Kahulugan ng periodic table. Ang kahulugan ng periodic law Mga palatandaan ng periodic system at periodic law

Pagtuklas ni D.I. Ang pana-panahong batas ni Mendeleev ay may malaking kahalagahan para sa pagbuo ng kimika. Ang batas ay ang siyentipikong batayan ng kimika. Nagawa ng may-akda na i-systematize ang mayaman, ngunit nakakalat na materyal na naipon ng mga henerasyon ng mga chemist sa mga katangian ng mga elemento at kanilang mga compound, at linawin ang maraming mga konsepto, halimbawa, ang mga konsepto ng "elemento ng kemikal" at "simpleng sangkap". Bilang karagdagan, ang D.I. Hinulaan ni Mendeleev ang pagkakaroon at inilarawan nang may kamangha-manghang katumpakan ang mga katangian ng maraming elemento na hindi alam noong panahong iyon, halimbawa, scandium (eca-boron), gallium (eka-aluminium), germanium (eca-silicon). Sa ilang mga kaso, batay sa periodic law, binago ng scientist ang atomic mass ng mga elementong tinanggap noong panahong iyon ( Zn, La, ako, Er, Ce, Th,U), na dati ay tinutukoy batay sa mga maling ideya tungkol sa valence ng mga elemento at ang komposisyon ng kanilang mga compound. Sa ilang mga kaso, inayos ni Mendeleev ang mga elemento alinsunod sa isang natural na pagbabago sa mga katangian, na nagmumungkahi ng isang posibleng hindi kawastuhan sa mga halaga ng kanilang mga atomic na masa ( Os, Ir, Pt, Au, Sinabi ni Te, ako, Ni, Co) at para sa ilan sa kanila, bilang resulta ng kasunod na pagpipino, ang mga masa ng atom ay naitama.

Ang periodic law at ang periodic table ng mga elemento ay nagsisilbing siyentipikong batayan para sa hula sa kimika. Mula nang mailathala ang periodic table, higit sa 40 bagong elemento ang lumitaw dito. Batay sa pana-panahong batas, ang mga elemento ng transuranium ay artipisyal na nakuha, kabilang ang No. 101, na tinatawag na mendelevium.

Ang pana-panahong batas ay gumaganap ng isang mapagpasyang papel sa pagpapaliwanag ng kumplikadong istraktura ng atom. Hindi natin dapat kalimutan na ang batas ay binuo ng may-akda noong 1869, i.e. halos 60 taon bago tuluyang nabuo ang modernong teorya ng atomic structure. At ang lahat ng mga pagtuklas ng mga siyentipiko na sumunod sa paglalathala ng batas at ang pana-panahong sistema ng mga elemento (napag-usapan namin ang tungkol sa mga ito sa simula ng pagtatanghal ng materyal) ay nagsilbing kumpirmasyon ng napakatalino na pagtuklas ng mahusay na Russian chemist, ang kanyang pambihirang karunungan. at intuwisyon.

PANITIKAN

1. Glinka N. A. Pangkalahatang kimika / N. A. Glinka. L.: Chemistry, 1984. 702 p.

2. Kurso ng pangkalahatang kimika / ed. N.V. Korovina. M.: Higher School, 1990. 446 p.

3. Akhmetov N.S. pangkalahatan at di-organikong kimika / N.S. Akhmetov. M.: Higher School, 1988. 639 p.

4. Pavlov N.N. Inorganikong kimika / N.N. Pavlov. M.: Higher School, 1986. 336 p.

5. Ramsden E.N. Ang simula ng modernong kimika / E.N. Ramsden. L.: Chemistry, 1989. 784 p.

Estraktura ng mga atom

Mga Alituntunin

sa kursong "General Chemistry"

Pinagsama ni: STANKEVICH Margarita Efimovna

Efanova Vera Vasilievna

Mikhailova Antonina Mikhailovna

Tagasuri E.V. Tretyachenko

Editor O.A.Panina

Nilagdaan para sa pag-print Format 60x84 1/16

Boom. offset. Kundisyon-bake l. Academician-ed.l.

Sirkulasyon Libre ang Order

Saratov State Technical University

410054 Saratov, st. Politekhnicheskaya, 77

Naka-print sa RIC SSTU, 410054 Saratov, st. Politekhnicheskaya, 77

Ang periodic law at ang periodic system ng mga elemento ng kemikal ng D. I. Mendeleev batay sa mga ideya tungkol sa istruktura ng mga atomo. Ang kahalagahan ng pana-panahong batas para sa pag-unlad ng agham

Mga tiket sa Chemistry para sa kursong ika-10 baitang.

Ticket No. 1

Ang periodic law at ang periodic system ng mga elemento ng kemikal ng D. I. Mendeleev batay sa mga ideya tungkol sa istruktura ng mga atomo. Ang kahalagahan ng pana-panahong batas para sa pag-unlad ng agham.

Noong 1869, si D.I. Mendeleev, batay sa pagsusuri ng mga katangian ng mga simpleng sangkap at compound, ay bumalangkas ng Periodic Law:

Ang mga katangian ng mga simpleng katawan... at mga compound ng mga elemento ay pana-panahong nakadepende sa laki ng atomic na masa ng mga elemento.

Batay sa periodic law, ang periodic system ng mga elemento ay pinagsama-sama. Sa loob nito, ang mga elemento na may katulad na mga katangian ay pinagsama sa mga vertical na haligi - mga grupo. Sa ilang mga kaso, kapag naglalagay ng mga elemento sa Periodic Table, kinakailangan upang guluhin ang pagkakasunud-sunod ng pagtaas ng atomic mass upang mapanatili ang periodicity ng pag-uulit ng mga katangian. Halimbawa, kinakailangan na "magpalit" ng tellurium at yodo, pati na rin ang argon at potasa.

Ang dahilan ay iminungkahi ni Mendeleev ang pana-panahong batas sa panahong walang nalalaman tungkol sa istruktura ng atom.

