Классификация элементов, периодическая таблица Менделеева, Мозли и современная

| 2 октября, 2021 | Химия

Элементы группы (1А) известны как щелочные металлы, потому что они реагируют с водой, образуя щелочные растворы. Калий более активен, чем натрий, потому что атомный размер калия больше, чем у натрия. Элементы одной группы имеют схожие свойства, потому что их атомы имеют одинаковое количество электронов на внешнем энергетическом уровне.

Какие самые важные попытки классифицировать элементы?

Ученые предпринимают множество попыток классификации элементов в соответствии с их свойствами, чтобы облегчить их изучение и найти взаимосвязь между элементами и их химическими и физическими свойствами. Наиболее важные попытки — это периодическая таблица Менделеева, периодическая таблица Мозли и современная периодическая таблица.

Таблица Менделеева

Это первая настоящая таблица Менделеева для классификации элементов . На тот момент было известно всего 67 элементов . Менделеев объяснил свою периодическую таблицу в своей книге «Основы химии» в 1871 году.

Как Менделеев классифицировал элементы?

Он подготовил 67 карт, каждая карта представляла элемент . Он записал на каждой карточке: Символ каждого элемента , его атомный вес, и его важных свойств ( температура кипения , температура плавления , плотность , формулу оксида , …). Он расположил элементы схожих свойств в вертикальные колонны, которые позже были известны как группы. Он разделил элементы каждой основной группы на две подгруппы (A), (B) из-за различий между их свойствами.

Он обнаружил, что: элементы располагаются в порядке возрастания в соответствии с их атомными весами при перемещении от левой части таблицы к правой в горизонтальных рядах, которые позже были известны как периоды. Свойства элементов периодически повторялись к началу таблицы. каждый новый период.

Преимущества таблицы Менделеева

  1. Он предсказал открытие новых элементови определил значения их атомных весов, поэтому оставил пробелы (пустые ячейки) в своей таблице.
  2. Он исправил атомные веса некоторых элементов, которые были оценены неправильно.

Менделеев оставил пробелы (пустые ячейки) в своей периодической таблице, потому что он предсказал открытие новых элементов и определил значение их атомного веса. В 1871 году Менделеев предсказал свойства неизвестного элемента и назвал его кремнием ICA. Этот элемент был открыт позже, в 1886 году, и получил название Германий (Ge), и его свойства были такими же, как предсказывал Менделеев.

Недостатки таблицы Менделеева

  1. Ему пришлось изменить порядок возрастания атомных весов некоторых элементов, чтобы поместить их в группы, соответствующие их свойствам.
  2. Ему пришлось иметь дело с изотопами одного элемента, которые позже были обнаружены как разные элементы из-за разницы в их атомных весах.

Менделееву пришлось поместить более одного элемента в одну ячейку, например, железо, кобальт и никель из-за сходства их свойств. Изотопы — это множество форм атомов одного элемента, имеющих одинаковый атомный номер, но различающихся атомным весом, например изотопы водорода:  1 1 H,  2 1 H,  3 1 H.

Таблица Менделеева Мозли

(В 1913 году), Newzealand ученый Резерфорд обнаружил , что ядро из атома содержит положительно заряженные протоны, в том же году английский ученый Мозли назвал термин «атомный номер» в качестве элемента по числу положительных протонов в ядре его атома.

После изучения свойств рентгеновских лучей он обнаружил, что периодичность свойств элементов связана с их атомными номерами, а не с их атомным весом, как полагал Менделеев. Среди открытий, которые помогли Мозли составить таблицу Менделеева, можно выделить:

  1. Явления радиационнойактивности.
  2. Получение рентгеновских лучей.
  3. Больше знаний о расположении электроновв атомах .

Важнейшие модификации Мозли на таблице Менделеева

  1. Он расположил элементыв порядке возрастания в соответствии с их атомными номерами. где порядковый номер каждого элемента увеличивается на единицу по сравнению с предыдущим элементом за тот же период.
  2. Он добавил в таблицунулевую группу, которая включает инертные (благородные) газы и другие элементы, которые были обнаружены после подготовки Менделеева для его периодической таблицы .
  3. Он указал место под таблицей для элементов лантаноидови актинидов .

Современная таблица Менделеева

Недавние исследования привели к определению точного состава атома , где: Датский ученый Бор обнаружил основные энергетические уровни атома, и их количество достигает 7 в самых тяжелых из известных атомов до сих пор. Ученые обнаружили, что каждая основная энергия Уровень состоит из определенного числа других уровней, известных как энергетические подуровни.

Соответственно, элементы были реклассифицированы в новой таблице, известной как « Современная периодическая таблица », в которой элементы классифицируются в порядке возрастания в соответствии с их атомными номерами и способом заполнения энергетических подуровней электронами . Каждый основной энергетический уровень состоит из нескольких подуровней, равных его количеству.

Число известных элементов в современной таблице Менделеева до сих пор составляет 118 элементов , 92 элемента широко распространены (доступны) в земной коре, а остальные приготовлены искусственно в особых условиях. Недавно обнаруженные элементы не существуют в природе, но они искусственно приготовлены из других элементов. Это радиоактивные элементы, ядра которых распадаются менее чем за секунду.

Элементы классифицируются в порядке возрастания по:

  • Их атомные веса в периодической таблице Менделеева.
  • Их атомные номера в периодической таблице Мозли.
  • Их атомные номера и способ заполнения энергетических подуровней электронами в современной периодической таблице.

