Периодический закон и Периодическая система элементов
Периодический закон Д.И. Менделеева – фундаментальный закон, устанавливающий периодическое изменение свойств химических элементов в зависимости от увеличения зарядов ядер их атомов. Открыт Д.И. Менделеевым в марте 1869 г. при сопоставлении свойств всех известных в то время элементов и величин их атомных масс. Термин «периодический закон» Менделеев впервые употребил в ноябре 1870, а в октябре 1871 дал окончательную формулировку Периодического закона: «свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел, стоят в периодической зависимости от их атомного веса».
В начале XX века с открытием строения атома было установлено, что периодичность изменения свойств элементов определяется не атомным весом, а зарядом ядра, равным атомному номеру и числу электронов, распределение которых по электронным оболочкам атома элемента определяет его химические свойства.
Современная формулировка Периодического закона гласит:
Свойства элементов находятся в периодической зависимости от заряда их атомных ядер.
Дальнейшее развитие периодической системы связано с заполнением пустых клеток таблицы, в которые помещались всё новые и новые элементы: благородные газы, природные и искусственно полученные радиоактивные элементы. В 2010 году, с синтезом 117 элемента, седьмой период периодической системы был завершён. Однако проблема нижней границы таблицы Менделеева остаётся одной из важнейших в современной теоретической химии
Графическим (табличным) выражением периодического закона является разработанная Менделеевым периодическая система элементов.
Распространённее других являются 3 формы таблицы Менделеева: «короткая» (короткопериодная), «длинная» (длиннопериодная), «сверхдлинная».
В «сверхдлинном» варианте каждый период занимает ровно одну строчку. В «длинном» варианте лантаноиды и актиноиды вынесены из общей таблицы, делая её более компактной. В «короткой» форме записи, в дополнение к этому, четвёртый и последующие периоды занимают по 2 строчки.
Короткая форма таблицы Менделеева (табл. 2) основана на параллелизме степеней окисления элементов главных и побочных подгрупп: например, максимальная степень окисления ванадия равна +5, как у фосфора и мышьяка, максимальная степень окисления хрома равна +6, как у серы и селена, и т. д.
Таблица 2
Короткая форма Периодической системы
| Периодическая система элементов (короткий вариант) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Группа → Период ↓ | I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII | ||||||||||||||||||||||
| A | B | A | B | A | B | A | B | A | B | A | B | A | B | A | B | |||||||||||||||
| 1 H | 2 He | |||||||||||||||||||||||||||||
| 3 Li | 4 Be | 5 B | 6 C | 7 N | 8 O | 9 F | 10 Ne | |||||||||||||||||||||||
| 11 Na | 12 Mg | 13 Al | 14 Si | 15 P | 16 S | 17 Cl | 18 Ar | |||||||||||||||||||||||
| 19 K | 20 Ca | 21 Sc | 22 Ti | 23 V | 24 Cr | 25 Mn | 26 Fe | 27 Co | 28 Ni | |||||||||||||||||||||
| 29 Cu | 30 Zn | 31 Ga | 32 Ge | 33 As | 34 Se | 35 Br | 36 Kr | |||||||||||||||||||||||
| 37 Rb | 38 Sr | 39 Y | 40 Zr | 41 Nb | 42 Mo | 43 Tc | 44 Ru | 45 Rh | 46 Pd | |||||||||||||||||||||
| 47 Ag | 48 Cd | 49 In | 50 Sn | 51 Sb | 52 Te | 53 I | 54 Xe | |||||||||||||||||||||||
| 55 Cs | 56 Ba | * | 72 Hf | 73 Ta | 74 W | 75 Re | 76 Os | 77 Ir | 78 Pt | |||||||||||||||||||||
| 79 Au | 80 Hg | 81 Tl | 82 Pb | 83 Bi | 84 Po | 85 At | 86 Rn | |||||||||||||||||||||||
| 87 Fr | 88 Ra | ** | 104 Rf | 105 Db | 106 Sg | 107 Bh | 108 Hs | 109 Mt | 110 Ds | |||||||||||||||||||||
| 111 Rg | 112 Cn | 113 Uut | 114 Uuq | 115 Uup | 116 Uuh | 117 Uus | 118 Uuo | |||||||||||||||||||||||
| Лантаноиды * | 57 La | 58 Ce | 59 Pr | 60 Nd | 61 Pm | 62 Sm | 63 Eu | 64 Gd | 65 Tb | 66 Dy | 67 Ho | 68 Er | 69 Tm | 70 Yb | 71 Lu | |||||||||||||||
| Актиноиды ** | 89 Ac | 90 Th | 91 Pa | 92 U | 93 Np | 94 Pu | 95 Am | 96 Cm | 97 Bk | 98 Cf | 99 Es | 100 Fm | 101 Md | 102 No | 103 Lr |
Для облегчения восприятия символы элементов главных и побочных подгрупп выравниваются в ячейках таблицы в разные стороны. В вышеприведённой таблице символы элементов главных подгрупп выровнены влево, а символы элементов побочных подгрупп – вправо.
Широко распространён и другой вариант выравнивания (см. вариант таблицы ниже): в первой строке каждого периода символы элементов выровнены влево, а во второй строке – вправо. Во втором и третьем периоде, которые состоят только из одной строки, используется смешанное выравнивание.
Длинный вариант (длиннопериодная форма) таблицы Менделеева утверждён Международным союзом теоретической и прикладной химии (IUPAC) в качестве основного (табл. 3):
Таблица 3