Matapos ang planetaryong modelo ng atom ay iminungkahi noong ika-20 siglo, ang pana-panahong batas ay nabuo tulad ng sumusunod:

Ang mga katangian ng mga elemento at compound ng kemikal ay pana-panahong nakasalalay sa mga singil ng atomic nuclei.

Ang singil ng nucleus ay katumbas ng bilang ng elemento sa periodic table at ang bilang ng mga electron sa electron shell ng atom.

Ipinaliwanag ng pormulasyon na ito ang mga "paglabag" ng Periodic Law.

Sa Periodic Table, ang numero ng panahon ay katumbas ng bilang ng mga elektronikong antas sa atom, ang numero ng pangkat para sa mga elemento ng pangunahing subgroup ay katumbas ng bilang ng mga electron sa panlabas na antas.

Ang dahilan para sa pana-panahong pagbabago sa mga katangian ng mga elemento ng kemikal ay ang pana-panahong pagpuno ng mga shell ng elektron. Matapos punan ang susunod na shell, magsisimula ang isang bagong yugto. Ang pana-panahong pagbabago ng mga elemento ay malinaw na nakikita sa mga pagbabago sa komposisyon at mga katangian ng mga oxide.

Scientific significance ng periodic law. Ang pana-panahong batas ay ginawang posible na i-systematize ang mga katangian ng mga elemento ng kemikal at ang kanilang mga compound. Sa pag-compile ng periodic table, hinulaan ni Mendeleev ang pagkakaroon ng maraming hindi natuklasang elemento, nag-iiwan ng mga walang laman na cell para sa kanila, at hinulaang maraming katangian ng mga hindi natuklasang elemento, na nagpadali sa kanilang pagtuklas.

6. ???

7. Periodic law at periodic system D.I. Mendeleev Structure ng periodic system (panahon, grupo, subgroup). Ang kahulugan ng periodic law at periodic system.

Pana-panahong batas ng D.I. Mendeleev Ang mga katangian ng mga simpleng katawan, pati na rin ang mga anyo at katangian ng mga compound ng mga elemento, ay pana-panahong nakasalalay sa. mga halaga ng atomic na timbang ng mga elemento

Periodic table ng mga elemento. Serye ng mga elemento kung saan ang mga katangian ay nagbabago nang sunud-sunod, tulad ng serye ng walong elemento mula sa lithium hanggang neon o mula sa sodium hanggang argon, tinatawag ni Mendeleev na mga tuldok. Kung isusulat natin ang dalawang yugtong ito sa ibaba ng isa upang ang sodium ay nasa ilalim ng lithium at ang argon ay nasa ilalim ng neon, makukuha natin ang sumusunod na pag-aayos ng mga elemento:

Sa pag-aayos na ito, ang mga vertical na haligi ay naglalaman ng mga elemento na magkapareho sa kanilang mga katangian at may parehong valency, halimbawa, lithium at sodium, beryllium at magnesium, atbp.

Ang pagkakaroon ng paghahati sa lahat ng mga elemento sa mga panahon at paglalagay ng isang panahon sa ilalim ng isa pa upang ang mga elemento na magkatulad sa mga katangian at uri ng mga compound na nabuo ay matatagpuan sa ilalim ng bawat isa, si Mendeleev ay nag-compile ng isang talahanayan na tinawag niyang periodic system ng mga elemento ayon sa mga grupo at serye.

Kahulugan ng periodic table. Ang periodic table ng mga elemento ay may malaking impluwensya sa kasunod na pag-unlad ng kimika. Hindi lamang ito ang unang natural na pag-uuri ng mga elemento ng kemikal, na nagpapakita na sila ay bumubuo ng isang maayos na sistema at malapit na ugnayan sa isa't isa, ngunit ito rin ay isang makapangyarihang kasangkapan para sa karagdagang pananaliksik.

8. Pana-panahong pagbabago sa mga katangian ng mga elemento ng kemikal. Atomic at ionic radii. Enerhiya ng ionization. Pagkakaugnay ng elektron. Electronegativity.

Ang pag-asa ng atomic radii sa singil ng nucleus ng isang atom Z ay pana-panahon. Sa loob ng isang panahon, sa pagtaas ng Z, may posibilidad na bumaba ang laki ng atom, na kung saan ay malinaw na nakikita sa mga maikling panahon.

Sa simula ng pagtatayo ng isang bagong elektronikong layer, mas malayo sa nucleus, ibig sabihin, sa panahon ng paglipat sa susunod na panahon, pagtaas ng atomic radii (ihambing, halimbawa, ang radii ng fluorine at sodium atoms). Bilang resulta, sa loob ng isang subgroup, na may pagtaas ng nuclear charge, ang mga sukat ng mga atom ay tumataas.

Ang pagkawala ng mga atomo ng elektron ay humahantong sa pagbaba sa mabisang sukat nito^ at ang pagdaragdag ng labis na mga elektron ay humahantong sa isang pagtaas. Samakatuwid, ang radius ng isang positively charged na ion (cation) ay palaging mas maliit, at ang radius ng isang negatively charged non (anion) ay palaging mas malaki kaysa sa radius ng kaukulang electrically neutral atom.

Sa loob ng isang subgroup, ang radii ng mga ion ng parehong singil ay tumataas sa pagtaas ng nuclear charge. Ang pattern na ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng pagtaas ng bilang ng mga electronic layer at ang lumalagong distansya ng mga panlabas na electron mula sa nucleus.

Ang pinaka-katangian ng kemikal na pag-aari ng mga metal ay ang kakayahan ng kanilang mga atomo na madaling magbigay ng mga panlabas na electron at magbago sa mga positibong sisingilin na mga ion, habang ang mga di-metal, sa kabaligtaran, ay nailalarawan sa pamamagitan ng kakayahang magdagdag ng mga electron upang bumuo ng mga negatibong ion. Upang alisin ang isang electron mula sa isang atom at ibahin ang anyo sa huli sa isang positibong ion, kinakailangan na gumastos ng ilang enerhiya, na tinatawag na enerhiya ng ionization.

