Rn dans le tableau périodique, mots croisés à 5 lettres. Le tableau périodique de Mendeleïev

Comment utiliser le tableau périodique ?Pour une personne non-initiée, la lecture du tableau périodique est la même que pour un gnome regardant les anciennes runes des elfes. Et le tableau périodique, en passant, s'il est utilisé correctement, peut en dire long sur le monde. En plus de bien vous servir lors de l’examen, il est aussi tout simplement irremplaçable lors de la résolution énorme montant problèmes chimiques et physiques. Mais comment le lire ? Heureusement, aujourd’hui tout le monde peut apprendre cet art. Dans cet article, nous vous expliquerons comment comprendre le tableau périodique.

Le tableau périodique des éléments chimiques (tableau de Mendeleev) est une classification des éléments chimiques qui établit la dépendance de diverses propriétés des éléments sur la charge du noyau atomique.

Historique de la création de la Table

Dmitri Ivanovitch Mendeleev n'était pas un simple chimiste, si quelqu'un le pense. Il était chimiste, physicien, géologue, métrologue, écologiste, économiste, ouvrier pétrolier, aéronaute, fabricant d'instruments et enseignant. Au cours de sa vie, le scientifique a réussi à mener de nombreuses recherches fondamentales dans divers domaines de la connaissance. Par exemple, il est largement admis que c'est Mendeleïev qui a calculé la force idéale de la vodka - 40 degrés. Nous ne savons pas ce que Mendeleïev pensait de la vodka, mais nous savons avec certitude que sa thèse sur le thème « Discours sur la combinaison de l'alcool et de l'eau » n'avait rien à voir avec la vodka et prenait en compte des concentrations d'alcool à partir de 70 degrés. Avec tous les mérites du scientifique, la découverte de la loi périodique des éléments chimiques, l'une des lois fondamentales de la nature, lui a valu la plus grande renommée.

Il existe une légende selon laquelle un scientifique rêvait du tableau périodique, après quoi il lui suffisait d'affiner l'idée qui était apparue. Mais si c'était aussi simple... Cette version La création du tableau périodique n’est apparemment rien de plus qu’une légende. Lorsqu'on lui a demandé comment la table avait été ouverte, Dmitri Ivanovitch lui-même a répondu : « J’y pense depuis peut-être vingt ans, mais vous pensez : j’étais assis là et tout d’un coup… c’est fait.

Au milieu du XIXe siècle, des tentatives d'agencement des éléments chimiques connus (63 éléments étaient connus) ont été entreprises en parallèle par plusieurs scientifiques. Par exemple, en 1862, Alexandre Emile Chancourtois plaçait des éléments le long d'une hélice et notait une répétition cyclique propriétés chimiques. Le chimiste et musicien John Alexander Newlands a proposé sa version du tableau périodique en 1866. Un fait intéressant est que le scientifique a essayé de découvrir une sorte d'harmonie musicale mystique dans la disposition des éléments. Entre autres tentatives, il y a eu aussi celle de Mendeleïev, qui a été couronnée de succès.

En 1869, le premier diagramme de tableau est publié et le 1er mars 1869 est considéré comme le jour de l'ouverture de la loi périodique. L'essence de la découverte de Mendeleev était que les propriétés des éléments de masse atomique croissante ne changent pas de manière monotone, mais périodiquement. La première version du tableau ne contenait que 63 éléments, mais Mendeleïev a pris un certain nombre de décisions très peu conventionnelles. Ainsi, il a deviné laisser de la place dans le tableau pour les éléments encore inconnus et a également modifié les masses atomiques de certains éléments. L'exactitude fondamentale de la loi dérivée de Mendeleïev a été confirmée très rapidement, après la découverte du gallium, du scandium et du germanium, dont le scientifique avait prédit l'existence.

Vue moderne du tableau périodique

Ci-dessous le tableau lui-même

Aujourd'hui, au lieu du poids atomique (masse atomique), le concept de numéro atomique(nombre de protons dans le noyau). Le tableau contient 120 éléments, disposés de gauche à droite par ordre croissant de numéro atomique (nombre de protons).

Les colonnes du tableau représentent ce qu'on appelle des groupes et les lignes représentent des périodes. Le tableau comporte 18 groupes et 8 périodes.

Les propriétés métalliques des éléments diminuent lorsqu'ils se déplacent sur une période de gauche à droite et augmentent dans la direction opposée.
La taille des atomes diminue lorsqu’on se déplace de gauche à droite le long des périodes.
À mesure que vous vous déplacez de haut en bas dans le groupe, les propriétés réductrices du métal augmentent.
Les propriétés oxydantes et non métalliques augmentent lors du déplacement sur une période de gauche à droite JE.

Qu’apprend-on sur un élément du tableau ? Par exemple, prenons le troisième élément du tableau, le lithium, et considérons-le en détail.

Tout d’abord, nous voyons le symbole de l’élément lui-même et son nom en dessous. Dans le coin supérieur gauche se trouve le numéro atomique de l’élément, dans quel ordre l’élément est disposé dans le tableau. Le numéro atomique, comme déjà mentionné, est égal au nombre de protons dans le noyau. Le nombre de protons positifs est généralement égal au nombre d’électrons négatifs dans un atome (sauf dans les isotopes).

La masse atomique est indiquée sous le numéro atomique (dans cette version du tableau). Si on arrondit la masse atomique à l’entier le plus proche, on obtient ce qu’on appelle le nombre de masse. La différence entre le nombre de masse et le numéro atomique donne le nombre de neutrons présents dans le noyau. Ainsi, le nombre de neutrons dans un noyau d’hélium est de deux et dans le lithium de quatre.

Notre cours « Tableau périodique pour les nuls » est terminé. En conclusion, nous vous invitons à regarder la vidéo thématique, et nous espérons que la question de savoir comment utiliser le tableau périodique de Mendeleïev est devenue plus claire pour vous. Nous vous rappelons qu'il est toujours plus efficace d'étudier une nouvelle matière non pas seul, mais avec l'aide d'un mentor expérimenté. C'est pourquoi il ne faut jamais les oublier, qui se feront un plaisir de partager avec vous leurs connaissances et leur expérience.

Il s'appuie sur les travaux de Robert Boyle et d'Antoine Lavuzier. Le premier scientifique prônait la recherche d'éléments chimiques indécomposables. Boyle en a répertorié 15 en 1668.

Lavouzier leur en ajouta 13 autres, mais un siècle plus tard. La recherche s'éternise car il n'existe pas de théorie cohérente sur la connexion entre les éléments. Finalement, Dmitri Mendeleev est entré dans le « jeu ». Il a décidé qu’il existait un lien entre la masse atomique des substances et leur place dans le système.

Cette théorie a permis au scientifique de découvrir des dizaines d’éléments sans les découvrir dans la pratique, mais dans la nature. Cela a été placé sur les épaules des descendants. Mais maintenant, il ne s’agit plus d’eux. Consacrons l'article au grand scientifique russe et à sa table.

L'histoire de la création du tableau périodique

Tableau de Mendeleïev a commencé avec le livre « Relation des propriétés avec le poids atomique des éléments ». L'ouvrage a été publié dans les années 1870. Dans le même temps, le scientifique russe s’est exprimé devant la société chimique du pays et a envoyé la première version du tableau à ses collègues étrangers.

