Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

2.5: Периодическая таблица
СОДЕРЖАНИЕ

JoVE Core
Chemistry

A subscription to JoVE is required to view this content.

Education
The Periodic Table
 
ТРАНСКРИПТ

2.5: Периодическая таблица

Как только первые химики обнаружили больше элементов, они поняли, что различные элементы могут быть сгруппированы по их сходному химическому поведению. Одна из таких групп включает в себя литий (Li), натрий (Na) и калий (K). Все эти элементы - блестящие, хорошо проводят тепло и электричество и обладают схожими химическими свойствами. Вторая группа включает кальций (Ca), стронций (Sr) и барий (Ba), которые также блестящие, хорошие проводники тепла и электричества, и имеют общие химические свойства. Однако конкретные свойства этих двух групп существенно отличаются друг от друга. Например, Li, Na и K гораздо более реактивны, чем Ca, Sr и Ba. Кроме того, Li, Na и K образуют соединения с кислородом в соотношении двух атомов к одному атому кислорода, в то время как Ca, Sr и Ba образуют соединения с одним собственным атомом на один атом кислорода. Флюорин (F), хлор (Cl), бром (Br) и йод (I) также обладают схожими свойствами, но эти свойства сильно отличаются от свойств любого из перечисленных выше элементов.

Димитрий Менделеев в России (1869) и Лотар Мейер в Германии (1870) независимо признали периодическую связь между свойствами известных в то время элементов. Обе опубликованные таблицы с элементами, упорядочены в соответствии с увеличением атомной массы. Однако Менделеев пошел на один шаг дальше Майера; он использовал свою таблицу, чтобы предсказать существование элементов, которые имели бы свойства, похожие на алюминий и кремний, но еще не были известны. Открытия галлия (1875) и германия (1886) обеспечили значительную поддержку работе Менделеева. Несмотря на то, что Менделеев и Мейер долгое время спорили о приоритете, вклад Менделеева в развитие периодической таблицы сейчас более широко признан.

К XX веку стало очевидно, что периодические соотношения связаны с атомными номерами, а не с атомными массами. В современной формулировке об этих отношениях, периодическом законе, говорится следующее: Свойства элементов являются периодическими функциями их атомных чисел. Современная периодическая таблица упорядочивает элементы в возрастающей последовательности их атомных чисел, и группирует атомы с аналогичными свойствами в одной вертикальной колонке. Каждое поле представляет элемент и содержит его атомный номер, символ, среднюю атомную массу и (иногда) название.  

Элементы расположены в семи горизонтальных строках, называемых периодами или сериями, и 18 вертикальных столбцах, называемых группами. Группы помечены в верхней части каждого столбца. Для размещения таблицы на одной странице части двух строк, всего 14 столбцов, обычно написаны под основным телом таблицы.

Многие элементы существенно различаются по своим химическим и физическим свойствам, но некоторые элементы схожи по своему поведению. Например, многие элементы выглядят блестящими, являются ковкими и пластичными, и хорошо проводят тепло и электричество. Другие элементы не являются блестящими, ковкими или пластичными, и плохо проводят тепло и электричество.Элементы могут быть отсортированы по крупным классам с общими свойствами: металлы (блестящие, ковкие, хорошие проводники тепла и электричества — закрашенные желтым); неметаллы (элементы, которые выглядят тусклыми, плохие проводники тепла и электричества — закрашенные красным); и металлоиды (элементы, которые проводят тепло и электричество умеренно эффективно, и обладают некоторыми свойствами металлов и некоторыми свойствами неметаллов — закрышено фиолетовым).

Элементы также можно разделить на элементы основной группы (или репрезентативные элементы) в столбцах с метками 1, 2 и 13–18; переходные металлы в столбцах с маркировкой 3–12; и внутренние переходные металлы в двух строках в нижней части таблицы. Элементы верхнего ряда в нижней части таблицы лантаноиды, а элементы нижнего ряда актиниды. Элементы можно подразделить далее по более конкретным свойствам, таким как состав соединений, которые они формируют. Например, элементы в группе 1 (первая колонка) образуют соединения, состоящие из одного атома элемента и одного атома водорода. Эти элементы (за исключением водорода) известны как щелочные металлы, и все они обладают схожими химическими свойствами. Элементы в группе 2 (вторая колонка) образуют соединения, состоящие из одного атома элемента и двух атомов водорода: они называются щелочноземельными металлами, с аналогичными свойствами среди членов этой группы.  

Другими группами с конкретными названиями являются пниктогены (группа 15), халькогены (группа 16), галогены (группа 17) и благородные газы (группа 18, также известная как инертные газы). Группы также могут быть названы по первому элементу группы: Например, халькогены можно назвать кислородной группой или кислородным семейством. Водород — уникальный неметаллический элемент с свойствами, аналогичными элементам группы 1 и группы 17. По этой причине водород может быть показан в верхней части обеих групп или просто сам по себе.

Элемент 43 (технеций), элемент 61 (прометий) и большинство элементов с атомным номером 84 (полоний) и выше имеют атомную массу, которая указывается в квадратных скобках. Это делается для элементов, которые полностью состоят из нестабильных, радиоактивных изотопов (радиоактивность более подробно описывается в главе о ядерной химии). Средний атомный вес этих элементов не может быть определен, потому что их радиоизотопы могут значительно различаться по относительному содержанию в зависимости от источника или могут даже не существовать в природе. Число в квадратных скобках - это атомное массовое число, которое является приблизительной атомной массой наиболее стабильного изотопа этого элемента.

Текст, адаптированный из Openstax, Химия 2e, раздел 2.5: Периодическая таблица.

Tags

Periodic Table Elements Chemistry Rows Periods Groups Families Modern Numbering System Main Group Elements Transition Elements Atomic Number Similar Properties Common Names Alkali Metals Alkaline Earth Metals Halogens Noble Gases Metals Nonmetals Metalloids

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter