Периодический закон презентация

Дмитрий Иванович открыл фундаментальный закон химии. В его время (середина XIX века) было известно 63 сорта атомов – химических элементов. И другие ученые пытались их систематизировать, но почему же русскому химику «улыбнулась удача?»

Самой первой попыткой систематизировать сорта атомов наверняка была попытка разделить их на металлы и неметаллы.

Медь Сu

И как же быть –то ?

И он заметил, что через каждые 7 элементов физические и химические свойства веществ повторяются!

Кремний Si

Графит С

Углерод (графит) и кремний – серые с металлическим блеском вещества -полупроводники, слабые окислители и сильные восстановители. Оксиды и гидроксиды с кислотными свойствами.

У алмаза (разновидности углерода) и у кремния одинаковая кристаллическая решетка ( тетраэдр)

Алмаз С

Аргон Ar

Калий К

Ar=39

Ar=40

Менделеев не был педантом, он понимал, что все тайны атома еще не изучены, следовательно из его закона могут быть исключения →

Современная формулировка Периодического закона

Свойства элементов, а также свойства образованных ими простых и сложных веществ находятся в периодической зависимости от заряда ядра атома.

Ребята, вам к Периодическому законы важная ссылка на работу «Строение атома»

Еще напоминание: существование таких разновидностей атомного ядра как изотопы и изобары (См. «Строение атома») доказывает, что нельзя атомную массу считать признаком элемента.

Изотопы кислорода

Пара изотопов

Пара изобаров

Трудность ядерного синтеза в том, что тяжелые нуклиды радиоактивны и живут порой очень-очень мало.

А вот это все «от лукавого»

2 вид Периодической системы –полудлинная. Все периоды показаны горизонтально, но лантаноиды и актиноиды вынесены вниз. Такой тип ПС принят в Америке и вообще на Западе. Преимущества: более компактная, хорошо видны подгруппы элементов.

Тут для ребят подсказка – разными цветами обозначены различные семейства элементов (вооружитесь словариком)

Здесь же изображены разным цветом также семейства элементов, а также основная область применения

Можете щелкнуть мышкой и увеличить изображение.

При таком дизайне показаны электронные семейства атомов (s-, p-, d-, f-элементы.)

Символ элемента

Национальное название элемента

Порядковый № (Именно он определяет заряд ядра и сорт атома)

Атомная масса (при расчетах она округляется до целого числа)

Строящиеся электронные слои

Прежде всего, у элементов главных подгрупп символы в клеточках чаще всего расположены слева; окраска ячеек соответствует электронным семействам s- и р-элементов.

Тут показан участок Т.М. Неметаллы и металлоиды показаны соответственно зеленым и фиолетовым цветом. Они всегда ∈ главным подгруппам.

Еще важное правило : элементами главных подгрупп могут быть металлы и неметаллы, а элементами побочных подгрупп – только металлы.

1 период – 2 s-элемента; 2и 3 периоды – всего по 8 элементов, в них s- и р-элементы. У всех этих атомов строится внешний электронный слой ⇒ все они ∈ главным подгруппам.

В 4 и 5 периодах по 18 элементов, есть s- и р-элементы, добавляются d-элементы (вставные декады)

В 6 периоде 32 элемента, есть s-,p-,d-элементы + лантаноиды

Группа – вертикальный столбец в т.М., который объединяет элементы с одинаковым числом валентных электронов. Всего таких групп 8 штук.

3 группа – совершенно особенная, очень большая. В нее входят р-элементы (∈главной подгруппе), d-элементы (∈ 1-й побочной подгруппе) и f-элементы лантаноиды и актиноиды (∈2-й побочной подгруппе).

Кстати, в таких Т.М. положение элементов в клеточках часто одинаковое из-за того, что главная и побочная подгруппы разделены в пространстве.

Мы же будем работать с «русской» версией Т.М. и должны уметь понимать сходство и различие в свойствах атомов и веществ, объединенных в состав одной группы.

хлор

марганец

Фтор и хлор похожи между собой: простые вещества образуют двухатомные молекулы, это ядовитые чрезвычайно химически активные газы, мощные окислители. Температура плавления у них низкая, твердые хлор и фтор хрупкие вещества, изоляторы. Марганец же – типичный металл , ковкий, пластичный, проводник, температура плавления высокая. Решетка металлическая, проявляет лишь восстановительные свойства. Что же у него-то общего с хлором и фтором?

Фтор и хлор р- элементы ⇒ у них строятся внешний s- и р-подуровни; у них по 7ē на внешнем слое (Красный цвет квантовых ячеек).

Марганец же d-элемент ⇒валентные ē на внешнем 4s- и предвнешнем 3d-подуровне. Но их тоже 7 штук!

Правило: № периода говорит о числе электронных слоев в атоме, № группы говорит о числе валентных электронов в атомах , а также максимальной валентности элемента и значении степени окисления (исключения: валентность и СТОК < № группы: фтор, кислород, азот (у него максимальная валентность =IV), железо (max СТОК=+6), кобальт (max СТОК=+3); max СТОК>№ группы: медь (max СТОК=+2), золото (max СТОК=+3).

