с увеличением атомного номера уменьшается

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

Периодический закон

Периодический закон — это фундаментальный закон, который был сформулирован Д.И. Менделеевым в 1869 году.

Поэтому современная формулировка периодического закона звучит так:

« Свойства элементов, форма и свойства образованных ими соединений находятся в периодической зависимости от величины заряда ядер их атомов «.

Следствие периодического закона – изменение свойств элементов в определенных совокупностях, а также повторение свойств по периодам, т.е. через определенное число элементов. Такие совокупности Менделеев назвал периодами.

Группы – вертикальные столбцы элементов с одинаковым числом валентных электронов, равным номеру группы. Различают главные и побочные подгруппы. Главные подгруппы состоят из элементов малых и больших периодов, валентные электроны которых расположены на внешних ns— и np— подуровнях.

Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева

Периодическая система элементов Д. И. Менделеева состоит из семи периодов, которые представляют собой горизонтальные последовательности элементов, расположенные по возрастанию заряда их атомного ядра.

Каждый период (за исключением первого) начинается атомами щелочных металлов (Li, Na, К, Rb, Cs, Fr) и заканчивается благородными газами (Ne, Ar, Kr, Xe, Rn), которым предшествуют типичные неметаллы.

В периодах слева направо возрастает число электронов на внешнем уровне.

В периодах слева направо постепенно ослабевают металлические и усиливаются неметаллические свойства.

2Na + H₂ → 2NaH

В четвертом периоде вслед за Са расположены 10 переходных элементов (от скандия Sc до цинка Zn), за которыми находятся остальные 6 основных элементов периода ( от галлия Ga до криптона Кr). Аналогично построен пятый период. Переходными элементами обычно называют любые элементы с валентными d– или f–электронами.

Шестой и седьмой периоды имеют двойные вставки элементов. За элементом Ва расположены десять d–элементов (от лантана La — до ртути Hg), а после первого переходного элемента лантана La следуют 14 f–элементов — лантаноидов (Се — Lu). После ртути Hg располагаются остальные 6 основных р-элементов шестого периода (Тl — Rn).

В седьмом (незавершенном) периоде за Ас следуют 14 f–элементов- актиноидов (Th — Lr). В последнее время La и Ас стали причислять соответственно к лантаноидам и актиноидам. Лантаноиды и актиноиды помещены отдельно внизу таблицы.

Элементы в Периодической системе разделены на восемь групп (I – VIII), которые в свою очередь делятся на подгруппы — главные , или подгруппы А и побочные , или подгруппы Б. Подгруппа VIIIБ-особая, она содержит триады элементов, составляющих семейства железа (Fе, Со, Ni) и платиновых металлов (Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt).

Внутри каждой подгруппы элементы проявляют похожие свойства и схожи по химическому строению. А именно:

В главных подгруппах сверху вниз усиливаются металлические свойства и ослабевают неметаллические.

В зависимости от того, какая энергетическая орбиталь заполняется в атоме последней, химические элементы можно разделить на s-элементы, р-элементы, d- и f-элементы.

У атомов s-элементов заполняются s-орбитали на внешних энергетических уровнях. К s-элементам относятся водород и гелий, а также все элементы I и II групп главных подгрупп (литий, бериллий, натрий и др.). У p-элементов электронами заполняются p-орбитали. К ним относятся элементы III-VIII групп, главных подгрупп. У d-элементов заполняются, соответственно, d-орбитали. К ним относятся элементы побочных подгрупп.

Номер периода соответствует числу заполняемых энергетических уровней.

Номер группы, как правило, соответствует числу валентных электронов в атоме (т.е. электроном, способных к образованию химической связи).

Номер группы, как правило, соответствует высшей положительной степени окисления атома. Но есть исключения!

О каких же еще свойствах говорится в Периодическом законе?

Периодически зависят от заряда ядра такие характеристики атомов, как орбитальный радиус, энергия сродства к электрону, электроотрицательность, энергия ионизации, степень окисления и др.

Радиус атома металла равен половине расстояния между центрами двух соседних атомов в металлической кристаллической решетке. Атомный радиус зависит от типа кристаллической решетки вещества, фазового состояния и многих других свойств.

