химический каталог




ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ

Автор Химическая энциклопедия г.р. И.Л.Кнунянц

ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ, упорядоченное множество химический элементов, их естеств. классификация, являющаяся табличным выражением периодического закона Менделеева. Прообразом пе-риодич. системы химический элементов (П. с.) послужила таблица "Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве", составленная Д. И. Менделеевым 1 марта 1869 (рис. 1). В последующей годы ученый совершенствовал таблицу, развил представления о периодах и группах элементов и о месте элемента в системе. В 1870 Менделеев назвал систему естественной, а в 1871 периодической. В результате уже тогда ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ с. во многом приобрела современной структурные очертания. Опираясь на нее, Менделеев предсказал существование и свойства около 10 неизвестных элементов; эти прогнозы впоследствии подтвердились.


Рис. 1 Таблица "Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве" (Д. И. Менделеев. I мирта 1869).

Однако на протяжении последующих более 40 лет ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ с. в значительной степени представляла собой лишь эмпирическая обобщение фактов, поскольку отсутствовало физических объяснение причин периодической изменения CB-B элементов в зависимости от возрастания их атомной массы. Такое объяснение было невозможно без обоснованных представлений о строении атома (см. Атом). Поэтому важнейшей вехой в развитии ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ с. стала планетарная (ядерная) модель атома, предложенная Э. Резерфордом (1911). В 1913 А. ван ден Брук пришел к выводу, что порядковый номер элемента в ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ с. численно равен положит. заряду (Z) ядра его атома. Этот вывод был экспериментально подтвержден Г. Мозли (закон Мозли, 1913-14). В результате периодической закон получил строгую физических формулировку, удалось однозначно определить ниж. границу ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВс. (H как элемент с миним. Z=1), оценить точное число элементов между H и U и установить, какие элементы еще не открыты (Z = 43, 61, 72, 75, 85, 87). Теория ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ с. была разработана в нач. 1920-х гг. (см. ниже).

Структура ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ с. Современная ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ с. включает 109 хим элементов (имеются сведения о синтезе в 1988 элемента с Z=110). Из них в природные объектах обнаружены 89; все элементы, следующие за U, или трансурановые элементы (Z = 93 109), а также Tc (Z = 43), Pm (Z = 61) и At (Z = 85) были искусственно синтезированы с помощью различные ядерных реакций. Элементы с Z= 106 109 пока не получили названий, поэтому соответствующие им символы в таблицах отсутствуют; для элемента с Z = 109 еще неизвестны массовые числа наиболее долгоживущих изотопов.

За всю историю ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ с. было опубликовано более 500 разл вариантов ее изображения. Это обусловливалось попытками отыскать рациональное решение некоторых спорных проблем структуры ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ с. (размещение H, благородных газов, ланта-ноидов и трансурановых элементов и т.п.). Наиб. распространение получили следующей табличные формы выражения ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ с.: 1) короткая предложена Менделеевым (в современной виде помещена в начале тома на цветном форзаце); 2) длинная разрабатывалась Менделеевым, усовершенствована в 1905 А. Вернером (рис.2); 3) лестничная опубликована в 1921 H. Бором (рис. 3). В последние десятилетия особенно широко используются короткая и длинная формы, как наглядные и практически удобные. Все перечисл. формы имеют определенные достоинства и недостатки. Однако едва ли можно предложить к.-л. универс. вариант изображения ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ с., который адекватно отразил бы все многообразие свойств химический элементов и специфику изменения их химический поведения по мере возрастания Z.

Фундам. принцип построения ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ с. заключается в выделении в ней периодов (горизонтальные ряды) и групп (вертикальные столбцы) элементов. Современная ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ с. состоит из 7 периодов (седьмой, пока не завершенный, должен заканчиваться гипотетич. элементом с Z= 118) и 8 групп Периодом называют совокупность элементов, начинающаяся щелочным металлом (или водородом первый период) и заканчивающаяся благородным газом. Числа элементов в периодах закономерно возрастают и, начиная со второго, попарно повторяются: 8, 8, 18, 18, 32, 32, ... (особый случай первый период, содержащий всего два элемента). Группа элементов не имеет четкой дефиниции; формально ее номер соответствует макс. значению степени окисления составляющих ее элементов, но это условие в ряде случаев не выполняется. Каждая группа подразделяется на главную (а)и побочную (б)подгруппы; в каждой из них содержатся элементы, сходные по химический свойствам, атомы которых характеризуются одинаковым строением внешний электронных оболочек. В большинстве групп элементы подгрупп а и б обнаруживают определенное химический сходство, преимущественно в высших степенях окисления.

