Периодический закон и периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева

В современной науке таблицу Д. И. Менделеева называют Периодической системой химических элементов. Почему «периодической», понятно: общие закономерности в изменении свойств атомов, простых и сложных веществ, образованных химическими элементами, повторяются в этой системе через определённые интервалы — периоды. Таким образом, все существующие в мире химические элементы подчиняются единому, объективно действующему в природе периодическому закону, графическим отображением которого является Периодическая система элементов. Этот закон и система носят имя великого русского химика Д. И. Менделеева. Радиус атома с увеличением зарядов ядер атомов в периоде уменьшается, так как притяжение ядром электронных оболочек усиливается. Происходит своеобразное их сжатие. От лития к неону заряд ядра постепенно увеличивается (от 3 до 10), что обуславливает возрастание сил притяжения электронов к ядру, размеры атомов уменьшаются. Поэтому в начале периода расположены элементы с небольшим числом электронов на внешнем электронном слое и большим радиусом атома. Электроны, находящиеся дальше от ядра, легко от него отрываются, что характерно для элементов-металлов. В одной и той же группе с увеличением номера периода атомные радиусы возрастают , так как увеличение заряда атома оказывает противоположный эффект. С точки зрения теории строения атомов, принадлежность элементов к металлам или неметаллам определяется способностью их атомов отдавать или присоединять электроны. Атомы металлов сравнительно легко отдают электроны и не могут их присоединять для достраивания своего внешнего электронного слоя.

Законы изменения свойств химических элементов в таблице Менделеева

Перечислим закономерности изменения свойств, проявляемые в пределах периодов:

• металлические свойства уменьшаются;
• неметаллические свойства усиливаются;
• степень окисления элементов в высших оксидах возрастает от +1 до +7 (+8 для Os и Ru);
• степень окисления элементов в летучих водородных соединениях возрастает от -4 до -1;
• оксиды от основных через амфотерные сменяются кислотными оксидами;
• гидроксиды от щелочей через амфотерные сменяются кислотами.

Периодический закон Менделеева

Свойства элементов в зависимости от массы атомного ядра

Д. И. Менделеев в 1869 г. сделал вывод — сформулировал Периодический закон, который звучит так:

Свойства химических элементов и образованных ими веществ находятся в периодической зависимости от относительных атомных масс элементов.

Систематизируя химические элементы на основе их относительных атомных масс, Менделеев уделял большое внимание также свойствам элементов и образуемых ими веществ, распределяя элементы со сходными свойствами в вертикальные столбцы — группы. Иногда, в нарушение выявленной им закономерности, Менделеев ставил более тяжёлые элементы с меньшими значениями относительных атомных масс. Например, он записал в свою таблицу кобальт перед никелем, теллур перед йодом, а когда были открыты инертные (благородные) газы, — аргон перед калием. Такой порядок расположения Менделеев считал необходимым, потому что иначе эти элементы попали бы в группы несходных с ними по свойствам элементов, в частности щелочной металл калий попал бы в группу инертных газов, а инертный газ аргон — в группу щелочных металлов. Д. И. Менделеев не мог объяснить эти исключения из общего правила, не мог объяснить и причину периодичности свойств элементов и образованных ими веществ. Однако он предвидел, что эта причина кроется в сложном строении атома, внутреннее строение которого в то время не было изучено.

Свойства элементов в зависимости от заряда атомного ядра

В соответствии с современными представлениями о строении атома, основой классификации химических элементов являются заряды их атомных ядер, и современная формулировка Периодического закона такова:

Свойства химических элементов и образованных ими веществ находятся в периодической зависимости от зарядов их атомных ядер.

Периодичность в изменении свойств элементов объясняется периодической повторяемостью в строении внешних энергетических уровней их атомов. Именно число энергетических уровней, общее число расположенных на них электронов и число электронов на внешнем уровне отражают принятую в Периодической системе символику, то есть раскрывают физический смысл номера периода, номера группы и порядкового номера элемента. Строение атома позволяет объяснить и причины изменения металлических и неметаллических свойств элементов в периодах и группах. Периодический закон и Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева обобщают сведения о химических элементах и образованных ими веществах и объясняют периодичность в изменении их свойств и причину сходства свойств элементов одной и той же группы. Эти два важнейших значения Периодического закона и Периодической системы дополняет ещё одно, которое заключается в возможности прогнозировать, то есть предсказывать, описывать свойства и указывать пути открытия новых химических элементов.