Какая существует зависимость между свойствами химических элементов
Каждый элемент имеет свое строго уникальное строение, в соответствии с которым он и занимает свое постоянное, четко определенное место в периодической системе.
При рассмотрении периодической таблицы элементов, зная химические и физические свойства каждого элемента, можно сделать выводы о закономерностях изменения этих свойств.
Повторение свойств элементов
С увеличением атомной массы происходит периодическое повторение свойств элементов.
Так, одиннадцатый элемент ряда – натрий – имеет общие свойства с третьим химическим элементом – литием. В рамках ряда от лития до фтора металлические свойства соединений постепенно уменьшаются и при этом возрастают неметаллические свойства. И действительно, после активного щелочного металлического элемента лития четвертым размещен тоже металлический элемент бериллий, но уже с амфотерными свойствами соединений. Пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый и десятый элементы – неметаллические. Активность простых веществ и соединений этих элементов с увеличением порядкового номера возрастает и достигает максимума у фтора.
Причиной периодической повторяемости свойств химических элементов и образованных ими соединений является образование у элементов одинакового строения внешнего энергетического уровня (для элементов главных подгрупп) и предпоследнего энергетического уровня (для элементов побочных подгрупп).
Закономерности изменений свойств
Таким образом, рассмотрев свойства каждого из соединений и их изменения в группах и периодах можно составить определенные закономерности.
В рамках одного периода с увеличением порядковых номеров элементов (при движении вниз по периоду) прослеживаются закономерные изменения, характерные для всей таблицы.
При движении вниз по периоду металлические и основные свойства у простых веществ ослабляются, а неметаллические и кислотные – усиливаются.
Кроме размещения в горизонтальных рядах — периодах, элементы входят в состав вертикальных столбиков — групп. Рассмотренные свойства природных семей щелочных элементов, галогенов и инертных элементов дают возможность сделать вывод, что наиболее активные металлы размещены в группе под номером 1, то есть в начале периодов, а самые активные неметаллы — в группе под номером 7, то есть в конце периодов.
Инертным элементом 18 группы заканчивается каждый период.
Если провести воображаемую линию через элементы алюминий, германий, олово, стибий, свинец, полоний, которая разделит периодическую систему на две не равных части, то верхняя правая часть будет содержать неметаллы, нижняя левая — металлы, а элементы, образующие линию разделения, — это металлы с амфотерными свойствами оксидов и гидроксидов.
Зависимость от строения электронных оболочек атомов
На основе современной теории строения атома ученые объясняют, что характер химических свойств и его изменение в периодах находятся в зависимости от изменения строения электронных оболочек атомов. Чтобы понять, какие различия в строении электронных оболочек вызывают ослабление металлических и усиление неметаллических свойств, сравним электронные формулы атомов пары элементов — алюминия и фосфора.
Как видим, количество энергетических уровней у атомов алюминия и фосфора одинаково — их 3. Однако у каждого из них разное число электронов на внешнем (крайнем) энергетическом уровне, которое с увеличением порядкового номера элемента (13 у алюминия и 15 у фосфора) растет. Делаем вывод, что причиной ослабления металлических и усиления неметаллических свойств элементов одного периода является рост числа электронов на внешнем энергетическом уровне.
Итак, в зависимости от собственно строения атома элемента и, соответственно, в какой части периодической системы размещен этот элемент, его соединения проявляют или основные, или кислотные, или амфотерные химические свойства.
Рассмотренные зависимости еще раз подтверждают универсальный характер периодического закона и доказывают, что он является фундаментальным законом природы.
Теория строения атомов объясняет периодическое изменение свойств элементов при увеличении порядкового номера.
Важнейшими свойствами элементов являются металличность (металлические свойства) и неметалличность (неметаллические свойства).
Металличность — это способность атомов элемента отдавать электроны. Количественной характеристикой металличности элемента является энергия ионизации (I).
Энергия ионизации атома — это количество энергии, которое необходимо для отрыва электрона от атома элемента (Э), т. е. для превращения атома в положительно заряженный ион:
Э0 + I = Э+ + ē
Чем меньше энергия ионизации, тем легче атом отдает электрон, тем сильнее металлические свойства элемента.
Неметалличность — это способность атомов элемента присоединять электроны.
Количественной характеристикой неметалличности элемента является сродство к электрону (Еср). Сродство к электрону — это энергия, которая выделяется при присоединении электрона к нейтральному атому, т. е. при превращении атома в отрицательно заряженный ион:
Э0 + ē = Э— + Еср
Чем больше сродство к электрону, тем легче атом присоединяет электрон, тем сильнее неметаллические свойства элемента.
