Какое свойство хим элементов менделеев положил в основу их классификации

Классификация элементов периодический закон Д.И. Менделеева

Классификация элементов После утверждения атомно-молекулярной теории важнейшим событием в химии было открытие периодического закона химических элементов. Это открытие, сделанное в 1868 г. гениальным русским ученым Д. И. Менделеевым, создало новую эпоху в химии, определив пути ее развития на много десятков лет вперед. Опирающаяся на периодический закон , классификация химических элементов, которую Менделеев выразил в форме периодической системы, сыграла очень важную роль в изучении свойств химических элементов и дальнейшем развитии учения о строении вещества. Поэтому рассмотрению современной теории строения атома должно предшествовать ознакомление с периодической системой элементов.

Начало классификации элементов

Сравнение свойств химических элементов с давних пор привело к делению их на две большие группы — металлы и неметаллы или металлоиды . Это деление было основано в первую очередь на различии во внешних, физических свойствах простых веществ.

Металлы отличаются характерным «металлическим» блеском, ковкостью, тягучестью, могут прокатываться в листы или вытягиваться в проволоку, обладают хорошей тепло- и электропроводностью. При обыкновенной температуре все металлы (кроме ртути) твердые вещества.

Металлоиды не имеют перечисленных выше свойств. Они не обладают характерным для металлов блеском, хрупки, очень плохо проводят тепло и электричество. Многие из них при обычных условиях газообразны.

Но гласным критерием для отнесения элемента к той или другой группе служат его химические свойства, особенно характер его окислов: окислы металлов имеют преимущественно основной характер, окислы металлоидов — кислотный.

Ярко выраженными металлическими или металлоидными свойствами обладают, однако, далеко не все представители указанных двух групп. В действительности мы наблюдаем постепенный переход от типичных металлов к типичным металлоидам. Поэтому провести резкую границу между теми и другими не представляется возможным. Относя данный элемент к металлам или к металлоидам, мы лишь отмечаем, какие его свойства — металлические или металлоидные — выражены в большей степени.

Деление элементов на металлы и металлоиды являлось по существу первой и самой простой их классификацией. Но с течением времени такая классификация перестала удовлетворять химиков. Появляются попытки разделить элементы по сходству их свойств на более мелкие группы, причем большинство исследователей невольно наталкивается на мысль установить связь между химическими свойствами элементов и их атомными весами и этот принцип положить в основу классификации.

В 1829 г. Деберейнер опубликовал опыт группировки элементов по сходству их химических свойств. Он нашел, что сходные по свойствам элементы могут быть сгруппированы по три, причем атомный вес одного из них оказывается приблизительно равным среднему арифметическому из атомных весов двух других элементов, например:

Такие группы Деберейнер назвал триадами. Он полагал, что найденные им соотношения могут послужить основой для систематической группировки элементов. Однако из всех известных в то время элементов ему удалось выделить только четыре триады.

Не останавливаясь на ряде других попыток подобного же рода, упомянем лишь о непосредственных предшественниках Менделеева.

В 1863 г. Ньюлэндс, располагая элементы последовательно, в порядке возрастания их атомных весов, заметил, что восьмой по счету элемент, начиная с любого, приблизительно повторяет свойства первого, подобно восьмой ноте в музыке. Ньюлэндс назвал эту закономерность «законом октав» и, исходя из нее, попытался разбить все известные ему элементы на группы (октавы).

Для иллюстрации системы Ньюлэндса приводим первые три октавы:

Н	Li	Be	В	С	N	О
F	Na	Mg	Аl	Si	Р	S
Сl	К	Са	Сr	Ti	Мn	Fe

Размещая элементы в октавах, Ньюлэндс действовал очень произвольно: иногда он переставлял их, искусственно подгоняя под свою схему, иногда ставил на одно место два элемента; при этом он совершенно не учитывал возможности открытия новых элементов. Система Ньюлэндса содержала много противоречий, однако в ее основе лежала правильная мысль о периодическом изменении свойств элементов с увеличением их атомного веса.