Ang enerhiya ng ionization ay maaaring matukoy sa pamamagitan ng pagbomba ng mga atom na may mga electron na pinabilis sa isang electric field. Ang pinakamababang boltahe ng field kung saan ang bilis ng elektron ay nagiging sapat upang mag-ionize ng mga atom ay tinatawag na potensyal ng ionization ng mga atomo ng isang partikular na elemento at ipinahayag sa volts.

Sa paggasta ng sapat na enerhiya, dalawa, tatlo o higit pang mga electron ang maaaring alisin mula sa isang atom. Samakatuwid, pinag-uusapan nila ang unang potensyal ng ionization (ang enerhiya ng pag-alis ng unang elektron mula sa atom) at ang pangalawang potensyal ng ionization (ang enerhiya ng pag-alis ng pangalawang elektron)

Tulad ng nabanggit sa itaas, ang mga atomo ay hindi lamang maaaring mag-abuloy, ngunit makakuha din ng mga electron. Ang enerhiya na inilabas kapag ang isang electron ay idinagdag sa isang libreng atom ay tinatawag na electron affinity ng atom. Ang pagkakaugnay ng elektron, tulad ng enerhiya ng ionization, ay karaniwang ipinahayag sa electron volts. Kaya, ang electron affinity ng hydrogen atom ay 0.75 eV, oxygen - 1.47 eV, fluorine - 3.52 eV.

Ang mga electron affinity ng mga metal na atom ay karaniwang malapit sa zero o negatibo; Ito ay sumusunod mula dito na para sa mga atomo ng karamihan sa mga metal ang pagdaragdag ng mga electron ay energetically hindi kanais-nais. Ang electron affinity ng nonmetal atoms ay palaging positibo at mas malaki, mas malapit ang nonmetal na matatagpuan sa noble gas sa periodic table; ito ay nagpapahiwatig ng pagtaas sa mga di-metal na katangian habang papalapit ang katapusan ng panahon.

(?)9. Kemikal na dumidikit. Mga pangunahing uri at katangian ng mga bono ng kemikal. Mga kondisyon at mekanismo ng pagbuo nito. Paraan ng Valence bond. Valence. Konsepto ng molecular orbital method

Kapag ang mga atomo ay nakikipag-ugnayan, ang isang kemikal na bono ay maaaring lumitaw sa pagitan nila, na humahantong sa pagbuo ng isang matatag na polyatomic system - isang molekula, isang molekular na hindi, isang kristal. ang kondisyon para sa pagbuo ng isang kemikal na bono ay isang pagbaba sa potensyal na enerhiya ng sistema ng mga nakikipag-ugnay na mga atomo.

Teorya ng istrukturang kemikal. Ang batayan ng teorya na binuo ni A. M. Butlerov ay ang mga sumusunod:

Ang mga atomo sa mga molekula ay konektado sa isa't isa sa isang tiyak na pagkakasunud-sunod. Ang pagbabago sa pagkakasunud-sunod na ito ay humahantong sa pagbuo ng isang bagong sangkap na may mga bagong katangian.

Ang kumbinasyon ng mga atom ay nangyayari alinsunod sa kanilang valence.

Ang mga katangian ng mga sangkap ay nakasalalay hindi lamang sa kanilang komposisyon, kundi pati na rin sa kanilang "kemikal na istraktura," iyon ay, sa pagkakasunud-sunod ng koneksyon ng mga atomo sa mga molekula at ang likas na katangian ng kanilang impluwensya sa isa't isa. Ang mga atomo na direktang konektado sa isa't isa ay lubos na nakakaimpluwensya sa isa't isa.

Ang mga ideya tungkol sa mekanismo ng pagbuo ng bono ng kemikal, na binuo ni Heitler at London gamit ang halimbawa ng molekula ng hydrogen, ay pinalawak sa mas kumplikadong mga molekula. Ang teorya ng mga kemikal na bono na binuo sa batayan na ito ay tinatawag na valence bond method (BC method). Ang pamamaraan ng BC ay nagbigay ng isang teoretikal na paliwanag sa pinakamahalagang katangian ng mga covalent bond at ginawang posible na maunawaan ang istraktura ng isang malaking bilang ng mga molekula. Bagaman, tulad ng makikita natin sa ibaba, ang pamamaraang ito ay hindi naging unibersal at sa ilang mga kaso ay hindi mailarawan nang tama ang istraktura at mga katangian ng mga molekula, mayroon pa rin itong malaking papel sa pagbuo ng quantum mechanical theory ng kemikal. bonding at hindi nawala ang kahalagahan nito hanggang ngayon. Ang Valence ay isang kumplikadong konsepto. Samakatuwid, mayroong ilang mga kahulugan ng valency, na nagpapahayag ng iba't ibang aspeto ng konseptong ito. Ang sumusunod na kahulugan ay maaaring ituring na pinaka-pangkalahatan: ang valency ng isang elemento ay ang kakayahan ng mga atomo nito na pagsamahin sa iba pang mga atomo sa ilang partikular na mga ratio.

Sa una, ang valency ng hydrogen atom ay kinuha bilang ang yunit ng valence. Ang lakas ng isa pang elemento ay maaaring ipahayag sa pamamagitan ng bilang ng mga atomo ng hydrogen na nagdaragdag sa sarili nito o pumapalit sa isang atom ng isa pang elementong ito.

Alam na natin na ang estado ng mga electrodes sa isang atom ay inilarawan ng quantum mechanics bilang isang set ng atomic electron orbitals (atomic electron clouds); Ang bawat naturang orbital ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang tiyak na hanay ng mga atomic quantum number. Ang pamamaraan ng MO ay batay sa pag-aakalang ang estado ng mga electron sa isang molekula ay maaari ding ilarawan bilang isang hanay ng mga molecular electron orbitals (molecular electron clouds), na ang bawat molecular orbital (MO) ay tumutugma sa isang tiyak na hanay ng mga molecular quantum number. Tulad ng sa anumang iba pang multielectron system, ang prinsipyo ng Pauli ay nananatiling wasto sa molekula (tingnan ang § 32), upang ang bawat MO ay maaaring maglaman ng hindi hihigit sa dalawang electron, na dapat ay may magkasalungat na direksyon ng mga spin.

