§ 8. Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

Периодическая система — перечень известных элементов

Мы уже упоминали о Периодической системе химических элементов, а сейчас ознакомимся с ней подробнее. Периодическую систему можно представить как своеобразный перечень химических элементов. Однако это не просто перечень. Периодическая система отображает классификацию химических элементов, которая основана на особенностях строения их атомов. В ней существует множество закономерностей и зависимостей, с которыми вы ознакомитесь при изучении химии.

Дмитрий Иванович Менделеев (1834-1907)

Выдающийся российский ученый. Родился в семье директора Тобольской гимназии. Закончил Петербургский педагогический институт, где позднее преподавал химию. Его труды посвящены не только химии, но и физике, технологии, экономике и географии. Самое значительное его достижение — открытие периодического закона. Создал в России первую палату мер и весов. В 1887 году сам осуществил полет на воздушном шаре для наблюдения солнечной короны во время затмения, пролетел 100 км на высоте около 4 км. Выдвигался на соискание Нобелевской премии, но так и не получил ее: Нобелевскую премию ввели лишь в 1901 году и давали только за открытия, совершенные в год присуждения.

Периодическая система была составлена на основе периодического закона, открытого в 1869 г. Д. И. Менделеевым. Периодический закон мы рассмотрим чуть позже, а к Периодической системе будем обращаться в течение всего курса изучения химии. На момент своего создания Периодическая система содержала только 63 элемента — именно столько их было открыто к тому времени (рис. 56). По мере открытия новых элементов она дополнялась новыми данными. В честь Д. И. Менделеева химики называют Периодическую систему его именем. Гениальность Д. И. Менделеева заключалась в том, что он предусмотрел существование неоткрытых на тот момент элементов и оставил для них свободные места в таблице.

На сегодняшний день в Периодическую систему внесены 118 элементов. Она пополняется новыми элементами, и пока ученые не могут однозначно утверждать, сколько всего элементов существует.

Рис. 56. Изображение первой Периодической системы, составленной Д. И. Менделеевым. В первой Периодической системе было только 63 элемента. По внешнему виду она отличалась от современной

Структура Периодической системы

Периодическая система химических элементов имеет вид таблицы. Элементы в ней расположены в определенном порядке — по мере увеличения массы их атомов. Каждый элемент имеет свой порядковый номер, и этот номер равен заряду ядра атомов этого элемента.

Существует множество вариантов изображения Периодической системы: круговые, спиральные, пирамидальные, с расположением элементов сверху вниз и слева направо. Общепринятым является изображение в виде таблицы с расположением элементов слева направо.

В Периодической системе все элементы объединены в периоды — горизонтальные ряды элементов, и группы — вертикальные столбцы элементов. В длинном варианте Периодической системы элементы объединены в 7 периодов и 18 групп, а в коротком — тоже в 7 периодов, но в 8 групп (см. форзацы).

В нашей стране традиционно пользуются короткопериодным вариантом. Международное сообщество IUPAC* рекомендует для использования длиннопериодный вариант Периодической системы.

Первые три периода называют малыми, так как в них содержится небольшое число элементов: первый период состоит из 2 элементов (Гидроген и Гелий), а второй и третий — из 8 элементов. Остальные периоды называют большими: четвертый и пятый периоды состоят из 18 элементов, а шестой и седьмой — из 32 элементов.

Группы объединяют элементы со схожими свойствами. Некоторые группы элементов имеют названия, например группа щелочных элементов или группа инертных элементов.

В нижней части таблицы расположены семейства элементов — лантаноиды и актиноиды. Эти элементы идут после Лантана (№ 57) и Актиния (№ 89) и формально относятся к третьей группе. Однако размещение этих элементов в таблице сделало бы ее громоздкой и неудобной, поэтому их обычно выносят за ее границы.

Каждый элемент имеет свой «адрес» в Периодической системе. Чтобы описать положение элемента в Периодической системе, нужно назвать его порядковый номер, а также номер группы и периода. Например: элемент Оксиген имеет порядковый номер 8, расположен во втором периоде, шестой группе.

* IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) — международное сообщество по фундаментальной и прикладной химии. Это сообщество принимает решения о присвоении названий новым элементам, а также о правилах составления названий веществ.

Рис. 57. Описание характеристик элементов в таблице Периодической системы

Элементы, так же как вещества или молекулы, имеют определенные свойства. Самые важные характеристики элементов приведены в Периодической системе — это порядковый номер, относительная атомная масса и т. п. (рис. 57).

Выводы:

1. Периодическая система содержит все известные на сегодня химические элементы. Она состоит из семи периодов — горизонтальных рядов, и восьми групп (короткий вариант) — вертикальных рядов.

2. Первые три периода называют малыми, они состоят из 2 или 8 элементов, а другие — большими, они состоят из 18 и более элементов. Некоторые группы элементов также имеют собственные названия.

Контрольные вопросы

1. Из скольких периодов и групп состоит современная Периодическая система?

2. Что называют периодом и группой Периодической системы?

3. Какие периоды Периодической системы называют малыми, а какие — большими?

4. Приведите примеры групповых названий химических элементов.

5. Сколько элементов содержится в первых трех периодах Периодической системы? Выберите правильный ответ: а) 10; б) 18; в) 24; г) 63.

Задания для усвоения материала

1. Запишите символы и названия элементов, которые входят во второй период Периодической системы.

2. Сколько элементов содержится; а) в третьем периоде; б) пятом периоде?

3. Запишите символы приведенных элементов и опишите их положение в Периодической системе: Гидроген, Карбон, Фосфор, Феррум, Аргентум.

4. Как с помощью Периодической системы определить заряд ядра атома? Определите заряд ядер у атомов Карбона, Нитрогена, Хлора и Кальция.

5. Найдите в Периодической системе элемент с зарядом ядра +79. Запишите его символ, название. В каком периоде (большом или малом) он расположен? Сколько электронов содержится в атоме этого элемента?

6*. Найдите в дополнительной литературе примеры элементов, которые получены учеными искусственно и не существуют в природе. Укажите их порядковые номера и названия.

7*. Как вы считаете, почему из всех открытых химических элементов в природе встречается только 89? Как ученые открыли другие элементы?

ГДЗ к учебнику можно найти тут.