Il existe deux formulations de la loi périodique des éléments chimiques : classique et moderne.
Classique, tel que présenté par son découvreur D.I. Mendeleev: les propriétés des corps simples, ainsi que les formes et les propriétés des composés d'éléments, dépendent périodiquement des valeurs des poids atomiques des éléments.
Moderne: les propriétés des substances simples, ainsi que les propriétés et les formes des composés d'éléments, dépendent périodiquement de la charge du noyau des atomes d'éléments (numéro de série).
Une représentation graphique de la loi périodique est le système périodique des éléments, qui est une classification naturelle des éléments chimiques basée sur les changements réguliers des propriétés des éléments à partir des charges de leurs atomes. Les images les plus courantes du tableau périodique des éléments D.I. Mendeleev sont des formes courtes et longues.
Groupes et périodes du système périodique. La signification physique du numéro de série d'un élément chimique
groupes appelées les rangées verticales du tableau périodique. En groupes, les éléments sont combinés selon l'état d'oxydation le plus élevé des oxydes. Chaque groupe est composé des sous-groupes principaux et secondaires. Les principaux sous-groupes comprennent des éléments de petites périodes et des éléments de grandes périodes qui lui sont identiques dans les propriétés. Les sous-groupes latéraux ne sont constitués que d'éléments de grandes périodes. Les propriétés chimiques des éléments des sous-groupes principaux et secondaires diffèrent considérablement.
Période appeler une rangée horizontale d'éléments disposés dans l'ordre croissant des nombres ordinaux (atomiques). Il y a sept périodes dans le système périodique : les première, deuxième et troisième périodes sont dites petites, elles contiennent respectivement 2, 8 et 8 éléments ; les périodes restantes sont appelées grandes: dans les quatrième et cinquième périodes, il y a 18 éléments chacune, dans la sixième - 32 et dans la septième (encore incomplète) - 31 éléments. Chaque période, sauf la première, commence par un métal alcalin et se termine par un gaz noble.
signification physique le nombre ordinal d'un élément chimique : le nombre de protons dans le noyau atomique et le nombre d'électrons tournant autour du noyau atomique sont égaux au nombre ordinal de l'élément.
Modèles de changements dans les propriétés des éléments et de leurs composés en relation avec la position dans le système périodique des éléments chimiques D.I. Mendeleïev
Rappeler que groupes appelez les lignes verticales du système périodique et les propriétés chimiques des éléments des sous-groupes principaux et secondaires diffèrent considérablement.
Les propriétés des éléments des sous-groupes changent naturellement de haut en bas :
- les propriétés métalliques sont améliorées et les propriétés non métalliques sont affaiblies ;
- le rayon atomique augmente ;
- la force des bases et des acides anoxiques formés par l'élément augmente;
- l'électronégativité baisse.
Tous les éléments, à l'exception de l'hélium, du néon et de l'argon, forment des composés oxygénés, il n'y a que huit formes de composés oxygénés. Dans le système périodique, ils sont souvent représentés par des formules générales situées sous chaque groupe dans l'ordre croissant de l'état d'oxydation des éléments : R 2 O, RO, R 2 O 3, RO 2, R 2 O 5, RO 3, R 2 O 7, RO 4, où le symbole R désigne un élément de ce groupe. Les formules pour les oxydes supérieurs s'appliquent à tous les éléments du groupe, sauf dans des cas exceptionnels où les éléments ne présentent pas un état d'oxydation égal au numéro de groupe (par exemple, le fluor).
Les oxydes de composition R 2 O présentent de fortes propriétés basiques, et leur basicité augmente avec l'augmentation du numéro de série, les oxydes de composition RO (à l'exception de BeO) présentent des propriétés basiques.
Les oxydes de composition RO 2 , R 2 O 5 , RO 3 , R 2 O 7 présentent des propriétés acides et leur acidité augmente avec l'augmentation du numéro de série.
Les éléments des sous-groupes principaux, à partir du groupe IV, forment des composés hydrogène gazeux. Il existe quatre formes de tels composés. Ils sont placés sous les éléments des sous-groupes principaux et sont représentés par des formules générales dans la séquence RH 4 , RH 3 , RH 2 , RH.
Les composés RH 4 sont neutres ; RH 3 - faiblement basique ; RH 2 - légèrement acide; RH est fortement acide.
Rappeler que période appeler une rangée horizontale d'éléments disposés dans l'ordre croissant des nombres ordinaux (atomiques).
Dans la période avec une augmentation du numéro de série de l'élément :
- l'électronégativité augmente;
- les propriétés métalliques diminuent, celles non métalliques augmentent;
- le rayon atomique chute.