Avant Mendeleïev, 63 éléments avaient été découverts par divers scientifiques. Notre compatriote a commencé par comparer leurs propriétés. Tout d’abord, j’ai travaillé avec le potassium et le chlore. Ensuite, j’ai repris le groupe des métaux du groupe alcalin.

Le chimiste a acquis une table spéciale et des cartes d'éléments pour les jouer comme un solitaire, en recherchant les correspondances et les combinaisons nécessaires. En conséquence, une idée est venue : - les propriétés des composants dépendent de la masse de leurs atomes. Donc, éléments du tableau périodique alignés.

La découverte du maestro en chimie a été la décision de laisser des espaces vides dans ces rangées. La périodicité de la différence entre les masses atomiques a obligé le scientifique à supposer que tous les éléments ne sont pas connus de l'humanité. Les écarts de poids entre certains « voisins » étaient trop importants.

C'est pourquoi, tableau périodique est devenu comme un terrain d’échecs, avec une abondance de cellules « blanches ». Le temps a montré qu’ils attendaient bel et bien leurs « invités ». Par exemple, ils sont devenus des gaz inertes. L'hélium, le néon, l'argon, le krypton, la radioactivité et le xénon n'ont été découverts que dans les années 30 du 20e siècle.

Parlons maintenant des mythes. Il est largement admis que tableau chimique périodique lui est apparu en rêve. Ce sont les machinations des professeurs d'université, ou plutôt de l'un d'entre eux, Alexandre Inostrantsev. Il s'agit d'un géologue russe qui a enseigné à l'Université des Mines de Saint-Pétersbourg.

Inostrantsev connaissait Mendeleev et lui rendit visite. Un jour, épuisé par les recherches, Dmitry s'endormit juste devant Alexandre. Il attendit que le pharmacien se réveille et voie Mendeleïev prendre un morceau de papier et écrire la version finale du tableau.

En fait, le scientifique n'a tout simplement pas eu le temps de le faire avant que Morpheus ne le capture. Cependant, Inostrantsev voulait amuser ses élèves. Sur la base de ce qu'il a vu, le géologue a inventé une histoire que les auditeurs reconnaissants ont rapidement diffusée auprès des masses.

Caractéristiques du tableau périodique

Depuis la première version en 1969 tableau périodique a été modifié plus d'une fois. Ainsi, avec la découverte des gaz rares dans les années 1930, il a été possible de dériver une nouvelle dépendance des éléments - par rapport à leur numéro atomique, et non par rapport à la masse, comme l'a déclaré l'auteur du système.

La notion de « poids atomique » a été remplacée par celle de « numéro atomique ». Il était possible d'étudier le nombre de protons dans les noyaux des atomes. Ce chiffre est le numéro de série de l'élément.

Les scientifiques du XXe siècle ont également étudié la structure électronique des atomes. Cela affecte également la périodicité des éléments et se reflète dans les éditions ultérieures. Tableaux périodiques. Photo La liste montre que les substances qu'elle contient sont disposées à mesure que leur poids atomique augmente.

Ils n'ont pas changé le principe fondamental. La masse augmente de gauche à droite. En même temps, le tableau n'est pas unique, mais divisé en 7 périodes. D'où le nom de la liste. Le point est une ligne horizontale. Son début est constitué de métaux typiques, sa fin est constituée d'éléments sans propriétés métalliques. La diminution est progressive.

Il y a des grandes et des petites périodes. Les premiers sont en début de tableau, ils sont au nombre de 3. Un point de 2 éléments ouvre la liste. Viennent ensuite deux colonnes contenant chacune 8 éléments. Les 4 périodes restantes sont grandes. Le 6ème est le plus long, avec 32 éléments. Dans les 4e et 5e, ils sont 18, et dans la 7e, 24.

Tu peux compter combien d'éléments y a-t-il dans le tableau Mendeleïev. Il y a 112 titres au total. A savoir des noms. Il y a 118 cellules et il existe des variantes de la liste avec 126 champs. Il reste encore des cellules vides pour les éléments non découverts qui n'ont pas de nom.

Toutes les périodes ne tiennent pas sur une seule ligne. Les grandes périodes se composent de 2 lignes. La quantité de métaux qu'ils contiennent est supérieure. Par conséquent, les résultats leur sont entièrement dédiés. Une diminution progressive des métaux vers les substances inertes est observée dans les rangées supérieures.

Images du tableau périodique divisé et vertical. Ce groupes dans le tableau périodique, il y en a 8. Les éléments ayant des propriétés chimiques similaires sont disposés verticalement. Ils sont divisés en sous-groupes principaux et secondaires. Ces dernières ne débutent qu'à partir de la 4ème période. Les principaux sous-groupes comprennent également des éléments de petites périodes.

L'essence du tableau périodique

Noms des éléments du tableau périodique– cela fait 112 postes. L'essence de leur disposition en une seule liste est la systématisation des éléments primaires. Les gens ont commencé à lutter contre cela dans les temps anciens.

Aristote fut l’un des premiers à comprendre de quoi toutes choses sont faites. Il s'est basé sur les propriétés des substances - le froid et la chaleur. Empidocle a identifié 4 principes fondamentaux selon les éléments : l'eau, la terre, le feu et l'air.

Métaux dans le tableau périodique, comme d'autres éléments, sont les mêmes principes fondamentaux, mais d'un point de vue moderne. Le chimiste russe a réussi à découvrir la plupart des composants de notre monde et à suggérer l'existence d'éléments primaires encore inconnus.

Il se trouve que prononciation du tableau périodique– exprimer un certain modèle de notre réalité, le décomposer en ses composantes. Cependant, les apprendre n’est pas si simple. Essayons de faciliter la tâche en décrivant quelques méthodes efficaces.

Comment apprendre le tableau périodique

Commençons avec méthode moderne. Les informaticiens ont développé un certain nombre de jeux flash pour aider à mémoriser la liste périodique. Les participants au projet sont invités à trouver des éléments en utilisant différentes options, par exemple le nom, la masse atomique ou la désignation d'une lettre.

Le joueur a le droit de choisir le domaine d'activité - seulement une partie du tableau, ou la totalité. C'est également notre choix d'exclure les noms d'éléments et autres paramètres. Cela rend la recherche difficile. Pour les avancés, il existe également une minuterie, c'est-à-dire que l'entraînement s'effectue à grande vitesse.

Conditions de jeu faire des études nombre d'éléments dans le tableau de Mendleïev pas ennuyeux, mais divertissant. L'excitation se réveille et il devient plus facile de systématiser les connaissances dans votre tête. Ceux qui n'acceptent pas les projets flash informatiques proposent une manière plus traditionnelle de mémoriser une liste.

Il est divisé en 8 groupes, soit 18 (selon l'édition de 1989). Pour faciliter la mémorisation, il est préférable de créer plusieurs tableaux distincts plutôt que de travailler sur une version entière. Ils aident également Images visuelles, sélectionnés pour chacun des éléments. Vous devez vous fier à vos propres associations.

Ainsi, le fer dans le cerveau peut être corrélé, par exemple, avec un clou, et le mercure avec un thermomètre. Le nom de l'élément vous est inconnu ? Nous utilisons la méthode des associations suggestives. , par exemple, inventons les mots « caramel » et « haut-parleur » depuis le début.