Ang kahalagahan ng pana-panahong batas para sa pag-unlad ng agham

Batay sa Periodic Law, pinagsama-sama ni Mendeleev ang isang pag-uuri ng mga elemento ng kemikal - ang periodic system. Binubuo ito ng 7 yugto at 8 pangkat.
Ang pana-panahong batas ay minarkahan ang simula ng modernong yugto ng pag-unlad ng kimika. Sa pagtuklas nito, naging posible na mahulaan ang mga bagong elemento at ilarawan ang kanilang mga katangian.
Sa tulong ng Periodic Law, naitama ang atomic mass at nilinaw ang valences ng ilang elemento; ang batas ay sumasalamin sa pagkakaugnay ng mga elemento at ang pagkakaugnay ng kanilang mga katangian. Kinumpirma ng pana-panahong batas ang pinaka-pangkalahatang mga batas ng pag-unlad ng kalikasan at nagbukas ng daan sa kaalaman sa istruktura ng atom.

Ang periodic table ng mga elemento ay may malaking impluwensya sa kasunod na pag-unlad ng kimika.

Dmitry Ivanovich Mendeleev (1834-1907)

Hindi lamang ito ang unang natural na pag-uuri ng mga elemento ng kemikal, na nagpapakita na sila ay bumubuo ng isang maayos na sistema at malapit na ugnayan sa isa't isa, ngunit ito rin ay naging isang makapangyarihang kasangkapan para sa karagdagang pananaliksik.

Noong panahong pinagsama-sama ni Mendeleev ang kanyang talahanayan batay sa pana-panahong batas na kanyang natuklasan, maraming elemento ang hindi pa rin alam. Kaya, ang ikaapat na yugto ng elemento scandium ay hindi kilala. Sa mga tuntunin ng atomic mass, ang titanium ay dumating pagkatapos ng calcium, ngunit ang titanium ay hindi mailalagay kaagad pagkatapos ng calcium, dahil mahuhulog ito sa ikatlong pangkat, habang ang titanium ay bumubuo ng isang mas mataas na oksido, at ayon sa iba pang mga katangian dapat itong maiuri sa ikaapat na pangkat . Samakatuwid, nilaktawan ni Mendeleev ang isang cell, iyon ay, nag-iwan siya ng libreng puwang sa pagitan ng calcium at titanium. Sa parehong batayan, sa ika-apat na yugto, dalawang libreng selula ang naiwan sa pagitan ng zinc at arsenic, na ngayon ay inookupahan ng mga elementong gallium at germanium. May mga bakanteng upuan pa sa ibang row. Hindi lamang kumbinsido si Mendeleev na mayroon pang hindi kilalang mga elemento na pumupuno sa mga puwang na ito, ngunit hinulaan din niya ang mga katangian ng naturang mga elemento nang maaga batay sa kanilang posisyon sa iba pang mga elemento ng periodic table. Ibinigay niya ang pangalang ekabor sa isa sa kanila, na sa hinaharap ay magkakaroon ng lugar sa pagitan ng calcium at titanium (dahil ang mga katangian nito ay dapat na kahawig ng boron); ang iba pang dalawa, kung saan may mga puwang na natitira sa talahanayan sa pagitan ng zinc at arsenic, ay pinangalanang eka-aluminum at eca-silicon.

Sa susunod na 15 taon, ang mga hula ni Mendeleev ay napakahusay na nakumpirma: lahat ng tatlong inaasahang elemento ay natuklasan. Una, natuklasan ng French chemist na si Lecoq de Boisbaudran ang gallium, na mayroong lahat ng katangian ng eka-aluminum; pagkatapos, sa Sweden, natuklasan ni L. F. Nilsson ang scandium, na may mga katangian ng ekaboron, at sa wakas, pagkalipas ng ilang taon sa Germany, natuklasan ni K. A. Winkler ang isang elemento na tinawag niyang germanium, na naging kapareho ng ekasilicon.

Upang hatulan ang kamangha-manghang katumpakan ng pananaw ni Mendeleev, ihambing natin ang mga katangian ng eca-silicon na hinulaang niya noong 1871 sa mga katangian ng germanium na natuklasan noong 1886:

Ang pagtuklas ng gallium, scandium at germanium ay ang pinakamalaking tagumpay ng periodic law.

Malaki rin ang kahalagahan ng periodic system sa pagtatatag ng valence at atomic mass ng ilang elemento. Kaya, ang elementong beryllium ay matagal nang itinuturing na isang analogue ng aluminyo at ang oksido nito ay itinalaga ng formula. Batay sa porsyento ng komposisyon at ang inaasahang formula ng beryllium oxide, ang atomic mass nito ay itinuturing na 13.5. Ang periodic table ay nagpakita na mayroon lamang isang lugar para sa beryllium sa talahanayan, lalo na sa itaas ng magnesium, kaya ang oksido nito ay dapat magkaroon ng formula , na nagbibigay ng atomic mass ng beryllium na katumbas ng sampu. Ang konklusyon na ito ay nakumpirma sa lalong madaling panahon sa pamamagitan ng mga pagpapasiya ng atomic mass ng beryllium mula sa density ng singaw ng klorido nito.

Eksakto At sa kasalukuyan, ang pana-panahong batas ay nananatiling gabay at gabay na prinsipyo ng kimika. Ito ay sa batayan nito na ang mga elemento ng transuranium na matatagpuan sa periodic table pagkatapos ng uranium ay artipisyal na nilikha sa mga nakaraang dekada. Ang isa sa kanila - elemento No. 101, unang nakuha noong 1955 - ay pinangalanang mendelevium bilang parangal sa mahusay na siyentipikong Ruso.