Универсальной характеристикой металличности и неметалличности элементов является электроотрицательность элемента (ЭО).
Электроотрицательность элемента характеризует способность его атомов притягивать к себе электроны, которые участвуют в образовании химических связей с другими атомами в молекуле.
Чем больше металличность, тем меньше ЭО.
Чем больше неметалличность, тем больше ЭО.
При определении значений относительной электроотрицательности различных элементов за единицу принята ЭО лития.
Относительная электроотрицательность элементов I – IV периодов
Рассмотрим, как изменяются некоторые характеристики элементов в малых периодах слева направо:
— Заряд ядер атомов увеличивается.
— Число электронных слоев атомов не изменяется.
— Число электронов на внешнем слое атомов увеличивается от до 8.
— Радиус атомов уменьшается.
— Прочность связи электронов внешнего слоя с ядром увеличивается.
— Энергия ионизации увеличивается.
— Сродство к электрону увеличивается.
— Электроотрицательность увеличивается.
— Металличность элементов уменьшается.
— Неметалличность элементов увеличивается.
В больших периодах с увеличением заряда ядер электронное строение атомов изменяется сложнее, чем в малых периодах. Поэтому и изменение свойств элементов в больших периодах более сложное.
Рассмотрим это изменение свойств на примере четвертого периода. Он начинается, как и малые периоды, двумя s-элементами — K и Са, в атомах которых на внешнем слое находится соответственно 1 и 2 электрона. Эти элементы имеют наибольшие радиусы атомов среди всех элементов IV периода, поэтому электроны внешнего слоя слабо связаны с атомами, и эти элементы являются типичными металлами. Эти элементы имеют самые низкие в IV периоде значения ЭО.
В атомах следующих десяти элементов (от Sc до Zn) происходит заполнение d-подуровня предвнешнего слоя; на внешнем слое число электронов в атомах всех этих элементов равно 2 или 1 (Cr, Сu). Радиусы атомов d-элементов мало различаются между собой. Поэтому d-элементы похожи по своим свойствам — все они являются металлами (но менее активными, чем K и Са, которые имеют меньшие заряды ядер и большие радиусы атомов). ЭО всех d-элементов IV периода изменяется в небольшом интервале от 1,3 до 1,9.
В атомах последних шести элементов IV периода (от Gа до Kr) заполняется р-подуровень внешнего слоя, поэтому количество электронов на внешнем слое увеличивается от 3 до 8. Радиусы атомов этих элементов уменьшаются слева направо. Уменьшение радиуса атомов и увеличение числа электронов на внешнем слое являются причиной уменьшения металличности и увеличения неметалличности элементов слева направо. ЭО этих элементов изменяется от 1,6 у Gа до 2,8 y Br.
Рассмотрим, как изменяются некоторые характеристики элементов в главных подгруппах сверху вниз:
В малых периодах закономерно изменяется высшая валентностъ элементов: во втором периоде от I у Li до V у N; в третьем периоде от у Na до VII у Cl. В большом четвертом периоде высшая валентность увеличивается от I у K до VII у Мn; у следующих элементов она понижается до II у Zn, а потом снова увеличивается от III у Gа до VII у Вr.
Периодическое изменение высшей валентности объясняется периодическим изменением числа валентных электронов в атомах.
Валентные электроны — это электроны, которые могут участвовать в образовании химических связей.
В атомах s- и р-элементов валентными являются, как правило, все электроны внешнего слоя.
В атомах d-валентными являются электроны внешнего слоя (2 или 1), а также все или некоторые d-электроны предвнешнего слоя.
Число валентных электронов для большинства элементов равно номеру группы.
Значение периодического закона и периодической системы элементов Д. И. Менделеева
Ученые разных стран — У. Одлинг и Дж. Ньюлендс (Англия), Ж. Дюма и А. Шанкуртуа (Франция), И. Деберёйнер и Л. Мёйер (Германия) и другие пытались классифицировать химические элементы. Они установили существование групп, похожих по свойствам элементов, но не обнаружили взаимосвязь всех химических элементов. Эту взаимосвязь открыл великий русский ученый Д. И. Менделеев и выразил ее в периодическом законе. На основе периодического закона Д. И. Менделеев предсказал существование двенадцати элементов, которые в то время еще не были открыты и определил их положение в периодической системе. Свойства трех из этих элементов он подробно описал и условно назвал их «экабором», «экаалюминием» и «экасилицием», так как считал, что эти элементы должны быть похожи по свойствам на бор, алюминий и кремний. Через несколько лет (еще при жизни Менделеева) эти элементы были открыты и получили названия — галлий Gа, скандий Sc и германий Gе.
Физический смысл периодического закона стал понятен после создания теории строения атома. Но сама эта теория развивалась на основе периодического закона и периодической системы.