Орбитальный радиус – это теоретически рассчитанное расстояние от ядра до максимального скопления наружных электронов.

Орбитальный радиус завит в первую очередь от числа энергетических уровней, заполненных электронами.

Чем больше число энергетических уровней, заполненных электронами, тем больше радиус частицы.

Если количество заполняемых энергетических уровней одинаковое, то радиус определяется зарядом ядра частицы.

Чем больше заряд ядра, тем сильнее притяжение валентных электронов к ядру.

Чем больше притяжение валентных электронов к ядру, тем меньше радиус частицы. Следовательно:

Чем больше заряд ядра атома (при одинаковом количестве заполняемых энергетических уровней), тем меньше атомный радиус.

В группах сверху вниз увеличивается число энергетических уровней у атомов. Чем больше количество энергетических уровней у атома, тем дальше расположены электроны внешнего энергетического уровня от ядра и тем больше орбитальный радиус атома.

В главных подгруппах сверху вниз увеличивается орбитальный радиус.

В периодах же число энергетических уровней не изменяется. Зато в периодах слева направо увеличивается заряд ядра атомов. Следовательно, в периодах слева направо уменьшается орбитальный радиус атомов.

В периодах слева направо орбитальный радиус атомов уменьшается.

1) O 2) Se 3) F 4) S 5) Na

В одной группе Периодической системы находятся элементы кислород O, селен Se и сера S.

В группе снизу вверх атомный радиус уменьшается, а сверху вниз – увеличивается. Следовательно, правильный ответ: O, S, Se или 142.

Ответ: 142

Рассмотрим закономерности изменения радиусов ионов : катионов и анионов.

Катионы – это положительно заряженные ионы. Катионы образуются, если атом отдает электроны.

Радиус катиона меньше радиуса соответствующего атома. С увеличением положительного заряда иона радиус уменьшается.

Анионы – это отрицательно заряженные ионы. Анионы образуются, если атом принимает электроны.

Радиус аниона больше радиуса соответствующего атома.

Радиусы ионов также зависят от числа заполненных энергетических уровней в ионе и от заряда ядра.

Изоэлектронные ионы – это ионы с одинаковым числом электронов. Для изоэлектронных частиц радиус также определяется зарядом ядра: чем больше заряд ядра иона, тем меньше радиус.

Еще одно очень важное свойство атомов – электроотрицательность (ЭО).

Электроотрицательность – это способность атома смещать к себе электроны других атомов при образовании связи. Оценить электроотрицательность можно только примерно. В настоящее время существует несколько систем оценки относительной электроотрицательности атомов. Одна из наиболее распространенных – шкала Полинга.

По Полингу наиболее электроотрицательный атом – фтор (значение ЭО≈4). Наименее элекроотрицательный атом –франций (ЭО = 0,7).

В главных подгруппах сверху вниз уменьшается электроотрицательность.

В периодах слева направо электроотрицательность увеличивается.

Упражнение 1 Номер периода в Периодической системе Д. И. Менделеева соответствует
1) числу энергетических уровней в атоме
2) числу валентных электронов в атоме
3) числу неспаренных электронов в атоме
4) общему числу электронов в атоме

Упражнение 2 Число электронов в электронной оболочке атома определяется
1) числом протонов
2) числом нейтронов
3) числом энергетических уровней
4) величиной относительной атомной массы

Упражнение 3 В ряду химических элементов кремний ⟶ фосфор ⟶ сера уменьшается:
1) способность атома принимать электроны
2) высшая степень окисления
3) низшая степень окисления
4) радиус атома

Упражнение 4 У элементов А групп с увеличением атомного номера уменьшается
1) атомный радиус
2) заряд ядра атома
3) число валентных электронов в атомах
4) электроотрицательность

Упражнение 5 В главных подгруппах Периодической системы Д.И. Менделеева снизу вверх основные свойства гидроксидов металлов
1) увеличиваются
2) уменьшаются
3) не изменяются
4) изменяются периодически

Упражнение 6 Среди элементов IVА группы максимальный радиус атома имеет
1) германий
2) углерод
3) олово
4) кремний
В группе с увеличением порядкового номера элемента радиус атома увеличивается, поскольку увеличивается число энергетических уровней в электронной оболочке.