Описание современной таблицы Менделеева

Современная периодическая таблица состоит из 7 периодов строчных каждый периода звезд, заполняя новый энергетический уровень, 18 вертикальных групп, где каждая группа имеет традиционный номер и современный номер. Современная периодическая таблица подразделяется на 4 основные блоки , которые являются: S-блок , п-блок , д-блок, и F-блоки.

s-блок

Он расположен в левой части таблицы Менделеева. Он состоит из двух групп. Все группы s-блока принимают букву «A», в него входят две группы (1A) и (2A).

p-блок

Он расположен в правой части таблицы Менделеева. Он состоит из шести групп. Все группы p-блока принимают букву «A», кроме нулевой группы (18) « Благородные газы ». Он начинается с группы 3A (13) и заканчивается с нулевыми группами (18).

d-блок

Он расположен в середине таблицы Менделеева , состоит из десяти групп. Все группы в d-блоке имеют букву «B», за исключением группы (8), которая содержит 3 вертикальных столбца (группы). Она начинается с точки (4), начинается с группы 3B (3) и заканчивается группой 2B. (12), Элементы d-блока известны как переходные элементы. Он разделяет элементы s-блока (левая часть таблицы) и элементы p-блока (правая часть таблицы).

f-блок

Он расположен под периодической таблицей , он состоит из двух горизонтальных рядов, которые представляют собой лантаноиды и актиниды .

Атомный номер = количество электронов = количество протонов

Количество электронов, которые насыщают первые четыре энергетических уровня (K, L, M и N), можно рассчитать по соотношению (2n 2 ), где (n) — номер энергетического уровня, поэтому:

  1. Уровень K насыщен 2 электронами.
  2. Уровень L насыщен 8 электронами.
  3. Уровень M насыщен 18 электронами.
  4. Уровень N насыщен 32 электронами.

Как определить расположение элементов группы (A) в периодической таблице, зная их атомные номера?

  1. Написать электронную конфигурацию атомаиз элемента .
  2. И из этого определяют:
  • Число уровней энергии, занятых электронами {Указывает} -> Периодический номер элемента
  • Число электронов на крайних энергетических уровнях {указывает} -> Номер группы элементов (согласно традиционному числу)

Чтобы определить положение 20 Ca в современной периодической таблице, количество энергетических уровней, занятых электронами = 4 энергетических уровня, Итак, элемент расположен в периоде (4), количество электронов на внешнем энергетическом уровне = 2 электрона, Итак , элемент находится в группе (2A).

Самый внешний энергетический уровень всех благородных газов полностью заполнен 8 электронами, за исключением гелия с 2 электронами, потому что он содержит только один энергетический уровень (уровень K). Гелий ( 2 He) находится в нулевой группе и не находится в группе (2A), потому что у него есть только один энергетический уровень (K), который насыщен 2 электронами , поэтому это благородный газ, который находится в нулевой группе. группа (группа 18).

Элементы той же группы

Они похожи по своим химическим свойствам, потому что они похожи по количеству электронов на внешнем энергетическом уровне. Они различаются по количеству энергетических уровней, занимаемых электронами .

Магний ( 12 Mg) и кальций ( 20 Ca) похожи по своим свойствам, потому что они расположены в одной группе (2A), поэтому они похожи по количеству электронов на внешнем энергетическом уровне (2 электрона ).

Элементы того же периода

Они разные по своим химическим свойствам, потому что они различаются по количеству электронов на внешнем энергетическом уровне. Они похожи по количеству энергетических уровней, занимаемых электронами .

Алюминий ( 13 Al) и хлор ( 17 Cl) находятся в одном периоде в периодической таблице, потому что они похожи по количеству уровней энергии, занимаемых электронами (3 уровня энергии).

Как определить атомный номер элементов группы (A), зная их расположение в периодической таблице :

Определите количество энергетических уровней, занятых электронами , зная номер периода элемента , количество электронов на внешнем энергетическом уровне, зная номер группы элемента (в соответствии с традиционным числом).

Напишите электронную конфигурацию атома элемента с учетом того, что внутренние энергетические уровни заполнены электронами . Затем вычислите сумму количества электронов, которые вращаются по энергетическим уровням, и она представляет собой атомный номер элемента.

т.е. количество электронов, которые вращаются на энергетических уровнях = количество протонов внутри ядра атома = атомный номер элемента .

Чтобы вычислить атомный номер, элемент (X) расположен во втором периоде и в группе (7A). Он расположен в периоде (2), поэтому его электроны распределены по двум энергетическим уровням. Он расположен в группе (7A), поэтому внешний уровень энергии содержит 7 электронов , тогда атомный номер элемента (X) = 2 + 7 = 9.

Чтобы вычислить атомный номер, элемент (Y) находится в третьем периоде и в нулевой группе. Он расположен в периоде (3), поэтому его электроны распределены по трем энергетическим уровням. Он расположен в нулевой группе, поэтому внешний уровень энергии содержит 8 электронов , тогда атомный номер элемента (Y) = 2 + 8 + 8 = 18.

В современной периодической таблице

В той же группе порядковый номер элемента увеличивается по сравнению с предшествующим ему элементом (8). [за исключением литиевого элемента ( 3 Li), атомный номер которого увеличивает атомный номер водорода ( 1 H) на (2)]. В тот же период атомный номер элемента увеличивается по сравнению с предшествующим ему элементом на (1).

Ученые не могут обнаружить новый элемент между серой ( 16 S) и хлором ( 17 C), потому что атомный номер элемента является целым числом, и он увеличивается за тот же период от одного элемента к следующему элементу на единицу.