Tâches de formation
1. Parmi les éléments chimiques répertoriés avec le rayon atomique maximal est
1) néon
2) aluminium
3) potassium
4) calcium
2. Parmi les éléments chimiques répertoriés avec le rayon atomique minimum est
1) aluminium
2) le bore
3) potassium
4) néon
3. Les propriétés métalliques les plus prononcées sont exprimées dans l'élément
1) Rb
2) Li
3) Mg
4) Ça
4. Les propriétés non métalliques les plus prononcées sont exprimées dans l'élément
1) F
2) S
3) O
4) N
5. Le plus grand nombre d'électrons de valence dans un élément
1) fluor
2) hydrogène
3) sodium
4) soufre
6. Le plus petit nombre d'électrons de valence dans un élément
1) oxygène
2) silicium
3) hydrogène
4) calcium
7. Les propriétés métalliques des éléments augmentent dans la série
1) Ba, Li, Cs, Mg
2) Al, Mg, Ca, K
3) Li, Cs, Mg, Ba
4) Na, Mg, Li, Al
8. Les propriétés non métalliques des éléments s'affaiblissent dans la série :
1) N, S, Br, Cl
2) O, S, Se, Te
3) Se, je, S, O
4) N, P, O, F
9. Les éléments chimiques sont classés par ordre croissant de rayon atomique dans la série
1) carbone, béryllium, magnésium
2) potassium, magnésium, aluminium
3) chlore, sodium, fluor
4) azote, phosphore, fluor
10. Les éléments chimiques sont classés par ordre décroissant de rayon atomique dans la série
1) hydrogène, bore, aluminium
2) carbone, silicium, potassium
3) sodium, chlore, fluor
4) soufre, silicium, magnésium
11. Les propriétés acides des composés d'hydrogène sont améliorées dans la série
1) HI - PH 3 - HCl - H 2 S
2) PH 3 - H 2 S - HBr - HI
4) HI - HCl - H2S - PH3
12. Les propriétés acides des composés d'hydrogène s'affaiblissent dans la série
1) HI - PH 3 - HCl - H 2 S
2) PH 3 - H 2 S - HBr - HI
3) H2S-PH3-HCl-SiH4
4) HI - HBr - HCl - HF
13. Les principales propriétés des composés sont améliorées dans la série
1) LiOH-KOH-RbOH
2) LiOH-KOH-Ca(OH)2
4) LiOH-Ca(OH)2-KOH
14. Les propriétés de base des composés s'affaiblissent dans la série
1) LiOH - Ba(OH) 2 - RbOH
2) LiOH-Ba(OH)2-Ca(OH)2
3) Ca(OH) 2 - KOH - Mg(OH) 2
4) LiOH-Ca(OH)2-KOH
15. Dans la deuxième période du système périodique des éléments D.I. Mendeleïev avec une augmentation de la charge nucléaire des éléments chimiques :
1) l'électronégativité augmente
2) la charge nucléaire diminue
3) le rayon atomique augmente
4) le degré d'oxydation augmente
16. L'acide le plus fort formé par un élément de la seconde période est
1) charbon
2) azote
3) fluorhydrique
4) azoté
17. La base la plus forte est l'élément chimique
1) magnésium
2) lithium
3) aluminium
4) potassium
18. L'acide sans oxygène le plus fort correspond à l'élément
1) sélénium
2) fluor
3) iode
4) soufre
19. Dans la série des éléments Li → B → N → F
1) le rayon atomique diminue
2) les propriétés métalliques augmentent
20. Dans la série des éléments Li → Na → K → Rb
1) le rayon atomique diminue
2) affaiblir les propriétés métalliques
3) le nombre de protons dans le noyau atomique diminue
4) le nombre de couches électroniques augmente
Loi périodique D.I. Mendeleïev et le tableau périodique des éléments chimiques est d'une grande importance dans le développement de la chimie. Plongeons-nous en 1871, lorsque le professeur de chimie D.I. Mendeleev, après de nombreux essais et erreurs, est arrivé à la conclusion que "... les propriétés des éléments, et donc les propriétés des corps simples et complexes qu'ils forment, dépendent périodiquement de leur poids atomique." La périodicité des changements dans les propriétés des éléments est due à la répétition périodique de la configuration électronique de la couche électronique externe avec une augmentation de la charge du noyau.
Formulation moderne de la loi périodique est:
"Les propriétés des éléments chimiques (c'est-à-dire les propriétés et la forme des composés qu'ils forment) dépendent périodiquement de la charge du noyau des atomes d'éléments chimiques."
Tout en enseignant la chimie, Mendeleev a compris que se souvenir des propriétés individuelles de chaque élément cause des difficultés aux étudiants. Il a commencé à chercher des moyens de créer une méthode système pour faciliter la mémorisation des propriétés des éléments. En conséquence, il y avait tableau naturel, plus tard il est devenu connu sous le nom de périodique.
Notre table moderne ressemble beaucoup à celle de Mendeleïev. Considérons-le plus en détail.
tableau périodique
Le tableau périodique de Mendeleev comprend 8 groupes et 7 périodes.
Les colonnes verticales d'un tableau sont appelées groupes . Les éléments de chaque groupe ont des propriétés chimiques et physiques similaires. Cela s'explique par le fait que les éléments d'un groupe ont des configurations électroniques similaires de la couche externe, dont le nombre d'électrons est égal au numéro de groupe. Le groupe est alors divisé en sous-groupes principaux et secondaires.
À Principaux sous-groupes comprend des éléments dont les électrons de valence sont situés sur les sous-niveaux externes ns et np. À Sous-groupes latéraux inclut les éléments dont les électrons de valence sont situés sur le sous-niveau externe ns et le sous-niveau interne (n - 1) d (ou (n - 2) sous-niveau f).
Tous les éléments dans tableau périodique , selon le sous-niveau (s-, p-, d- ou f-) sont les électrons de valence sont classés en: éléments s (éléments des groupes principaux des sous-groupes I et II), éléments p (éléments des sous-groupes principaux III - groupes VII), éléments d (éléments des sous-groupes latéraux), éléments f (lanthanides, actinides).
