Хімія. Поглиблений рівень. Повторне видання. 8 клас. Бутенко

§ 9. Періодична система хімічних елементів

У цьому параграфі ви дізнаєтеся:

  • які варіанти періодичної системи є найбільш розповсюдженими;
  • яке число елементів відкрито на теперішній час;
  • які характеристики кожного елемента наведено в періодичній системі;
  • за якою ознакою елементи в періодичній системі поділяють на періоди та групи;
  • які періоди називають малими, а які — великими;
  • чому групи в короткій формі періодичної системи поділяють на головні і побічні.

Після відкриття періодичного закону Д. І. Менделєєв розпочав створення періодичної системи хімічних елементів, над удосконаленням якої працював усе своє подальше життя.

На сьогодні відомо кілька сотень варіантів періодичної системи: у вигляді таблиць, геометричних фігур, аналітичних кривих тощо. Але найбільшого розповсюдження набули такі:

  • коротка форма, або 8-кліткова, яку створював ще сам Д. І. Менделєєв;
  • довга форма, або 18-кліткова.

Усі сучасні форми періодичної системи містять 118 відкритих на теперішній час хімічних елементів. Кожний із них позначений тільки йому притаманним хімічним знаком і посідає певне місце — клітинку в таблиці відповідно до свого атомного, або порядкового, номера (Ζ). Тут наведено й такі його характеристики, як назва елемента та середня відносна атомна маса (Ar).

У таблиці короткої форми всі 118 елементів розбито на періоди (їх сім) і групи (їх вісім).

Період — це горизонтальний ряд елементів, розміщених у порядку зростання їхніх атомних номерів. Він починається лужним елементом і закінчується інертним елементом.

Винятком є перший період, який починається неметалічним елементом — Гідрогеном, і сьомий період.

Періоди поділяють на малі і великі.

Малі періоди — це 1, 2 і 3-й, які складаються лише з одного горизонтального ряду. У першому періоді містяться тільки два елементи (Гідроген і Гелій), у другому та третьому — по вісім елементів. За пропозицією Д. І. Менделєєва, їх назвали типовими.

Великі періоди — це 4, 5, 6 і 7-й, із них 4, 5 і 6-й складаються з двох горизонтальних рядів. При цьому верхній ряд є парним, а нижній — непарним. Четвертий і п’ятий періоди містять по 18 елементів, шостий — 32. Сьомий період, хоча він і складається з одного ряду, відносять до великих, у розрахунку на те, що його буде поповнено новими — відкритими або синтезованими елементами. Усього в періодичній системі налічують десять рядів.

У шостому періоді після елемента Лантану La (атомний номер 57) розміщено 14 елементів з атомними номерами 58-71, об’єднані загальною назвою «лантаноїди», тобто подібні за хімічними властивостями до Лантану. У сьомому періоді після Актинію Ас (атомний номер 89) розміщено 14 елементів, атомні номери яких 90-103. Їх об’єднано загальною назвою «актиноїди», тобто подібні за хімічними властивостями до Актинію. Через це для лантаноїдів і актиноїдів у шостому й сьомому періодах виділено всього по одній клітинці, позначених відповідно символами La і Ас.

Хімічні символи лантаноїдів та актиноїдів, а також їхні атомні номери й відносні атомні маси поміщено в клітинках під періодичною системою елементів.

Група — це стовпчик, який містить елементи з однаковою вищою валентністю, що дорівнює номеру групи.

Номер групи (римська цифра зверху таблиці) указує на максимально можливу валентність у сполуках, утворених елементами, які належать до даної групи. Так, атоми всіх елементів IV групи під час утворення певних сполук виявляють вищу валентність, що дорівнює IV.

Проте, наприклад, елемент І групи Купрум, замість вищої валентності І, може виявляти валентність II (СuО), а елемент VII групи Флуор завжди одновалентний. Елементи VIII групи Ферум, Кобальт, Нікол вищу валентність VIII у сполуках не виявляють: вони, як правило, дво- або тривалентні.

У періодичній системі вказано загальні формули вищих оксидів елементів кожної групи.

Групи складаються з двох підгруп: головної і побічної.

Головні підгрупи — це підгрупи, які містять елементи малих і великих періодів. Їх позначають буквою А.

У періодичній системі елементів короткої форми є вісім головних підгруп, тому що немає елементів, які виявляли б валентність, вищу за вісім.

До головних підгруп можуть входити:

  • металічні елементи — головні підгрупи I, II і III груп (виняток — Бор);
  • неметалічні елементи — головні підгрупи VI і VII груп;
  • інертні елементи — головна підгрупа VIII групи.

Побічні підгрупи — це підгрупи, до яких належать елементи тільки великих періодів. Починаються вони в четвертому періоді. Їх позначають буквою Б.

Усі елементи побічних підгруп є металічними елементами. Як приклад поділу елементів на підгрупи можна розглянути II групу.

Елементи кожної підгрупи мають дуже подібні хімічні властивості. Водночас властивості елементів головних і побічних підгруп достатньою мірою відрізняються. Наприклад, у VII групі є дві підгрупи: головна — галогенів і побічна — Мангану (рис. 5).

Рис. 5. Хімічні елементи VII групи періодичної системи

У головній підгрупі елементи — неметалічні, у побічній — металічні. Але за досить незначним винятком подібність елементів обох підгруп полягає в тому, що в сполуках вони спроможні виявляти найвищу валентність, яка дорівнює номеру групи. Тому їхні вищі оксиди (тобто ті, у яких елемент виявляє вищу валентність) мають загальну формулу Е2О7 (у періодичній таблиці їх позначають як R2O7). Виняток — Флуор: його валентність не перевищує І.

Запитання та завдання

°1. Скільки варіантів періодичної системи хімічних елементів відомо на сьогодні? Які з них набули найбільшого застосування?

°2. Скільки елементів відкрито на теперішній час?

°3. Скільки періодів і груп у короткій формі періодичної системи?

°4. Що таке період? Які періоди ви знаєте? Які періоди Д. І. Менделєєв назвав типовими?

5. Скільки елементів розміщено: а) у першому періоді? б) у малих періодах? в) у четвертому періоді?

6. Чим відрізняються довгі періоди періодичної системи від коротких?

7. У якій групі періодичної системи розміщено інертні елементи? Який із цих елементів у вигляді простої речовини має найбільшу хімічну стійкість?

8. Укажіть максимальну валентність елементів V групи головної підгрупи та склад їхніх оксидів і гідроксидів за максимальної валентності елемента.

9. Укажіть з-поміж наведених нижче елементів той, що має хімічні властивості, які дозволяють говорити про його подібність до елемента Нітрогена: а) Силіцій; б) Сульфур; в) Фосфор; г) Алюміній.

Поясніть чому.

10. Елемент утворює оксид ЕО2, у якому його валентність дорівнює номеру групи IV. З Гідрогеном цей елемент утворює летку сполуку з масовою часткою w(Н) = 12,5 %. Що це за елемент?

11. Яка формула вищого оксиду елемента з порядковим номером 15? Якою є масова частка цього елемента в оксиді?

12. Масова частка Оксигену в оксиді, утвореному елементом VI групи періодичної системи, становить 60 % . Назвіть цей оксид.

13. Які масові частки елементів у вищому оксиді Хлору Сl2О7?

14. В оксиді масова частка металічного елемента складає 46,7 %. Який хімічний елемент головної підгрупи І групи періодичної системи утворив цей оксид?