В следующем 1864 г. появилась работа Лотара Мейера, в которой дана таблица, содержащая некоторые химические элементы, распределенные по валентности на шесть групп. Отмечая, что разности величин атомных весов последовательно расположенных элементов каждой группы характеризуются определенным постоянством, Мейер заканчивает свою работу словами: «Нельзя сомневаться, что имеется закономерность в числовых величинах атомных весов». Однако более определенных выводов, выражающих характер и значение этой закономерности, Мейер не сделал.

Деберейнер, Ньюлэндс, Мейер и другие предшественники Менделеева в области систематики химических элементов преследовали только узко классификационные цели и не шли дальше распределения отдельных элементов по группам на основании их химического сходства. При этом каждый элемент рассматривался ими как нечто совершенно обособленное, не стоящее в какой-либо связи с другими элементами.

Что мы узнали классификации элементов

Что все химические элементы разделены на две категории металлы и не металлы, все металлы имеют «металлический» блеск, ковкость, тягучесть электропроводность и некоторые другие свойства характерные для определенного металла.

Не металлы же имеют противоположное значение металлам, но некоторые (водород) при изменении условий могут проявлять к примеру электропроводность, становясь сверхпроводников при очень низких температурах. Поэтому некоторые неметаллы могут проявлять как металлические так и не металлические свойства.

Вы читаете, статья на тему Классификация элементов

Источник

Источник: https://allpozitive.ru/

Даже если вы не химик, вы точно знаете хоть что-то об этой таблице — например, кто её открыл, как она выглядит, что в ней находится.

Но если вы химик или хотите начать изучать химию — на мой взгляд, вы просто обязаны знать всё, что заложено в ней. Ведь таблица — один большой кладезь справочных данных и свойств, без которых в химии ни шагу нельзя ступить!

В данной статье будут рассмотрены все основные закономерности таблицы… в рамках школьного курса химии — на самом-то деле их гораздо больше.

! Кстати, настоятельно рекомендую положить перед собой таблицу во время прочтения этой статьи. Или хотя бы отдельную вкладку в браузере с ней открыть. Иначе восприниматься материал будет крайне тяжело.

Статика: определённое положение элемента

Положения

Как шахматная доска состоит из строк, столбцов и полей, так и таблица состоит из периодов, групп (которые, в свою очередь, делятся на главные и побочные подгруппы) и фиксированных номеров химических элементов.

Период — это строки, горизонтальные ряды.

Группы — столбцы, ряды вертикальные.

Как определить, где главная подгруппа, а где побочная? Посмотрите на второй и третий период — там элементы только главных подгрупп. Они находятся с одного “бока” ячейки. Если опуститься на периоды ниже, можно заметить, что некоторые элементы смещены в другую сторону ячеек (Cu, Ag, Au, Rg в первой группе, например). Вот это и есть побочная подгруппа.

И, наконец, есть определённая нумерация этих самых ячеек, в которых находятся элементы — их порядковые номера.

Давайте потренируемся и составим “паспортные данные” хрома. Будет лучше, если вы сначала попробуете сами, а потом посмотрите ответ.

https://himi4ka.ru/

Легко и ненавязчиво находим, что хром находится в четвёртом периоде и шестой группе. Находится чуть в стороне от кислорода и серы — следовательно, подгруппа побочная. Ну и, не без некоторых усилий (спасибо, Дзен, за качество и невозможность приближать изображение) обнаруживаем его под двадцать четвёртым номером.

Ответ: четвёртый период, шестая группа, побочная подгруппа, двадцать четвёртый номер.

Всё очень просто!

Свойства

Каждому положению элемента относительно той или иной части таблицы соответствует определённое свойство.

Сопоставим их:

1. Период, в котором находится элемент — показывает число электронных слоёв элемента.

