Периодический закон и строение атома, Основные сведения строения атомов - Периодическая система элементов Д. И. Менделеева
Основные сведения строения атомов
В конце XIX - начале XX века физики доказали, что атом является сложной частицей и состоит из более простых (элементарных) частиц. Были обнаружены:
Катодные лучи (английский физик Дж. Дж. Томсон, 1897 г.),частицы которых получили название электроны e? (несут единичный отрицательный заряд);
Естественная радиоактивность элементов (французские ученые - радиохимики А. Беккерель и М. Склодовская-Кюри, физик Пьер Кюри, 1896 г.) и существование б-частиц (ядер гелия 4He2+);
Наличие в центре атома положительно заряженного ядра (английский физик и радиохимик Э. Резерфорд, 1911 г.);
Искусственное превращение одного элемента в другой, например азота в кислород (Э. Резерфорд, 1919 г.). Из ядра атома одного элемента (азота - в опыте Резерфорда) при соударении с б-частицей образовывалось ядро атома другого элемента (кислорода) и новая частица, несущая единичный положительный заряд и названная протоном (p+, ядро 1H)
Наличие в ядре атома электронейтральных частиц - нейтронов n0 (английский физик Дж. Чедвик, 1932 г.).
В результате проведенных исследований было установлено, что в атоме каждого элемента (кроме 1H) присутствуют протоны, нейтроны и электроны, причем протоны и нейтроны сосредоточены в ядре атома, а электроны - на его периферии (в электронной оболочке).
Число протонов в ядре равно числу электронов в оболочке атома и отвечает порядковому номеру этого элемента в Периодической системе.
Электронная оболочка атома представляет собой сложную систему. Она делится на подоболочки с разной энергией (энергетические уровни); уровни, в свою очередь, подразделяются на подуровни, а подуровни включают атомные орбитали, которые могут различаться формой и размерами (обозначаются буквами s, p, d, f и др.).
Итак, главной характеристикой атома является не атомная масса, а величина положительного заряда ядра. Это более общая и точная характеристика атома, а значит, и элемента. От величины положительного заряда ядра атома зависят все свойства элемента и его положение в периодической системе. Таким образом, порядковый номер химического элемента численно совпадает с зарядом ядра его атома. Периодическая система элементов является графическим изображением периодического закона и отражает строение атомов элементов.
Теория строения атома объясняет периодическое изменение свойств элементов. Возрастание положительного заряда атомных ядер от 1 до 110 приводит к периодическому повторению у атомов элементов строения внешнего энергетического уровня. А поскольку от числа электронов на внешнем уровне в основном зависят свойства элементов, то и они периодически повторяются. В этом физический смысл периодического закона.
Каждый период в периодической системе начинается элементами, атомы которых на внешнем уровне имеют один s-электрон (незавершенные внешние уровни) и потому проявляют сходные свойства -- легко отдают валентные электроны, что обуславливает их металлический характер. Это щелочные металлы -- Li, Na, К, Rb, Cs.
Заканчивается период элементами, атомы которых на внешнем уровне содержат 2(s2) электрона (в первом периоде) или 8 (s2p6) электронов (во всех последующих), то есть имеют завершенный внешний уровень. Это благородные газы Не, Ne, Аr, Кr, Хе, имеющие инертные свойства.
Именно вследствие сходства строения внешнего энергетического уровня похожи их физические и химические свойства. В каждом периоде с возрастанием порядкового номера элементов металлические свойства постепенно ослабевают и возрастают неметаллические, заканчивается период инертным газом.
В свете учения о строении атома становится понятным разделение всех элементов на семь периодов, сделанное Д. И. Менделеевым. Номер периода соответствует числу энергетических уровней атома, то есть положение элементов в Периодической системе обусловлено строением их атомов. В зависимости от того, какой подуровень заполняется электронами, все элементы делят на четыре типа
S-элементы. Заполняется s-подуровень внешнего уровня (s1 -- s2). Сюда относятся первые два элемента каждого периода.
Р-элементы. Заполняется p-подуровень внешнего уровня (p1 -- p6)- Сюда относятся последние шесть элементов каждого периода, начиная со второго.
D-элементы. Заполняется d-подуровень последнего уровня (d1 -- d10), а на последнем (внешнем) уровне остается 1 или 2 электрона. К ним относятся элементы вставных декад (10) больших периодов, начиная с 4-го, расположенные между s - и p-элементами (их также называют переходными элементами).
F-элементы. Заполняется f-подуровень глубинного (третьего снаружи) уровня (s1 -- s2), а строение внешнего электронного уровня остается неизменным. Это лантаноиды и актиноиды, находящиеся в шестом и седьмом периодах.
Таким образом, число элементов в периодах (2-8-18-32) соответствует максимально возможному числу электронов на соответствующих энергетических уровнях: на первом -- два, на втором -- восемь, на третьем -- восемнадцать, а на четвертом -- тридцать два электрона.
Деление групп на подгруппы (главную и побочную) основано на различии в заполнении электронами энергетических уровней. Главную подгруппу составляют s - и р-элементы, а побочную подгруппу -- d и f-элементы. Например в IV группу Периодической системы элементов входят следующие элементы:
Главная подгруппа (подгруппа углерода) |
Побочная подгруппа (подгруппа титана) |
C...2s22p2 |
Ti...3d24s2 |
Si...3s23p2 |
Zr...4d25s2 |
Се...4s24р2 |
Hf...5d26s2 |
Sn...5s25p2 |
Ku...6d27s2 |
Pb...6s26р2 | |
Р-элементы |
D-элементы |
Итак, в каждой группе объединены элементы, атомы которых имеют сходное строение внешнего энергетического уровня. При этом атомы элементов главных подгрупп содержат на внешних (последних) уровнях число электронов, равное номеру группы. Это так называемые валентные электроны.
У элементов побочных подгрупп валентными являются электроны не только внешних, но и предпоследних (вторых снаружи) уровней, в чем и состоит основное различие в свойствах элементов главных и побочных подгрупп.
Отсюда следует, что номер группы, как правило, указывает число электронов, которые могут участвовать в образовании химических связей. В этом физический смысл номера группы.
С позиций теории строения атома легко объясняется возрастание металлических свойств элементов в каждой группе с ростом заряда ядра атома. Сравнивая, например, распределение электронов по уровням в атомах 9F (1s2 2s2 2р5) и 53J (1s2 2s2 2р6 3s2 3р6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s2 5p5) можно отметить, что у них по 7 электронов на внешнем уровне, что указывает на сходство свойств. Однако внешние электроны в атоме йода находятся дальше от ядра и поэтому слабее удерживаются. По этой причине атомы йода могут отдавать электроны или, иными словами, проявлять металлические свойства, что нехарактерно для фтора.
Итак, строение атомов обуславливает две закономерности:
- А) изменение свойств элементов по горизонтали -- в периоде слева направо ослабляются металлические и усиливаются неметаллические свойства; Б) изменение свойств элементов по вертикали -- в группе с ростом порядкового номера усиливаются металлические свойства и ослабевают неметаллические.
Таким образом, по мере возрастания заряда ядра атомов химических элементов периодически изменяется строение их электронных оболочек, что является причиной периодического изменения их свойств.
Похожие статьи
-
Св-ва хим. эл-тов, а так же формы и св-ва соединений эл-тов нах-ся в периодической зависимости от заряда ядер их атомов. Возрастание + зарядов атомных...
-
Периодический закон химических элементов: свойства химических элементов, а также простых и сложных веществ, ими образуемых, находятся в периодической...
-
Теория Периодической Системы была преимущественно создана Н. Бором (1913-21) на базе предложенной им квантовой модели атома. Учитывая специфику изменения...
-
Периодическая система химических элементов 1 марта 1869 года признан днем открытия Периодического закона, который представляет собой один из наиболее...
-
Структура Периодической системы - Периодическая система элементов Д. И. Менделеева
На основе Периодического закона Д. И. Менделеев создал Периодическую систему химических элементов, которая состояла из 7 периодов и 8 групп...
-
Неметаллических элементов по сравнению к металлическими элементами относительно немного. Их размещение в периодической системе химических элементов Д. И....
-
Периодический закон и Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева - основа современной химии. Они относятся к таким научным...
-
Превращение нейтральных атомов в положительно заряженные ионы определяется значением Энергии ионизации внешних валентных электронов. Чем меньше энергия...
-
Периодическая система и закон Д. И. Менделеева и его значение - Роль химии в повседневной жизни
Имя и труды Менделеева пользуются мировой славой. Периодический закон, открытый Менделеевым, сопутствует каждому химику любой страны на всем протяжении...
-
Сам атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженного электронного облака. В целом атом электронейтрален. Размер атома полностью...
-
СТРОЕНИЕ АТОМА - Неограническая химия
Задание 1.1. Для приведенных в варианте (табл. I.1) 4-х химических элементов определить: 1.1.1. Группу и период, в которых находится данный элемент в...
-
Периодическое изменение свойств атомов химических элементов - Систематика химических элементов
Химические свойства атомов элементов проявляются при их взаимодействии. Типы конфигураций внешних энергетических уровней атомов определяют основные...
-
Электронное строение элементов главной подгруппы III группы - Третья группа периодической системы
Ат. номер Название и символ Электроннаяконфигурация 5 Бор В [Не]2s22р1 13 Алюминий Аl [Nе]3s2Зр1 31 Галлий Gа [Аr]3d104s24р1 49 Индий In [Кr]4d105s25р1...
-
Строение атома, Квантовые числа. Атомные орбитали - Систематика химических элементов
Квантовые числа. Атомные орбитали Состояние электрона в атоме любого химического элемента характеризуется четырьмя квантовыми числами: главным,...
