что такое периодичность в химии

Что такое периодичность?

Периодичность определяется как тенденция ряда событий следовать повторяющейся схеме. Примером периодичности является движение планет и спутников, что позволяет нам иметь постоянную меру времени.

Этот тип паттерна можно найти где угодно, но наиболее ярким примером периодичности является химия. Периодическая таблица имеет определенный набор свойств. Эти свойства помогают химикам понять связь между элементами и открыть новые элементы.

Периодичность в химии

Периодическая таблица представляет собой таблицу элементов, отсортированных по ее атомному номеру. Таблица была впервые предложена российским химиком Дмитрием Менделеевым в 1869 году. Первая схема периодической таблицы включает неизвестные элементы, поэтому в каждом ряду содержится разное количество элементов. Используя периодичность, Менделеев открыл элементы, предсказав их свойства.

Текущая периодическая таблица организована таким образом, что элементы с похожими типами и свойствами группируются вместе. Таблицы имеют цветовую маркировку, поэтому вы можете видеть элементы, сгруппированные по типу. Такое расположение помогает вам визуально запомнить свойства и связь между элементами.

Конфигурация внешней оболочки

Периодическая таблица содержит много информации, упакованной внутри. Кроме свойств элементов и их металлической группы, вы также можете увидеть их внешнюю конфигурацию оболочки или электронную конфигурацию валентной оболочки. Атом имеет много слоев в нем, который содержит электроны, которые связывают атомы вместе.

Периодичность в свойствах происходит из-за подобной конфигурации внешнего слоя оболочки, упомянутой ранее. Информация об этой конфигурации также важна. Из этой информации вы можете многое понять, например, связь между атомами или поведение атома.

Свойства

Существует четыре периодических свойства в периодической таблице: энергия ионизации, атомный радиус, электроотрицательность и сродство к электронам. Эти свойства формируют шаблон, когда выстроены с периодической таблицей. С помощью этой модели Менделеев предсказал существование других элементов, и современные химики могут предсказать поведение этих элементов.

Например, энергия ионизации говорит вам, какие атомы с меньшей вероятностью выпустят электрон, что сделает его положительным ионом. Эта информация пригодится, когда вы исследуете химическую реакцию. Более высокая энергия ионизации означает, что ему нужно больше энергии, чтобы отпустить электрон, что снижает вероятность того, что атом будет положительным ионом в химической реакции.

Это всего лишь один пример периодичности и не только в химии. Есть и другие закономерности, которые можно назвать периодичностью, формирующей закон науки. Например, вращение луны вызывает приливы или отливы. Обнаружение периодичности природы облегчает ученым создание новых открытий.

Источник

Периодический закон

Периодический закон был открыт Д.И. Менделеевым в 1868 году. Его современная формулировка: свойства химических элементов и образуемых ими соединений (простых и сложных) находятся в периодической зависимости от величины заряда атомного ядра.

Периодический закон лежит в основе современного учения о строении вещества. Периодическая система Д.И. Менделеева является наглядным отражением периодического закона.

Группой называют вертикальный ряд химических элементов в периодической таблице. Элементы собраны в группы на основе степени окисления в высшем оксиде. Каждая из восьми групп состоит из главной подгруппы (а) и побочной подгруппы (б).

Периодическая таблица Д.И. Менделеева содержит колоссальное число ответов на самые разные вопросы. При умелом ее использовании вы сможете предполагать строение и свойства веществ, успешно писать химические реакции и решать задачи.

Радиус атома

Радиусом атома называют расстояние между атомным ядром и самой дальней электронной орбиталью. Это не четкая, а условная граница, которая говорит о наиболее вероятном месте нахождения электрона.

В периоде радиус атома уменьшается с увеличением порядкового номера элементов («→» слева направо). Это связано с тем, что с увеличением номера группы увеличивается число электронов на внешнем уровне. Запомните, что для элементов главных подгрупп номер группы равен числу электронов на внешнем уровне.

С увеличением числа электронов они становятся более скученными, так как притягиваются друг к другу сильнее: это и есть причина маленького радиуса атома.

Чем меньше электронов, тем больше у них свободы и больше радиус атома, поэтому радиус увеличивается в периоде «←» справа налево.

Период, группа и электронная конфигурация

Правило составления электронной конфигурации, которое вы только что увидели, универсально. Если вы имеете дело с элементом главной подгруппы, то увидев номер группы вы знаете, сколько электронов у него на внешнем уровне. Посмотрев на период, знаете номер его внешнего уровня.

Длина связи

Убедимся в этом на наглядном примере, сравнив длину связей в четырех веществах: HF, HCl, HBr, HI.

Чем больше радиусы атомов, которые образуют химическую связь, тем больше между ними и длина связи. Радиус атома водорода неизменен во всех трех веществах, а в ряду F → Cl → Br → I происходит увеличение радиуса атома. Наибольшим радиусом обладает йод, поэтому самая длинная связь в молекуле HI.

Металлические и неметаллические свойства

Сравним металлические и неметаллические свойства Rb, Na, Al, S. Натрий, алюминий и сера находятся в одном периоде. Металлические свойства возрастают S → Al → Na. Натрий и рубидий находятся в одной группе, металлические свойства возрастают Na → Rb.

Основные и кислотные свойства

Замечу, что здесь есть одно важное исключение. Как и в общем случае: исключения только подтверждают правила. В ряду галогенводородных кислот HF → HCl → HBr → HI происходит усиление кислотных свойств (а не ослабление, как должно быть по логике нашего правила).

Восстановительные и окислительные свойства

Электроотрицательность (ЭО), энергия связи, ионизации и сродства к электрону

Для примера сравним ЭО-ость атомов Te, In, Al, P. Индий расположен в одной группе с алюминием, ЭО-ость In → Al возрастает (снизу вверх). Алюминий расположен в одном периоде с серой, ЭО-ость возрастает Al → S (слева направо). Сравнивая серу и теллур, мы видим, что сера расположена в группе выше теллура, значит и ее электроотрицательность тоже выше.

Энергия связи (а также ее прочность) возрастают с увеличением электроотрицательности атомов, образующих данную связь. Чем сильнее атом тянет на себя электроны (чем больше он ЭО-ый), тем прочнее получается связь, которую он образует.

Продемонстрирую на примере. Сравним энергию связи в трех молекулах: H₂O, H₂S, H₂Se.

Высшие оксиды и летучие водородные соединения (ЛВС)

В периодической таблице Д.И. Менделеева ниже 7 периода находится строка, в которой для каждой группы указаны соответствующие высшие оксиды, ниже строка с летучими водородными соединениями.

Для элементов главных подгрупп начиная с IV группы (в большинстве случае) максимальная степень окисления (СО) определяется по номеру группы. К примеру, для серы (в VI группе) максимальная СО = +6, которую она проявляет в соединениях: H₂SO₄, SO₃.

На экзамене строка с готовыми «высшими» оксидами, как в таблице наверху, может отсутствовать. Считаю важным подготовить вас к этому. Предположим, что эта строчка внезапно исчезла из таблицы, и вам нужно записать высшие оксиды для фосфора и углерода.

С летучими водородными соединениями (ЛВС) ситуация аналогичная: их может не быть в периодической таблице Д.И. Менделеева, которая попадется на экзамене. Я расскажу вам, как легко их запомнить.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник