2.2. Периодический закон и система д.И. Менделеева
В 1869г. Д.И.Менделеев сформулировал периодический закон: «свойства простых веществ, а также формы и свойства соединения элементов находятся в периодической зависимости от величины их атомных весов» и создал систему, отражающую электронное строение атомов.
В 1913г. Мозли определил, что порядковый номер элемента в таблице Д.И.Менделеева численно равен заряду ядра атома. Поэтому современная формулировка периодического закона такова: «свойства химических элементов, а также форма и свойства их соединений находятся в периодической зависимости от порядкового номера элемента».
Периодические изменения в свойствах элементов связаны с периодической повторяемостью электронных структур атомов.
Порядковый номер элемента характеризует заряд ядра атома и количество электронов в оболочке. Элементы располагаются по мере увеличения заряда ядер их атомов.
Периодическая система состоит из периодов и групп. Период – это последовательный горизонтальный ряд элементов с одинаковым значением главного квантового числа. Группа – это вертикальный ряд элементов с одинаковым количеством валентных электронов. Элементы одной группы разделяются на две подгруппы: главную и побочную. В главной подгруппе объединяются элементы, у которых валентные электроны располагаются на s- и p- подуровнях внешнего квантового уровня. В побочную подгруппу – элементы, у которых валентные электроны располагаются на внешнем s- и предвнешнем d-подуровнях.
Электронные аналоги
Химические элементы, у которых имеется одинаковая конфигурация валентных электронов, называются электронными аналогами.
У полных аналогов совпадают электронные конфигурации двух последних периодов.
Например: 32Ge: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 2
50Sn: …………. 4s 2 4p 6 5s 2 4d 10 5p 2
У неполных аналогов совпадают электронные конфигурации только последнего периода.
Например: 6C: 1s 2 2s 2 2p 2
14Si: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6
Электронные аналоги, являющиеся химическими аналогами, характеризуются одинаковым количеством валентных электронов, которые участвуют в образовании химических связей.
Свойства элементов
Очень важной характеристикой элемента с точки зрения строения атома является радиус атома. С ростом положительного заряда ядра радиус у элементов изменяется. В периоде слева направо радиус уменьшается вследствие сжатия электронной оболочки (заряд ядра увеличивается, электроны сильнее притягиваются к ядру). В группах сверху вниз радиус увеличивается вследствие увеличения количества квантовых уровней. Чем больше радиус атома, тем слабее удерживаются валентные электроны, тем легче отдает их атом в химических реакциях. Как отдача электронов, так и принятие электронов характеризуются энергетическим эффектом, который определяется тремя видами энергии:
энергия ионизации (J) – энергия, которая необходима для отрыва валентных электронов от атома и превращения атома в положительно заряженную частицу – ион. Она измеряется в эВ/атом или кДж/моль.
Энергия ионизации зависит от радиуса атома. С увеличением радиуса энергия ионизации уменьшается в группе сверху вниз, увеличивается в периоде с ростом количества валентных электронов. Энергия ионизации характеризует металлические (восстановительные) свойства, его активность. Чем больше величина энергии ионизации, тем меньше металлические свойства;
энергия сродства к электрону (Е) – энергия (единицы измерения эВ/атом или кДж/моль), которая выделяется при присоединении валентных электронов к атому, при этом атом превращается в отрицательно заряженную частицу. Эта энергия характеризует неметаллические (окислительные) свойства химических элементов; в группе сверху вниз уменьшается, в периоде увеличивается;
электроотрицательность – это полусумма энергии ионизации и энергии сродства к электрону: Э.О. = (I+E) / 2. Электроотрицательность – способность атома в молекуле притягивать к себе электроны. За единицу принята элетроотрицательность лития Li. В группе электроотрицательность уменьшается cверху вниз, в периоде увеличивается слева направо. Зная значение энергии для каждого из атомов, мы можем дать окислительно-восстановительную характеристику элемента. (Значения электроотрицательности атомов по Полингу представлены в приложении).
Что такое электронный аналог
Билет №3. Периодическая система Д.И.Менделеева (ПСЭ). Взаимосвязь химических свойств простых веществ с электронным строением атомов. Случаи несоответствия высшей валентности элемента номеру группы ПСЭ. Характер зависимостей радиусов атомов, энергии ионизации, сродства к электрону и электроотрицательности в ПСЭ. Металлы и неметаллы.
Свойства элементов и их соединений находятся в периодической зависимости от заряда ядра и порядкового номера элемента в таблице, т.к. с ростом заряда и порядкового номера периодически возобновляются на более высоких уровнях электронные конфигурации внешних слоев.
Групповые аналоги – элементы одной группы, объединенные по признаку одинакового числа валентных электронов на внешнем слое (пример: 17 Cl 3s 2 3p 5 и 25 Mn 3d 5 4s 2 ).
Электронные аналоги – элементы, объединенные в одну подгруппу и имеющие аналогичную электронную формулу (пример: Cr, Mg, W).
Электронные аналоги в химии
Зависимость свойств атомов и ионов от внешнего 2-го слоя уже менее выражена(влияние их структуры не столь выражено, электронов во внешнем слое больше, а электронов во 2-м рассматриваемом слое меньше).Значение структуры, даже более глубокой, чем лежащий электронный слой (за исключением атомов лантаноидов и актинидов), сводится почти к нулю. Таким образом, при разделении аналогов, в первом приближении, можно рассматривать только внешнюю оболочку, учитывая только особенности (в основном в атомах переходного металла) и 2-й элемент, если это необходимо.
Принимая это во внимание, рассмотрим такие элементы, как Mg, Ca и Zn. Если валентность равна нулю(то есть форма нейтрального атома), то все они имеют по 2 электрона во внешнем shell. So … Атомы Ca и Zn с равными правами(если не принимать во внимание структуру 2-й оболочки) можно считать аналогами атома Mg. Иначе обстоит дело, когда Mg и Ca содержат по 8 электронов во внешней оболочке, причем в 2-валентном состоянии, которым является Zn-18.Вот, только, не зн, это аналог мг.
То же самое относится и к таким элементам, как Na, K и Cu. Единственное отличие состоит в том, что во внешней оболочке нейтрального атома имеется только 1 электрон, поэтому здесь влияние структуры 2-го слоя проявляется не так резко в других группах периодической системы. Таким образом, среди всех атомных аналогов наименьшее сходство наблюдается именно в Na и Cu.
Последовательно проводя такое сравнение атомной структуры элемента в характерном валентном состоянии. In 1 из них рассматриваемый элемент имеет тот же тип строения, что и внешняя электронная оболочка для любой валентности, поэтому его можно назвать полным аналогом. Сюда относятся, например, V, 1Mb.
Ta (небольшая разница между нейтральными атомами Nb и V и Ta в основном незначительна), а также все элементы большого периода друг под другом, такие как As, Sb, Bi и т. д.： Т НБ Т «валентность Ле-СБ Би _ −3 2.8、18.8 2.8、18.18.8 2.8、18.32、18.8 2,8,11,2 2,8,18,12,1 2,8、18、32,11,2 0 2,8,18,5 2,8,18。 18.5 2.8. 18.32, 18.5 2.8.10 2.8.18.10 2.8、18.32.10 +3 2、8、18.2 2,8,18,18,2 2,8,18,32、18,2 2.8.8 2.8.18.8 2.8、18.32.8 +5 2.8.18 2.8.18.18 2.8、18.32.18
В другом случае однородность структуры внешней оболочки распространяется на индивидуальную валентность, поэтому элементы, связанные здесь, можно назвать несовершенными аналогами. Например, фосфор, ванадий и мышьяк： V P A растяжение позвоночника » −3 _ 2、8、8 2.8、18. Восемь −0 2, 8. 11, 2 и 2. 8. 5-2. 8. 18. Б 43, 2, 8. 10 2, 8, 2, 2. 8. 18, 2 часа дня. Черное и белое 2、8、8 2、8 2、8、18 Как видно из приведенного выше сравнения, мышьяк является структурным аналогом фосфора с валентностью-3, 0, а с валентностью-f-5 фосфор элиминируется.
