII группе,
в соединении с Гідрогеном одновалентний: 8 - 7 = 1, поэтому формула этого соединения НСl. Элемент V группы Фосфор в соединении с
Гідрогеном трехвалентный: 8 - 5 = 3, формула вещества РН3.
Для удобства общие формулы высших оксидов и летучих соединений с Гідрогеном
вынесены в отдельные строки периодической таблицы.
В
нижней части периодической таблицы расположены лантаноїди и актиноїди. Эти
элементы расположенные после Лантана (№57) и Актинію (№89) и формально так же
относятся к III группы (подгруппы Скандия). Однако расположение этих элементов в
таблицы сделало бы ее громоздкой и неудобной, поэтому обычно их выносят за ее
пределы.