Периодическая система элементов д. и. менделеева
В основе химии лежат периодический закон и Периодическая система Д. И. Менделеева. Периодическая система элементов является графическим (табличным) изобретением периодического закона.
В современной формулировке периодический закон звучит так: свойства элементов, а также формы и свойства их соединений находятся в периодической зависимости от зарядов их ядер.
Первый вариант таблицы предложил сам Д. И. Менделеев. Это так называемый вариант длинной формы (периоды располагаются одной строкой). В 1870 г. он опубликовал второй вариант периодической системы – короткую форму (периоды разбиваются на ряды, группы – на подгруппы).
Рассмотрим короткий вариант периодической системы. По горизонтали имеется 7 периодов, из которых первые три называются малыми, а остальные – большими. В 1-ом ряду находится 2 элемента, во 2-ом и 3-ем – по 8, в 4-ом и 5-ом – по 18, в 6-ом – 32, в незавершенном 7-ом – 21 элемент. Кроме 1-го, каждый период начинается с щелочного металла и заканчивается благородным газом.
Каждый элемент Периодической системы имеет свой порядковый номер. Номера элементов называются порядковыми, или атомными, номерами.
Свойства 2-го и 3-го периодов закономерно изменяются от типичного металла до благородного газа. Поэтому Д. И. Менделеев назвал их типическими. Закономерно изменяются в периодах и формы соединений элементов.
В системе 10 рядов. Малый период состоит из одного ряда, а большой период – из двух рядов: четного и нечетного. В четных рядах больших периодов (4-ом, 6-ом, 8-ом, 10-ом) находятся только металлы. В нечетных рядах больших периодов (5-ом, 7-ом, 9-ом)свойства элементов в ряду слева направо изменяются, как у типических элементов.
Степень окисления является основным признаком, по которому элементы больших периодов разделены на два ряда. Их одинаковые значения дважды повторяются в периоде с ростом атомных масс элементов. Формы соединений элементов также повторяются дважды.
В 6-ом периоде за лантаном располагаются по порядку 14 элементов с порядковыми номерами 58–71, называемых лантаноидами. Они помещаются отдельно внизу таблицы, а в клетке указан порядок их расположения La – Lu.
В 7-ом периоде 14 элементов с порядковыми номерами 90-103 составляют семейство актиноидов. Но горизонтальная аналогия у них выражена слабо. В Периодической системе по вертикали расположены 8 групп. Номер группы указывает на степень окисления элементов, которую они проявляют в соединениях. Как правило, номер группы показывает высшую положительную степень окисления. Группа в свою очередь делится на две подгруппы – главную и побочную. Главную подгруппу составляют типические элементы (2-ом и 3-ом периоды) и сходные с ними по химическим свойствам элементы больших периодов. Побочную подгруппу составляют только металлы (элементы больших периодов).
Периодическая система – это система элементов, а из элементов состоит вся живая и неживая природа. Поэтому периодический закон – основной закон природы. Открытие периодического закона оказало огромное влияние на развитие химии и не утратило значения по сей день. Основываясь на Периодической системе, Д. И. Менделеев впервые в истории химии успешно предсказал открытие новых элементов.
ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
Химический процесс – это совокупность процессов, обеспечивающих условия протекания химической реакции. Включают процессы транспортировки реагентов к зоне реакции, продуктов реакции из зоны реакции и др.
Явления, в результате которых не происходит изменения состава ядер атомов, но одни вещества превращаются в другие, отличающиеся от исходных составом и свойствами, называются химическими. Существуют различия между физическими и химическими явлениями. При физических явлениях изменяются физическое состояние или форма веществ или образуются новые вещества за счет изменения состава ядер-атомов (ядерные реакции).
Все химические реакции классифицируют по различным признакам.
1. По признаку изменения числа реагентов и продуктов реакции делят на следующие типы: соединения, разложения, замещения и обмена. Реакции, в результате которых образуется одно новое вещество из двух или нескольких, называют реакциями соединения.
Реакцией разложения называется реакция, в результате которой из одного вещества образуется несколько новых веществ.
Реакцией замещения называется реакция между простыми и сложными веществами, в результате которой атомы простого вещества замещают атомы одного из элементов сложного вещества.
Реакцией обмена называется реакция, в результате которой вещества обмениваются своими составными частями, образуя новые вещества.
2. По признаку выделения или поглощения теплоты. Те реакции, которые протекают с поглощением теплоты, называют экзотермическими:
N2(,)+O2(,)= 2NO(,), H0=180,8 кДж.
Реакции, протекающие с выделением теплоты, называют экзотермическими:
2H2 + O2 = 2H2O, H0 = – 571,6 кДж.
3. По признаку обратимости.
Обратимыми называют реакции, которые протекают во взаимно противоположных направлениях. Эти реакции характеризуются тем, что продукты прямой реакции могут взаимодействовать между собой, образуя исходные вещества (обратная реакция).
Необратимыми называют реакции, которые протекают только в одном направлении.
4. По признаку изменения степени окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ.
Степень окисления – это условный заряд атомов в соединении, вычисленный исходя из предположения, что оно состоит только из ионов.
Степень окисления равна нулю у свободных атомов и атомов, входящих в состав неполярных молекул (Си, H2, N2).
2K+1Cl+5O3-2= 2K+1Cl-1+ 3O20,
C0+ 2Cu+2O-2= C+4O2-2+ 2Cu0
Окислительно-восстановительными реакциями называют реакции, протекающие с изменением степеней окисления элементов.
Примеры реакций, протекающих без степени окисления атомов:
NaOH+HCl=NaCl+H2O,
N-3H3+1+ H+1Cl-1=N-3H4+1Cl-1