Caractéristiques du tableau périodique N'étudiez pas en une seule séance. Des exercices de 10 à 20 minutes par jour sont recommandés. Il est recommandé de commencer par retenir uniquement les caractéristiques de base : le nom de l'élément, sa désignation, sa masse atomique et son numéro de série.

Les écoliers préfèrent accrocher le tableau périodique au-dessus de leur bureau ou sur un mur qu'ils regardent souvent. La méthode est bonne pour les personnes à prédominance mémoire visuelle. Les données de la liste sont mémorisées involontairement, même sans bourrage.

Les enseignants en tiennent également compte. En règle générale, ils ne vous obligent pas à mémoriser la liste, ils vous permettent de la consulter même pendant les tests. Regarder constamment la table équivaut à l’effet d’une impression sur le mur ou à la rédaction d’aide-mémoire avant les examens.

Au moment de commencer à étudier, rappelons-nous que Mendeleïev ne se souvenait pas immédiatement de sa liste. Un jour, lorsqu’on a demandé à un scientifique comment il avait découvert la table, la réponse a été : « J’y pense depuis peut-être 20 ans, mais vous pensez : je me suis assis là et tout d’un coup, c’est prêt. » Le système périodique est un travail minutieux qui ne peut être achevé en peu de temps.

La science ne tolère pas la précipitation, car elle conduit à des idées fausses et à des erreurs fâcheuses. Ainsi, en même temps que Mendeleïev, Lothar Meyer a également dressé le tableau. Cependant, l’Allemand était un peu imparfait dans sa liste et n’a pas été convaincant pour prouver son point de vue. Par conséquent, le public a reconnu le travail du scientifique russe, et non celui de son collègue chimiste allemand.

Le système périodique des éléments chimiques est une classification des éléments chimiques créée par D. I. Mendeleïev sur la base de la loi périodique découverte par lui en 1869.

D. I. Mendeleïev

Selon la formulation moderne de cette loi, dans une série continue d'éléments disposés par ordre de grandeur croissante charge positive noyaux de leurs atomes, des éléments ayant des propriétés similaires se répètent périodiquement.

Le tableau périodique des éléments chimiques, présenté sous forme de tableau, se compose de périodes, de séries et de groupes.

Au début de chaque période (sauf la première), l'élément possède des propriétés métalliques prononcées (métal alcalin).

Symboles pour la table des couleurs : 1 - signe chimique de l'élément ; 2 - nom ; 3 - masse atomique (poids atomique) ; 4 - numéro de série ; 5 - répartition des électrons à travers les couches.

À mesure que le numéro de série de l'élément augmente, égale à la valeur charge positive du noyau de son atome, les propriétés métalliques s'affaiblissent progressivement et les propriétés non métalliques augmentent. L'avant-dernier élément de chaque période est un élément aux propriétés non métalliques prononcées (), et le dernier est un gaz inerte. En période I il y a 2 éléments, en II et III - 8 éléments, en IV et V - 18, en VI - 32 et en VII (période non complétée) - 17 éléments.

Les trois premières périodes sont appelées petites périodes, chacune d'elles est constituée d'une rangée horizontale ; le reste - en grandes périodes, dont chacune (à l'exception de la période VII) se compose de deux rangées horizontales - paire (supérieure) et impaire (inférieure). Seuls les métaux se trouvent dans des rangées paires de grandes périodes. Les propriétés des éléments de ces séries changent légèrement avec l'augmentation du nombre ordinal. Les propriétés des éléments dans les rangées impaires de grandes périodes changent. Dans la période VI, le lanthane est suivi de 14 éléments, très similaires en termes de propriétés chimiques. Ces éléments, appelés lanthanides, sont répertoriés séparément sous le tableau principal. Les actinides, les éléments qui suivent l'actinium, sont présentés de la même manière dans le tableau.

Le tableau comporte neuf groupes verticaux. Le numéro de groupe, à de rares exceptions près, est égal à la valence positive la plus élevée des éléments de ce groupe. Chaque groupe, à l'exclusion du zéro et du huitième, est divisé en sous-groupes. - principal (situé à droite) et secondaire. Dans les sous-groupes principaux, à mesure que le numéro atomique augmente, les propriétés métalliques des éléments deviennent plus fortes et les propriétés non métalliques s'affaiblissent.

Ainsi, chimique et série propriétés physiques les éléments sont déterminés par la place qu’occupe un élément donné dans le tableau périodique.

Éléments biogéniques, c'est-à-dire les éléments qui composent les organismes et y remplissent une certaine fonction rôle biologique, occupent la partie supérieure du tableau périodique. Les cellules occupées par des éléments qui constituent l'essentiel (plus de 99 %) de la matière vivante sont colorées en bleu ; les cellules occupées par des microéléments sont colorées en rose (voir).

Le tableau périodique des éléments chimiques est la plus grande réussite sciences naturelles modernes et une expression vivante des lois dialectiques les plus générales de la nature.

Voir aussi Poids atomique.

Le système périodique des éléments chimiques est une classification naturelle des éléments chimiques créée par D. I. Mendeleïev sur la base de la loi périodique découverte par lui en 1869.

Dans sa formulation originale, la loi périodique de D.I. Mendeleev stipulait : les propriétés des éléments chimiques, ainsi que les formes et les propriétés de leurs composés, dépendent périodiquement des poids atomiques des éléments. Par la suite, avec le développement de la doctrine de la structure de l'atome, il a été montré qu'une caractéristique plus précise de chaque élément n'est pas le poids atomique (voir), mais la valeur de la charge positive du noyau de l'atome de l'élément, égal au numéro de série (atomique) de cet élément dans le système périodique de D. I. Mendeleev . Le nombre de charges positives sur le noyau d’un atome est égal au nombre d’électrons entourant le noyau de l’atome, puisque les atomes dans leur ensemble sont électriquement neutres. A la lumière de ces données, la loi périodique est formulée comme suit : les propriétés des éléments chimiques, ainsi que les formes et propriétés de leurs composés, dépendent périodiquement de l'ampleur de la charge positive des noyaux de leurs atomes. Cela signifie que dans une série continue d'éléments disposés par ordre croissant de charges positives des noyaux de leurs atomes, des éléments ayant des propriétés similaires se répéteront périodiquement.

Forme tabulaire tableau périodique les éléments chimiques sont présentés dans leur forme moderne. Il se compose de périodes, de séries et de groupes. Une période représente une série horizontale successive d'éléments disposés par ordre croissant de charge positive des noyaux de leurs atomes.

Au début de chaque période (sauf la première) se trouve un élément aux propriétés métalliques prononcées (métal alcalin). Puis, à mesure que le numéro de série augmente, les propriétés métalliques des éléments s’affaiblissent progressivement et les propriétés non métalliques augmentent. L'avant-dernier élément de chaque période est un élément aux propriétés non métalliques prononcées (halogène), et le dernier est un gaz inerte. La première période se compose de deux éléments, le rôle d'un métal alcalin et d'un halogène est ici joué simultanément par l'hydrogène. Les périodes II et III comprennent chacune 8 éléments, qualifiés de typiques par Mendeleev. Les périodes IV et V contiennent chacune 18 éléments, VI-32. La période VII n'est pas encore achevée et se reconstitue avec des éléments créés artificiellement ; Il y a actuellement 17 éléments dans cette période. Les périodes I, II et III sont dites petites, chacune d'elles se compose d'une rangée horizontale, IV-VII sont grandes : elles (à l'exception de VII) comprennent deux rangées horizontales - paire (supérieure) et impaire (inférieure). Dans les rangées paires de grandes périodes, il n'y a que des métaux et le changement des propriétés des éléments dans la rangée de gauche à droite est faiblement exprimé.

