-Періодична система елементів.

Розташування елементів у пев­ному порядку називається періодичною системою, яка є графічним вираженням періодичного закону.

Відомо багато форм періодичної системи елементів, проте коротка форма, запропонована Д.І.Менделєєвим, після вдосконалення є найпоширенішою до останнього часу. У такій формі періодична система елементів включає всі відомі елементи і має місця для невідкритих елементів.

Основними структурними одиницями періодичної системи є періоди і групи.

Період – це горизонтальний ряд, в якому елементи розмі­щені в порядку зростання їхніх атомних мас (порядкового номера). Всього є сім періодів. Кожний період, крім першого, починається з лужного металу і закінчується благородним газом. Перший період найкоротший і має два елементи: водень і гелій. Другий (від Lі до Nе) і третій (від Nа до Аr) періоди містять по вісім елементів. Усі три періоди називаються малими періодами. Елементи другого та третього малих періодів називають також типовими, оскільки їх­ні властивості є основою для розподілу всіх інших елементів на вісім груп. Четвертий і п'ятий великі періоди містять по 18, а шо­стий – 32 елементи. Останній сьомий період – незакінчений.

У малих періодах із збільшенням порядкового номера спостері­гається поступове зменшення металічних і наростання неметалічних властивостей. Для елементів великих періодів ця закономір­ність дещо ускладнюється.

Групою періодичної системи називають вертикальний ряд, в якому розміщені подібні за властивостями елементи. У періодич­ній системі є вісім груп. З кожного малого періоду входить до групи по одному типовому елементу, а з кожного великого періоду, який поділяється на два підперіоди – по два елементи, один з яких є повним, а другий – неповним аналогом типових елементів.

Отже, в групах об'єднуються не тільки подібні за хімічними вла­стивостями елементи, а й елементи, що значно відрізняються один від одного. Саме тому кожна група в короткоперіодній формі періодичної системи має дві підгрупи: головну та побічну. Головна підгрупа об'єднує аналоги типових елементів. До побічної підгрупи належать тільки елементи великих періодів (вони можуть не виявляти значної аналогії з елементами головної підгрупи). Так, сьома група складається з Флуору, Хлору і їхніх аналогів – Брому, Йоду і Астату, які утворюють головну під­групу галогенів. Елементи великих періодів – Манган, Технецій і Реній – утворюють побічну підгрупу. Елементи головної під­групи – це активні неметали, а побічної підгрупи – типові метали.

У гру­пах в міру зростання атомної маси закономірно зростають металічні властивості. Так, серед лужних металів (Lі, Nа, К, Rb, Сs, Fr) найактивнішим є Францій. Враховуючи, що неметалічні властивості зростають у періодах зліва направо, можна зробити висновок, що найактивніші метали в періодичній системі розміщені зліва і внизу таблиці (Францій, Цезій, Радій), а найактивніші неметали – справа і зверху (Флуор, Хлор, Оксиген).

Зростання металічних властивостей елементів у підгрупах зверху вниз, а також зменшення цих властивостей у межах одного періоду зліва направо зумовлюють появу в періодичній системі діагональної закономірності. Так, Берилій дуже подібний до Алю­мінію, Бор до Силіцію, а Титан до Ніобію. Це яскраво виявляється в тому, що в природі ці елементи утворюють подібні мінерали. На­приклад, Титан завжди буває разом з Ніобієм, утворюючи мінерали типу титаноніобатів.

Отже, кожний хімічний елемент у періодичній системі має своє певне місце, яке зумовлює весь комплекс його хімічних і фізичних властивостей.

Є також довгоперіодний варіант періодичної системи елементів, де періоди не розбиваються на два підперіоди, і тому кожна група об'єднує тільки повністю аналогічні елементи. Така форма періодичної системи має певні переваги перед короткою формою, проте вона менш зручна в користуванні.

Періодична система Д.І.Менделєєва – класифікація елементів за електронними структурами атомів.

На основі визначення точного значення порядкового номера елемента було встановлено, що в періодичній системі елементи розміщені у порядку зростання порядкового номера. Кількісною характеристикою, яка визначає хімічну природу елемента, є не маса атома, а його порядковий номер, який відповідає величині позитивного заряду ядра атома. Тому періодичний закон дістав нове формулювання: властивості елементів, а також форми і властиво­сті їхніх сполук перебувають у періодичній залежності від заряду ядер їхніх атомів. На його основі було підтверджено правиль­ність розміщення в періодичній системі деяких елементів (Аr – К, Со – Nі, Те – І).

Розуміючи значення порядкових номерів елементів, можна було відповісти на питання про число ще невідкритих елементів. Було встановлено (за даними на 1913 р.), що в системі не вистачає елементів з порядковими номерами 43, 61, 72, 85, 87 і 91. З часом усі ці елементи було відкрито.

На основі теорії будови атомів було встановлено причину пе­ріодичної зміни властивостей елементів у системі, а саме: властиво­сті елементів змінюються періодично завдяки тому, що розвиток атомних структур супроводиться періодичним повторенням по­дібних електронних утворень.

Отже, електронні аналоги є аналогами хімічними.

Періоди у періодичній системі – це послідовний ряд елементів. в атомах яких відбувається заповнення однакового числа квантових підрівнів. При цьому номер періоду співпадає із значенням голов­ного квантового числа n зовнішнього енергетичного рівня.

Періоди починаються елементами, в атомах яких на новому енер­гетичному рівні з'являється перший s-електрон (атоми водню і луж­них металів), і закінчуються благородними газами, в атомах яких повністю заповнюються р-підрівні зовнішніх енергетичних рівнів.

Теорія будови атома підтвердила і обгрунтувала правильність розміщення елементів у відповідних групах і поділ груп на голов­ну і побічну.

Розміщення в групах s- і р-елементів (головні підгрупи) визна­чається загальним числом електронів на зовнішньому енергетич­ному рівні. Серед наведених елементів

Бром (4s24р5), який має на зовнішньому енергетичному рівні сім електронів, належить до головної підгрупи сьомої групи, Селен (4s24р4) і Германій (4s24р2) з тих самих міркувань належать до го­ловних підгруп відповідно шостої і четвертої груп.

Положення в групах d-елементів (побічної підгрупи) визначає­ться загальним числом s-електронів зовнішнього і d-електронів передостаннього енергетичних рівнів. Відповідно до цього, Манган (3d54s2) належить до побічної підгрупи сьомої групи, Хром (3d54s1) і Титан (3d24s2) з тих самих міркувань належать до побічних підгруп відповідно шостої і четвертої груп. Цинк (3d104s2) і його аналоги, в яких заповнені d-підрівні і зовнішніми є s-електрони, належать до побічної підгрупи другої групи; Купрум (3d104s1) і його аналоги належать до побічної підгрупи першої групи. Відповідно до особливостей електронних структур 4f-елементи (лантаноїди) і 5f-елементи (актиноїди) розміщуються у третій групі.