Періодична система хімічних елементів

Хімія підготовка до ЗНО та ДПА
Комплексне видання

ЧАСТИНА І

ЗАГАЛЬНА ХІМІЯ

ПЕРІОДИЧНИЙ ЗАКОН І ПЕРІОДИЧНА СИСТЕМА ХІМІЧНИХ ЕЛЕМЕНТІВ Д. І. МЕНДЕЛЄЄВА

Періодична система хімічних елементів

Довгоперіодний та короткоперіодний варіанти Періодичної системи

Спираючись на періодичний закон, Д. І. Менделєєв побудував класифікацію хімічних елементів, яку називають Періодичною системою. Зазвичай її подають у вигляді таблиці. Якщо записати символи елементів кожного періоду в окремий рядок так, щоб природні родини (лужні

метали, галогени, інертні гази) утворювали вертикальні стовпчики, то одержимо довгоперіодний варіант періодичної таблиці. Д. І. Менделєєв частіше використовував більш компактну коротку форму періодичної таблиці. У ній великі періоди розбиті на два ряди, у кожному з яких вища валентність елементів послідовно зростає від І до VIII. Усього відомо сім періодів: три малих і чотири великих. Останній, сьомий період, не завершений – на сьогодні відкриті ще не всі елементи, які до нього входять.

Періоди

Ряд

хімічних елементів, розташованих згідно зі зростанням їхніх атомних мас, який починається з Гідрогену або лужного металічного елемента й закінчується інертним газом, називають періодом. Властивості елементів, а також утворених ними простих речовин і сполук при збільшенні атомних мас у періоді поступово змінюються.

Перший період містить лише два елементи, другий і третій – по вісім. Ці періоди називають малими. У них при переході від Гідрогену або лужного металічного елемента до інертного газу вища валентність елементів поступово зростає від І (у Гідрогену й лужних металічних елементів) до VII (у галогенів). Якби вдалося одержати сполуки інертних газів Неону й Аргону, то їхня максимальна валентність дорівнювала б VIII.

На відміну від перших трьох періодів, четвертий і наступні (п’ятий, шостий, сьомий) містять по 18 і більше елементів, їх називають великими.

Однак навіть у цих великих періодах спостерігається поступова зміна властивостей. Але якщо в малих періодах перехід від типового металічного елемента до типового неметалічного елемента відбувається для семи елементів, то у великих такий самий перехід відбувається за 17 або 31 елемент, тобто у великих періодах зміна властивостей відбувається значно повільніше: властивості сусідніх елементів у великих періодах відрізняються значно менше, ніж у сусідніх елементів малих періодів.

Головні й побічні групи

Вертикальні стовпчики Періодичної системи називають групами. У короткому варіанті таблиці їхнє число дорівнює восьми. Номер групи, як правило, збігається з вищою валентністю хімічного елемента, яку він виявляє в сполуках з Оксигеном. Наприклад, Хлор і Манган розташовані в групі VII і мають вищу валентність VII, елементи V групи Фосфор і Ванадій – валентність V.

Кожну групу поділяють на дві підгрупи – головну й побічну. У головну підгрупу входять елементи як малих, так і великих періодів, а в побічну – тільки великих періодів.

Побічні підгрупи містять тільки металічні елементи (їх називають перехідними металами). Іноді головні підгрупи називають А-групами, а побічні – В-групами. Наприклад, Флуор розташований у групі VII А, а Манган у групі VII В.

У довгому варіанті періодичної таблиці число груп дорівнює 18. Номери груп у короткому варіанті таблиці позначають римськими цифрами, а в довгому – арабськими. У довгому варіанті таблиці головних і побічних підгруп немає, там вони утворюють окремі групи, наприклад: група 1 – лужні метали, група 17 – галогени,, група 18 – інертні гази. Елементи побічних підгруп займають групи з 3-ї по 12-ту. Номер групи в короткому варіанті дорівнює номеру в довгому мінус 10.

Властивості елементів у підгрупах

Підгрупи утворені елементами з подібними властивостями: родини лужних металів, галогенів та інертних газів якраз і представляють окремі підгрупи. Багато властивостей елементів закономірно змінюються в підгрупах зі зростанням відносної атомної маси. У головних підгрупах при збільшенні атомної маси зростають металічні властивості елементів і простих речовин, а неметалічні зменшуються. Наприклад, у підгрупі Карбону (головна підгрупа IV групи) Карбон, Силіцій і Германій є неметалічними елементами, а Станум і Плюмбум – металічними.

Подібні властивості проявляють лише ті елементи, які належать до однієї підгрупи. Властивості елементів головної та побічної підгруп однієї групи можуть істотно відрізнятися. Наприклад, до складу VII групи входять галогени – найбільш типові неметалічні елементи (головна підгрупа) та перехідні металічні елементи Манган, Технецій, Реній (побічна підгрупа).

Окрім сполук з Оксигеном, велике значення мають сполуки з Гідрогеном. Вони відомі майже для всіх елементів Періодичної системи, однак найбільш типові для неметалічних елементів. У сполуках із Гідрогеном неметалічних елементів валентність часто не збігається з валентністю у вищому оксиді. Щоб її визначити, треба від 8 відняти номер групи. Наприклад, Хлор, що розташований у VII групі, у сполуці з Гідрогеном одновалентний: 8 – 7 = 1, тому формула цієї сполуки НСl. Елемент V групи Фосфор у сполуці з Гідрогеном тривалентний: 8 – 5 = 3, формула речовини РН3. Для зручності спільні формули вищих оксидів і летких сполук з Гідрогеном винесені в окремі рядки періодичної таблиці.

У нижній частині періодичної таблиці розташовані лантаноїди та актиноїди. Ці елементи розташовані після Лантану (№57) та Актинію (№89) і формально так само належать до III групи (підгрупи Скандію). Однак розташування цих елементів у таблиці зробило б її громіздкою й незручною, тому зазвичай їх виносять за її межі.




Періодична система хімічних елементів