"Химия", Еремин В.В., Кузьменко Н.Е., Дроздов А.А. и др./ Под ред. Лунина В.В.
Периодический закон описывает повторение свойств химических элементов и образуемых ими веществ при изменении заряда атомного ядра. На его основе создана периодическая система — таблица, где элементы расположены по порядковым номерам. По месту элемента в таблице можно узнать число электронов в нейтральном атоме, определить его период и группу, а также предположить особенности строения и сходство свойств с другими элементами.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Периодический закон — закон, согласно которому свойства химических элементов и образуемых ими веществ периодически зависят от заряда ядра атома. Иными словами, при увеличении заряда ядра свойства не меняются случайным образом: через определённые промежутки появляются сходные особенности. Закон помогает увидеть общий порядок в разнообразии элементов и объяснить, почему некоторые из них похожи.
Периодическая система химических элементов — таблица, в которой элементы расположены в соответствии с периодическим законом. Сейчас элементы в ней следуют по возрастанию порядкового номера, то есть заряда ядра. Таблица нужна не только для поиска названия и символа элемента: её устройство позволяет сравнивать атомы и делать выводы об их свойствах.
Период — горизонтальный ряд элементов в периодической системе. Номер периода связан с числом электронных слоёв, то есть областей вокруг ядра, в которых находятся электроны: например, у атомов элементов третьего периода три слоя. Это помогает по месту элемента оценить строение его атома, не рисуя электронную оболочку целиком.
Группа — вертикальный столбец элементов в периодической системе. У элементов одной группы сходно устроен внешний электронный слой — самый удалённый от ядра слой, участвующий во взаимодействиях, — поэтому они проявляют ряд сходных химических свойств. Однако сходство не означает полного совпадения: каждый элемент сохраняет свои особенности.
Д. И. Менделеев сравнивал известные к его времени элементы и располагал их в порядке возрастания атомной массы. При таком расположении он заметил, что свойства некоторых элементов и их соединений через определённые промежутки становятся похожими. Повторяемость была не случайным совпадением: она показывала, что свойства связаны с внутренним устройством атомов. Так появилась основа периодического закона и таблицы, которая объединяла множество разрозненных сведений.
Позже строение атома удалось изучить подробнее, и стало понятно, что атомная масса не объясняет периодичность напрямую. Основное значение имеет заряд ядра: он определяет порядковый номер элемента и число положительных зарядов в ядре. Поэтому современная формулировка закона связывает свойства именно с зарядом ядра, а не с массой атома. Массы соседних элементов обычно возрастают, но закон описывает причину закономерного изменения свойств, а не просто порядок чисел масс.
В современной периодической системе элементы расположены по возрастанию порядкового номера. При таком изменении числа электронов меняется строение атома, но внешние электронные слои у некоторых элементов через промежутки приобретают сходное строение. Внешний слой особенно важен для химических взаимодействий, поэтому сходство его строения приводит к сходству свойств элементов и их соединений. Так строение атома объясняет, почему свойства повторяются периодически.
Периоды и группы помогают быстро прочитать таблицу. Найдя элемент, можно определить его горизонтальный ряд и вертикальный столбец: номер ряда указывает на период, а положение в столбце — на группу. По периоду судят о числе электронных слоёв, а по группе — о сходстве внешнего строения и некоторых свойств с другими элементами. Поэтому координаты элемента в таблице служат подсказкой для рассуждений о его атоме.
Периодический закон оказался полезен не только для упорядочивания уже известных элементов. Если место в системе было свободным, учёные могли предположить существование ещё не открытого элемента и оценить его свойства по соседям. Позднее такие предположения проверяли экспериментами. Закон также помогал замечать несоответствия в сведениях об известных элементах и уточнять их, то есть стал инструментом для развития химии.
| Что рассматриваем | Положение или обозначение в таблице | Что можно узнать |
|---|---|---|
| Химический элемент | Ячейка с символом и названием | Какой элемент выбран и где его искать |
| Порядковый номер | Число, указанное в ячейке элемента | Заряд ядра; число электронов нейтрального атома |
| Период | Горизонтальный ряд, в котором находится элемент | Число электронных слоёв в атомах элементов этого периода |
| Группа | Вертикальный столбец, в котором находится элемент | Сходство внешнего электронного строения и ряда свойств |
| Повторение свойств элементов | Сходство элементов, занимающих сходные положения в периодах и группах | Периодический характер изменения свойств |
Сначала найдите символ элемента и его порядковый номер, затем проследите, в каком горизонтальном ряду и вертикальном столбце он расположен. Не смешивайте номер ячейки с номером периода или группы: это разные сведения. Сходство элементов одной группы используйте как подсказку, а не как утверждение, что их свойства полностью совпадают.
