Химическая связь и строение молекул. Периодический закон и периодическая таблица Д.И

Периодический закон и периодическая таблица Д.И. Менделеева

Д.И. Менделеев, сравнивая изменение атомных масс элементов и их химических свойств, открыл периодический закон:

«Свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины атомных весов элементов».

В соответствии с современными представлениями о строении атомов главной характеристикой любого элемента является заряд его ядра, поэтому современная формулировка периодического закона имеет вид:

«Свойства элементов, а также свойства и форма образуемых ими соединений находятся в периодической зависимости от зарядов ядер их атомов».

Отражением периодического закона является периодическая таблица элементов, которую Д.И.Менделеев составил в 1869 г. Она включает периоды и группы.

Период – горизонтальный ряд элементов. В периодической таблице семь периодов. f-элементы (лантаноиды и актиноиды) приведены в виде двух отдельных рядов. В периодах радиусы атомов уменьшаются.

Группа – вертикальный ряд элементов. Группы делятся на главную и побочную подгруппы. У элементов главных подгрупп происходит заполнение внешнего энергетического уровня, а у побочных – предвнешнего. В главных подгруппах расположены металлы и неметаллы, а в побочных – только металлы. Заполнение побочных подгрупп начинается с четвертого периода. В главных подгруппах радиусы атомов увеличиваются. В побочных подгруппах в соответствии с заполнением d- и f-подуровней происходит увеличение электростатического притяжения электронов к ядру, в результате чего радиусы атомов могут даже уменьшаться. Данное явление называют d- и f (лантаноидным)-сжатием. Оно приводит к снижению восстановительной активности и увеличению плотности вещества. Например, для подгруппы меди (Сu, Аg и Аu) плотности данных металлов имеют соответственно значения: 8,96, 10,50 и 19,3 г∕см³.

Элементы, расположенные в одной подгруппе, имеют подобные химические свойства и называются элементами-аналогами. Например:

O, S, Se, Te, Po – расположены в VI главной подгруппе и соответственно являются элементами аналогами;

Cr, Мо, W – расположены в VI побочной подгруппе и также являются элементами аналогами.

Для характеристики химических свойств атомов применяются такие величины, как энергия ионизации, энергия сродства к электрону и электроотрицательность.

Энергия ионизации – это количество энергии, необходимое для отрыва электрона от невозбужденного атома или иона. Вторая и последующие энергии ионизации – это отрыв электронов от положительно заряженных ионов. Энергия ионизации определяет восстановительные свойства элементов.

Энергия сродства к электрону – это количество энергии, выделяющееся или поглощающееся при присоединении электрона к нейтральному атому. Чем больше энергия сродства атома к электрону, тем более сильным окислителем является данный элемент. Металлы не обладают сродством к электрону.

Электроотрицательность (ЭО) – это величина учитывающая

способность атомов как притягивать, так и отдавать электроны. Относительную электроотрицательность лития условно приняли равной единице и по отношению к ней нашли электроотрицательности остальных элементов. При движении от наименее электоотрицательного элемента – Fr к наиболее электроотрицательному элементу – F электроотрицательность возрастает и соответственно ослабляются металлические и усиливаются неметаллические свойства. Считается, что 22 элемента являются неметаллами, а остальные – металлами.

В периодической таблице в периодах и группах свойства элементов закономерно изменяются, поэтому свойства любого элемента близки к среднеарифметическим значениям свойств элементов, между которыми расположен анализируемый элемент.

После изучения строения атома следующим этапом в изучении строения вещества стало исследование природы химической связи. Так как основным принципом самопроизвольного протекания процессов в природе является «принцип энергетического минимума», поэтому необходимым условием образования химической связи является уменьшение энергии системы при переходе от отдельных атомов к молекуле.