2. Группа — показывает наибольшее число электронов, которые атом может отдавать для образования хим. связи (максимальная валентность). Также показывает максимальную положительную степень окисления.

Следует отметить, что в химии присутствует некое “зло”. Химическое “зло” — большое количество исключений в некоторых разделах, и данный пункт, простите за каламбур, не является исключением.

Так, например, фтор, пусть и находится в седьмой группе, никогда не проявляет степень окисления +7, а у железа нет валентности VIII.

3. По тому, находится элемент в побочной или главной подгруппе, можно определить, металл это или неметалл.

Зачем это нужно, если в учебниках они всегда есть на красиво разукрашенном форзаце?

Всё это, конечно, замечательно, но что будет, если вам попадётся вариант в ч/б?

Кстати, именно такую таблицу раздают на ЕГЭ по химии. И некоторые ребята впадают в ступор уже на втором задании, когда их просят определить, относится элемент к металлам или неметаллам.

Чтобы не потерять лёгкие баллы, запомните:

Металлы — это элементы главных подгрупп 1-ой и 2-ой группы (исключение — водород и гелий), а также все элементы побочных подгрупп.

Неметаллы — все остальные.

Ну и, наконец, есть порядковый номер. Зная его, мы можем определить заряд ядра, число протонов, число электронов и, соответственно, найти число нейтронов через относительную атомную массу и протоны.

Вернёмся к нашему хрому. Как мы помним, он находится в четвёртом периоде, шестой группе, побочной подгруппе и имеет 24-ый номер.

Переводя на свойства: имеет четыре электронных слоя; имеет максимальную валентность VI и степень окисления +6; металл; его заряд/число протонов/число электронов равно 24, а число нейтронов — 28 (52 – 24 = 28).

Очень коварен в плане расчёта нейтронов хлор. Попробуйте сами найти нужное их количество, а в следующей статье узнаете, правы ли вы — поэтому не забудьте подписаться на канал, чтобы ничего не пропустить!

Ну а мы переходим к изменению свойств по периодам и группам.

Динамика

Всё завязано на радиусе атома. Помня об этом, вы всегда можете показать изменение электроотрицательности, окислительно-восстановительных, металлических/неметаллических свойств.

Посмотрите внимательно на распределение электронов по слоям у первых четырёх элементов первой группы и первых четырёх элементов седьмой группы.

Так уж мир устроен — всё стремится к стабильности. Люди ли это, государства, какие-то химические частицы — неважно. Среди химических элементов своеобразным образцом стабильности являются так называемые “благородные газы” — элементы главной подгруппы восьмой группы.

Все остальные химические элементы стремятся этому образцу соответствовать, поэтому химические свойства веществ обусловлены…

… не чем иным, как желанием достигнуть электронной конфигурации благородных газов путём принятия либо отдачи электронов.

Очевидно, что натрию легче отдать один электрон, чтобы достигнуть конфигурации неона, чем присоединить семь электронов и стать “вторым аргоном” — у него и свободных орбиталей-то для этого нет!

Ещё легче с этим решением калию — мало того, что ему так же выгоднее затратить меньшее количество энергии, отдав один электрон вместо присоединения нескольких, так у него ещё и сам валентный электрон далеко — радиус больше, из-за этого его труднее удерживать.

Обратную картину наблюдаем в седьмой группе. Картина, впрочем, объясняется теми же самыми общими закономерностями.

Есть фтор. Ему “впадлу” отдавать семь электронов, когда можно отнять у кого-нибудь один и начать косплеить неон. А есть йод, йоду тоже впадлу — но у него радиус больше, поэтому ему сложнее присоединять присоединить этот несчастный электрон.

Исходя из этих примеров, мы можем вывести некоторые закономерности изменения химических свойств при движении по группам и периодам:

Читайте также: Какие свойства у ртути

1. Окислительно-восстановительные свойства — собственно, способность присоединять/отдавать электроны, изменяя степень окисления.

