§ 27. Закон Д.И. Менделеева (продолжение)

Определения и обозначения

Период — горизонтальный ряд элементов, расположенных в целом по возрастанию относительной атомной массы. При движении по нему слева направо свойства элементов меняются постепенно, поэтому положение в строке помогает сравнивать их характер. Период показывает один из этапов закономерного изменения свойств.

Группа — вертикальный столбец периодической системы, объединяющий элементы со сходными свойствами. Такое объединение нужно, чтобы увидеть повторяющиеся черты у элементов, которые находятся в разных строках. Сходство не означает полного совпадения их свойств.

Главная подгруппа — часть группы, в которую входят элементы малых и больших периодов. Свойства этих элементов сходны, поскольку сходно устроена внешняя часть их атомов. Подгруппа помогает точнее определить место элемента и сравнить его с другими элементами столбца.

Побочная подгруппа — часть группы, включающая элементы больших периодов и отличающаяся от главной подгруппы составом элементов. Это деление необходимо учитывать при чтении таблицы: одного номера группы иногда недостаточно, чтобы точно описать положение элемента. Название подгруппы указывает, к какой части столбца он относится.

Как это устроено

В периодической системе элементы расположены в целом по возрастанию относительной атомной массы. Такое расположение важно не только как порядок чисел: при переходе от одного элемента к следующему закономерно меняются свойства, а затем сходные свойства снова появляются у других элементов. Это повторение и составляет основу периодического закона. В таблице оно заметно по сходству элементов, расположенных в одних и тех же группах.

В периоде свойства меняются последовательно, потому что при переходе слева направо изменяется строение атомов элементов. В начале периода находятся элементы с более выраженными металлическими свойствами, затем они ослабевают, а неметаллические свойства усиливаются. В конце ряда расположен инертный газ — элемент, простое вещество которого мало склонно вступать в реакции. Так последовательность в строке отражает изменение характера элементов, а не случайный набор названий.

Элементы одного столбца похожи, потому что в строении их атомов есть общая черта — сходное строение внешней части атома. Именно внешняя часть особенно важна для химического поведения: она влияет на то, как атом взаимодействует с другими атомами. Переходя к следующему периоду, мы встречаем элементы с похожими свойствами вновь, хотя их атомы отличаются размером и массой. Поэтому сходство повторяется, но не превращает элементы в одинаковые.

Периоды отличаются числом входящих в них элементов, то есть длиной. В первом периоде 2 элемента, во втором и третьем — по 8, в четвёртом и пятом — по 18, в шестом — 32; седьмой период пока не завершён. Различия связаны с тем, что атомы элементов разных периодов имеют разное строение. Поэтому нельзя ожидать, что каждая строка таблицы будет иметь одинаковое число клеток.

Группы делятся на главные и побочные подгруппы. В главные входят элементы малых и больших периодов, а побочные составлены из элементов больших периодов. Это деление показывает, что вертикальный столбец может включать разные части таблицы, и при поиске элемента нужно отмечать не только группу, но и подгруппу. Сначала найдите символ, затем его строку и столбец, а после уточните, к какой части столбца он относится.

Как устроена периодическая система

Пользуясь таблицей, сначала определите, о каком направлении идёт речь: по строке или по столбцу. Затем проверьте, какие элементы объединяет нужная часть таблицы и какие свойства можно ожидать. Для точного описания положения элемента указывайте и группу, и подгруппу.

Разбор задач

Определяем период, группу и подгруппу элемента

Условие. По периодической системе определите, где находится заданный элемент: в каком периоде и группе, а также к какой подгруппе он относится. Например, нужно описать положение натрия (Na). Задача решается чтением координат элемента в таблице, а не сравнением названий соседних элементов.

1. Найдите в таблице символ Na и убедитесь, что рассматриваете именно нужный элемент.
2. Посмотрите на горизонтальный ряд, в котором стоит символ: натрий находится в третьем периоде.
3. Определите вертикальный столбец: натрий расположен в первой группе.
4. Проверьте состав столбца и установите, что натрий относится к главной подгруппе.

