Периодический закон

Периодический закон открыт Д.И.Менделеевым в1869 году: свойства элементов и их соединений находятся в периодической зависимости от величины зарядов ядер их атомов.

Химические свойства элементов зависят от строения внешних уровней их атомов. Строение внешних уровней периодически повторяется:

Li [He] 2s¹ F [He] 2s²2p⁵

Na [Ne] 3s¹ Cl [Ne] 3s²3p⁵

K [Ar] 4s¹ Br [Ar] 4s²4p⁵ ,

поэтому с увеличением зарядов ядер (и числа электронов) химические свойства атомов периодически повторяются.

Порядковый номер Z элемента в периодической таблице равен числу протонов и электронов в атоме. Номер периода равен числу электронных уровней атомов элементов этого периода. Номер группы равен числу электронов на внешних уровнях атомов элементов данной группы, равен максимальной степени окисления элементов данной группы.

Элементы можно разделить на четыре типа: s-, p-, d-, f-элементы, в зависимости от заполнения в них s-, p-, d-, f- подуровней соответственно.

Эффективные атомные радиусы R уменьшаются в периодах и увеличиваются в группах:

Элементы Li Be B C N O F

R(нм) 0,152 0,113 0,088 0,077 0,074 0,066 0,064

Z +3 +4 +5 +6 +7 +8 +9

Число уровней 2 2 2 2 2 2 2

Элементы Li Na K Rb Cs Fr

R(нм) 0,152 0,186 0,231 0,241 0,262 0,270

Z +3 +11 +19 +37 +55 +87

Число уровней 2 3 4 5 6 7

Энергия ионизации Е_ион=I (потенциал ионизации) - это энергия необходимая для отрыва электрона от атома. Для процесса А = А⁺ + е имеем DH=E_ион>0. Энергия ионизации уменьшается в группах и увеличивается в периодах:

Li Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca

Е_ион(эв) 5,39 5,14 7,64 5,98 8,15 10,4 10,4 13,01 15,8 4,3 6,1

Энергия сродства к электрону Е_ср = А - это энергия, которая выделяется при присоединении электрона к атому. Для процесса А + е = А^- имеем DH = E_ср<0.

F Cl Br I O N C B Be Li

Е_ср (эв) 3,62 3,82 3,54 3,24 1,48 0,20 1,13 0,30 -0,19 0,54

Электроотрицательность (Полинг, 1932 г.) - это способность атома в молекуле притягивать к себе электроны. Рассмотрим молекулу А-В. Если атом А отдает электрон атому В, то затрата энергии составляют DE = I_A - A_B. Если атом В отдает электрон атому А, то затраты энергии составляют DE = I_B - A_A. Электроны смещаются в сторону, которой соответствуют меньшие затраты DE. Если выгоднее переход электрона от атома А к атому В, то должно быть I_A - A_B < I_B - A_A или I_A + A_A < I_B + A_B и (I + A)_A <

< (I + A)_B или X_A < X_B, где X = I + A - электроотрицательность. Электроотрицательность увеличивается в периодах и уменьшается в группах.