Теперь вот о чем: когда вы будете сравнивать свойства элементов по группе, то сравнивайте только представителей одной и той же подгруппы; а то уж больно велика разница в строении и свойствах элементов разных подгрупп!

Кошку лучше сравнить с тигром (оба отряд хищники, семейство кошачьи).

А мышку лучше сравнить с хомяком ( отряд грызуны).

Калий К

Натрий Na

Серебро Ag

Медь Сu

Похожи малоактивные металлы d-элементы

Похожи щелочные металлы s-элементы

Углерод и кремний ∈ главной подгруппе 4 группы ⇒ 4 ē на внешнем слое

Элементы со сходным строением электронных оболочек можно назвать электронными аналогами

Представители II периода

Будем рассматривать следующие изменения у химических элементов: радиус атома (r), электроотрицательность (ЭО), металлические св-ва (способность отдавать внешние ē), восстановительные св-ва (Red св-ва), неметаллические св-ва (способность принимать ē), окислительные св-ва (Ох св-ва).
У сложных веществ сравним кислотно-основный характер оксидов и гидроксидов

Рассмотрим 3 период как наиболее типичный.

Изменение свойств по периоду

1 группа 2 группа 3 группа 4 группа 5 группа 6 группа 7группа 8 группа

Na+2O Mg+2O Al2+3O3 Si+4O2 P2+5O5 S+6O3 Cl2+7O7

Оксиды

Амфотерный оксид

Основные оксиды

Кислотные оксиды

Ниже поглядим, какие будут соответствующие гидроксиды, будьте внимательны! (для удобства и наглядности формулы расположатся вертикально

Mg

MgO – Mg(OH)2 (основание гидроксид магния)

SiO2 – H2SiO3(кремниевая кислота)

P2O5 – H3PO4(фосфорная кислота)

SO3– H2SO4(серная кислота)

Сl2O7 – HClO4(хлорная кислота)

У элементов больших периодов не такое резкое изменение атомных радиусов, да и вообще свойств атомов и их соединений. У элементов вставных декад строится предвнешний d-подуровень, поэтому радиусы d-элементов почти одинаковые. Более резко меняются св-ва р-элементов (как и в малых периодах).

Мышьяк – твердый серый, полупроводник; у соединений кислотные св-ва

Фосфор – разные твердые аллотропные модификации, изолятор (но черный «Р» полупроводник); у соединений кислотные св-ва

Подгруппа азота выбрана не случайно : велико разнообразие ее представителей. Вы убедились, что они разные по внешнему виду простых веществ и свойствам соединений, но у них у всех одинаковое строение внешней электронной оболочки ns2np3.

1-й пример: рассмотрим изменение такой величины как энергия ионизации во II и III периодах. Энергия ионизации – та энергия, которую надо затратить на то, чтобы оторвать от атома 1 электрон.
На рисунке видно, что в периоде Еион. ↑ от щелочного металла к инертному газу. Но у элементов главной подгруппы 2 группы (Be и Mg) и эл-тов главной подгруппы 5 группы (N и P) она несколько выше, чем у соседей. Почему?

У бериллия (и у магния полностью заполнен внешний s-подуровень

У азота и фосфора наполовину заполнен внешний р-подуровень ⇒ такие конфигурации прочные, поэтому на отрыв ē надо затратить энергии побольше, чем у соседних атомов.

Соединения брома со СТОК=+7 получили довольно поздно, в 1967 году.

Br 1s22s22p63s23p63d104s24p5

Исходя из электронного паспорта брома, мы видим, что его валентные ē-ны находятся на орбиталях 4s и 4р-подуровней. У Br*** они распариваются на 4d-подуровень. Но чтобы произошло распаривание ē-нов и вступление их в химическую связь, надо этим ē-нам в момент химического взаимодействия «быть дома» ( то есть находиться на своих орбиталях. А это не всегда имеет место и вот почему. ē-ны стремятся из-за своего «-» заряда быть ближе к атомному ядру. Из-за своей вещественно - волновой двойственности они «могут это делать.»

У атома брома 3-й предвнешний ē-слой полностью заполнен. ⇒Заполнен 3d-подуровень. И вот под этот 3d10-экран и проникают стремящиеся быть ближе к ядру валентные ē-ны брома. Чтобы их «вытащить» из-под 3d10-экрана и «вернуть» на орбитали, применяют жесткие условия протекания реакции (нагрев, давление, активные реагенты, селективные катализаторы).Особенно тяжело «возвращается на орбитали» 4s-пара валентных ē-нов ⇒ отсюда и затруднительно было получить соединения Br+7.
Здесь на примере брома был образно описан эффект проникновения валентных ē-нов атома под предвнешний d10-экран.

Вот первоначальная ПС на доме, где жил и работал ученый в Петербурге у метро «Технологический институт». Как вы думаете, сильно ли она отличается от нынешней?

Александр Винклер открывает экасилиций – германий Ge

Л.де Буабодран открывает экабор – галлий Ga

Советские ученые не остались в долгу и назвали открытый ими в Дубне 106 элемент сиборгием.