La valence la plus élevée d'un élément (à l'exception de O, F, éléments du sous-groupe du cuivre et du huitième groupe) est égale au numéro du groupe dans lequel il se trouve.
Pour les éléments des sous-groupes principaux et secondaires, les formules des oxydes supérieurs (et de leurs hydrates) sont les mêmes. Dans les sous-groupes principaux, la composition des composés hydrogènes est la même pour les éléments de ce groupe. Les hydrures solides forment des éléments des sous-groupes principaux des groupes I-III, et les groupes IV-VII forment des composés d'hydrogène gazeux. Les composés hydrogènes de type EN 4 sont des composés plus neutres, EN 3 sont des bases, H 2 E et NE sont des acides.
Les rangées horizontales du tableau sont appelées périodes. Les éléments dans les périodes diffèrent les uns des autres, mais ils ont en commun que les derniers électrons sont au même niveau d'énergie ( nombre quantique principaln- également ).
La première période diffère des autres en ce qu'il n'y a que 2 éléments : l'hydrogène H et l'hélium He.
Il y a 8 éléments (Li - Ne) dans la deuxième période. Lithium Li - un métal alcalin commence la période et ferme son néon de gaz noble Ne.
Dans la troisième période, ainsi que dans la seconde, il y a 8 éléments (Na - Ar). Le métal alcalin sodium Na commence la période et le gaz noble argon Ar la ferme.
Dans la quatrième période, il y a 18 éléments (K - Kr) - Mendeleev l'a désigné comme la première grande période. Il commence également par le métal alcalin Potassium et se termine par le gaz inerte krypton Kr. La composition des grandes périodes comprend des éléments de transition (Sc - Zn) - ré-éléments.
Dans la cinquième période, comme dans la quatrième, il y a 18 éléments (Rb - Xe) et sa structure est similaire à la quatrième. Il commence également par le métal alcalin rubidium Rb et se termine par le gaz inerte xénon Xe. La composition des grandes périodes comprend des éléments de transition (Y - Cd) - ré-éléments.
La sixième période est constituée de 32 éléments (Cs - Rn). Sauf 10 ré-éléments (La, Hf - Hg) il contient une rangée de 14 F-éléments (lanthanides) - Ce - Lu
La septième période n'est pas terminée. Elle commence par Francium Fr, on peut supposer qu'elle contiendra, comme la sixième période, 32 éléments qui ont déjà été trouvés (jusqu'à l'élément avec Z = 118).
Tableau périodique interactif
Si vous regardez Tableau périodique de Mendeleïev et tracez une ligne imaginaire commençant au bore et se terminant entre le polonium et l'astatine, alors tous les métaux seront à gauche de la ligne et les non-métaux à droite. Les éléments immédiatement adjacents à cette ligne auront les propriétés des métaux et des non-métaux. Ils sont appelés métalloïdes ou semi-métaux. Ce sont le bore, le silicium, le germanium, l'arsenic, l'antimoine, le tellure et le polonium.
Loi périodique
Mendeleïev a donné la formulation suivante de la loi périodique : "les propriétés des corps simples, ainsi que les formes et les propriétés des composés d'éléments, et donc les propriétés des corps simples et complexes formés par eux, dépendent périodiquement de leur poids atomique."
Il existe quatre principaux modèles périodiques :
Règle de l'octet déclare que tous les éléments ont tendance à gagner ou à perdre un électron afin d'avoir la configuration à huit électrons du gaz noble le plus proche. Car Puisque les orbitales externes s et p des gaz nobles sont complètement remplies, ce sont les éléments les plus stables.
Énergie d'ionisation est la quantité d'énergie nécessaire pour détacher un électron d'un atome. Selon la règle de l'octet, se déplacer de gauche à droite dans le tableau périodique nécessite plus d'énergie pour détacher un électron. Par conséquent, les éléments du côté gauche du tableau ont tendance à perdre un électron, et ceux du côté droit - à le gagner. Les gaz inertes ont l'énergie d'ionisation la plus élevée. L'énergie d'ionisation diminue à mesure que vous descendez dans le groupe, car les électrons de faibles niveaux d'énergie ont la capacité de repousser les électrons de niveaux d'énergie plus élevés. Ce phénomène est appelé effet de blindage. En raison de cet effet, les électrons externes sont moins fortement liés au noyau. En se déplaçant le long de la période, l'énergie d'ionisation augmente progressivement de gauche à droite.
affinité électronique est la variation d'énergie lors de l'acquisition d'un électron supplémentaire par un atome d'une substance à l'état gazeux. En descendant dans le groupe, l'affinité électronique devient moins négative en raison de l'effet d'écran.
Électronégativité- une mesure de la force avec laquelle il a tendance à attirer les électrons d'un autre atome qui lui est lié. L'électronégativité augmente lorsque vous vous déplacez tableau périodique de gauche à droite et de bas en haut. Il faut se rappeler que les gaz nobles n'ont pas d'électronégativité. Ainsi, l'élément le plus électronégatif est le fluor.
Sur la base de ces concepts, considérons comment les propriétés des atomes et de leurs composés changent dans tableau périodique.
Ainsi, dans une dépendance périodique sont de telles propriétés d'un atome qui sont associées à sa configuration électronique: rayon atomique, énergie d'ionisation, électronégativité.