Ang pagtuklas ng pana-panahong batas at ang paglikha ng isang sistema ng mga elemento ng kemikal ay napakahalaga hindi lamang para sa kimika, kundi pati na rin para sa pilosopiya, para sa ating buong pag-unawa sa mundo. Ipinakita ni Mendeleev na ang mga elemento ng kemikal ay bumubuo ng isang maayos na sistema, na nakabatay sa isang pangunahing batas ng kalikasan. Ito ay isang pagpapahayag ng posisyon ng materyalistang diyalektika tungkol sa pagkakaugnay at pagtutulungan ng mga natural na penomena. Inihayag ang kaugnayan sa pagitan ng mga katangian ng mga elemento ng kemikal at ang masa ng kanilang mga atomo, ang pana-panahong batas ay isang napakatalino na kumpirmasyon ng isa sa mga unibersal na batas ng pag-unlad ng kalikasan - ang batas ng paglipat ng dami sa kalidad.

Ang kasunod na pag-unlad ng agham ay naging posible, batay sa pana-panahong batas, upang maunawaan ang istraktura ng bagay nang mas malalim kaysa sa posible noong buhay ni Mendeleev.

Ang teorya ng atomic structure na binuo noong ika-20 siglo, sa turn, ay nagbigay sa periodic law at sa periodic system ng mga elemento ng bago, mas malalim na pag-iilaw. Ang makahulang mga salita ni Mendeleev ay maliwanag na nakumpirma: "Ang pana-panahong batas ay hindi nanganganib sa pagkawasak, ngunit ang superstructure at pag-unlad lamang ang ipinangako."

Ang pana-panahong batas at ang pana-panahong sistema ng mga elemento ng kemikal sa liwanag ng teorya ng atomic na istraktura

Marso 1, 1869Pagbubuo ng periodic law ni D.I. Mendeleev.

Ang mga katangian ng mga simpleng sangkap, pati na rin ang mga anyo at katangian ng mga compound ng mga elemento, ay pana-panahong nakadepende sa mga atomic na timbang ng mga elemento.

Bumalik sa pagtatapos ng ika-19 na siglo, D.I. Isinulat ni Mendeleev na, tila, ang atom ay binubuo ng iba pang maliliit na particle, at ang pana-panahong batas ay nagpapatunay nito.

Modernong pagbabalangkas ng periodic law.

Ang mga katangian ng mga elemento ng kemikal at ang kanilang mga compound ay pana-panahong nakasalalay sa magnitude ng singil ng nuclei ng kanilang mga atomo, na ipinahayag sa pana-panahong pag-uulit ng istraktura ng panlabas na valence electron shell.

Pana-panahong batas sa liwanag ng teorya ng atomic structure

Ang periodic table sa liwanag ng teorya ng atomic structure

Mga konklusyon:

1. Ang mas kaunting mga electron sa panlabas na antas at mas malaki ang radius ng atom, mas mababa ang electronegativity at mas madaling isuko ang mga panlabas na electron, samakatuwid, mas malinaw ang mga katangian ng metal.

Ang mas maraming mga electron sa panlabas na antas at mas maliit ang radius ng atom, mas malaki ang electronegativity at mas madaling tumanggap ng mga electron, samakatuwid, mas malakas ang mga di-metal na katangian.

2. Ang mga metal ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagbibigay ng mga electron, habang ang mga di-metal ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagtanggap ng mga electron.

Ang espesyal na posisyon ng hydrogen sa periodic table

Ang hydrogen sa periodic table ay sumasakop sa dalawang mga cell (sa isa sa mga ito ay nakapaloob sa mga bracket) - sa pangkat 1 at sa pangkat 7.

Ang hydrogen ay nasa unang pangkat dahil, tulad ng mga elemento ng unang pangkat, mayroon itong isang elektron sa panlabas na antas.

Ang hydrogen ay nasa ikapitong pangkat dahil, tulad ng mga elemento ng ikapitong pangkat, bago ang pagkumpleto ng enerhiya

ANG KAHULUGAN NG PERIODIC LAW

Ang periodic table ng mga elemento ay naging isa sa pinakamahalagang generalization sa kimika. Ito ay tulad ng isang buod ng kimika ng lahat ng mga elemento, isang graph kung saan maaari mong basahin ang mga katangian ng mga elemento at ang kanilang mga compound. Ginawang posible ng system na linawin ang posisyon, atomic mass, at valency value ng ilang elemento. Batay sa talahanayan, posibleng mahulaan ang pagkakaroon at mga katangian ng mga hindi pa natuklasang elemento. Binumula ni Mendeleev ang pana-panahong batas at iminungkahi ang graphical na representasyon nito, ngunit sa oras na iyon imposibleng matukoy ang likas na katangian ng periodicity. Ang kahulugan ng pana-panahong batas ay ipinahayag sa ibang pagkakataon, na may kaugnayan sa mga pagtuklas sa istraktura ng atom.

1. Sa anong taon natuklasan ang periodic law?

2. Ano ang kinuha ni Mendeleev bilang batayan para sa sistematisasyon ng mga elemento?

3. Ano ang sinasabi ng batas na natuklasan ni Mendeleev?

4. Ano ang pagkakaiba sa makabagong pormulasyon?

5. Ano ang tinatawag na atomic orbital?

6. Paano nagbabago ang mga ari-arian sa paglipas ng panahon?

7. Paano nahahati ang mga panahon?

8. Ano ang tawag sa pangkat?

9. Paano nahahati ang mga pangkat?

10. Anong mga uri ng electron ang alam mo?

11. Paano napupuno ang mga antas ng enerhiya?

Lecture No. 4: Valency at oxidation state. Dalas ng pagbabago ng ari-arian.

Pinagmulan ng konsepto ng valence. Ang valence ng mga elemento ng kemikal ay isa sa kanilang pinakamahalagang katangian. Ang konsepto ng valence ay ipinakilala sa agham ni E. Frankland noong 1852. Noong una, ang konsepto ay eksklusibong stoichiometric sa kalikasan at nagmula sa batas ng mga katumbas. Ang kahulugan ng konsepto ng valence ay sumusunod mula sa isang paghahambing ng mga halaga ng atomic mass at ang katumbas ng mga elemento ng kemikal.