Ванадий, с другой стороны, имеет низкую валентность и не имеет структурного сходства с фосфором, а с валентностью-f-5 он становится его прямым аналогом. Довольно схожие соотношения характерны для элементов III, IV, VI и VII группы периодической system. So, теоретически, мы продемонстрируем закономерность структуры обычной (короткой) формы. Из вышеизложенного следует, что для всех валентностей, за исключением положительной группы, соответствующей числу (которое можно назвать характеристическим, как правило, максимумом), задан один и тот же ряд сходных элементов (а), а значение характеристики-множество (Б) существенно отличается：
Группа I G1 III IV V VI VI VII Есть ли на Кей Си быть мг Са ЗН Б Ал Ка га с-Си-Ти ГК Н П в Асос СГ ГП ф ки млн Бр B Li Na K Si Be Mg Ca Zn B Al Sc Ga C Si Ti Ge N P V As (0) s Cr Se (F) CI Mn Br Распределение обоих аналогов четко показано следующими изменениями в периодической системе (стр. 2. 36).Сплошная линия на нем соединена с полным аналогом. Большая пунктирная линия-это элемент, который подобен всем валентностям, кроме характеристики, а маленькая пунктирная линия-это элемент, который подобен присутствию (и только если есть) характеристической валентности.
Значок|а| актинидов с анемонами | актинидов с фонарем / значок / актинидов с фонарем. Как удобно пользоваться системой, обратите внимание на номер каждой строки аналога (кроме 8, 9 и 10).Прямой или минус 10 соответствует номеру труппы. Например, в 3-й группе левая подгруппа (включая элемент начала периода) и правая подгруппа (включая элемент конца периода) образованы строками 4 и 4, строками 14, строками 3 и 13 соответственно.
Для всех валентных состояний, характерных для них, а также для формы нейтральных атомов, она является оптимальной для классификации химических веществ на ее основе. Добавь 1) определение положения водорода в системе требует дополнительного discussion. In при формальном подходе к строению своих атомов водород становится аналогом лития.
Однако природа внешней электронной оболочки определяет аналогии элементов не сами по себе, а лишь в свете общих закономерностей развития структуры. По последним миграциям периода 2!С подобным элементом положительный заряд ядра и количество внешних электронов уменьшаются на 8 единиц (Ne — » — He). так, по сути, нейтральный атом водорода является аналогом атома фтора.
С отрицательной валентностью водород также относится к фтору, как гелий к неону. От Li до Na и так далее. Кроме того, если он положительный(если это голый Протон), он не имеет аналогов с другими элементами、 Стоя полностью away. So, водород является несовершенным аналогом фтора. Близость к семейству галонов совпадает со всей совокупностью физических свойств водорода. 2) рассмотренная выше структура внешней электронной оболочки помимо формального сходства щелочных металлов и водорода, ее размещение в первой группе часто мотивируется it.
In химические взаимодействия, водород обычно ведет себя как металл. Однако в большинстве случаев поведение такого водорода упускается из виду, что характерно только для реакций, протекающих в водной среде solutions. In дело в том, что наиболее частой встречей является реакция такого водорода, но если характеризовать его как элемент, то нельзя отводить ему решающую роль, так как химическая функция атома сильно искажается здесь особыми свойствами положительных не (голых протонов).
Степень металличности элемента оценивается по легкости расщепления электронов его атомов. С этой точки зрения сравните натрий, водород и хлор. На + 118 ккал на * + е сі + 300 ккал СГ + е H + 315 ккал H * + e Как показывают эти данные, энергия ионизации водорода не только резко превышает энергию ионизации удара, но и несколько превышает энергию ионизации хлора. Поэтому нет вопроса о том, какова специфика функций металла для свободных атомов водорода.