Considérez le changement des propriétés des atomes et de leurs composés en fonction de la position dans tableau périodique des éléments chimiques.
La non métallicité de l'atome augmente lors du déplacement dans le tableau périodique de gauche à droite et de bas en haut. Concernant les propriétés de base des oxydes diminuent, et les propriétés acides augmentent dans le même ordre - de gauche à droite et de bas en haut. Dans le même temps, les propriétés acides des oxydes sont d'autant plus fortes que le degré d'oxydation de l'élément le constituant est élevé.
Par période de gauche à droite propriétés de base hydroxydes affaiblir, dans les principaux sous-groupes de haut en bas, la force des bases augmente. Dans le même temps, si un métal peut former plusieurs hydroxydes, alors avec une augmentation du degré d'oxydation du métal, propriétés de base les hydroxydes s'affaiblissent.
Par période de gauche à droite la force des acides contenant de l'oxygène augmente. En se déplaçant de haut en bas au sein d'un même groupe, la force des acides contenant de l'oxygène diminue. Dans ce cas, la force de l'acide augmente avec l'augmentation du degré d'oxydation de l'élément acidifiant.
Par période de gauche à droite la force des acides anoxiques augmente. En se déplaçant de haut en bas au sein d'un même groupe, la force des acides anoxiques augmente.
Catégories ,Loi périodique- la loi fondamentale de la chimie - a été découverte en 1869 an DI. Mendeleev. A cette époque, l'atome était encore considéré comme indivisible et on ne savait rien de sa structure interne.
masses atomiques(alors - poids atomiques) et les propriétés chimiques des éléments étaient à la base Loi périodique D.I. Mendeleev. DI. Mendeleïev, en classant les 63 éléments connus à cette époque dans l'ordre croissant de leurs masses atomiques, obtint série naturelle (naturelle) d'éléments chimiques, où il a noté la récurrence périodique des propriétés chimiques. Par exemple, un non-métal typique fluor F répété pour les éléments chlore Cl, brome Br, iode I, propriétés typiques du métal lithium Li - aux éléments Na sodique et potassique K etc.
Pour certains éléments D.I. Mendeleïev n'a trouvé aucun analogue chimique (dans aluminium Al et silicium Si, par exemple), compte tenu du fait qu'à cette époque, ces analogues n'étaient pas encore connus. Dans le tableau, ils étaient destinés espaces vides, mais basé sur la récurrence scientifique a prédit leurs propriétés chimiques). Après la découverte des éléments correspondants de la prédiction, D.I. Mendeleev ont été entièrement confirmés (analogue à l'aluminium - le gallium Ga, analogue de silicium - germanium Ge).
La loi périodique dans la formulation de D.I. Mendeleev est présenté comme suit: les propriétés des corps simples, ainsi que les formes et les propriétés des composés d'éléments, dépendent périodiquement de la grandeur des poids atomiques des éléments.
La formulation moderne de la loi périodique par D.I. Mendeleïev est la suivante : les propriétés des éléments sont dans une dépendance périodique du nombre ordinal.
Loi périodique D.I. Mendeleev est devenu la base de la création de scientifiques Système périodique des éléments chimiques. Il est représenté 7 périodes et 8 groupes.
périodes appelées les rangées horizontales du tableau, qui sont divisées en petites et grandes. 2 éléments (1ère période) ou 8 éléments (2ème, 3ème périodes) sont en petites périodes, et 18 éléments (4ème, 5ème périodes) ou 32 éléments (6ème période), la 7ème période est encore incomplète. Chaque période commence par un métal typique depuis se termine par un non-métal typique et un gaz rare.
groupes les éléments sont appelés colonnes verticales. Chaque groupe est représenté par deux sous-groupes - principale et côté. Un sous-groupe est un ensemble d'éléments qui sont des analogues chimiques complets ; souvent les éléments d'un sous-groupe ont l'état d'oxydation le plus élevé correspondant au numéro de groupe. Par exemple, l'état d'oxydation le plus élevé (+ II) correspond aux éléments du sous-groupe béryllium et zinc(les sous-groupes principaux et secondaires du groupe II), et les éléments du sous-groupe azote et vanadium(groupe V) correspond au degré d'oxydation le plus élevé (+ V).
Les propriétés chimiques des éléments des sous-groupes principaux peuvent varier de non métallique à métallique (dans le sous-groupe principal du groupe V, l'azote est un non-métal et le bismuth est un métal) - dans une large gamme. Les propriétés des éléments des sous-groupes secondaires changent, mais pas aussi brusquement ; par exemple, les éléments du groupe latéral du groupe IV - zirconium, titane, hafnium- très similaires dans leurs propriétés (surtout zirconium et hafnium).
Dans le système périodique du groupe I (Li-Fr), II (Mg-Ra) et III (En, Tl) les métaux typiques sont localisés. Les non-métaux sont situés dans les groupes VII (Graisse), VI (O–Te), V (N - As), IV (C, Si) et III (B). Certains éléments des groupes principaux ( Être, Al, Ge, Sb, Po), ainsi que de nombreux éléments des groupes latéraux peuvent présenter à la fois des propriétés métalliques et non métalliques. Ce phénomène a été nommé amphotère.
Pour certains groupes principaux, appliquer des groupes 
Nouveaux noms : VIII (Not - Rn) - gaz nobles, VII (Fa-At) – halogènes, IV (O - Ro) - chalcogènes, II (Ca - Ra) - métaux alcalino-terreux, je (li – fr) – métaux alcalins.