Сверху-вниз по группе — возрастают восстановительные (вспомните натрий и калий), уменьшаются окислительные, слева-направо по периоду — уменьшаются восстановительные (вспомните элементы первой группы и элементы седьмой), увеличиваются окислительные.

2. Металлические/неметаллические свойства — то же самое, что и в первом свойстве — отдача/принятие электронов, следовательно — закономерности будут аналогичны.

Разница между окислительно-восстановительными свойствами и металлическими/неметаллическими состоит в том, что первые применительны к частицам (катионам, анионам), а вторые — к простым веществам.

3. Электроотрицательность — способность присоединять электронные пары при образовании химической связи. Снова присоединение/отдача электронов => аналогично первым двум свойствам.

А вот со следующими двумя свойствами рекомендую быть максимально осторожным.

4. Кислотно-основные свойства ОКСИДОВ И ГИДРОКСИДОВ — в группе (сверху вниз) увеличиваются основные свойства, уменьшаются кислотные, по периоду (слева направо) – наоборот, кислотные увеличиваются, а основные – уменьшаются.

5. А однажды моему знакомому встретилось такое задание:

“Тематический тренинг” В. Н. Доронькина

Как вы видите, под цифрой 2 просят указать элементы в порядке возрастания кислотных свойств водородных соединений. Которые он, очевидно, принял за кислотные свойства оксидов и гидроксидов, поэтому там написан неправильный ответ и недоумевающий знак вопроса.

С кислотными свойствами водородных соединений всё с точностью до наоборот… Хотя, нет, ладно, не всё. Наполовину.

Давайте просто вспомним, что вообще такое кислотные свойства. Если очень коротко и упрощённо:

Кислотные свойства – это способность отдавать протон водорода.

А какая разница, протон, электрон – ведь всё опять возвращается на круги своя, к атомному радиусу!

Чем больше он, тем больше длина связи. Чем больше длина связи, тем легче отдавать те или иные частицы. Значит, по группе (сверху вниз) кислотные свойства водородных соединений УСИЛИВАЮТСЯ. Это, кстати, объясняет, почему плавиковую кислоту (HF) считают слабее, чем её соседей с нижних этажей – HCl, HBr, HI.

Пятое свойство упоминается не так часто, как четвёртое, но оно имеет место быть в том числе и в заданиях ЕГЭ. Будьте внимательны.

На сегодня всё, не забудьте определить ЧИСЛО НЕЙТРОНОВ ХЛОРА, в следующей статье мы рассмотрим детальнее этот вопрос (а заодно обсудим изотопы, атомную массу и многие другие интересные вещи) и проверим, правы ли вы в своих рассуждениях, поэтому не забудьте поставить лайк и подписаться на канал!

Крайне занятная таблица. Но если вы школьник, то учить её не стоит, одолейте хотя бы классику 🙂

Источник

Урок посвящен знакомству с историей открытия Периодического закона и изучению структуры Периодической системы химических элементов. Периодическая таблица содержит в себе огромное количество информации о химических элементах. На этом уроке вы научитесь определять по положению элемента в таблице Д.И. Менделеева его принадлежность к металлам или неметаллам, его высшую и низшую валентность.

I. Д. И. Менделеев

Еще алхимики пытались найти закон природы, на основе которого можно было бы систематизировать химические элементы. Но им недоставало надежных и подробных сведений об элементах. К середине XIX в. знаний о химических элементах стало достаточно, а число элементов возросло настолько, что в науке возникла естественная потребность в их классификации. Первые попытки классификации элементов на металлы и неметаллы оказались несостоятельными. Предшественники Д.И.Менделеева (И. В. Деберейнер, Дж. А. Ньюлендс, Л. Ю. Мейер) многое сделали для подготовки открытия периодического закона, но не смогли постичь истину. Дмитрий Иванович установил связь между массой элементов и их свойствами.