В присутствии воды появляется дополнительный эффект-гидратация как о, так и О, где среди интересующих количеств не-С1 * энергия гидратации неизвестна, но в этом приближенном расчете она может быть равна энергии гидратации Ионов Na4.Тогда у нас есть： На * + р-р = » = * НВ-101 ккал Ф СГ + СГ с AQ + 101 ккал H * + aq H * + 265 ккал Суммируя все уравнения трн для каждого из предыдущих уравнений и членов, мы получаем сводку поведения атомов в водной среде.
Na + aq-f 17 ккал Na * + e CI + aq + 199 ккал CV + e Н-ф р-р + 50 ккал ч ’+ е Как видно из этих результатов, водород во входной среде очень близок к Na. Чем C1, то есть в этих условиях он действительно напоминает металл. Однако это сходство не присуще самому атому, и поэтому оно не может служить основанием для определения местоположения водорода в периодической системе. Структурная однородность атома и атомов элементов 1-й группы имеет те же формальные свойства, что и однородность атома гелия и атомов элементов 2-й группы.
Образовательный сайт для студентов и школьников
Копирование материалов сайта возможно только с указанием активной ссылки «www.lfirmal.com» в качестве источника.
© Фирмаль Людмила Анатольевна — официальный сайт преподавателя математического факультета Дальневосточного государственного физико-технического института
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Электронные аналоги электрохимических ячеек могут оказаться весьма полезными при применении разностного способа измерения — для формирования опорных ( компенсирующих) электрических сигналов, воспроизводящих фарадеевский ток, соответствующий определяемому компоненту с заданной концентрацией, или ток помехи, обусловленный зарядом емкости двойного слоя и электрохимической реакцией посторонних веществ. Такое применение эквивалента ячейки целесообразно при выполнении массовых однотипных анализов. [5]
Электронными аналогами называются элементы, у которых валентные электроны расположены на ор-биталях, описываемых общей для всех элементов формулой. В периодической системе элементов электронные аналоги входят в состав одной подгруппы. [6]
Электронными аналогами называются элементы, у которых валентные электроны расположены на орби-талях, описываемых общей для всех элементов формулой. [7]
Электронными аналогами называются элементы, у которых валентные электроны расположены на ор-биталях, описываемых общей для всех элементов формулой. В периодической системе элементов электронные аналоги входят в состав одной подгруппы. [8]
Ближайшими электронными аналогами наиболее исследованных бинарных полупроводников типа А3В5 являются тройные соединения типа А2В4С52, которые и были объектом настоящего исследования. Следует отметить, что между соединениями А3В5 и А2В4СГ 2 имеется и определенное различие, заключающееся в том, что тройные соединения кристаллизуются, в основном, в тетрагональной решетке типа халькопирита, тогда как бинарные — обладают кубической решеткой типа сфалерита. Другим обстоятельством, отличающим тройные соединения от бинарных, является усложнение состава, но можно предположить, что это обстоятельство играет менее существенную роль, как следует из сопоставления свойств элементарных ( А4) и бинарных тетраэдрическнх кристаллов. [9]
Это полные электронные аналоги , последние из d — элементов, у которых завершен d — подуровень. В этом отношении цинк и его аналоги отличаются от остальных d — элементов. [10]
Блок-схема электронного аналога системы дифференциальных уравнений (6.20) показана на рис. 6.9. С помощью АВМ можно получить амплитудно-частотную характеристику [ и исследовать зависимость резонансных амплитуд от различных параметров. [11]
Сера — электронный аналог кислорода , типичный элемент VI группы периодической системы. На ее внешнем электронном слое 6 электронов, а поэтому она довольно легко присоединяет два электрона, проявляя окислительные свойства. Кроме того, сера проявляет восстановительные свойства. Свободная сера может существовать в виде нескольких аллотропных форм: ромбической, моноклинической, пластической. [12]
В подгруппах электронных аналогов радиусы атомов сверху вниз увеличиваются вместе с увеличением числа электронных уровней. [13]
У его электронных аналогов , находящихся в разных периодах, возможно возникновение других форм связи за счет наличия другого числа свободных ор -, биталей. [15]