La forme du système périodique, proposée par D.I. Mendeleev, a été nommé court terme, ou alors classique. Dans la chimie moderne, une autre forme est de plus en plus utilisée - longue période, dans lequel toutes les périodes - petites et grandes - sont allongées en longues rangées, commençant par un métal alcalin et se terminant par un gaz rare.
Loi périodique D.I. Mendeleev et le système périodique des éléments de D.I. Mendeleev est devenu la base de la chimie moderne.
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La principale loi régissant le monde des éléments chimiques a été découverte par le grand scientifique russe Dmitry Ivanovich Mendeleev.
Au moment de cette découverte, 63 éléments chimiques étaient connus. Une énorme quantité d'informations a été accumulée sur leurs propriétés. Cependant, l'abondance de faits qui n'ont pas de sens d'un point de vue unifié a été une source de difficultés et de confusion en chimie. L'ingénieux chimiste russe, ayant découvert la loi qui régit les propriétés des éléments, ainsi que la structure des atomes, a résolu ces difficultés.
Dimitri Ivanovitch Mendeleïev.
Étudiant attentivement et comparant les propriétés des éléments chimiques, il chercha à révéler les secrets de leur relation distante et étroite.
Mendeleïev décrit ainsi ses recherches: "... l'idée surgit involontairement qu'entre la masse et les caractéristiques chimiques des éléments, il doit y avoir une connexion ... Chercher quelque chose - au moins des champignons ou une sorte de dépendance - est impossible autrement que de chercher et d'essayer. J'ai donc commencé à sélectionner, en écrivant sur des cartes séparées des éléments avec leurs poids atomiques et leurs propriétés fondamentales, des éléments similaires et des poids atomiques proches, ce qui a rapidement conduit à la conclusion que les propriétés des éléments dépendent périodiquement de leur poids atomique ... "
En classant les éléments dans l'ordre croissant des poids atomiques, le scientifique a obtenu les rangées d'éléments ; dans chacune des rangées, les propriétés des éléments sont périodiquement répétées.
Par définition de Mendeleïev lui-même, la loi périodique découverte par lui est que "les propriétés des éléments (et, par conséquent, des corps simples et complexes formés par eux) dépendent périodiquement de leurs poids atomiques".
Une grande perspicacité a été montrée par Mendeleev, ayant découvert la périodicité dans le monde des éléments, à une époque où de nombreux éléments n'avaient pas encore été découverts, et les poids atomiques de certains des éléments connus étaient déterminés de manière incorrecte. Mais prouver de manière irréfutable l'existence de cette régularité s'est avéré extrêmement difficile.
Lorsque Mendeleev dans ses recherches partait des poids atomiques rencontrés dans les travaux de l'époque, la périodicité était souvent violée.
Mais le scientifique n'est pas resté perplexe. Il était fermement convaincu de l'existence d'une dépendance périodique des propriétés des éléments sur leurs poids atomiques. Et lorsqu'il a observé des violations de la périodicité, une seule conclusion lui était possible - évidemment, les données dont disposait la science étaient incorrectes ou incomplètes. Il a corrigé, sur la base de calculs théoriques, les poids atomiques de certains éléments. Il en était ainsi avec l'indium, les métaux platines, l'uranium et d'autres éléments ; plus tard, des mesures plus précises de leurs poids ont confirmé l'exactitude de ces corrections.
En 1869, après avoir publié son ouvrage "La corrélation des propriétés avec le poids atomique des éléments" dans le journal de la Société russe de chimie, Mendeleev a présenté au monde scientifique la loi périodique qu'il avait découverte. Le tableau du système périodique des éléments était joint à l'article. Soulignant l'essence de la loi ouverte, le grand scientifique a également souligné l'existence d'éléments encore inconnus de la science.
Dans le tableau périodique, les éléments chimiques sont classés par ordre croissant de leur poids atomique.
Mendeleev a laissé de nombreuses places dans son système pour des éléments non encore découverts, dont le poids atomique approximatif et d'autres propriétés ont été calculés par le scientifique, en tenant compte de la nature des éléments voisins. Mendeleev pour la première fois dans l'histoire de la chimie a prédit l'existence d'éléments inconnus. Il a écrit qu'il devait y avoir plus d'éléments, qu'il a appelés ekaaluminium, ekabor et ekasilicon.
Un certain nombre de scientifiques ont réagi à la prédiction du scientifique russe avec une grande méfiance.
Mais en août 1875, le scientifique français Lecoq de Bois-baudran, au moyen d'une analyse spectrale, découvrit un nouvel élément dans la blende de zinc, qu'il appela gallium (Gallia est l'ancien nom de la France).
En 1879, le célèbre chimiste suédois Nilson découvrit le deuxième élément prédit par Mendeleïev. Les propriétés du scandium, comme Nilson a appelé le nouvel élément, coïncidaient complètement avec les propriétés de l'ekabor prédites par Mendeleïev. Même les craintes du scientifique russe que la découverte de l'écabor dans les minéraux soit entravée par la présence d'un autre élément chimique, l'yttrium, étaient justifiées.
"Ainsi," conclut Nilson son rapport sur la découverte d'un nouvel élément, "les considérations du chimiste russe sont confirmées, ce qui a non seulement permis de prédire l'existence des éléments nommés - scandium et gallium, mais aussi de prévoir leur les propriétés les plus importantes à l'avance.
