УЧЕБНАЯ КНИГА ПО ХИМИИ
ДЛЯ УЧИТЕЛЕЙ СРЕДНИХ ШКОЛ,
СТУДЕНТОВ ПЕДАГОГИЧЕСКИХ ВУЗОВ И ШКОЛЬНИКОВ 9–10
КЛАССОВ,
РЕШИВШИХ ПОСВЯТИТЬ СЕБЯ ХИМИИ И ЕСТЕСТВОЗНАНИЮ
УЧЕБНИК ЗАДАЧНИКЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМНАУЧНЫЕ РАССКАЗЫ ДЛЯ ЧТЕНИЯ
Продолжение.
См. № 4—14, 16—28, 30—34, 37—44, 47, 48/2002;
1/2003
§ 4.3.
Первое знакомство с
периодической таблицей Д.И.Менделеева
Периодическая таблица элементов
Д.И.Менделеева, приведенная в этом
параграфе, вам понадобится, чтобы узнать:
– символ элемента (по его порядковому номеру или
атомной массе);
– название элемента;
– произношение символа элемента и, наоборот, по
произносимому названию элемента его символ и
характеристики (порядковый номер и атомная
масса);
– порядковый номер, говорящий о числе протонов в
ядре и числе электронов в атоме;
– атомную массу.
Таблица состоит из клеток, в каждой –
символ элемента, его порядковый номер, атомная
масса и др.
Если вы будете изучать химические и физические
свойства элементов (простые вещества и
соединения) и сравнивать их, то обнаружите, что
некоторые элементы обладают сходными свойствами
и их можно объединить в небольшие группы
элементов.
Например, водород Н, литий Li, натрий Na, калий K,
рубидий Rb и цезий Сs образуют с хлором соединения
НCl (хлороводород), LiCl (хлорид лития), NaCl (хлорид
натрия), КCl (хлорид калия), RbCl (хлорид рубидия) и СsCl
(хлорид цезия). Во всех этих соединениях на один
атом водорода, лития, натрия, калия, рубидия или
цезия приходится по одному атому хлора (в этом
случае мы говорим, что элементы одновалентны).
Все эти элементы можно объединить в одну группу,
и в периодической таблице они действительно
расположены в первом ее столбце, называемом
первой группой элементов.
В то же время элемент натрий Na образует с
элементами фтором F, хлором Cl, бромом Br и йодом I
соединения NaF (фторид натрия), NaCl (хлорид натрия),
NaBr (бромид натрия) и NaI (йодид натрия). Элементы
фтор F, хлор Cl, бром Br и йод I объединены в одну
группу элементов, занимающую седьмой столбец
таблицы элементов, которая называется седьмой
группой элементов (группа галогенов).
Если все элементы расположить в порядке
увеличения числа протонов в ядре атома (или в
порядке увеличения атомной массы, что за
некоторыми исключениями приведет к тем же
результатам), то обнаружится, что через некоторое
число элементов их свойства будут повторяться.
После водорода (№ 1) следующим элементом, похожим
на него по свойствам, будет литий (№ 3).
После лития восьмым элементом, похожим на него,
будет натрий (№ 11).
После натрия снова восьмым элементом будет калий
(№ 19).
После калия восемнадцатым элементом, похожим на
него, будет рубидий (№ 37).
После рубидия снова восемнадцатым элементом,
похожим на него, будет цезий (№ 55).
Обратите внимание, в предлагаемой таблице гелий
перенесен из восьмой во вторую группу, т. к.
электронное строение его атома аналогично
электронному строению бериллия и других
элементов подгруппы.
То же самое относится к группе благородных (или
инертных) элементов. Они отличаются от остальных
элементов или полной неспособностью вступать в
соединения с другими элементами, или же
чрезвычайной инертностью. Первый элемент этой
группы – неон Nе, после которого восьмым по счету
элементом в последовательности элементов с
повышающейся атомной массой будет аргон Аr.
Затем, соблюдая ту же последовательность,
следующим, восемнадцатым элементом будет
криптон Кr, еще один восемнадцатый элемент –
ксенон Хе и, наконец, радон Rn (см. таблицу). Группа
благородных элементов образует восьмую группу
периодической таблицы.
Теперь поступим следующим образом: из элементов
водорода, лития, натрия, калия и рубидия создадим
столбец элементов (I группа) и после каждого
элемента этой группы разместим в горизонтальной
строке последующие элементы, пока не придем
снова к очередному элементу первой группы. У нас
получится шесть строк (точнее, семь строк, если
принять во внимание похожий на элементы первой
группы франций), которые называются периодами.
Горизонтальные строки таблицы названы так,
потому что при переходе с одной строки на другую
происходит периодическое изменение свойств
элементов.
Таким образом, период представляет собой
последовательность химических элементов,
расположенных в порядке увеличения числа
протонов в ядре или числа электронов в атоме (или
в порядке возрастания атомных масс элементов),
начинающуюся элементом первой группы (водород,
литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций) и
оканчивающуюся элементом восьмой группы (неон,
аргон, криптон, ксенон, радон).
Вы обратили внимание, что периоды содержат
неодинаковое число элементов? Первый период
состоит только из
2 элементов (водород и гелий); второй и третий
периоды включают по 8 элементов; четвертый и
пятый – по 18 элементов; шестой – еще большее
число элементов – 32; седьмой еще не закончен.
Первые три периода называют малыми или короткими,
все остальные – большими или длинными.
В зависимости от того, как представлены в
периодической таблице длинные периоды,
различают короткопериодный и длиннопериодный
варианты таблицы. В последнем варианте длинный
период вытянут полностью слева направо и
четвертая, пятая строки таблицы содержат
последовательность
из 18 элементов. Шестой период и теоретически
седьмой содержат по 32 элемента. Чтобы таблица не
была очень длинной, 14 элементов, похожих по своим
свойствам, принято помещать отдельными строками
под основной таблицей (их называют лантаноиды и
актиноиды).
Длина периода зависит от числа электронов на
наружных электронных оболочках атомов
элементов.
В короткопериодном варианте периодической
таблицы длинные периоды разделяют на две части и
элементы размещают в те же группы, что и элементы
коротких периодов, причем так, чтобы в каждой
клетке было по два элемента. Одновременно группу
элементов разделяют на две подгруппы – главную
и побочную, при этом под каждым
элементом (по вертикали) находятся по
возможности элементы с похожими свойствами.
Например, такие элементы, как водород, литий,
натрий, калий, рубидий и цезий, образуют главную
подгруппу элементов, а входящие в ту же группу
элементы медь, серебро и золото образуют
побочную подгруппу.
При изучении химии по этому учебнику вы будете
пользоваться короткопериодной таблицей
элементов Д.И.Менделеева.
Самое удивительное то, что электронное
строение атома может быть выведено из структуры
периодической системы Д.И.Менделеева и наоборот.
Если вам придется заниматься философией или
теорией научного познания, помните о
поразительной взаимосвязи между периодической
системой и строением атома. Вдруг вам удастся
найти в науках другие подобные случаи!
И еще одно важное научное замечание: никогда не
говорите, что один объект сложнее или проще
другого. Нельзя сказать, что электрон устроен
проще по сравнению с атомом или молекулой. Для
объяснения химических явлений мы условно
считаем электрон некоторой неделимой и простой
частицей. Но физики так не считают: для них
электрон – сложнейшая частица, крайне трудная
для исследования и познания.
Список новых и забытых понятий и слов
Периодическая таблица элементов
Д.И.Менделеева;
клетка таблицы;
группы элементов;
периоды;
малые или короткие периоды;
короткопериодный, длиннопериодный варианты
таблицы Д.И.Менделеева;
основная и побочная подгруппы таблицы.
ЗАДАЧИ И ВОПРОСЫ
1. Выберите те элементы периодической таблицы
Д.И.Менделеева, которые имеют наибольшее
значение для жизненных процессов на Земле. В
каком месте таблицы сосредоточены эти элементы?
2. Предскажите свойства хлора и марганца по их
положению в периодической таблице.
3. Переведите на русский язык.
Unlike his predecessors, Mendeleyev was firmly convinced that all the chemical elements
must be regularly interrelated. He approached the problem of their systematization by
attempting first of all to find the property which would most accurately reflect the
relation between the elements, and came to the conclusion that the most likely property in
this respect was their atоmic weight, a value which characterized the relative mass of
the atom and might therefore serve as a basis for systematization.
«…According to the sense of all exact information on natural phenomena», wrote
Mendeleyev in his «Principles of Chemistry», «the mass of a substance is precisely the
property on which all its other properties must depend. …Therefore, it is most natural
to expect to find a relation between the properties and similarities of elements on the
one hand and their atomic weights on the other».
Indeed, arranging all the elements in order of increasing atomic weights, Mendeleyev found
that elements chemically similar to each other occur at regular intervals and that
identical properties thus repeat themselves periodically throughout the series of the
elements.
This remarkable relationship was expressed in the periodic law which Mendeleyev formulated
as follows: «The properties of simple bodies, as well as the forms and properties of the
compounds of elements, are periodic functions of the atomic weights of the elements».
О.С.ЗАЙЦЕВ |