Дмитрий Иванович родился в г. Тобольске. Он был семнадцатым ребенком в семье. Закончив в родном городе гимназию, Дмитрий Иванович поступил в Санкт-Петербурге в Главный педагогический институт, после окончания которого с золотой медалью уехал на два года в научную командировку за границу. После возвращения его пригласили в Петербургский университет. Приступая к чтению лекций по химии, Менделеев не нашел ничего, что можно было бы рекомендовать студентам в качестве учебного пособия. И он решил написать новую книгу – «Основы химии».

Открытию периодического закона предшествовало 15 лет напряженной работы. 1 марта 1869 г. Дмитрий Иванович предполагал выехать из Петербурга в губернии по делам.

Видео-фильм о Д.И. Менделееве

II. Открытие Периодического закона

Периодический закон был открыт на основе характеристики атома – относительной атомной массы.

Менделеев расположил химические элементы в порядке возрастания их атомных масс и заметил, что свойства элементов повторяются через определенный промежуток – период, Дмитрий Иванович расположил периоды друг под другом., так, чтобы сходные элементы располагались друг под другом – на одной вертикали, так была построена периодическая система элементов.

1 марта 1869г. Формулировка периодического закона Д.И. Менделеева.

Свойства простых веществ, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины атомных весов элементов.

К сожалению, сторонников периодического закона сначала было очень мало, даже среди русских ученых. Противников – много, особенно в Германии и Англии.
Открытие периодического закона – это блестящий образец научного предвидения: в 1870 г. Дмитрий Иванович предсказал существование трех еще неизвестных тогда элементов, которые назвал экасилицием, экаалюминием и экабором. Он сумел правильно предсказать и важнейшие свойства новых элементов. И вот через 5 лет, в 1875 г., французский ученый П.Э. Лекок де Буабодран, ничего не знавший о работах Дмитрия Ивановича, открыл новый металл, назвав его галлием. По ряду свойств и способу открытия галлий совпадал с экаалюминием, предсказанным Менделеевым. Но его вес оказался меньше предсказанного. Несмотря на это, Дмитрий Иванович послал во Францию письмо, настаивая на своем предсказании.
Ученый мир был ошеломлен тем, что предсказание Менделеевым свойств экаалюминияоказалось таким точным. С этого момента периодический закон начинает утверждаться в химии.
В 1879 г. Л. Нильсон в Швеции открыл скандий, в котором воплотился предсказанный Дмитрием Ивановичем экабор.
В 1886 г. К. Винклер в Германии открыл германий, который оказался экасилицием.

Но гениальность Дмитрия Ивановича Менделеева и его открытия — не только эти предсказания!

В четырёх местах периодической системы Д. И. Менделеев расположил элементы не в порядке возрастания атомных масс:

Ar – K, Co – Ni, Te – I, Th – Pa

Ещё в конце 19 века Д.И. Менделеев писал, что, по-видимому, атом состоит из других более мелких частиц. После его смерти в 1907 г. было доказано, что атом состоит из элементарных частиц. Теория строения атома подтвердила правоту Менделеева, перестановки данных элементов не в соответствии с ростом атомных масс полностью оправданы.

Современная формулировка периодического закона.

Свойства химических элементов и их соединений находятся в периодической зависимости от величины заряда ядер их атомов, выражающейся в периодической повторяемости структуры внешней валентной электронной оболочки.
И вот спустя более 130 лет после открытия периодического закона мы можем вернуться к словам Дмитрия Ивановича, взятым в качестве девиза нашего урока: «Периодическому закону будущее не грозит разрушением, а только надстройка и развитие обещаются». Сколько химических элементов открыто на данный момент? И это далеко не предел.

III. Периодическая система химических элементов

Графическим изображением периодического закона является периодическая система химических элементов. Это краткий конспект всей химии элементов и их соединений.