Sa pagtatatag ng mga konsepto ng atomic-molecular, ang konsepto ng valence ay nakakuha ng isang tiyak na istruktura at teoretikal na kahulugan. Ang Valency ay nagsimulang maunawaan bilang ang kakayahan ng isang atom ng isang partikular na elemento na ilakip sa sarili nito ang isang tiyak na bilang ng mga atomo ng isa pang elemento ng kemikal. Ang kaukulang kapasidad ng hydrogen atom ay kinuha bilang yunit ng valence, dahil ang ratio ng atomic mass ng hydrogen sa katumbas nito ay katumbas ng pagkakaisa. Kaya, ang valency ng isang elemento ng kemikal ay tinukoy bilang ang kakayahan ng atom nito na ilakip ang isang tiyak na bilang ng mga atomo ng hydrogen. Kung ang isang ibinigay na elemento ay hindi bumubuo ng mga compound na may hydrogen, ang valence nito ay tinutukoy bilang ang kakayahan ng atom nito na palitan ang isang tiyak na bilang ng mga atomo ng hydrogen sa mga compound nito.

Ang ideyang ito ng valence ay nakumpirma para sa pinakasimpleng mga compound.

Batay sa ideya ng valence ng mga elemento, lumitaw ang ideya ng valence ng buong grupo. Kaya, halimbawa, ang pangkat ng OH, dahil nagdagdag ito ng isang hydrogen atom o pinalitan ang isang hydrogen atom sa iba pang mga compound nito, ay itinalaga ng valence ng isa. Gayunpaman, ang ideya ng valency ay nawala ang hindi malabo pagdating sa mas kumplikadong mga compound. Kaya, halimbawa, sa hydrogen peroxide H 2 O 2 ang valency ng oxygen ay dapat kilalanin bilang katumbas ng isa, dahil sa compound na ito mayroong isang hydrogen atom para sa bawat oxygen atom. Gayunpaman, alam na ang bawat oxygen atom sa H 2 O 2 ay konektado sa isang hydrogen atom at isang monovalent OH group, ibig sabihin, ang oxygen ay divalent. Katulad nito, ang valency ng carbon sa ethane C 2 H 6 ay dapat kilalanin bilang katumbas ng tatlo, dahil sa tambalang ito mayroong tatlong hydrogen atoms para sa bawat carbon atom, ngunit dahil ang bawat carbon atom ay konektado sa tatlong hydrogen atoms at isang monovalent group CH 3, ang valence carbon sa C 2 H 6 ay katumbas ng apat.

Dapat pansinin na kapag bumubuo ng mga ideya tungkol sa valence ng mga indibidwal na elemento, ang mga kumplikadong pangyayari na ito ay hindi isinasaalang-alang, at ang komposisyon lamang ng pinakasimpleng mga compound ay isinasaalang-alang. Ngunit kahit na sa parehong oras, ito ay naka-out na para sa maraming mga elemento ang valency sa iba't ibang mga compound ay hindi pareho. Ito ay lalo na kapansin-pansin para sa mga compound ng ilang mga elemento na may hydrogen at oxygen, kung saan lumitaw ang iba't ibang mga valence. Kaya, sa kumbinasyon ng hydrogen, ang valency ng asupre ay naging katumbas ng dalawa, at may oxygen - anim. Samakatuwid, sinimulan nilang makilala ang pagitan ng valency para sa hydrogen at valency para sa oxygen.

Kasunod nito, may kaugnayan sa ideya na sa mga compound ang ilang mga atomo ay polarized na positibo at ang iba ay negatibo, ang konsepto ng valence sa oxygen at hydrogen compound ay pinalitan ng konsepto ng positibo at negatibong valency.

Ang iba't ibang mga halaga ng valence para sa parehong mga elemento ay ipinakita din sa kanilang iba't ibang mga compound na may oxygen. Sa madaling salita, ang parehong mga elemento ay nakapagpakita ng iba't ibang positibong valence. Ito ay kung paano lumitaw ang ideya ng variable na positibong valence ng ilang mga elemento. Tulad ng para sa negatibong valence ng mga di-metal na elemento, ito, bilang isang patakaran, ay naging pare-pareho para sa parehong mga elemento.

Ang karamihan ng mga elemento ay nagpakita ng variable na positibong valence. Gayunpaman, ang bawat isa sa mga elementong ito ay nailalarawan sa pinakamataas na valence nito. Ang pinakamataas na valency na ito ay tinatawag katangian.

Nang maglaon, may kaugnayan sa paglitaw at pag-unlad ng elektronikong teorya ng atomic na istraktura at mga bono ng kemikal, ang valence ay nagsimulang maiugnay sa bilang ng mga electron na dumadaan mula sa isang atom patungo sa isa pa, o sa bilang ng mga bono ng kemikal na lumitaw sa pagitan ng mga atomo sa proseso ng pagbuo ng isang kemikal na tambalan.

Electrovalency at covalency. Ang positibo o negatibong valence ng isang elemento ay pinakamadaling matukoy kung ang dalawang elemento ay bumuo ng isang ionic compound: ang elemento na ang atom ay naging positibong sisingilin na ion ay itinuturing na may positibong valence, at ang elemento na ang atom ay naging isang negatibong sisingilin na ion ay may negatibong valence. Ang numerical value ng valence ay itinuturing na katumbas ng magnitude ng ion charge. Dahil ang mga ion sa mga compound ay nabuo sa pamamagitan ng donasyon at pagkuha ng mga electron ng mga atomo, ang halaga ng singil ng mga ion ay tinutukoy ng bilang ng mga electron na ibinigay (positibo) at idinagdag (negatibo) ng mga atomo. Alinsunod dito, ang positibong valence ng isang elemento ay sinusukat ng bilang ng mga electron na naibigay ng atom nito, at ang negatibong valence - sa pamamagitan ng bilang ng mga electron na nakakabit ng isang ibinigay na atom. Kaya, dahil ang valence ay sinusukat ng magnitude ng electric charge ng mga atomo, natanggap nito ang pangalang electrovalence. Tinatawag din itong ionic valency.

