Как мы уже говорили в статье про строение атома (ссылка будет в конце статьи) с помощью таблицы Д.И.Менделеева можно сказать об электронном строении атома, а это во многом объясняет его химические свойства. Но на самом деле, таблица Менделеева - это больше, чем просто атомная масса, электронное строение и порядок химических элементов. Давайте рассмотрим основное положение данного закона.
Свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов, находятся в периодической зависимости от величины атомных весов элементов.
Действительно, когда Менделееву удалось проанализировать данные и расположить химические элементы в порядке возрастания атомных весов, то он сделал гениальное на тот момент умозаключение о том, что схожие по химическим свойствам элементы встречаются через определенные интервалы и, таким образом, в ряду элементов их химические свойства периодически повторяются.
Конечно, есть небольшое исключение в виде калия(39,098), он находится после аргона, но относительная атомная масса его меньше. Точно также теллур находится до йода, хотя его масса больше массы йода, и кобальт находится до никеля. Этому есть объяснение, которое идеально вписывается в современную теорию строения атома.
Дело в том, что сам Менделеев в своей таблице расположил их таким образом. Это говорит о том, что он руководствовался не только увеличением атомного веса, но в первую очередь химическими свойствами данных элементов, а в случае с калием, это полностью оправдано, поскольку Менделеев сравнивал химические свойства атомов по кислороду. То есть калий образует такой же оксид, как и натрий с литием, а аргон вообще их не образует.
Современная же формулировка данного закона выглядит следующим образом:
Свойства элементов, а также свойства образуемых ими простых и сложных веществ, находятся в периодической зависимости от величины заряда ядер их атомов.
Причина периодичности проста - это повторение конфигураций внешнего энергетического уровня с возрастанием заряда атома.
Закономерности изменения некоторых свойств химических элементов.
Поговорим о том, как с помощью таблицы Менделеева объяснять характеристики атома, которые непосредственно влияют на его химические свойства.
Итак. Начнём с того что атомный номер или порядковый номер - это количество протонов и, соответственно, электронов в данном атоме. Количество протонов влияет на заряд атома, а количество электронов нужно, для того чтобы строить электронную конфигурацию.
Раз уж мы затронули термин "электронная конфигурация", то следует упомянуть и Правило Октета. Это правило по сути являлось первой попыткой для объяснения, почему один атом будет принимать электроны, а другой - отдавать. И звучит он следующим образом.
Атомы образуют химические связи в результате объединения в электронные пары, необходимых для формирования завершенного внешнего уровня.
То есть если рассуждать по данному правилу, то фтор (и остальные элементы 7 группы главной подгруппы) будет склонен принимать электроны, поскольку ему не хватает всего 1 электрона до завершения внешнего энергетического уровня, в то время как литий( а также элементы 1 группы главной подгруппы) склонен отдавать электроны, поскольку у него есть один лишний электрон и завершенный 1 уровень.
Вы часто могли встретить электронную конфигурацию в таком виде:
Na - [Ne] 3s¹. Этот вид электронной конфигурации тоже информативен и довольно часто используется. Здесь очень четко видна идея Правила Октета. Мы можем увидеть, что по сути нам не интересно, какие уровни, подуровни у натрия до его внешнего энергетического уровня. Потому что в образовании химической связи участвуют только валентные электроны, а электроны на предыдущих энергетических уровнях мы показываем обобщенно, в виде ЭК благородного газа (Ne). Вот еще примеры.
K - [Ar] 4s¹
P - [Ne] 3s² 3p³
Fe - [Ar] 4s² 3d⁶
I - [Kr] 5s² 5p⁵ и т.д.
Конечно, это правило до сих пор применимо. Но чаще всего мы обращаем внимание на изменение радиуса атома. Понятно, что с логарифмической линейкой мы не сидим, когда говорим о радиусе атома, но об изменении размеров мы говорить вполне можем.
Радиус атома
Следуя общим тенденциям, в периодах радиус атома уменьшается с увеличением атомного номера элемента, т.е. слева направо. Происходит последовательное заполнение электронных оболочек новыми электронами, что приводит к усилению притяжения электронов к ядру и, как следствие, сужению размеров атома.
Однако, при движении вниз по группе элементов главной подгруппы, радиус атома увеличивается. Это обусловлено добавлением новой электронной оболочки с каждым последующим элементом, что приводит к увеличению эффективного объема атома без значительного увеличения ядерного заряда.
Электроотрицательность
Еще одно свойство атома, которое необходимо знать. Сначала определим, что такое электроотрицательность.
Электроотрицательность - это способность атома перетягивать на себя электронную пары (электроны).
Все, что нужно запомнить, F (фтор) - самый электроотрицательный элемент. Электроны он будет только принимать, обратный переход, т.е. от фтора к другому элементу, невозможен. Радиус фтора самый маленький из всей таблицы Менделеева.
То есть рассуждать на начальном этапе предлагаю так.
Красными стрелочками показано направление в сторону фтора. По данным направлениям радиус атома (в случае групп только в главных подгруппах) уменьшается, а электроотрицательность увеличивается.
Согласен, что в какой-то степени выглядит ненаучно, но так проще запомнить).
Металлические и неметаллические свойства.
Для начала скажем, что такое металл. Металлы - это группа химических элементов, простые вещества которых обладают следующими признаками:
- Высокая тепло- и электропроводность
- Высокая пластичность, ковкость
- Металлический блеск
- С точки зрения химии, электроны металлы только отдают при образовании химической связи.
В то же время, неметаллы - это термин, который используется наверное только в химии; характеризует способность атома к принятию электронов. И тут опять же стоит обратиться к рисунку 2. Фтор (F), исходя из размера атома, является самым сильным неметаллом. Соответственно, по диагонали цезий (Cs) обладает ярко-выраженными металлическими свойствами. Почему не франций (Fr)? Поскольку франций является уже элементом седьмом периоде, он обладает львиной долей радиоактивности, поэтому нет смысла его рассматривать в контексте данных закономерностей.
В периодах металлические свойства уменьшаются слева направо, а в группах сверху вниз - увеличиваются. И наоборот, неметаллические свойства усиливаются в периодах слева направо, в сторону фтора, а в группах сверху вниз - уменьшаются.
Окислительно-восстановительные свойства
Данные свойства также зависят от строения атома, а точнее от размера радиуса атома. Объясняется зависимость очень просто. Чем меньше размер атома, тем больше способность принимать электроны, а это и есть окислительные свойства. То есть фтор (F) - самый сильный окислитель.
Окислитель - это атом, который принимает электроны, следовательно, понижает свою степень окисления.
Напротив, восстановитель - это атом, который отдает электроны, а значит повышает свою степень окисления.
Окислительные свойства в периоде слева направо усиливаются, а в группах сверху вниз - ослабевают. И наоборот, восстановительные свойства в периодах слева направо ослабевают, а в группах сверху вниз - усиливаются.
Данные свойства являются фундаментальными для дальнейшего понимания химии. Ну и в ЕГЭ - это задание 2. Оно оценивается в 1 балл, собственно, зная эти свойства, Вы сможете решить это задание в доли секунды.
Друзья, надеюсь Вам была полезна данная статья. Для того чтобы не пропустить еще больше полезных материалов, поставьте лайк и подпишитесь, впереди много всего интересного!
До встречи на канале!
Ссылки на полезные статьи:
