Периодичность изменения свойств атомов химических элементов первых трех периодов

Периодический закон

Современная формулировка периодического закона: свойства атомов химических элементов, а также состав и свойства образованных ими простых и сложных веществ находятся в периодической зависимости от зарядов ядер атомов.

Периодическая система – графическое отображение периодического закона.

В ПСХЭ расположены в порядке возрастания атомного номера (порядкового). Физический смысл атомного номера состоит в том, что он равен положительному заряду ядра атома (а следовательно, и числу протонов в ядре и электронов в электронной оболочке в атоме соответствующего элемента).

Период – горизонтальный ряд элементов в ПС. Физический смысл номера периода заключается в том, что он указывает на число энергетических уровней, содержащих электроны в атомах данного элемента (основное состояние). Первые три периода называются малыми, остальные – большими.

Группа – вертикальный столбец подобных по химическим свойствам элементов. Физический смысл номера группы состоит в том, что он, как правило, указывает число валентных электронов в атоме.

Валентные электроны – электроны, участвующие в образовании химических связей.

Всего в таблице 18 групп, пронумерованных арабскими или римскими цифрами. В последнем случае к номеру группы добавляют буквы А или В. Группы А называются главными, а группы В – побочными. В атомах элементов А-групп электронами заполняется внешний электронный слой (s- или р-энергетических подуровень), а в атомах элементов В-групп происходит заполнение предвнешнего (d-подуровня) или третьего снаружи (f-подуровня) энергетического уровня.

По характеру заполнения электронами энергетических подуровней различают четыре семейства элементов:

1) s-элементы – последним заполняется s-подуровень внешнего энергетического уровня;

2) р-элементы – последним заполняются р-подуровень внешнего энергетического уровня;

3) d-элементы – последним заполняется d-подуровень предвнешнего энергетического уровня;

4) f-элементы (лантиноиды – 4f-элементы и актиниды – 5f-элементы) – последним заполняется f-подуровень третьего снаружи энергетического уровня.

Кроме того, элементы делятся на металлы и неметаллы. Условная граница между ними проходит по ломанной линии В – At. Расположенные вблизи линии элементы (B, Si, Ge, As, Te, At) часто называют полуметаллами.

Некоторые элементы, расположенные в одной группе и имеющие подобные химические свойства, имеют общее групповое название. Поэтому признаку различают естественные семейства элементов:

· щелочные металлы – элементы IA-группы (кроме водорода);

· щелочноземельные металлы – четыре элемента IIA-группы: Ca, St, Ba, Ra;

· халькогены – элементы VIA-группы;

· галогены – элементы VIIA-группы;

· благородные (инертные) газы – элементы VIIIA-группы.

 

Периодичность изменения свойств атомов химических элементов первых трех периодов

Атомы характеризуются следующими параметрами:

1) радиусом r_ат;

2) энергией ионизации Е_ион – минимальной энергией, необходимой для отрыва от атома наименее связанного с ким электрона;

3) сродством к электрону Е_ср – энергией, которая выделяется или поглощается при присоединении электрона к электронейтральному атому;

4) электроотрицательностью χ – условной величиной, характеризующей способность атома элемента в составе химических соединений притягивать к себе электроны от атомов-партнеров по химической связи;

5) металлическими свойствами – способностью атомов отдавать электроны;

6) неметаллические свойства – способностью атомов принимать электроны;

7) число электронов на внешнем уровне;

8) высшей степенью окисления (как правило, равна номеру группы);

9) низшей степенью окисления, которая для элементов групп IVA – VIIA находится как разность «номер группы – 8».

Характер изменения перечисленных свойств атомов по периодам и группам для элементов первых трех периодов обобщен в таблице:

Свойства	Тенденции в изменении
В периодах	В группах А
Радиус атома	Уменьшается	Возрастает
Энергия ионизации	Возрастает	Уменьшается
Сродство к электрону	Возрастает	Уменьшается
Электроотрицательность	Возрастает	Уменьшается
Металлические (восстановительные) свойства	Уменьшается	Возрастает
Неметаллические (окислительные) свойства	Возрастает	Уменьшается
Число электронов на внешнем электронном слое	Возрастает от 1 до 8	Не изменяется
Высшая степень окисления	Возрастает от +1 до +7	Не изменяется

 

Определенные зависимости наблюдаются также и для радиусов ионов:

1) для данного элемента радиус аниона больше, а радиус катиона меньше радиуса электронейтрального атома. Например:

R(O^2-) ˃ r(O) ˃ r(O²⁺);

2) при одинаковом числе электронных слоев для разных частиц радиус зависит от заряда ядра частицы: чем больше заряд ядра, тем меньше радиус. Например:

r(Ca²⁺) ˂ r(K⁺) ˂ r(Ar) ˂ r(Cl^-).

Ряд увеличения электроотрицательности атомов: металлы, Si, B, H, P, C, S, Cl, N, O, F.