Dans les séries impaires de grandes périodes, les propriétés des éléments de la série changent de la même manière que les propriétés des éléments typiques. DANS même rangée La période VI après le lanthane est suivie de 14 éléments [appelés lanthanides (voir), lanthanides, éléments des terres rares], similaires en propriétés chimiques au lanthane et entre eux. Une liste d'entre eux est donnée séparément sous le tableau.

Les éléments qui suivent l'actinium - les actinides (actinoïdes) - sont répertoriés séparément et répertoriés sous le tableau.

Dans le tableau périodique des éléments chimiques, neuf groupes sont situés verticalement. Le numéro de groupe est égal à la valence positive la plus élevée (voir) des éléments de ce groupe. Les exceptions sont le fluor (ne peut être que négativement monovalent) et le brome (ne peut pas être heptavalent) ; de plus, le cuivre, l'argent, l'or peuvent présenter une valence supérieure à +1 (Cu-1 et 2, Ag et Au-1 et 3), et parmi les éléments du groupe VIII, seuls l'osmium et le ruthénium ont une valence de +8 . Chaque groupe, à l'exception du huitième et du zéro, est divisé en deux sous-groupes : le principal (situé à droite) et le secondaire. Les sous-groupes principaux comprennent des éléments typiques et des éléments de longues périodes, les sous-groupes secondaires ne comprennent que des éléments de longues périodes et, en outre, des métaux.

En termes de propriétés chimiques, les éléments de chaque sous-groupe d'un groupe donné diffèrent considérablement les uns des autres, et seule la valence positive la plus élevée est la même pour tous les éléments d'un groupe donné. Dans les sous-groupes principaux, de haut en bas, les propriétés métalliques des éléments sont renforcées et les propriétés non métalliques sont affaiblies (par exemple, le francium est l'élément avec les propriétés métalliques les plus prononcées et le fluor est non métallique). Ainsi, la place d’un élément dans le système périodique de Mendeleev (nombre ordinal) détermine ses propriétés, qui sont la moyenne des propriétés des éléments voisins verticalement et horizontalement.

Certains groupes d'éléments portent des noms spéciaux. Ainsi, les éléments des principaux sous-groupes du groupe I sont appelés métaux alcalins, groupe II - métaux alcalino-terreux, groupe VII - halogènes, éléments situés derrière l'uranium - transuraniens. Les éléments qui composent les organismes participent aux processus métaboliques et ont un impact prononcé rôle biologique, sont appelés éléments biogéniques. Tous occupent la partie supérieure de la table de D.I. Mendeleïev. Il s'agit principalement de O, C, H, N, Ca, P, K, S, Na, Cl, Mg et Fe, qui constituent l'essentiel de la matière vivante (plus de 99 %). Les places occupées par ces éléments dans le tableau périodique sont colorées en bleu clair. Les éléments biogènes, très peu nombreux dans l'organisme (de 10 -3 à 10 -14 %), sont appelés microéléments (voir). Les cellules du système périodique, peintes en jaune, contiennent des microéléments vitaux important qui ont été prouvés pour les humains.

Selon la théorie de la structure atomique (voir Atome), les propriétés chimiques des éléments dépendent principalement du nombre d'électrons dans la couche électronique externe. Le changement périodique des propriétés des éléments avec une augmentation de la charge positive des noyaux atomiques s'explique par la répétition périodique de la structure de la couche électronique externe (niveau d'énergie) des atomes.

Par petites périodes, avec une augmentation de la charge positive du noyau, le nombre d'électrons dans la coque externe augmente de 1 à 2 dans la période I et de 1 à 8 dans les périodes II et III. D'où le changement des propriétés des éléments entre un métal alcalin et un gaz inerte. La couche électronique externe, contenant 8 électrons, est complète et énergétiquement stable (les éléments du groupe zéro sont chimiquement inertes).

Sur de longues périodes en rangées paires, à mesure que la charge positive des noyaux augmente, le nombre d'électrons dans la couche externe reste constant (1 ou 2) et la deuxième couche externe est remplie d'électrons. D'où la lente évolution des propriétés des éléments dans les rangées paires. Dans des séries impaires de grandes périodes, à mesure que la charge des noyaux augmente, la couche externe se remplit d'électrons (de 1 à 8) et les propriétés des éléments changent de la même manière que celles des éléments typiques.

Le nombre de couches électroniques dans un atome est égal au nombre de périodes. Les atomes des éléments des sous-groupes principaux ont un nombre d'électrons dans leur couche externe égal au numéro de groupe. Les atomes des éléments des sous-groupes latéraux contiennent un ou deux électrons dans leur couche externe. Ceci explique la différence dans les propriétés des éléments des sous-groupes principal et secondaire. Le numéro de groupe indique le nombre possible d'électrons pouvant participer à la formation de liaisons chimiques (de valence) (voir Molécule), c'est pourquoi ces électrons sont appelés valence. Pour les éléments des sous-groupes latéraux, non seulement les électrons des couches externes sont de valence, mais aussi ceux de l'avant-dernière. Le nombre et la structure des couches électroniques sont indiqués dans le tableau périodique des éléments chimiques ci-joint.

La loi périodique de D. I. Mendeleïev et le système qui en découle ont exclusivement grande importance en science et en pratique. La loi et le système périodiques ont servi de base à la découverte de nouveaux éléments chimiques, à la détermination précise de leurs poids atomiques, au développement de la doctrine de la structure des atomes, à l'établissement de lois géochimiques de répartition des éléments dans la croûte terrestre et à la développement d'idées modernes sur la matière vivante, dont la composition et les modèles qui y sont associés sont conformes au système périodique. L’activité biologique des éléments et leur contenu dans l’organisme sont également largement déterminés par la place qu’ils occupent dans le tableau périodique de Mendeleïev. Ainsi, avec une augmentation du numéro de série dans un certain nombre de groupes, la toxicité des éléments augmente et leur contenu dans l'organisme diminue. La loi périodique est une expression claire des lois dialectiques les plus générales du développement de la nature.

Il existe de nombreuses séquences répétitives dans la nature :

Saisons;
Heures du jour;
jours de la semaine…

Au milieu du XIXe siècle, D.I. Mendeleev a remarqué que les propriétés chimiques des éléments ont également une certaine séquence (on dit que cette idée lui est venue dans un rêve). Le résultat des merveilleux rêves du scientifique fut le tableau périodique des éléments chimiques, dans lequel D.I. Mendeleïev a classé les éléments chimiques par ordre croissant de masse atomique. Dans le tableau moderne, les éléments chimiques sont classés par ordre croissant du numéro atomique de l'élément (le nombre de protons dans le noyau d'un atome).