Особое место в структуре ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ с. занимает группа VIII. На протяжении длительного времени к ней относили только элементы "триад": Fe-Co-Ni и платиновые металлы (Ru Rh Pd и Os-Ir-Pt), а все благородные газы располагали в самостоят. нулевой группе; следовательно, ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ с. содержала 9 групп. После того как в 60-х гг. были получены соединение Xe, Kr и Rn, благородные газы стали размещать в подгруппе VIIIa, а нулевую группу упразднили. Элементы же триад составили подгруппу VIII6. Такое "структурное оформление" группы VIII фигурирует ныне практически во всех публикуемых вариантах выражения ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ с.

Отличит. черта первого периода состоит в том, что он содержит всего 2 элемента: H и Не. Водород вследствие специфичности свойств - единств. элемент, не имеющий четко определенного места в ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ с. Символ H помещают либо в подгруппу Ia, либо в подгруппу VIIa, либо в обе одновременно, заключая в одной из подгрупп символ в скобки, или, наконец, изображая его различные шрифтами. Эти способы расположения H основаны на том, что он имеет некоторые формальные черты сходства как со щелочными металлами, так и с галогенами.

Рис. 2. Длинная форма периодической системы химический элементов (современной вариант). Рис. 3. Лестничная форма периодической системы химический элементов (H. Бор, 1921).

Второй период (Li-Ne), содержащий 8 элементов, начинается щелочным металлом Li (единств, степень окисления + 1); за ним следует металл Be (степень окисления + 2). Металлич. характер В (степень окисления +3) выражен слабо, а следующий за ним С - типичный неметалл (степень окисления +4). Последующие N, О, F и Ne-неметаллы, причем только у N высшая степень окисления + 5 отвечает номеру группы; О и F относятся к числу самых активных неметаллов.

Третий период (Na-Ar) также включает 8 элементов, характер изменения химический свойств которых во многом аналогичен наблюдающемуся во втором периоде. Однако Mg и Al более "металлич-ны", чем соответственно Be и В. Остальные элементы-Si, P, S, Cl и Ar-неметаллы; все они проявляют степени окисления, равные номеру группы, кроме Ar. T. обр., во втором и третьем периодах по мере увеличения Z наблюдается ослабление металлического и усиление неметаллич. характера элементов.

Все элементы первых трех периодов относятся к подгруппам а. По современной терминологии, элементы, принадлежащие к подгруппам Ia и IIa, называют I-элементами (в цветной таблице их символы даны красным цветом), к подгруппам IIIa-VIIIa-р-элементами (символы оранжевого цвета).

Четвертый период (K-Kr) содержит 18 элементов. После щелочного металла К и щел.-зем. Ca (s-элементы) следует ряд из 10 так называемой переходных (Sc-Zn), или d-элементов (символы синего цвета), которые входят в подгруппы б. Большинство переходных элементов (все они - металлы) проявляют высшие степени окисления, равные номеру группы, исключая триаду Fe-Co-Ni, где Fe в определенных условиях имеет степень окисления +6, а Со и Ni максимально трехвалентны. Элементы от Ga до Kr относятся к подгруппам a (р-элементы), и характер изменения их свойств во многом подобен изменению свойств элементов второго и третьего периодов в соответствующих интервалах значений Z. Для Kr получено несколько относительно устойчивых соединений, в основные с F.

Пятый период (Rb-Xe) построен аналогично четвертому; в нем также имеется вставка из 10 переходных, или d-элементов (Y-Cd). Особенности изменения свойств элементов в периоде: 1) в триаде Ru-Rh-Pd рутений проявляет макс, степень окисления 4- 8; 2) все элементы подгрупп а, включая Xe, проявляют высшие степени окисления, равные номеру группы; 3) у I отмечаются слабые металлич. свойства. T. обр., свойства элементов четвертого и пятого периодов по мере увеличения Z изменяются сложнее, чем свойства элементов во втором и третьем периодах, что, в первую очередь, обусловлено наличием переходных d-элементов.

Шестой период (Cs-Rn) содержит 32 элемента. В него помимо десяти d-элементов (La, Hf-Hg) входит семейство из 14 f-элементов (символы черного цвета, от Ce до Lu)-лaнтaнoидoв. Они очень похожи по химический свойствам (преимущественно в степени окисления +3) и поэтому не м. б. размещены по различные группам системы. В короткой форме ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ с. все ланта-ноиды включены в подгруппу IIIa (клетка La), а их совокупность расшифрована под таблицей. Этот прием не лишен недостатков, поскольку 14 элементов как бы оказываются вне системы. В длинной и лестничной формах ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ с. специ-фика лантаноидов отражается на общем фоне ее структуры. Др. особенности элементов периода: 1) в триаде Os Ir Pt только Os проявляет макс. степень окисления +8; 2) At имеет более выраженный по сравнению с I металлич. характер; 3) Rn наиболее реакционноспособен из благородных газов, однако сильная радиоактивность затрудняет изучение его химический свойств.