Периодический закон — один из основных законов природы и важнейший закон химии. Современный этап развития химической науки начинается с открытия периодического закона. Он помогает ученым создавать новые химические элементы и новые соединения элементов, получать вещества с нужными свойствами. Этот закон играет важную роль в развитии всего естествознания (физики, биологии и других наук).
Периодический закон имеет большое философское значение — он подтвердил наиболее общие законы развития природы.
По каким закономерностям изменяются свойства элементов в таблице Менделеева?
Анонимный вопрос · 30 октября 2018
251,5 K
Подготовила к ЕГЭ по химии 5000 учеников. С любого уровня до 100 в режиме онлайн 🙂 · vk.com/mendo_him
При движении по группе главной подгруппы сверху вниз⬇️
????Радиус атома увеличтвается
????Электроотрицательность уменьшается
????Окислительные свойства ослабевают
????Восстановительные свойства усиливаются
????Неметаллические ослабевают
????Металлические усиливаются
По периоду слева направо всё наоброт????
????Радиус уменьшается
????ЭО возрастает
????Окислительные свойства усиливаются
????Восстановительные ослабевают
????Неметаллические увеличиваются
????Металлические свойства ослабевают
Педагог, музыкант, начинающий путешественник и немножко психолог
В периодах (слева направо): увеличивается заряд ядра, число электронов на внешнем уровне, уменьшается радиус атомов, в связи с этим увеличивается прочность связи электронов с ядром и электроотрицательность, что в свою очередь ведет к усилению окислительных свойств (неметаличности) и ослаблению восстановительных (металличности).
В группах (сверху вниз): увеличивается… Читать далее
Можете зайти на этот форум и найти нужный вам ответ!!Осень будем рады вас там видеть!♥️https://blog.pachca.com/post… Читать дальше
Как построена периодическая система химических элементов?
Интересы часто менялись, поэтому во многих областях знаний что-то знаю:)
В периодической системе отражаются сходства свойств различных элементов.
Выделяют:
- группы (столбцы таблицы), в рамках которых элементы обыкновенно имеют одинаковые электронные конфигурации на их валентных оболочках.
- периоды (строки таблицы), в рамках которых элементы демонстрируют определённые закономерности в атомном радиусе, энергии ионизации и электроотрицательности, а также в энергии сродства к электрону.
- блоки, элементы в которых объединены тем, на какой оболочке находится последний электрон. Блоковая структура выглядит так:
Подробнее почитать обо всех закономерностях периодической системы можно здесь
Если есть, то какая вероятность того, что во вселенной есть еще не открытые химические элементы?
Есть, стопроцентная.
Менделеев, когда открыл периодическую таблицу химических элементов, расположил в ней все известные на тот момент элементы. Гениальность его открытия в том и состояла, что с помощью этой таблицы можно было предсказать свойства еще неоткрытых химических элементов.
И эта блестящая теория на сто процентов оправдала себя. С момента составления таблицы было открыто множество химических элементов и все они укладывадись в прогнозы.
На данный момент остались неоткрытыми 8 элементов:
- Унбибий
- Унбигексий
- Унбиквадий
- Унбинилий
- Унбипентий
- Унбитрий
- Унбиуний
- Унуненний
Сложность в том, что их место и предполагаемые свойства известны, а вот условия, в которых они появляются — нет. Но они явно далеки от земных и моделирование таких условий в научных лабораториях — дело не столь отдаленного будущего
Почему высшая валентность изменяется периодически?
TutorOnline — одна из крупнейших онлайн-школ. Мы преподаем более 150 предметов. Наша цель… · tutoronline.ru
С увеличением порядкового номера элемента в периоде увеличивается количество электронов на внешнем энергетическом поле, которые могут создавать химические связи. Больше электронов — выше валентность! В малых периодах с увеличением зарядов ядер радиус атомов уменьшается, а число электронов на внешнем уровне увеличивается. Они всё сильнее притягиваются к ядру и труднее отрываются от атома. Легче всего отрываются электроны от атомов щелочного металла франция. В периоде с увеличением заряда ядра радиус атома уменьшается, число валентных электронов и их притяжение к ядру растёт, и атомам всё легче присоединять дополнительные электроны на внешний уровень. Наиболее активно принимают электроны атомы галогена фтора.
Что значит «сильные поля у атомов» в физике?