Le numéro atomique est indiqué au-dessus du symbole d'un élément chimique, en dessous du symbole se trouve sa masse atomique (la somme des protons et des neutrons). Attention, la masse atomique de certains éléments n’est pas un nombre entier ! N'oubliez pas les isotopes ! La masse atomique est la moyenne pondérée de tous les isotopes d'un élément présents dans la nature dans des conditions naturelles.

Sous le tableau se trouvent les lanthanides et les actinides.

Métaux, non-métaux, métalloïdes

Situé dans le tableau périodique à gauche de la ligne diagonale étagée qui commence par le bore (B) et se termine par le polonium (Po) (les exceptions sont le germanium (Ge) et l'antimoine (Sb). Il est facile de voir que les métaux occupent la plupart Tableau périodique. Propriétés de base des métaux : solides (sauf mercure) ; briller; bons conducteurs électriques et thermiques; Plastique; malléable; abandonner facilement les électrons.

Les éléments situés à droite de la diagonale étagée B-Po sont appelés non-métaux. Les propriétés des non-métaux sont exactement à l’opposé de celles des métaux : mauvais conducteurs de chaleur et d’électricité ; fragile; non malléable; non plastique; acceptent généralement les électrons.

Métalloïdes

Entre les métaux et les non-métaux, il y a semi-métaux(métalloïdes). Ils se caractérisent par les propriétés des métaux et des non-métaux. Les semi-métaux ont trouvé leur principale application dans l'industrie dans la production de semi-conducteurs, sans lesquels aucun microcircuit ou microprocesseur moderne n'est concevable.

Périodes et groupes

Comme mentionné ci-dessus, le tableau périodique se compose de sept périodes. À chaque période, les numéros atomiques des éléments augmentent de gauche à droite.

Les propriétés des éléments changent séquentiellement selon les périodes : ainsi le sodium (Na) et le magnésium (Mg), situés au début de la troisième période, cèdent des électrons (Na cède un électron : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 ; Mg donne jusqu'à deux électrons : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2). Mais le chlore (Cl), situé en fin de période, prend un élément : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5.

Dans les groupes, au contraire, tous les éléments ont les mêmes propriétés. Par exemple, dans le groupe IA(1), tous les éléments du lithium (Li) au francium (Fr) donnent un électron. Et tous les éléments du groupe VIIA(17) prennent un élément.

Certains groupes sont si importants qu’ils ont reçu des noms spéciaux. Ces groupes sont discutés ci-dessous.

Groupe IA(1). Les atomes des éléments de ce groupe n’ont qu’un seul électron dans leur couche électronique externe, ils cèdent donc facilement un électron.

Les métaux alcalins les plus importants sont le sodium (Na) et le potassium (K), car ils jouent un rôle important dans la vie humaine et font partie des sels.

Configurations électroniques :

Li- 1s 2 2s 1 ;
N / A- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 ;
K- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1

Groupe IIA(2). Les atomes des éléments de ce groupe ont deux électrons dans leur couche électronique externe, qu'ils cèdent également lors de réactions chimiques. La plupart élément important- le calcium (Ca) est la base des os et des dents.

Configurations électroniques :

Être- 1s 2 2s 2 ;
Mg- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 ;
Californie- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2

Groupe VIIA(17). Les atomes des éléments de ce groupe reçoivent généralement un électron chacun, car la couche électronique externe contient cinq éléments et jusqu'à " ensemble complet"Il ne manque qu'un seul électron.

Les éléments les plus connus de ce groupe : le chlore (Cl) - fait partie du sel et de l'eau de Javel ; L'iode (I) est un élément qui joue un rôle important dans l'activité de la glande thyroïde humaine.

Configuration électronique:

F- 1s 2 2s 2 2p 5 ;
Cl- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 ;
Br- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 5

Groupe VIII(18). Les atomes des éléments de ce groupe ont une couche électronique externe entièrement « complète ». Par conséquent, ils « n’ont pas » besoin d’accepter des électrons. Et ils « ne veulent pas » les donner. Par conséquent, des éléments de ce groupe sont très « réticents » à rejoindre réactions chimiques. Pendant longtemps on croyait qu'ils ne réagissaient pas du tout (d'où le nom d'« inertes », c'est-à-dire « inactifs »). Mais le chimiste Neil Bartlett a découvert que certains de ces gaz peuvent encore réagir avec d'autres éléments dans certaines conditions.

Configurations électroniques :

Né- 1s 2 2s 2 2p 6 ;
Ar- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 ;
Kr- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3j 10 4p 6

Éléments de Valence en groupes

Il est facile de remarquer qu'au sein de chaque groupe, les éléments sont similaires les uns aux autres dans leurs électrons de valence (électrons des orbitales s et p situés sur le niveau d'énergie externe).

Les métaux alcalins ont 1 électron de valence :

Li- 1s 2 2s 1 ;
N / A- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 ;
K- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1

Les métaux alcalino-terreux ont 2 électrons de valence :

Être- 1s 2 2s 2 ;
Mg- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 ;
Californie- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2

Les halogènes ont 7 électrons de valence :

F- 1s 2 2s 2 2p 5 ;
Cl- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 ;
Br- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3j 10 4p 5

Les gaz inertes ont 8 électrons de valence :

Né- 1s 2 2s 2 2p 6 ;
Ar- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 ;
Kr- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3j 10 4p 6

Pour plus d’informations, consultez l’article Valence et le Tableau des configurations électroniques des atomes d’éléments chimiques par période.

Tournons maintenant notre attention vers les éléments situés en groupes avec des symboles DANS. Ils sont situés au centre du tableau périodique et sont appelés métaux de transition.

Une particularité de ces éléments est la présence dans les atomes d'électrons qui remplissent orbitales d:

Sc- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 1 ;
Ti- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 2

Séparément de la table principale se trouvent lanthanides Et actinides- ce sont les soi-disant métaux de transition internes. Dans les atomes de ces éléments, les électrons remplissent orbitales f:

Ce- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 4d 10 5s 2 5p 6 4f 1 5d 1 6s 2 ;
Ème- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 4d 10 5s 2 5p 6 4f 14 5d 10 6s 2 6p 6 6d 2 7s 2

Le système périodique est un ensemble ordonné d'éléments chimiques, leur classification naturelle, qui est une expression graphique (tabulaire) de la loi périodique des éléments chimiques. Sa structure, à bien des égards similaire à celle moderne, a été développée par D. I. Mendeleïev sur la base de la loi périodique en 1869-1871.

Le prototype du système périodique était « l'Expérience d'un système d'éléments basé sur leur poids atomique et leur similitude chimique », compilé par D. I. Mendeleïev le 1er mars 1869. Pendant deux ans et demi, le scientifique a continuellement amélioré le système périodique. « Expérience d'un système », a introduit l'idée de groupes, de séries et de périodes d'éléments. En conséquence, la structure du tableau périodique a acquis des contours largement modernes.