Enfin, en 1886, le scientifique allemand Winkler découvrit le troisième élément prédit par Mendeleïev. Dans son rapport à ce sujet, Winkler a souligné que le nouvel élément - le germanium - est précisément le silicium électronique prédit par Mendeleïev.
C'était une célébration complète de la découverte de Mendeleïev.
Friedrich Engels a écrit que Mendeleev "a accompli un exploit scientifique" en découvrant la loi périodique.
La découverte de Mendeleev a été une puissante confirmation de l'une des lois fondamentales de la dialectique - la loi de la transition de la quantité en qualité.
Les propriétés des éléments chimiques dépendent des poids atomiques. La loi de la transition de la quantité à la qualité, comme l'écrivait Friedrich Engels, "est valable ... et pour les éléments chimiques eux-mêmes".
L'un des renforçateurs de la loi périodique de D. I. Mendeleev était le célèbre scientifique tchèque Bohuslav Brauner (1855-1935). Brauner a confirmé avec son travail que la place indiquée par Mendeleïev pour l'élément chimique béryllium dans le système est correcte. Par conséquent, le poids atomique de cet élément, calculé par le scientifique russe sur la base de la loi périodique, est également correct.
Mendeleev a écrit plus tard avec gratitude sur le travail de B. F. Brauner, rappelant combien de fois il "a entendu dire que la question du poids atomique du béryllium menace d'ébranler la généralité de la loi périodique, peut nécessiter de profondes transformations".
Sur la base de la loi qu'il a découverte, Mendeleev a corrigé le poids atomique du cérium de 92, comme tout le monde le reconnaît, à 138. Cela a provoqué une protestation houleuse de la part de certains scientifiques.
« Comment, écrivait le chimiste Rammelsberg, corriger les poids atomiques, guidé par une sorte de table ! Oui, c'est de la pure spéculation ! - il bruissa. "C'est l'ajustement des faits à une sorte de stratagème!"
Mendeleev a répondu à cela: "Je crois que maintenant cela ne devrait pas, il est impossible de faire des considérations précises sur les éléments, en contournant la loi de la périodicité."
Plus tard, Brauner, à travers ses travaux, a confirmé l'exactitude du poids atomique du cérium, théoriquement dérivé par Mendeleïev. Brauner, puis le physicien anglais Moseley, ont souligné la nécessité de distinguer les soi-disant éléments de terres rares dans un endroit spécial.
En 1884, le scientifique révolutionnaire N. A. Morozov, emprisonné dans la forteresse de Shlisselburg, y termina ses travaux sur l'analyse du tableau périodique. Il a également prédit théoriquement l'existence d'un groupe d'éléments chimiques - les gaz inertes.
L'appartenance d'un élément à l'un ou l'autre groupe du tableau périodique indique le nombre de protons et de neutrons dans le noyau de l'atome de l'élément et le nombre d'électrons dans la couche électronique.
L'appartenance d'un élément à l'une ou l'autre période du tableau périodique indique le nombre de couches dans la couche électronique de l'atome.
Là où les "gaz nobles" - hélium, néon, argon et autres - sont maintenant placés dans le tableau périodique, Morozov avait les numéros 4, 20, 40, etc., indiquant les poids atomiques des éléments manquants. Tous ces éléments chimiques ont été distingués par Morozov dans un groupe zéro séparé.
La prédiction des scientifiques russes a été confirmée par les travaux des scientifiques anglais Rayleigh et Ramsey, qui ont découvert les gaz inertes.
La grandeur du génie russe - Mendeleev est incontestable. Mais il y avait toujours des gens qui essayaient de retirer à Mendeleev le droit d'être appelé l'auteur de la loi périodique. Mendeleev est entré dans la lutte pour la priorité de la Russie dans la découverte de la loi périodique.
« L'approbation de la loi, écrivait-il, n'est possible qu'à l'aide d'en tirer des conséquences, sans lesquelles elle est impossible et inattendue, et de justifier ces conséquences par une vérification expérimentale. C'est pourquoi, ayant vu la loi périodique, j'en ai pour ma part (1869-1871) déduit de telles conséquences logiques qui pourraient montrer si elle est vraie ou non... Sans une telle méthode de test, pas une seule loi de la nature peut être établie. Ni Chancourtois, à qui les Français attribuent le droit de découvrir la loi périodique, ni Newlands, qui est mis en avant par les Britanniques, ni L. Meyer, qui a été cité par d'autres comme le fondateur de la loi périodique, n'ont osé prédire les propriétés d'éléments non découverts, modifier les "poids acceptés des atomes" et considérer généralement la loi périodique comme une nouvelle loi de la nature strictement établie, capable de couvrir des faits jusque-là non généralisés, comme je l'ai fait dès le début.
Anticipant les découvertes ultérieures des sciences naturelles, l'ingénieux créateur de la loi périodique prédit que l'atome n'est indivisible que par une méthode chimique.
Avec l'aide de la loi de Mendeleev, les scientifiques russes B. N. Chicherin et N. A. Morozov (leurs travaux sont discutés ci-dessous) ont proposé, sur la base de dispositions spéculatives, le premier modèle de l'atome, dans lequel il est décrit comme un système de corps ressemblant au solaire système. Des études expérimentales ultérieures et des calculs mathématiques ont montré qu'une telle assimilation était fondée.