Изменения свойств в периодической системе с ростом величины атомных весов в периоде (слева направо):

1. Металлические свойства уменьшаются

2. Неметаллические свойства возрастают

3. Валентность элементов в формулах высших оксидов возрастает от I до VII, а в формулах летучих водородных соединений уменьшается от IV до I.

Основные принципы построения периодической системы

Признак сравнения	Д.И.Менделеев
Как устанавливается последовательность элементов по номерам? (что положено в основу п.с.?)	Элементы расставлены в порядке увеличения их относительных атомных масс. При этом есть исключения. Ar – K, Co – Ni, Te – I, Th – Pa
Принцип объединения элементов в группы.	Качественный признак. Сходство свойств простых веществ и однотипных сложных.
Принцип объединения элементов в периоды.	Совокупность элементов по мере роста относительной атомной массы от одного щелочного металла до другого.

На сегодняшний день открыто 118 химических элементов, каждый из которых занял свою ячейку в Периодической системе. Новые открываемые элементы имеют большую относительную атомную массу, чем уже известные и попадают в конец таблицы. В настоящее время используются длинная и короткая формы периодических таблиц.

В ячейке таблицы записывается символ химического элемента, его название и порядковый номер, значение относительной атомной массы.

Рис. Информация о химическом элементе кислороде

При изучении школьного курса химии, как правило, пользуются короткой формой Периодической таблицы. Она содержит 8 вертикальных столбцов (групп), которые нумеруются римскими цифрами. Каждая группа включает в себя главную (А) и побочную (В) подгруппы.

У элементов главных подгрупп высшая валентность, как правило, равна номеру группы. Одними из исключений этого правила являются кислород (его валентность всегда равна II) и фтор (высшая валентность которого – I).

С помощью Периодической таблицы можно определить и низшую валентность элемента. Для этого из 8 (максимального числа групп) надо вычесть номер группы, в которой находится элемент. Например, высшая валентность фосфора равна V (т. к. фосфор находится в V группе), а низшая равна III. Только это правило применимо для элементов главных подгрупп V–VII групп.

Горизонтальные ряды химических элементов в Периодической таблице называются периодами. Пока их 7. Первые три периода называют малыми (первый период содержит всего 2 хим. элемента, а 2 и 3 – по 8 элементов). Периоды 4, 5, 6, 7 называются большими.

По положению элемента в Периодической системе можно определить его принадлежность к металлам или неметаллам. Для этого в короткой форме таблицы нужно провести диагональ от бериллия к астату. Элементы главных подгрупп, находящиеся выше этой диагонали (плюс водород), относятся к неметаллам. Все остальные элементы – металлы. Инертные газы He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn не относят ни к металлам, ни к неметаллам.

В длинной форме таблицы можно провести диагональ от бора к астату. Все элементы, которые находятся ниже этой диагонали, образуют простые вещества металлы.

Рис. Длинная форма периодической системы химических элементов

По положению элемента в периодической системе можно получить информацию о его высшем оксиде и гидроксиде. У неметаллов высший оксид и гидроксид имеют кислотный характер, у металлов – основный, у переходных металлов оксид и гидроксид, как правило, амфотерные (см. рис.).

Рис. Связь свойств элементов и образованных ими соединений

IV. Значение Периодического закона

Смотрите фильм: “Периодический закон Менделеева”

V. Тренажеры

Тренажёр №1 “Периодический закон и Периодическая система элементов Д. И. Менделеева”

Тренажёр №2. “Закономерности изменения свойств атомов элементов в периодах и группах Периодической системы элементов Д. И. Менделеева”

Тренажёр №3. “Периодический закон Д.И.Менделеева”

ЦОРы

Фильм оД.И. Менделееве

Видео фильм:“Периодический закон Менделеева”

Научные труды Д. И. Менделеева

Интересные ссылки о Д. И. Менделееве

Статья: С. И. Левченков “Краткий очерк истории химии: ПЗ и ПСХЭ”

Периодический закон Д. И. Менделеева

Источник