Седьмой период подобно шестому должен содержать 32 элемента, но еще не завершен. Fr и Ra элементы соответственно подгрупп Ia и IIa, Ac аналог элементов подгруппы III6. Согласно актинидной концепции Г. Сиборга (1944), после Ac следует семейство из 14 f-элементов актиноидов (Z = 90 103). В короткой форме ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ с. последние включаются в клетку Ac и подобно лантаноидам записываются отд. строкой под таблицей. Этот прием предполагал наличие определенного химический сходства элементов двух f-семейств. Однако детальное изучение химии актиноидов показало, что они проявляют гораздо более широкий диапазон степеней окисления, в том числе и таких, как +7 (Np, Pu, Am). Кроме того, для тяжелых актиноидов характерна стабилизация низших степеней окисления ( + 2 или даже +1 для Md).

Оценка химический природы Ku (Z = 104) и Ns (Z = 105), синтезированных в кол-ве единичных весьма короткоживущих атомов, позволила сделать вывод, что эти элементы аналоги соответственно Hf и Та, т. е. d-элементы, и должны располагаться в подгруппах IV6 и V6. Химическая идентификация элементов с Z= 106 109 не проводилась, но можно предполагать, что они относятся к переходным элементам седьмого периода. Расчеты с помощью ЭВМ свидетельствуют о принадлежности элементов с Z = 113 118 к p-элементам (подгруппы IIIa VIIIa).

Теория ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ с. была преимущественно создана H. Бором (1913 21) на базе предложенной им квантовой модели атома. Учитывая специфику изменения свойств элементов в ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ с. и сведения об их атомных спектрах, Бор разработал схему построения электронных конфигураций атомов по мере возрастания Z, положив ее в основу объяснения явления периодичности и структуры ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ с. Эта схема опирается на определенную последовательность заполнения электронами оболочек (называют также слоями, уровнями) и подоболочек (оболочек, подуровней) в атомах в соответствии с увеличением Z. Сходные электронные конфигурации внешний электронных оболочек в атомах периодически повторяются, что и обусловливает периодической изменение химический свойств элементов. В этом состоит гл. причина физических природы феномена периодичности. Электронные оболочки, за исключением тех, которые отвечают значениям 1 и 2 главного квантового чиела л, не заполняются последовательно и монотонно до своего полного завершения (числа электронов в последоват. оболочках составляют: 2, 8, 18, 32, 50,...); построение их периодически прерывается появлением совокупностей электронов (составляющих определенные подоболочки), которые отвечают большим значениям п. В этом заключается существ. особенность "электронного" истолкования структуры ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ с.

Схема формирования электронных конфигураций атомов, лежащая в основе теории ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ с., отражает, т. обр., определенную последовательность появления в атомах по мере роста Z совокупностей электронов (подоболочек), характеризующихся нек-рыми значениями главного и орбитального (l) квантовых чисел. Данная схема в общем виде записывается в виде табл. (см. ниже).

Вертикальными чертами разделены подоболочки, которые заполняются в атомах элементов, составляющих последоват. периоды ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ с. (номера периодов обозначены цифрами сверху); жирным шрифтом выделены подоболочки, завершающие формирование оболочек с данным п.

Числа электронов в оболочках и подоболочках определяются на основании Паули принципа. Применительно к электронам, как частицам с полуцелым спином, он постулирует, что в атоме не может быть двух электронов с одинаковыми значениями всех квантовых чисел. Емкости оболочек и подоболочек равны соответственно 2п2 и 2(2l + 1). Этот принцип не определяет.

Период

1

2

3

4

5

6

7

Электронная конфигурация

1s

2s 2р

3s 3р

4s 3d 4р

5s 4d 5р

6s 4f 5d 6p

7s 5f 6d 7p

n

l

22

33

434

545

6456

7567

l

0

01

01

021

021

0321

0321

Число электронов в подобо-лочке

2

26

26

2106

2106

214106

214106

Число элементов в периоде

2

8

8

18

18

32

32

однако, последовательность формирования электронных конфигураций атомов по мере возрастания Z. Из приведенной выше схемы находятся емкости последоват. периодов: 2, 8, 18, 32, 32, ....

Каждый период начинается элементом, в атоме которого впервые появляется электрон с данным значением n при l = 0 (ns1-элементы), и заканчивается элементом, в атоме которого заполнена подоболочка с тем же n и l = 1 (np6-элемен-ты); исключение-первый период (только 1s-элементы). Все s- и p- элементы принадлежат к подгруппам а. К подгруппам б относятся элементы, в атомах которых достраиваются оболочки, ранее оставшиеся недостроенными (значения h меньше номера периода, l = 2 и 3). В первые три периода входят элементы только подгрупп а, т. е. s- и р-элементы.