Kabilang sa mga kemikal na compound ay mayroong mga kung saan ang mga molekula ay hindi polarized. Malinaw, para sa kanila ang konsepto ng positibo at negatibong electrovalency ay hindi naaangkop. Kung ang molekula ay binubuo ng mga atomo ng isang elemento (elementarya na sangkap), ang karaniwang konsepto ng stoichiometric valency ay nawawalan ng kahulugan. Gayunpaman, upang masuri ang kakayahan ng mga atomo na ilakip ang isang naibigay na bilang ng iba pang mga atomo, sinimulan nilang gamitin ang bilang ng mga bono ng kemikal na lumabas sa pagitan ng isang ibinigay na atom at iba pang mga atomo sa panahon ng pagbuo ng isang tambalang kemikal. Dahil ang mga kemikal na bono na ito, na mga pares ng elektron na sabay-sabay na kabilang sa parehong konektadong mga atomo, ay tinatawag na covalent, ang kakayahan ng isang atom na bumuo ng isang tiyak na bilang ng mga kemikal na bono sa ibang mga atomo ay tinatawag na covalency. Upang magtatag ng covalency, ginagamit ang mga pormula sa istruktura kung saan ang mga bono ng kemikal ay kinakatawan ng mga gitling.

Katayuan ng oksihenasyon at numero ng oksihenasyon. Sa mga reaksyon ng pagbuo ng mga ionic compound, ang paglipat ng mga electron mula sa isang tumutugon na mga atom o ion patungo sa iba ay sinamahan ng isang kaukulang pagbabago sa halaga o tanda ng kanilang electrovalence. Kapag nabuo ang mga compound ng isang likas na covalent, ang gayong pagbabago sa estado ng electrovalent ng mga atom ay talagang hindi nangyayari, ngunit isang muling pamamahagi lamang ng mga elektronikong bono ang nagaganap, at ang valence ng orihinal na mga sangkap na tumutugon ay hindi nagbabago. Sa kasalukuyan, upang makilala ang estado ng isang elemento sa mga koneksyon, isang kondisyon na konsepto ang ipinakilala mga estado ng oksihenasyon. Ang numerical expression ng estado ng oksihenasyon ay tinatawag numero ng oksihenasyon.

Ang mga numero ng oksihenasyon ng mga atom ay maaaring magkaroon ng positibo, zero at negatibong mga halaga. Ang isang positibong numero ng oksihenasyon ay tinutukoy ng bilang ng mga electron na nakuha mula sa isang ibinigay na atom, at ang isang negatibong numero ng oksihenasyon ay tinutukoy ng bilang ng mga electron na naaakit ng isang ibinigay na atom. Ang numero ng oksihenasyon ay maaaring italaga sa bawat atom sa anumang sangkap, kung saan kailangan mong gabayan ng mga sumusunod na simpleng panuntunan:

1. Ang mga numero ng oksihenasyon ng mga atomo sa anumang elementong sangkap ay zero.

2. Ang mga bilang ng oksihenasyon ng mga elementary ions sa mga sangkap na may likas na ionic ay katumbas ng mga halaga ng mga singil sa kuryente ng mga ion na ito.

3. Ang mga bilang ng oksihenasyon ng mga atom sa mga compound na may likas na covalent ay tinutukoy ng kumbensyonal na pagkalkula na ang bawat elektron na iginuhit mula sa isang atom ay nagbibigay dito ng singil na katumbas ng +1, at ang bawat elektron na naaakit ay nagbibigay dito ng singil na katumbas ng –1.

4. Ang algebraic na kabuuan ng mga numero ng oksihenasyon ng lahat ng mga atomo ng anumang tambalan ay zero.

5. Ang fluorine atom sa lahat ng compound nito kasama ng iba pang elemento ay may oxidation number na –1.

Ang pagpapasiya ng estado ng oksihenasyon ay nauugnay sa konsepto ng electronegativity ng mga elemento. Gamit ang konseptong ito, nabuo ang isa pang tuntunin.

6. Sa mga compound, ang numero ng oksihenasyon ay negatibo para sa mga atom ng mga elemento na may mas mataas na electronegativity at positibo para sa mga atom ng mga elemento na may mas mababang electronegativity.

Ang konsepto ng estado ng oksihenasyon ay kaya pinalitan ang konsepto ng electrovalency. Sa bagay na ito, tila hindi angkop na gamitin ang konsepto ng covalency. Upang makilala ang mga elemento, mas mahusay na gamitin ang konsepto ng valence, na tinutukoy ito sa pamamagitan ng bilang ng mga electron na ginagamit ng isang naibigay na atom upang bumuo ng mga pares ng elektron, hindi alintana kung sila ay naaakit sa isang naibigay na atom o, sa kabaligtaran, inalis mula dito. Pagkatapos ang valence ay ipapakita bilang isang unsigned number. Sa kaibahan sa valence, ang estado ng oksihenasyon ay tinutukoy ng bilang ng mga electron na nakuha mula sa isang ibinigay na atom (positibo), o naaakit dito (negatibo). Sa maraming mga kaso, ang mga halaga ng aritmetika ng valency at estado ng oksihenasyon ay nag-tutugma - ito ay medyo natural. Sa ilang mga kaso, ang mga numerical na halaga ng valency at estado ng oksihenasyon ay naiiba sa bawat isa. Halimbawa, sa mga molekula ng mga libreng halogen ang valence ng parehong mga atom ay katumbas ng isa, at ang estado ng oksihenasyon ay zero. Sa mga molekula ng oxygen at hydrogen peroxide, ang valency ng parehong mga atomo ng oxygen ay dalawa, at ang kanilang estado ng oksihenasyon sa molekula ng oxygen ay zero, at sa molekula ng hydrogen peroxide ito ay minus one. Sa mga molecule ng nitrogen at hydrazine - N 4 H 2 - ang valency ng parehong nitrogen atoms ay tatlo, at ang estado ng oksihenasyon sa elemental nitrogen molecule ay zero, at sa hydrazine molecule ito ay minus dalawa.