La notion de place d'un élément dans le système, déterminée par les numéros du groupe et la période, est devenue importante pour son évolution. Sur la base de ce concept, Mendeleïev est arrivé à la conclusion qu'il était nécessaire de modifier les masses atomiques de certains éléments : l'uranium, l'indium, le cérium et ses satellites. C'était le premier utilisation pratique système périodique. Mendeleïev a également prédit pour la première fois l'existence et les propriétés de plusieurs éléments inconnus. Le scientifique a décrit en détail les propriétés les plus importantes de l'eka-aluminium (l'avenir du gallium), de l'eka-bore (scandium) et de l'eka-silicium (germanium). De plus, il a prédit l'existence d'analogues du manganèse (futur technétium et rhénium), du tellure (polonium), de l'iode (astatine), du césium (France), du baryum (radium), du tantale (protactinium). Les prédictions du scientifique concernant ces éléments étaient caractère général, puisque ces éléments étaient situés dans des zones peu étudiées du tableau périodique.

Les premières versions du système périodique ne représentaient en grande partie qu’une généralisation empirique. Après tout, la signification physique de la loi périodique n'était pas claire : il n'y avait aucune explication sur les raisons du changement périodique des propriétés des éléments en fonction de l'augmentation des masses atomiques. À cet égard, de nombreux problèmes restaient en suspens. Y a-t-il des limites au tableau périodique ? Est-il possible de déterminer le nombre exact d’éléments existants ? La structure de la sixième période reste floue : quelle était la quantité exacte d’éléments de terres rares ? On ne savait pas si des éléments situés entre l’hydrogène et le lithium existaient encore, ni quelle était la structure de la première période. Par conséquent, jusqu'à la justification physique de la loi périodique et au développement de la théorie du système périodique, de sérieuses difficultés sont apparues à plusieurs reprises. La découverte en 1894-1898 était inattendue. cinq gaz inertes qui ne semblaient pas avoir leur place dans le tableau périodique. Cette difficulté a été éliminée grâce à l'idée d'inclure un groupe zéro indépendant dans la structure du tableau périodique. Découverte massive de radioéléments au tournant des XIXe et XXe siècles. (en 1910, leur nombre était d'environ 40) a conduit à une contradiction flagrante entre la nécessité de les placer dans le tableau périodique et sa structure existante. Il n'y avait que 7 postes vacants pour eux en sixième et septième périodes. Ce problème a été résolu par l'établissement de règles de décalage et la découverte d'isotopes.

L'une des principales raisons de l'impossibilité d'expliquer la signification physique de la loi périodique et la structure du système périodique était qu'on ne savait pas comment l'atome était structuré (voir Atome). L'étape la plus importante dans le développement du tableau périodique a été la création du modèle atomique par E. Rutherford (1911). Sur cette base, le scientifique néerlandais A. Van den Broek (1913) a suggéré que le numéro atomique d'un élément du tableau périodique est numériquement égal à la charge le noyau de son atome (Z). Cela a été confirmé expérimentalement par le scientifique anglais G. Moseley (1913). La loi périodique a reçu une justification physique : la périodicité des changements dans les propriétés des éléments a commencé à être considérée en fonction de la charge Z du noyau de l'atome de l'élément, et non de la masse atomique (voir Loi périodique des éléments chimiques).

En conséquence, la structure du tableau périodique a été considérablement renforcée. La limite inférieure du système a été déterminée. Il s'agit de l'hydrogène - l'élément avec un minimum Z = 1. Il est devenu possible d'estimer avec précision le nombre d'éléments entre l'hydrogène et l'uranium. Des « lacunes » dans le tableau périodique ont été identifiées, correspondant à des éléments inconnus avec Z = 43, 61, 72, 75, 85, 87. Cependant, les questions sur le nombre exact d'éléments de terres rares restaient floues et, surtout, les raisons de ces éléments. la périodicité des changements dans les propriétés des éléments n'a pas été révélée en fonction de Z.

Sur la base de la structure établie du système périodique et des résultats de l'étude des spectres atomiques, le scientifique danois N. Bohr en 1918-1921. développé des idées sur la séquence de construction des couches et sous-couches électroniques dans les atomes. Le scientifique est arrivé à la conclusion que des types similaires de configurations électroniques des enveloppes externes des atomes se répètent périodiquement. Ainsi, il a été montré que la périodicité des changements dans les propriétés des éléments chimiques s'explique par l'existence d'une périodicité dans la construction des couches électroniques et des sous-couches des atomes.

Le tableau périodique couvre plus de 100 éléments. Parmi ceux-ci, tous les éléments transuraniens (Z = 93-110), ainsi que les éléments avec Z = 43 (technétium), 61 (prométhium), 85 (astatine), 87 (francium) ont été obtenus artificiellement. Tout au long de l'histoire de l'existence du système périodique, de très nombreux un grand nombre de(>500) variantes de celui-ci image graphique, principalement sous forme de tableaux, mais également sous forme de divers formes géométriques(spatiales et planaires), courbes analytiques (spirales, etc.), etc. Les plus répandues sont les formes de tableaux courtes, mi-longues, longues et en échelle. Actuellement, la forme courte est préférée.

Le principe fondamental de la construction du tableau périodique est sa division en groupes et périodes. Le concept de série d'éléments de Mendeleïev n'est plus utilisé aujourd'hui, car il lui manque signification physique. Les groupes, à leur tour, sont divisés en sous-groupes principaux (a) et secondaires (b). Chaque sous-groupe contient des éléments - analogues chimiques. Les éléments des sous-groupes a et b dans la plupart des groupes présentent également une certaine similitude les uns avec les autres, principalement dans les états d'oxydation supérieurs, qui, en règle générale, sont égaux au numéro de groupe. Une période est un ensemble d'éléments qui commence par un métal alcalin et se termine par un gaz inerte (un cas particulier est la première période). Chaque période contient un nombre d'éléments strictement défini. Le tableau périodique se compose de huit groupes et sept périodes, la septième période n'étant pas encore terminée.

Particularité d'abord période est qu’il ne contient que 2 gaz forme libreéléments : hydrogène et hélium. La place de l’hydrogène dans le système est ambiguë. Puisqu'il présente des propriétés communes aux métaux alcalins et aux halogènes, il est placé soit dans le sous-groupe 1a-, soit dans le sous-groupe Vlla, soit dans les deux à la fois, en mettant le symbole entre parenthèses dans l'un des sous-groupes. L'hélium est le premier représentant du sous-groupe VIIIa. Pendant longtemps, l'hélium et tous les gaz inertes ont été séparés en un groupe zéro indépendant. Cette disposition a nécessité une révision après synthèse composants chimiques krypton, xénon et radon. En conséquence, les gaz rares et les éléments de l'ancien groupe VIII (métaux de fer, de cobalt, de nickel et de platine) ont été regroupés en un seul groupe.

Deuxième la période contient 8 éléments. Cela commence par le lithium alcalin, dont le seul état d’oxydation est +1. Vient ensuite le béryllium (métal, état d'oxydation +2). Le bore présente déjà un caractère métallique faiblement exprimé et est un non-métal (état d'oxydation +3). À côté du bore, le carbone est un non-métal typique qui présente à la fois les états d'oxydation +4 et -4. L'azote, l'oxygène, le fluor et le néon sont tous des non-métaux, l'azote ayant l'état d'oxydation le plus élevé de +5 correspondant au numéro de groupe. L'oxygène et le fluor font partie des non-métaux les plus actifs. Le néon à gaz inerte termine la période.

Troisième la période (sodium - argon) contient également 8 éléments. La nature de l’évolution de leurs propriétés est largement similaire à celle observée pour les éléments de la seconde période. Mais il y a aussi ici une certaine spécificité. Ainsi, le magnésium, contrairement au béryllium, est plus métallique, tout comme l'aluminium, par rapport au bore. Le silicium, le phosphore, le soufre, le chlore et l'argon sont tous des non-métaux typiques. Et tous, à l'exception de l'argon, présentent des états d'oxydation plus élevés, égaux au numéro de groupe.

Comme on le voit, dans les deux périodes, à mesure que Z augmente, il y a un net affaiblissement des éléments métalliques et une augmentation de propriétés non métalliqueséléments. D.I. Mendeleïev a qualifié les éléments des deuxième et troisième périodes (selon ses mots de petites) de typiques. Les éléments de petites périodes sont parmi les plus courants dans la nature. Le carbone, l'azote et l'oxygène (avec l'hydrogène) sont des organogènes, c'est-à-dire les principaux éléments de la matière organique.

Tous les éléments des première et troisième périodes sont placés dans des sous-groupes.

Quatrième la période (potassium - krypton) contient 18 éléments. Selon Mendeleïev, c'est la première grande période. Après le potassium alcalin et métal alcalino-terreux le calcium est suivi d'une série d'éléments constitués de 10 métaux dits de transition (scandium - zinc). Tous sont inclus dans les sous-groupes b. La plupart des métaux de transition présentent des états d'oxydation plus élevés, égaux au numéro de groupe, à l'exception du fer, du cobalt et du nickel. Les éléments, du gallium au krypton, appartiennent aux sous-groupes a. Un certain nombre de composés chimiques sont connus pour le krypton.

Cinquième La période (rubidium - xénon) a une structure similaire à la quatrième. Il contient également un insert de 10 métaux de transition (yttrium - cadmium). Les éléments de cette période ont leurs propres caractéristiques. Dans la triade ruthénium - rhodium - palladium, des composés sont connus pour le ruthénium où il présente un état d'oxydation de +8. Tous les éléments des sous-groupes a présentent des états d'oxydation plus élevés égaux au numéro de groupe. Les caractéristiques des changements dans les propriétés des éléments des quatrième et cinquième périodes à mesure que Z augmente sont plus complexes par rapport aux deuxième et troisième périodes.

Sixième la période (césium - radon) comprend 32 éléments. Cette période, en plus de 10 métaux de transition (lanthane, hafnium - mercure), contient également un ensemble de 14 lanthanides - du cérium au lutécium. Les éléments allant du cérium au lutécium sont chimiquement très similaires et pour cette raison, ils font depuis longtemps partie de la famille des éléments des terres rares. Dans la forme abrégée du tableau périodique, une série de lanthanides est incluse dans la cellule du lanthane, et le décodage de cette série est donné au bas du tableau (voir Lanthanides).

Quelle est la spécificité des éléments de la sixième période ? Dans la triade osmium - iridium - platine, l'état d'oxydation de +8 est connu pour l'osmium. L'astatine a un caractère métallique assez prononcé. Le radon possède la plus grande réactivité de tous les gaz rares. Malheureusement, du fait de sa forte radioactivité, sa chimie a été peu étudiée (voir Éléments radioactifs).

Septième la période commence depuis la France. Comme le sixième, il devrait également contenir 32 éléments, mais on en connaît encore 24. Le francium et le radium sont respectivement des éléments des sous-groupes Ia et IIa, l'actinium appartient au sous-groupe IIIb. Vient ensuite la famille des actinides, qui comprend des éléments allant du thorium au lawrencium et se place de manière similaire aux lanthanides. Le décodage de cette série d'éléments est également donné en bas du tableau.

Voyons maintenant comment les propriétés des éléments chimiques changent dans sous-groupes système périodique. Le principal motif de ce changement est le renforcement du caractère métallique des éléments à mesure que Z augmente. Ce motif se manifeste particulièrement clairement dans les sous-groupes IIIa – VIIa. Pour les métaux des sous-groupes Ia – IIIa, une augmentation de l'activité chimique est observée. Pour les éléments des sous-groupes IVa – VIIa, à mesure que Z augmente, un affaiblissement de l'activité chimique des éléments est observé. Pour les éléments du sous-groupe b, la nature du changement d’activité chimique est plus complexe.

La théorie du système périodique a été développée par N. Bohr et d'autres scientifiques dans les années 20. XXe siècle et est basé sur un schéma réel de formation de configurations électroniques d'atomes (voir Atom). Selon cette théorie, à mesure que Z augmente, le remplissage des couches et sous-couches électroniques dans les atomes des éléments inclus dans les périodes du tableau périodique se produit dans l'ordre suivant :

Numéros de période
1	2	3	4	5	6	7
1s	2s2p	3s3p	4s3d4p	5s4d5p	6s4f5d6p	7s5f6d7p

Sur la base de la théorie du système périodique, nous pouvons donner la définition suivante d'une période : une période est un ensemble d'éléments commençant par un élément de valeur n égale au numéro de la période et l = 0 (s-éléments) et se terminant avec un élément de même valeur n et l = 1 (éléments p-éléments) (voir Atom). L'exception est la première période, qui ne contient que des éléments 1s. De la théorie du système périodique, découlent les nombres d'éléments dans les périodes : 2, 8, 8, 18, 18, 32...

Dans le tableau, les symboles des éléments de chaque type (éléments s, p, d et f) sont représentés sur un fond de couleur spécifique : éléments s - en rouge, éléments p - en orange, éléments d - en bleu, éléments F - en vert. Chaque cellule affiche les numéros atomiques et les masses atomiques des éléments, ainsi que les configurations électroniques des couches électroniques externes.

De la théorie du système périodique, il s'ensuit que les sous-groupes a comprennent des éléments avec n égal au numéro de période et l = 0 et 1. Les sous-groupes b incluent les éléments dans les atomes dont l'achèvement des coquilles qui restaient auparavant incomplet se produit. C'est pourquoi les première, deuxième et troisième périodes ne contiennent pas d'éléments des sous-groupes b.

La structure du tableau périodique des éléments est étroitement liée à la structure des atomes des éléments chimiques. À mesure que Z augmente, des types similaires de configuration des couches électroniques externes se répètent périodiquement. À savoir, ils déterminent les principales caractéristiques du comportement chimique des éléments. Ces caractéristiques se manifestent différemment pour les éléments des sous-groupes a (éléments s et p), pour les éléments des sous-groupes b (éléments de transition d) et pour les éléments des familles f - lanthanides et actinides. Un cas particulier représentent les éléments de la première période - l'hydrogène et l'hélium. L’hydrogène se caractérise par une activité chimique élevée car son seul électron 1s est facilement éliminé. Dans le même temps, la configuration de l'hélium (1s 2) est très stable, ce qui détermine son inactivité chimique.

Pour les éléments des sous-groupes a, les couches électroniques externes des atomes sont remplies (avec n égal au numéro de période), donc les propriétés de ces éléments changent sensiblement à mesure que Z augmente. Ainsi, dans la deuxième période, le lithium (configuration 2s ) - métal actif, perdant facilement son seul électron de valence ; le béryllium (2s 2) est également un métal, mais moins actif car ses électrons externes sont plus étroitement liés au noyau. De plus, le bore (2s 2 p) a un caractère métallique faiblement exprimé, et tous les éléments ultérieurs de la deuxième période, dans laquelle la sous-couche 2p est construite, sont déjà des non-métaux. La configuration à huit électrons de la couche électronique externe du néon (2s 2 p 6) – un gaz inerte – est très forte.