La loi de Mendeleev est un outil puissant pour comprendre la nature et ses lois. Tous les développements ultérieurs de la chimie et de la physique sont allés en relation directe avec la loi de Mendeleïev et en dépendaient. Toutes les découvertes dans ces sciences étaient éclairées par sa loi. A l'aide de cette loi, la signification théorique des découvertes a été montrée. Dans le même temps, chacune de ces découvertes a conduit à un affinement et à un élargissement du droit, sans toucher à ses fondements fondamentaux.
Guidée par la loi périodique, la science a déterminé la structure des atomes de tous les éléments, qui, comme établi, consistent en une couche d'électrons et un noyau.
Le nombre d'électrons passe de un pour l'atome d'hydrogène à 101 pour l'atome de Mendeleevium, récemment découvert et nommé d'après le découvreur de la loi périodique ; ce numéro est entièrement conforme au numéro de série de l'élément dans le système Mendeleïev. La charge du noyau est égale à la somme des charges des électrons. La charge positive du noyau, qui équilibre les électrons négatifs, passe de 1 à 101. La charge positive du noyau est la propriété principale de l'atome qui lui donne son identité chimique, puisque le nombre d'électrons dépend de la charge positive de le noyau.
Le noyau s'est également révélé complexe : il est constitué de protons et de neutrons. C'est la masse de l'atome; la masse de l'électron n'est pas prise en compte puisqu'elle est 1836,5 fois inférieure à la masse du proton.
Les électrons de tous les atomes sont les mêmes, mais ils sont situés autour du noyau dans des couches différentes. Le nombre de ces couches révèle le sens le plus profond des périodes dans lesquelles tous les éléments du système de Mendeleïev sont divisés. Chaque période diffère de l'autre par la présence d'une couche électronique supplémentaire dans les atomes de ses éléments.
Les propriétés chimiques de l'atome dépendent de la structure de la couche d'électrons, puisque les réactions chimiques sont associées à l'échange d'électrons externes. De plus, un certain nombre de propriétés physiques - la conductivité électrique et thermique, ainsi que les propriétés optiques sont également associées aux électrons.
La science moderne révèle de plus en plus la signification de la brillante création de Mendeleïev.
La loi périodique indiquait la similitude des propriétés chimiques des éléments situés dans le même groupe, c'est-à-dire dans la même colonne verticale du tableau.
Or cela s'explique parfaitement par la structure de la couche électronique de l'atome. Les éléments du même groupe ont le même nombre d'électrons dans la couche externe : les éléments du premier groupe - lithium, sodium, potassium et autres - ont chacun un électron dans la couche externe ; éléments du deuxième groupe - béryllium, magnésium, calcium et autres - deux électrons chacun; éléments du troisième groupe - trois chacun, et, enfin, éléments du groupe zéro: hélium - deux, néon, krypton et autres - huit électrons chacun. C'est le nombre maximum possible d'électrons dans la couche externe et donne à ces atomes une inertie complète : dans des conditions normales, ils n'entrent pas dans les composés chimiques.
Isotopes.
La science moderne a montré que le poids des atomes d'un même élément peut ne pas être le même - cela dépend du nombre différent de neutrons dans le noyau atomique d'un élément chimique donné. Par conséquent, dans une cellule séparée du tableau périodique, il n'y a pas un type d'atome, mais plusieurs. Ces atomes sont appelés isotopes (en grec, « isotope » signifie « occupant la même place »). L'élément chimique étain se compose, par exemple, de 12 variétés, extrêmement similaires dans leurs propriétés, mais avec des poids atomiques différents : le poids atomique moyen de l'étain est de 118,7.
Presque tous les éléments ont des isotopes.
Alors que 300 isotopes naturels ont été découverts, environ 800 ont été obtenus artificiellement, mais tous sont naturellement situés dans 101 cellules du tableau périodique.
Toutes ces découvertes, rendues vivantes par la loi de Mendeleev, soulignent le génie du scientifique russe qui a découvert la loi fondamentale de la nature inanimée, qui, cependant, est également d'une importance considérable pour le monde organique.
Production artificielle de nouveaux éléments chimiques qui n'existent pas dans la nature.
Le système de Mendeleev est maintenant utilisé par les scientifiques à la fois dans la division des atomes et dans la création de nouveaux éléments.
Chimistes, physiciens, géologues, agronomes, constructeurs, mécaniciens, électriciens et astronomes sont guidés par cette loi atomique.
Le spectroscope a montré que les éléments qui existent sur Terre se retrouvent également sur d'autres planètes. Ces transformations chimiques qui ont lieu dans notre pays peuvent également avoir lieu dans d'autres parties de l'univers.
La science moderne a envahi les entrailles de l'atome. Une nouvelle science est née - la physique nucléaire. Influençant le noyau atomique, les scientifiques transforment maintenant un élément en un autre, synthétisant des éléments qui ne se trouvent pas actuellement dans la croûte terrestre. Le groupe des éléments chimiques transuraniens appartient aux nouveaux éléments créés artificiellement. La science moderne a ouvert la voie à l'utilisation de l'énergie intranucléaire. Toutes ces découvertes sont inextricablement liées à la loi de Mendeleïev.