Ответ. Натрий находится в третьем периоде, первой группе, главной подгруппе. Сначала определять строку удобно потому, что она сразу даёт период; затем столбец показывает группу. Подгруппу уточняют отдельно, чтобы не смешивать разные части группы.

Сравниваем элементы одной группы

Условие. Сравните натрий (Na) и калий (K), назовите их общий признак и укажите, какие свойства у них можно считать сходными. Оба символа находятся в одной группе периодической системы. Не следует утверждать, что элементы во всём одинаковы: нужно назвать только то, что позволяет предположить их общее положение.

1. Найдите оба символа и проверьте их вертикальное расположение.
2. Установите, что Na и K находятся в первой группе и главной подгруппе.
3. Используйте общий столбец как признак сходства: элементы группы обладают сходными химическими свойствами.
4. Сформулируйте вывод осторожно: сходство ожидаемо, но оно не отменяет различий между самими элементами.

Ответ. Натрий и калий — элементы одной группы главной подгруппы, поэтому их свойства сходны. Основание для такого вывода — их положение в одном вертикальном столбце; полное совпадение свойств из него не следует. При сравнении других элементов группы рассуждайте так же.

Прослеживаем изменение свойств в периоде

Условие. Для элементов одного периода определите, как меняются металлические и неметаллические свойства при движении слева направо. Нужно описать общую закономерность, не приписывая её каждому элементу без проверки. Период читают горизонтально, поэтому важно не перепутать направление движения.

1. Найдите строку, в которой расположены сравниваемые элементы.
2. Расположите их в порядке слева направо по таблице.
3. Проследите общий переход: металлические свойства постепенно ослабевают, а неметаллические усиливаются.
4. Отметьте, что в конце периода находятся элементы, свойства которых близки к свойствам инертного газа.

Ответ. Слева направо в периоде металлические свойства в целом уменьшаются, а неметаллические возрастают; у конца ряда проявляются свойства инертного газа. Это общее направление изменения, которое позволяет сравнить элементы одной строки.

Типичные ошибки

Путать период и группу. Период идёт горизонтально, а группа — вертикально, но при чтении таблицы направления легко перепутать. Проверьте себя вопросом: ищете ли вы строку или столбец? Если двигаетесь слева направо, определяете период; если сверху вниз — группу.

Считать свойства элементов группы совершенно одинаковыми. Элементы одного столбца действительно похожи, поэтому сходство иногда принимают за полное совпадение. Однако сходные свойства не означают, что элементы не отличаются друг от друга. Проверяйте формулировку: говорите «похожи» или «имеют общие черты», а не «одинаковы во всём».

Не различать главную и побочную подгруппы. Можно правильно найти столбец, но затем неверно описать положение элемента, если не заметить его подгруппу. Это происходит, когда ученик останавливается на номере группы. Проверьте, к каким периодам относятся элементы найденной части столбца, и уточните, главная это подгруппа или побочная.

Считать, что металлические свойства усиливаются слева направо. Такое направление изменения легко запомнить наоборот, если спутать его с движением по группе. В периоде слева направо металлические свойства в целом ослабевают, а неметаллические усиливаются. Для самопроверки мысленно пройдите строку от её начала к инертному газу.

Связь с другими темами

Для изучения периодов и групп нужны понятия химического элемента, относительной атомной массы и периодического закона. Они объясняют, как элементы упорядочены и почему их свойства повторяются. Далее расположение элемента в таблице связывают со строением его атома, что помогает глубже понять сходство элементов группы. Эти знания также пригодятся при сравнении свойств простых веществ и соединений разных элементов.

Что запомнить

• Периоды — горизонтальные ряды периодической системы.
• Группы — вертикальные столбцы элементов.
• Свойства элементов в периодах изменяются последовательно.
• Элементы одной группы имеют сходные свойства.
• Группы делятся на главные и побочные подгруппы.