Сусанна Казарян, США, Физик
А то и значит, что в атомах огромные электростатические поля удерживают электроны на квантовых орбитах. Оценим количественно эти поля, используя квазиклассическое приближение Бора. Заряд протона q = 1,6×10⁻¹⁹ Кл. Напряжённость электростатического поля на первой Боровской орбите (радиус, r ≈ 5,3×10⁻¹¹ м) равен |Е| = kq/r² ≈ 5×10¹¹ В/м, где k ≈ 9×10⁹ Н⋅м²⋅Кл⁻². Таких огромных полей в природе нет, кроме как в атомах и в атомных ядрах.
Для сравнения, пробивная напряжённость электростатического поля в воздухе равна около 3×10⁶ В/м, что соответствует средней напряжённости электростатического поля, создаваемая грозовым облаком непосредственно перед формированием молнии. Видно, что это значение на 5 порядков (в 100000 раз) меньше, чем электрическое поле в атоме.
Кстати, именно такие гигантские электрические поля и приводят к частоте вращения (в квазиклассическом приближении) электрона в атоме водорода ~10¹⁶ оборотов в секунду и электрическому току на первой Боровской орбите атома водорода ~1 мА.
Чем определяется различие свойств изотопов калия 40,19 и аргона 40,18?
Различие определяется различием количества, и соответственно заполнения электронных орбиталей электронами (в следствие различия в заряде ядра).
Химические свойство определяются прежде всего заполнением орбиталей электронами, отсюда и свойства.
У аргона все орбитали заполнены полностью, поэтому он инертен. У калия появляется новый уровень с одном электроном, слабо связанным с ядром — отсюда его готовность вступать в химические реакции, отдавая валентный электрон.
установите зависимость между изменением внешнего электронного слоя
Автор Elizabeth задал вопрос в разделе Прочее образование
почему свойство элемента изменяется периодически? и получил лучший ответ
Ответ от Alexey Khoroshev[гуру]
Исследуя изменение химических свойств элементов в зависимости от величины их относительной атомной массы (атомного веса) , Д. И. Менделеев в 1869 г. открыл закон периодичности этих свойств: «Свойства элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел стоят в периодической зависимости от атомных весов элементов» .
Физическая основа периодического закона была установлена в 1922 г. Н. Бором. Поскольку химические свойства обусловлены строением электронных оболочек атома, периодическая система Менделеева – это естественная классификация элементов по электронным структурам их атомов. Простейшая основа такой классификации – число электронов в нейтральном атоме, которое равно заряду ядра. Но при образовании химической связи электроны могут перераспределяться между атомами, а заряд ядра остается неизменным, поэтому современная формулировка периодического закона гласит: «Свойства элементов находятся в периодической зависимости от зарядов ядер их атомов» .
Это обстоятельство отражено в периодической системе в виде горизонтальных и вертикальных рядов – периодов и групп.
Период – горизонтальный ряд, имеющий одинаковое число электронных слоев, номер периода совпадает со значением главного квантового числа n внешнего уровня (слоя) ; таких периодов в периодической системе семь. Второй и последующие периоды начинаются щелочным элементом (ns1) и заканчивается благородным газом (ns2np6).
По вертикали периодическая система подразделяется на восемь групп, которые делятся на главные – А, состоящие из s- и p-элементов, и побочные – B-подгруппы, содержащие d-элементы. Подгруппа III B, кроме d-элементов, содержит по 14 4f- и 5f-элементов (4f- и 5f-семейства). Главные подгруппы содержат на внешнем электронном слое одинаковое число электронов, которое равно номеру группы.
В главных подгруппах валентные электроны (электроны, способные образовывать химические связи) расположены на s- и p-орбиталях внешнего энергетического уровня, в побочных – на s-орбиталях внешнего и d-орбиталях предвнешнего слоя. Для f-элементов валентными являются (n – 2)f- (n – 1) d- и ns-электроны.
Сходство элементов внутри каждой группы – наиболее важная закономерность в периодической системе. Следует, кроме того, отметить такую закономерность, как диагональное сходство у пар элементов Li и Mg, Be и Al, B и Si и др. Эта закономерность обусловлена тенденцией смены свойств по вертикали (в группах) и их изменением по горизонтали (в периодах) .
Все сказанное выше подтверждает, что структура электронной оболочки атомов элемента изменяется периодически с ростом порядкового номера элемента. С другой стороны, свойства определяются строением электронной оболочки и, следовательно, находятся в периодической зависимости от заряда ядра атома. Далее рассматриваются некоторые периодические свойства элементов.
ссылка
Источник: Химия.: История открытия периодического закона:
Ответ от 3 ответа[гуру]
Привет! Вот подборка тем с ответами на Ваш вопрос: почему свойство элемента изменяется периодически?
Ответ от 3 ответа[гуру]
Привет! Вот еще темы с похожими вопросами:
Периодический закон на Википедии
Посмотрите статью на википедии про Периодический закон