Cette leçon traite de la loi périodique et du système périodique des éléments chimiques de D. I. Mendeleïev à la lumière de la théorie de la structure de l'atome. Les concepts suivants sont expliqués: la formulation moderne de la loi périodique, la signification physique des numéros de période et de groupe, les raisons de la périodicité des changements dans les caractéristiques et les propriétés des atomes d'éléments et de leurs composés sur les exemples de petites et grandes périodes , sous-groupes principaux, la signification physique de la loi périodique, les caractéristiques générales de l'élément et les propriétés de ses composés en fonction de la position de l'élément dans le système périodique.
Sujet : La structure de l'atome. Loi périodique
Leçon : La loi périodique et le tableau périodique des éléments chimiques D.I. Mendeleïev
Lors de la formation de la science de la chimie, les scientifiques ont tenté d'introduire dans le système des informations sur plusieurs dizaines connues à cette époque. Ce problème a également fasciné D.I. Mendeleev. Il cherchait des modèles et des relations qui couvriraient tous les éléments, et pas seulement certains d'entre eux. Mendeleev considérait la masse de son atome comme la caractéristique la plus importante d'un élément. Après avoir analysé toutes les informations sur les éléments chimiques connus à cette époque et les avoir classées par ordre croissant de leurs masses atomiques, en 1869, il a formulé la loi périodique.
Le libellé de la loi : les propriétés des éléments chimiques, des substances simples, ainsi que la composition et les propriétés des composés dépendent périodiquement de la valeur des masses atomiques.
Au moment où la loi périodique a été formulée, la structure de l'atome et l'existence de particules élémentaires n'étaient pas encore connues. Il a également été établi par la suite que les propriétés d'une substance ne dépendent pas des masses atomiques, comme le supposait Mendeleïev. Bien que, ne disposant pas de ces informations, D. I. Mendeleev n'ait commis aucune erreur dans son tableau.
Après la découverte de Moseley, qui a établi expérimentalement que la charge du noyau d'un atome coïncide avec le numéro de série de l'élément chimique indiqué par Mendeleev dans son tableau, des modifications ont été apportées à la formulation de sa loi.
Formulation moderne de la loi: les propriétés des éléments chimiques, des substances simples, ainsi que la composition et les propriétés des composés dépendent périodiquement des valeurs des charges des noyaux des atomes.
Riz. 1. L'expression graphique de la loi périodique est le Système périodique des éléments chimiques de D. I. Mendeleev
Riz. 2. Considérez la notation adoptée en utilisant l'exemple du rubidium
Chaque cellule correspondant à un élément contient : symbole chimique, nom, numéro de série correspondant au nombre de protons dans un atome, masse atomique relative. Le nombre d'électrons dans un atome correspond au nombre de protons. Le nombre de neutrons dans un atome peut être trouvé par la différence entre la masse atomique relative et le nombre de protons, c'est-à-dire le numéro de série.
N(n 0 ) = Un r - Z
Nombre relatif ordinal
nombre d'éléments de masse atomique des neutrons
Par exemple, pour l'isotope du chlore 35 CL le nombre de neutrons est : 35-17= 18
Les composants du système périodique sont groupes et périodes.
Le système périodique contient huit groupes d'éléments. Chaque groupe est composé de deux sous-groupes : principal et latéral. Les principaux sont marqués d'une lettre un, et annexes - par lettre b. Le sous-groupe principal contient plus d'éléments que le secondaire. Le sous-groupe principal contient des éléments s et p, tandis que le sous-groupe secondaire contient des éléments d.
Grouper- une colonne du système périodique, qui combine des éléments chimiques qui ont une similitude chimique en raison de configurations électroniques similaires de la couche de valence. C'est le principe fondamental de la construction du système périodique. Considérez ceci comme un exemple des éléments des deux premiers groupes.
Languette. une
Le tableau montre que les éléments du premier groupe du sous-groupe principal ont un électron de valence. Les éléments du deuxième groupe du sous-groupe principal ont deux électrons de valence.
Certains des principaux sous-groupes ont leurs propres noms spéciaux :
Languette. 2
Une chaîne, appelée période, est une séquence d'éléments disposés par ordre de charge nucléaire croissante, commençant par un métal alcalin (ou hydrogène) et se terminant par un gaz rare.
Numéro la période est le nombre de niveaux électroniques dans l'atome.
Il existe deux options principales pour représenter le système périodique : la longue période, dans laquelle 18 groupes sont distingués (Fig. 3) et la courte période, dans laquelle il y a 8 groupes, mais le concept de sous-groupes principaux et secondaires est introduit (Fig. . 1).
Devoirs
1. No. 3-5 (p. 22) Rudzitis G.E. Chimie. Principes fondamentaux de chimie générale. 11e année : manuel pour les établissements d'enseignement : niveau de base / G.E. Rudzitis, F. G. Feldman. - 14e éd. - M. : Éducation, 2012.
2. Comparez la configuration électronique des atomes de carbone et de silicium. Quels états de valence et d'oxydation peuvent-ils présenter dans les composés chimiques ? Donner les formules des composés de ces éléments avec l'hydrogène. Donnez les formules de leurs composés avec l'oxygène à l'état d'oxydation le plus élevé.
3. Écrivez les formules électroniques des enveloppes extérieures des éléments suivants : 14 Si, 15 P, 16 S, 17 Cl, 34 Se, 52 Te. Trois éléments de cette série sont des analogues chimiques (présentent des propriétés chimiques similaires). Quels sont ces éléments ?