В условии не назван конкретный элемент, поэтому применим общий способ для любой ячейки. Главная трудность здесь — не перепутать направление ряда и столбца. Заодно проверим, какие сведения можно получить непосредственно из номера и положения элемента.
Ответ: порядковый номер считывают из ячейки, период находят по горизонтальному ряду, группу — по вертикальному столбцу. По этим данным можно сделать первые выводы о строении атома и сходстве свойств.
Предположим, что названия элементов уже известны и их ячейки находятся в одном вертикальном столбце. Нужно отделить то, что у них сходно, от того, что может различаться. Основание сравнения — положение элементов и связанное с ним строение внешнего электронного слоя.
Ответ: атомы элементов одной группы сходны по строению внешнего электронного слоя, поэтому их химические свойства имеют общие черты. Полное совпадение строения атомов и свойств из этого не следует.
Порядковый номер сообщает не только место элемента в таблице, но и сведения о его атоме. Сначала используем связь номера с зарядом ядра и электронами, а затем найдём ячейку элемента. Так мы объясним, почему положение элемента связано с закономерным повторением свойств.
Ответ: в нейтральном атоме 17 электронов; хлор находится в 3-м периоде и 17-й группе. Его положение отражает связь между зарядом ядра, строением атома и периодически повторяющимися свойствами.
Ошибка: связывать современный периодический закон с атомной массой. Так думают, потому что Менделеев располагал элементы по возрастанию атомной массы. Но современная формулировка указывает на заряд ядра, который определяет порядковый номер элемента. Проверьте себя: если объясняете место элемента в современной таблице, называйте порядковый номер и заряд ядра.
Ошибка: путать период и группу. Оба понятия описывают положение элемента, поэтому их легко поменять местами. Период — горизонтальный ряд, группа — вертикальный столбец. Чтобы проверить ответ, проведите мысленно линию вдоль ряда для периода и вдоль столбца для группы.
Ошибка: считать элементы одной группы полностью одинаковыми. Их свойства сходны, потому что похоже устроен внешний электронный слой, но атомы могут различаться, например числом электронных слоёв. Не делайте вывод о полном совпадении: формулируйте его как сходство ряда свойств. Сверьте вывод с тем, что элементы стоят в разных ячейках и имеют разные порядковые номера.
Ошибка: принимать порядковый номер за относительную атомную массу. В ячейке могут быть указаны оба числа, а их значения обычно различаются. Порядковый номер показывает заряд ядра и число электронов нейтрального атома, тогда как относительная атомная масса — отдельная характеристика. Проверьте, какое именно число спрашивают и что оно означает.
Для работы с периодической системой нужны знания о составе атома, заряде ядра и электронных оболочках: без них трудно понять, почему меняются свойства. Периодический закон помогает изучать строение атомов и объяснять изменения свойств элементов и их соединений. К таблице обращаются и при составлении формул и уравнений реакций, и при сравнении веществ: положение элемента помогает сформулировать предположение, которое затем проверяют по химическим свойствам.
Что именно периодически повторяется в периодическом законе?
Периодически повторяются свойства химических элементов и образуемых ими веществ. Это происходит потому, что при увеличении заряда ядра через определённые промежутки сходным образом строятся внешние электронные слои атомов.
Почему в современной формулировке закона говорится о заряде ядра, а не об атомной массе?
Заряд ядра, то есть порядковый номер, однозначно задаёт место элемента в современной таблице. Именно с изменением заряда ядра связаны изменения строения атомов и повторение их свойств. Атомная масса не является причиной этой периодичности.
Чем период отличается от группы?
Период — горизонтальный ряд таблицы, а группа — вертикальный столбец. Номер периода связан с числом электронных слоёв атомов, а элементы одной группы имеют сходное строение внешнего слоя и ряд общих свойств.
Что показывает порядковый номер элемента?
Порядковый номер показывает заряд ядра атома, выраженный числом положительных зарядов. В нейтральном атоме он также равен числу электронов.
Как по положению элемента в таблице предположить его свойства?
Сначала определяют период и группу элемента. Период помогает судить о числе электронных слоёв, а группа указывает на сходство внешнего электронного строения с другими элементами этой группы. Поэтому можно предположить некоторые общие химические свойства, но не считать элементы полностью одинаковыми.
Периодического закона