-
Атом сост. из массивн. "+" заряж. ядра и нах-ся в его поле "-"электронов. В ядрах нах-ся практич. вся масса атома. В состав ядра входят элемент. частицы:...
-
Общие сведения Висмут (латинское Bismuthum, обозначается Bi) -- элемент с атомным номером 83 и атомным весом 208,9804. Является элементом главной...
-
Открытие периодического закона и его роль - Жизнь и деятельность Д. И. Менделеева
Конечно, начиная рассказывать об открытиях гениального ученого, нельзя не осветить главное открытие Д. И. Менделеева - Периодический закон. Ко времени...
-
Строение атома, Орбитали, Квантови числа - Основные опыты Резерфорда
Сусне теория строения атомов базируется на модели Бора и опытах Резерфорда, но только современные методы исследований позволяют объяснить строение атома...
-
Атом (от греч. atomos -- неделимый) - это частица вещества микроскопических размеров и очень малой массы (микрочастица), наименьшая часть химического...
-
Квантовая механика - это теория, которая устанавливает способ описания и законы движения микрочастиц и их систем, а также связь величин, характеризующих...
-
Во внешнем слое атомов кремния содержится 4 электрона - столько, сколько не хватает до завершения этого слоя. Углерод и кремний относятся к неметаллам....
-
Физико-химические свойства хрома - Хром. Элемент периодической системы химических элементов
Хром является серебристо-белым, твердым, блестящим, но в то же время довольно хрупким металлом. Ранее считалось, что хром практически не обладает...
-
Периодическая система элементов - Химия в строительстве
Ученые давно обратили внимание на тот факт, что если исследовать свойства элементов в порядке их атомных зарядов, то окажется, что почти одинаковые...
-
ЭТАПЫ СТАНОВЛЕНИЯ ХИМИИ, Очерк исторического развития химии - Этапы становления химии
Очерк исторического развития химии Уже в XVIII веке начала формироваться так называемая минеральная химия. Сейчас этот раздел химии мы называем...
-
Модель атома Резерфорда - Основные опыты Резерфорда
При изучении б-частиц Резерфорд, исходя из модели Томсона, подсчитал, что рассеивание б-частиц не может давать больших углов отклонений даже при многих...
-
Представления Дмитрия Ивановича Менделеева - Становление понятий о химическом элементе
Пребывание в Германии позволило Менделееву участвовать в уже ранее упоминавшемся конгрессе химиков в Карлструэ. На него, как и на Лотара Мейера, большое...
-
Современные представления о строении ядра - Основные опыты Резерфорда
1. Ядром называется центральная часть атома, в которой сосредоточена практически вся масса атома и его положительный электрический заряд. Все атомные...
-
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ЗАКОНЫ ХИМИИ, Атомно-молекулярное учение - Основные понятия и законы химии
Химия - наука о веществах, закономерностях их превращений (физических и химических свойствах) и применении. В настоящее время известно более 100 тыс....
-
Если атом находится в основном (т. е. в невозбужденном) состоянии, то его электроны занимают самые низкие по энергиям орбитали. Однако в многоэлектронном...
-
Никель - химический элемент восьмой группы побочной подгруппы четвертого периода таблицы Менделеева (VIIIВ). Никель в периодической системе химических...
-
Введение Нильс Бор принадлежит к числу самых известных исследователей современности. Среди значительных ученых, работавших в области точного...
-
Содержание мышьяка в организме В организме взрослого человека содержится всего около 15-20 миллиграммов мышьяка. Основная его часть концентрируется в...
-
Основные сведения о строении вещества - Строение вещества
Слово "атом" -- греческого происхождения, и переводится оно "неделимый". Принято считать, что первым идею о том, что кажущаяся гладкой и непрерывной...
-
История открытия - Хром. Элемент периодической системы химических элементов
Хром(Cromium) в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева занимает 24 место, являясь элементом VI группы, побочной подгруппы,...
-
Система управление и его основные элементы С раннего детства человеку знакомо понятие "управление". Сначала мы сталкиваемся с управлением автомобилем,...
-
Важным для системного подхода является определение структуры системы -- совокупности связей между элементами системы, отражающих их взаимодействие....
-
Моделирование начинается с формирования предмета исследований -- системы понятий, отражающей существенные для моделирования характеристики объекта. Эта...
-
Первая группа периодической системы - Щелочные металлы
Структура внешних электронных слоев в атомах элементов I группы позволяет прежде всего предполагать отсутствие у них тенденции к присоединению...
-
Элементы матричного анализа - Методы решения системы линейных уравнений
Вектором, как на плоскости, так и в пространстве, называется направленный Отрезок , то есть такой Отрезок , один из концов которого выделен и называется...
-
Основные понятия и определения проблемы прогнозирования - Прогнозирующие системы
Необходимо отметить, что мы рассматриваем прогнозирование в целях планирования производства или управления запасами. Таким образом, наш интерес лежит в...
Периодический закон и строение атома, Основные сведения строения атомов - Периодическая система элементов Д. И. Менделеева