Les propriétés chimiques des éléments de la deuxième période s'expliquent par la volonté de leurs atomes d'acquérir la configuration électronique du gaz inerte le plus proche (configuration hélium pour les éléments du lithium au carbone ou configuration néon pour les éléments du carbone au fluor). C'est pourquoi, par exemple, l'oxygène ne peut pas présenter un état d'oxydation supérieur, égal à son numéro de groupe : il lui est plus facile d'atteindre la configuration néon en acquérant des électrons supplémentaires. La même nature des changements de propriétés se manifeste dans les éléments de la troisième période et dans les éléments s et p de toutes les périodes ultérieures. Dans le même temps, l'affaiblissement de la force de la liaison entre les électrons externes et le noyau dans les sous-groupes a à mesure que Z augmente se manifeste dans les propriétés des éléments correspondants. Ainsi, pour les éléments s, il y a une augmentation notable de l’activité chimique à mesure que Z augmente, et pour les éléments p, il y a une augmentation des propriétés métalliques.

Dans les atomes des éléments d de transition, des coques auparavant incomplètes avec la valeur de la principale sont complétées Nombre quantique n, un de moins que le numéro de période. À quelques exceptions près, la configuration des couches électroniques externes des atomes des éléments de transition est ns 2. Par conséquent, tous les éléments d sont des métaux, et c’est pourquoi les changements dans les propriétés des éléments d à mesure que Z augmente ne sont pas aussi spectaculaires que ceux observés pour les éléments s et p. Dans les états d'oxydation supérieurs, les éléments d présentent une certaine similitude avec les éléments p des groupes correspondants du tableau périodique.

Les particularités des propriétés des éléments des triades (sous-groupe VIIIb) s'expliquent par le fait que les sous-couches b sont presque terminées. C'est pourquoi les métaux du fer, du cobalt, du nickel et du platine n'ont généralement pas tendance à former des composés. diplômes supérieurs oxydation. Les seules exceptions sont le ruthénium et l'osmium, qui donnent les oxydes RuO 4 et OsO 4 . Pour les éléments des sous-groupes Ib et IIb, la sous-couche d est effectivement complète. Par conséquent, ils présentent des états d’oxydation égaux au numéro de groupe.

Dans les atomes de lanthanides et d'actinides (tous sont des métaux), des couches électroniques auparavant incomplètes sont complétées, la valeur du nombre quantique principal n étant inférieure de deux unités au nombre de période. Dans les atomes de ces éléments, la configuration de la couche électronique externe (ns 2) reste inchangée et la troisième couche N externe est remplie d'électrons 4f. C'est pourquoi les lanthanides sont si similaires.

Pour les actinides, la situation est plus compliquée. Dans les atomes d'éléments avec Z = 90-95, les électrons 6d et 5f peuvent participer à des interactions chimiques. Par conséquent, les actinides ont beaucoup plus d’états d’oxydation. Par exemple, pour le neptunium, le plutonium et l'américium, on connaît des composés où ces éléments apparaissent à l'état heptavalent. Ce n'est que pour les éléments, à commencer par le curium (Z = 96), que l'état trivalent devient stable, mais celui-ci a aussi ses propres caractéristiques. Ainsi, les propriétés des actinides diffèrent significativement de celles des lanthanides, et les deux familles ne peuvent donc pas être considérées comme similaires.

La famille des actinides se termine par l'élément avec Z = 103 (lawrencium). Une évaluation des propriétés chimiques du kurchatovium (Z = 104) et du nilsborium (Z = 105) montre que ces éléments devraient être des analogues du hafnium et du tantale, respectivement. Par conséquent, les scientifiques pensent qu'après la famille des actinides dans les atomes, le remplissage systématique de la sous-couche 6d commence. La nature chimique des éléments avec Z = 106-110 n'a pas été évaluée expérimentalement.

Le nombre final d’éléments couverts par le tableau périodique est inconnu. Le problème de sa limite supérieure est peut-être le principal mystère du tableau périodique. L'élément le plus lourd découvert dans la nature est le plutonium (Z = 94). La limite de la fusion nucléaire artificielle a été atteinte : un élément de numéro atomique 110. La question reste ouverte : sera-t-il possible d'obtenir des éléments de grand numéro atomique, lesquels et combien ? On ne peut pas encore répondre avec certitude à cette question.

À l'aide de calculs complexes effectués sur des appareils électroniques des ordinateurs, les scientifiques ont tenté de déterminer la structure des atomes et d'évaluer les propriétés les plus importantes des « superéléments », jusqu'à des numéros de série énormes (Z = 172 et même Z = 184). Les résultats obtenus étaient assez inattendus. Par exemple, dans un atome d’un élément avec Z = 121, un électron 8p devrait apparaître ; c'est après que la formation de la sous-couche 8s soit terminée dans les atomes avec Z = 119 et 120. Mais l'apparition d'électrons p après les électrons s n'est observée que dans les atomes des éléments des deuxième et troisième périodes. Les calculs montrent également que dans les éléments de la huitième période hypothétique, le remplissage des couches électroniques et des sous-couches des atomes se produit selon une séquence très complexe et unique. Par conséquent, évaluer les propriétés des éléments correspondants est un problème très difficile. Il semblerait que la huitième période devrait contenir 50 éléments (Z = 119-168), mais, selon les calculs, elle devrait se terminer à l'élément avec Z = 164, soit 4 numéros de série plus tôt. Et il s’avère que la neuvième période « exotique » devrait être composée de 8 éléments. Voici son entrée « électronique » : 9s 2 8p 4 9p 2. Autrement dit, elle ne contiendrait que 8 éléments, comme les deuxième et troisième périodes.

Il est difficile de dire dans quelle mesure les calculs effectués à l’aide d’un ordinateur seraient vrais. Cependant, s’ils se confirmaient, il serait alors nécessaire de reconsidérer sérieusement les schémas qui sous-tendent le tableau périodique des éléments et sa structure.

Le tableau périodique a joué et continue de jouer un rôle important dans le développement de divers domaines des sciences naturelles. Ce fut la réalisation la plus importante de la science atomique et moléculaire et contribua à l'émergence concept moderne"élément chimique" et clarifier les concepts de substances simples et les connexions.

Les régularités révélées par le système périodique ont eu un impact significatif sur le développement de la théorie de la structure atomique, la découverte des isotopes et l'émergence d'idées sur la périodicité nucléaire. Le système périodique est associé à une formulation strictement scientifique du problème de la prévision en chimie. Cela s'est manifesté par la prédiction de l'existence et des propriétés d'éléments inconnus et de nouvelles caractéristiques du comportement chimique d'éléments déjà découverts. De nos jours, le tableau périodique représente le fondement de la chimie, principalement inorganique, contribuant de manière significative à résoudre le problème synthèse chimique substances aux propriétés prédéterminées, développement de nouveaux matériaux semi-conducteurs, sélection de catalyseurs spécifiques pour divers processus chimiques, etc. Et enfin, le tableau périodique est à la base de l'enseignement de la chimie.