Упражнение 7 Наиболее выражены металлические свойства у элемента
1) Na
2) Mg
3) K
4) Ca
К ― щёлочный металл с большим порядковым номером.

Упражнение 8 Менее выраженные неметаллические свойства, чем кремний, имеет элемент
1) углерод
2) германий
3) фосфор
4) азот

Упражнение 9 Наиболее сильное основание соответствует элементу
1) Mg
2) K
3) Li
4) Ba
К ― щёлочный металл с большим порядковым номером.

Упражнение 10 Кислотные свойства оксидов в ряду N₂O₅ ⟶ P₂O₅ ⟶ As₂O₅ ⟶ Sb₂O₅
1) ослабевают
2) усиливаются
3) не изменяются
4) изменяются периодически
Элементы принадлежат к одной группе, а в группе с увеличением порядкового номера элемента кислотные свойства оксидов ослабевают.

Источник

ПСХЭ и ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ЗАКОН

1. В ряду Na —>Mg —>Al —>Si

1) увеличивается число энергетических уровней в атомах

2) усиливаются металлические свойства элементов

3) уменьшается высшая степень окисления элементов

4) ослабевают металлические свойства элементов

2. У элементов подгруппы углерода с увеличением атомного номера уменьшается:

2) заряд ядра атома

3) число валентных электронов в атомах

3. В ряду элементов азот – кислород – фтор возрастает:

1) валентность по водороду

2) число энергетических уровней

3) число внешних электронов

4) число неспаренных электронов

1) способность атома отдавать электроны

2) высшая степень окисления

3) низшая степень окисления

5. Более выраженные неметаллические свойства по сравнению с кремнием имеет:

1) углерод 2) германий 3) алюминий 4) бор

6. С ростом заряда ядра атомов кислотные свойства оксидов в ряду

N₂O₅ —> P₂O₅ —> As₂O₅ —> Sb₂O₅

4) изменяются периодически

7. В порядке возрастания неметаллических свойств элементы расположены в ряду:

8. В порядке усиления металлических свойств элементы расположены в ряду:

1) А1,Са,К 2) Ca.Ga.Fe 3) K,Al,Mg 4) Li,Be,Mg

9. В порядке возрастания атомного радиуса элементы расположены в ряду:

10. Элемент, образующий газообразное водородное соединение, соответствующее общей формуле RH₂:

1) бор 2) калий 3) сера 4) хром

11. В главных подгруппах периодической системы восстановительная способность атомов химических элементов растет с:

1) уменьшением радиуса атомов

2) увеличением числа энергетических уровней в атомах

3) уменьшением числа протонов в ядрах атомов

4) увеличением числа валентных электронов

12. Элемент Э, входящий в состав кислоты НЭО_4, расположен в периодической системе в… группе:

1) IV 2) V 3) VI 4) VII

4) сначала уменьшаются, потом увеличиваются

14. Простые вещества расположены в порядке усиления металлических свойств в ряду:

Источник

§ 36. Периодическая система Д. И. Менделеева и строение атома

Символика Периодической системы Д. И. Менделеева

Закономерности изменения свойств элементов и их соединений

Изменение свойств элементов и образованных ими веществ в пределах одного периода с увеличением порядкового номера элемента.

3. Не изменяется число электронных слоёв (энергетических уровней) в атоме.

Изменение свойств элементов и образованных ими веществ в пределах одной А группы с увеличением порядкового номера элемента.

Примеры тестовых заданий и рекомендации к их выполнению

1. Наименьший радиус имеет атом

1) фтора 2) бериллия 3) бария 4) кремния

Наименьший радиус атома имеет элемент, расположенный как можно правее и как можно выше в Периодической таблице химических элементов. Этому условию отвечает фтор. Ответ: 1.

2. Одинаковое число электронов на внешнем энергетическом уровне имеют атомы хлора и атомы

1) марганца 2) серы 3) аргона 4) брома

Так как одинаковое число электронов на внешнем энергетическом уровне имеют атомы элементов одной группы, то отправной точкой для выбора верного ответа явится определение группы, в которой находится хлор, — VIIA. Из предложенных вариантов этому условию соответствует бром. Ответ: 4.

3. Одинаковую электронную конфигурацию имеют атом неона и ион

Ключом к нахождению правильного ответа является определение периода, в котором находится неон, — 2-й. Следовательно, условию задания будет соответствовать катион магния. Ответ: 1.

4. Частицей, имеющей такое же строение электронной оболочки, как у атома аргона, является

5. Число электронов в ионе Аl 3+ равно

6. Высшие оксид и соответствующий ему гидроксид с наиболее выраженными основными свойствами образует

1) калий 2) кальций 3) индий 4) алюминий

Наиболее сильные основные свойства проявляют оксиды и гидрооксиды щелочных металлов, т. е. элементов lA группы. Ответ: 1.

7. В порядке усиления металлических свойств элементы расположены в ряду

1) Аl, Са, К 2) Ва, Са, Mg 3)К, Са, Ga 4) Na, Mg, Аl

Так как металлические свойства наиболее выражены у щелочных металлов, то, очевидно, именно щелочной металл должен завершать искомую тройку элементов. Ответ: 1.

8. Легче всего присоединяют электроны атомы

1) хлора 2)серы 3)селена 4)брома

Присоединение электронов характеризует окислительные свойства элементов. Наиболее выражены эти свойства у элементов, имеющих большее значение номера группы и меньшее значение номера периода. Ответ: 1.

9. Высшие оксид и соответствующий ему гидроксид с наиболее выраженными кислотными свойствами образует

1) фосфор 2) кремний 3) хлор 4) сера

Анализ положения предложенных в задании элементов в Периодической системе Д. И. Менделеева позволяет прийти к выводу, что все они находятся в 3-м периоде. Знание закономерностей изменения кислотно-оснбвных свойств оксидов и гидроксидов, образованных элементами одного периода, даст возможность определить верный ответ. Ответ: 3.

10. В порядке усиления неметаллических свойств простых веществ образующие их элементы расположены в ряду

1) С, Si, Ge 2) Se, S, О 3) F, О, N 4) Se, As, Ge

Это задание требует знания закономерностей изменения металлических и неметаллических свойств простых веществ, образованных химическими элементами, в периодах и группах. Анализ положения предложенных троек элементов в Периодической системе Д. И. Менделеева позволяет прийти к выводу, что варианты 1 и 2 содержат по три элемента, соответственно IV и VI групп. Однако если в первой тройке элементы расположены в порядке возрастания зарядов их атомных ядер, то во второй, наоборот, в порядке их убывания. Ответ: 2.

Остальные варианты ответов в целях экономии времени можно даже не анализировать, так как верный ответ найден.

1. Номер периода в Периодической системе Д. И. Менделеева соответствует

1) числу энергетических уровней в атоме
2) числу валентных электронов в атоме
3) числу неспаренных электронов в атоме
4) общему числу электронов в атоме

2. Число электронов в электронной оболочке атома определяется

1) числом протонов
2) числом нейтронов
3) числом энергетических уровней
4) величиной относительной атомной массы

3. В ряду химических элементов

кремний → фосфор → сера уменьшается

1) способность атома принимать электроны
2) высшая степень окисления
3) низшая степень окисления
4) радиус атома

4. У элементов А групп с увеличением атомного номера уменьшается

1) атомный радиус
2) заряд ядра атома
3) число валентных электронов в атомах
4) электроотрицательность

5. В главных подгруппах Периодической системы Д. И. Менделеева снизу вверх основные свойства гидроксидов металлов

1) увеличиваются 3) не изменяются
2) уменьшаются 4) изменяются периодически

6. Среди элементов IVA группы максимальный радиус атома имеет

1) германий 2) углерод 3) олово 4) кремний

7. Наиболее выражены металлические свойства у элемента

1) Na 2) Mg 3) К 4) Са

8. Менее выраженные неметаллические свойства, чем кремний, имеет элемент

1) углерод 2) германий 3) фосфор 4) азот

9. Наиболее сильное основание соответствует элементу

1) Mg 2) К 3) Li 4) Ва

10. Кислотные свойства оксидов в ряду

1) ослабевают 3) не изменяются
2) усиливаются 4) изменяются периодически

Источник