Malinaw na ang valence ay nagpapakilala sa mga atomo na bahagi lamang ng anumang tambalan, kahit isang homonuclear, iyon ay, na binubuo ng mga atomo ng isang elemento; Walang saysay na pag-usapan ang tungkol sa valency ng mga indibidwal na atomo. Ang antas ng oksihenasyon ay nagpapakilala sa estado ng mga atomo na parehong kasama sa isang tambalan at umiiral nang hiwalay.

Mga tanong upang palakasin ang paksa:

1. Sino ang nagpakilala ng konsepto ng "valence"?

2. Ano ang tawag sa valency?

3. Ano ang pagkakaiba ng valency at oxidation state?

4. Ano ang valency?

5. Paano tinutukoy ang estado ng oksihenasyon?

6. Palagi bang pantay ang valency at oxidation state ng isang elemento?

7. Sa pamamagitan ng aling elemento natutukoy ang valence ng isang elemento?

8. Ano ang katangian ng valence ng isang elemento, at ano ang estado ng oksihenasyon?

9. Maaari bang maging negatibo ang valency ng isang elemento?

Lektura Blg. 5: Ang bilis ng isang kemikal na reaksyon.

Ang mga reaksiyong kemikal ay maaaring mag-iba nang malaki sa oras na kanilang gagawin. Ang isang pinaghalong hydrogen at oxygen sa temperatura ng silid ay maaaring manatiling halos hindi nagbabago sa loob ng mahabang panahon, ngunit kung tamaan o mag-apoy, isang pagsabog ang magaganap. Ang bakal na plato ay dahan-dahang kinakalawang, at isang piraso ng puting phosphorus ang kusang nag-aapoy sa hangin. Mahalagang malaman kung gaano kabilis ang isang partikular na reaksyon upang makontrol ang pag-unlad nito.

Scientific significance ng periodic law. Buhay at gawain ni D.I. Mendeleev

Ang pagtuklas ng periodic law at ang paglikha ng Periodic Table of Chemical Elements ay ang pinakamalaking tagumpay ng agham noong ika-19 na siglo. Ang pang-eksperimentong kumpirmasyon ng mga kamag-anak na masa ng atom ay binago ni D.I. Mendeleev, ang pagtuklas ng mga elemento na may mga katangiang inisip niya, at ang lokasyon ng mga bukas na inert na gas sa periodic table ay humantong sa unibersal na pagkilala sa periodic law.

Ang pagtuklas ng pana-panahong batas ay humantong sa mas mabilis na pag-unlad ng kimika: sa susunod na tatlumpung taon, 20 bagong elemento ng kemikal ang natuklasan. Ang pana-panahong batas ay nag-ambag sa karagdagang pag-unlad ng trabaho sa pag-aaral ng istraktura ng atom, bilang isang resulta kung saan ang ugnayan sa pagitan ng istraktura ng atom at ang pana-panahong pagbabago ng kanilang mga katangian ay itinatag. Batay sa pana-panahong batas, ang mga siyentipiko ay nakapag-extract ng mga substance na may ibinigay na mga katangian at nag-synthesize ng mga bagong elemento ng kemikal. Ang pana-panahong batas ay nagpapahintulot sa mga siyentipiko na bumuo ng mga hypotheses tungkol sa ebolusyon ng mga elemento ng kemikal sa Uniberso.

Ang pana-panahong batas ng D.I. Mendeleev ay may pangkalahatang pang-agham na kahalagahan at isang pangunahing batas ng kalikasan.

Si Dmitry Ivanovich Mendeleev ay ipinanganak noong 1834 sa Tobolsk. Pagkatapos ng pagtatapos mula sa Tobolsk gymnasium, nag-aral siya sa St. Petersburg Pedagogical Institute, kung saan nagtapos siya ng gintong medalya. Bilang isang mag-aaral, si D.I. Mendeleev ay nagsimulang makisali sa siyentipikong pananaliksik. Pagkatapos mag-aral, gumugol siya ng dalawang taon sa ibang bansa sa laboratoryo ng sikat na chemist na si Robert Bunsen. Noong 1863, siya ay nahalal na propesor, una sa St. Petersburg Institute of Technology, at pagkatapos ay sa St. Petersburg University.

Nagsagawa ng pananaliksik si Mendeleev sa larangan ng kemikal na kalikasan ng mga solusyon, ang estado ng mga gas, at ang init ng pagkasunog ng gasolina. Interesado siya sa iba't ibang mga problema ng agrikultura, pagmimina, mga isyu sa metalurhiya, nagtrabaho sa problema ng underground gasification ng gasolina, at nag-aral ng petroleum engineering. Ang pinaka makabuluhang resulta ng malikhaing aktibidad, na nagdala ng D. I. Mendeleev sa buong mundo na katanyagan, ay ang pagtuklas noong 1869 ng Periodic Law at ang Periodic Table of Chemical Elements. Sumulat siya ng humigit-kumulang 500 mga artikulo sa kimika, pisika, teknolohiya, ekonomiya, at geodesy. Inorganisa niya at naging direktor ng unang Russian Chamber of Weights and Measures, at tinapos ang simula ng modernong metrology. Inimbento ang pangkalahatang equation ng estado ng isang ideal na gas, ginawang pangkalahatan ang Clapeyron equation (Clapeyron-Mendeleev equation).

Nabuhay si Mendeleev hanggang 73 taong gulang. Para sa kanyang mga nagawa, nahalal siyang miyembro ng 90 dayuhang akademya ng agham at honorary doctorates ng maraming unibersidad. Ang ika-101 elemento ng kemikal (Mendelevium) ay pinangalanan sa kanyang karangalan.