В чём состоит периодический закон Менделеева
Современная формулировка такая: свойства химических элементов, а также образуемых ими простых и сложных веществ периодически зависят от заряда ядра атомов. Периодически значит, что через определённое число элементов свойства повторяются.
Дмитрий Иванович Менделеев открыл закон в 1869 году. Он расположил элементы по возрастанию атомной массы, а позже выяснилось, что на самом деле всё определяет заряд ядра. Поэтому в формулировке стоит заряд ядра, а не масса.
Пример повторения: литий, натрий и калий — мягкие активные металлы, которые бурно реагируют с водой. Фтор, хлор и бром — ядовитые неметаллы с похожими реакциями. Причина в том, что у таких элементов одинаково устроен внешний электронный слой. Подробнее об этом в теме строение атома.
Как устроена периодическая система химических элементов
Периодическая система — это таблица, в которой закон показан наглядно. В ней два главных понятия.
Период — горизонтальный ряд. Всего их 7. Номер периода равен числу электронных слоёв в атоме: у кремния Si три слоя, потому что он в 3-м периоде.
Группа — вертикальный столбец. В школьной таблице 8 групп, и в каждой есть главная и побочная подгруппы. Для элементов главных подгрупп номер группы равен числу электронов на внешнем слое. Он же показывает высшую валентность, кроме кислорода и фтора.
Отсюда формулы высших оксидов, где R обозначает элемент:
- I группа: R₂O
- II группа: RO
- III группа: R₂O₃
- IV группа: RO₂
- V группа: R₂O₅
- VI группа: RO₃
- VII группа: R₂O₇
Летучие водородные соединения образуют неметаллы IV–VII групп: RH₄, RH₃, H₂R, HR. Как связаны валентность и формулы, разобрано в теме валентность и формулы.
У некоторых групп есть собственные названия:
- щелочные металлы: Li, Na, K (I группа);
- щелочноземельные металлы: Ca, Sr, Ba (II группа);
- галогены: F, Cl, Br, I (VII группа);
- благородные газы: He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn.
Как меняются свойства в периоде и в группе
Эти закономерности нужны почти в каждом задании по теме.
В периоде слева направо:
- заряд ядра растёт;
- радиус атома уменьшается;
- электроотрицательность растёт;
- металлические свойства и восстановительная способность ослабевают;
- неметаллические свойства усиливаются;
- основные свойства высших оксидов сменяются кислотными.
В главной подгруппе сверху вниз:
- число электронных слоёв растёт;
- радиус атома увеличивается;
- электроотрицательность падает;
- металлические свойства и восстановительная способность усиливаются.
Отсюда простые выводы. Самый активный металл находится в левом нижнем углу таблицы, самый электроотрицательный неметалл — фтор, он в правом верхнем углу (без учёта благородных газов). Подробнее о свойствах этих веществ: металлы и неметаллы.
Как расположить элементы по восстановительным свойствам: разбор задания
Задание. Из ряда 1) S 2) Cu 3) Cl 4) Si 5) Mg выберите три элемента-неметалла и расположите их в порядке возрастания восстановительных свойств.
Шаг 1. Отбираем неметаллы. Cu и Mg — металлы, остаются S, Cl и Si.
Шаг 2. Определяем положение. Все три в 3-м периоде: Si в IV группе, S в VI, Cl в VII.
Шаг 3. Вспоминаем правило. В периоде слева направо неметаллические свойства усиливаются, а восстановительные ослабевают. Значит, сильнее всех восстанавливает Si, слабее всех — Cl.
Шаг 4. Записываем по возрастанию: Cl, S, Si. В номерах из условия это 3, 1, 4.
Если в задании просят порядок убывания, ряд просто читается в обратную сторону. Что такое восстановитель, можно уточнить в теме окислительно-восстановительные реакции.
Где ошибаются чаще всего
- Путают период и группу. Число электронных слоёв равно номеру периода, а число электронов на внешнем слое равно номеру группы. Для хлора это 3 слоя и 7 электронов.
- Забывают убрать лишние элементы. Если просят выбрать три неметалла, сначала вычеркни металлы. В ряду с Al, Cr и Si алюминий и хром в ответ не попадают.
- Путают направление изменения радиуса. В периоде радиус уменьшается, хотя электронов становится больше: растёт заряд ядра, и оно сильнее притягивает слои. В группе радиус увеличивается.
- Переносят формулу высшего оксида на кислород и фтор. Высшая валентность равна номеру группы не у всех: у фтора она всегда I, а у кислорода обычно II.
- Сравнивают элементы из разных периодов и групп только по одному правилу. В таком случае сначала найди, чем элементы различаются по положению, и только потом применяй нужную закономерность.
Какие задания по теме присылают ученики
Чаще всего встречаются задания на выбор трёх элементов и расположение их по восстановительным, основным или кислотным свойствам. Также попадаются вопросы про электроотрицательность, радиусы атомов, формулы высших оксидов и летучих водородных соединений. Есть задания на распределение элементов по группам и заполнение таблицы щелочных металлов, галогенов и благородных газов.
Найди в списке выше задание, похожее на своё, и посмотри ход решения. Если подходящего нет, сфотографируй своё задание и получи решение с подробным ходом.