Реальная схема построения электронных конфигураций атомов описывается так называемой (п + l)-правилом, сформулированным (1951) В. M. Клечковским. Построение электронных конфигураций происходит в соответствии с последоват увеличением суммы (п + /). При этом в пределах каждой такой суммы сначала заполняются подоболочки с большими l и меньшими n, затем с меньшими l и большими п.

Начиная с шестого периода построение электронных конфигураций атомов в действительности приобретает более сложный характер, что выражается в нарушении четких границ между последовательно заполняющимися подобо-лочками. Например, 4f-электрон появляется не в атоме La с Z = 57, а в атоме следующего за ним Ce (Z = 58); последоват. построение 4f-подоболочки прерывается в атоме Gd (Z = 64, наличие 5d-электрона). Подобное "размывание периодичности" отчетливо сказывается в седьмом периоде для атомов с Z > 89, что отражается на свойствах элементов.

Реальная схема первоначально не была выведена из к.-л. строгих теоретич. представлений. Она основывалась на известных химический свойствах элементов и сведениях об их спектрах. Действит. физических обоснование реальная схема получила благодаря применению методов квантовой механики к описанию строения атомов. В квантовомеханические интерпретации теории строения атомов понятие электронных оболочек и подоболочек при строгом подходе утратило свой исходный смысл; ныне широко используется представление об атомных орбиталях. Тем не менее разработанный Бором принцип физических интерпретации явления периодичности не потерял своего значения и в первом приближении достаточно исчерпывающе объясняет теоретич. основы ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ с. Во всяком случае, в публикуемых формах изображения ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ с. отражается представление о характере распределения электронов по оболочкам и подоболочкам.

Строение атома и химические свойства элементов. Осн особенности химический поведения элементов определяются характером конфигураций внешних (одной-двух) электронных оболочек атомов. Эти особенности различны для элементов подгрупп a (s- и p-элементов), подгрупп б (d-элементы), f-семейств (лантаноиды и актиноиды).

Особое место занимают 1s-элементы первого периода (H и Не). Водород вследствие присутствия в атоме только одного электрона отличается большой специфичностью свойств. Исключительной прочностью характеризуется конфигурация атома Не (1s2), что обусловливает его химический инертность. Поскольку у элементов подгрупп а происходит заполнение внешний электронных оболочек (с n, равным номеру периода), свойства элементов заметно изменяются по мере возрастания Z в соответствующих периодах, что выражается в ослаблении металлических и усилении неметаллич. свойств. Все неметаллы, кроме H и Не,-p-элементы. В то же время в каждой подгруппе а по мере увеличения Z наблюдается усиление металлич. свойств. Эти закономерности объясняются ослаблением энергии связи внешний электронов с ядром при переходе от периода к периоду.

В атомах переходных d-элементов подгрупп б достраиваются незавершенные оболочки с n, на единицу меньше номера периода. Конфигурация внешний оболочек у них, как правило, ns2; все d-элементы металлы. Аналогичная структура внешний оболочки d-элементов в каждом периоде приводит к тому, что изменение их свойств по мере возрастания Z не происходит резко. Четкое различие проявляется в случае высших степеней окисления, при которых d-элементы обнаруживают определенное сходство с р-элементами соответствующих групп ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ с.

Для большинства атомов лантаноидов характерна электронная конфигурация внешний оболочек 4f n6s2 ; однако в атомах Ce и Gd содержится 5d-электрон. Подоболочка 4f завершается в атоме Yb (Z = 70), а у следующего Lu (Z = 71) начинается систематич. заполнение 5d-подоболочки, т.е. фактически Lu относится к d-элементам. Эти особенности построения реальной схемы в интервале Z = 57-71 заключаются, в частности, в том, что для некоторых лантаноидов известны степени окисления, отличные от +3, например +4 для Ce, Pr, Tb и +2 для Sm, Eu и Yb. Тем не менее преобладающей и наиболее стабильной оказывается степень окисления +3, что и определяет большое химический сходство лантана и лантаноидов. Эта степень окисления реализуется за счет двух 6.у-электронов и одного из электронов 4f-подоболочки (в атомах Ce и Gd принимает участие 5d-электрон). В области Z = 57-71 впервые отмечается "размывание периодичности", т.е. нарушение порядка заполнения соседних последовательных электронных подоболочек, что объясняется близостью энергий связи 5d- и 4f-электронов.

Более резко "размывание периодичности" проявляется в области актиноидов (Z = 90-103), что обусловлено еще большей близостью энергий связи 5f- и 6d-электронов. В результате элементы первой половины ряда способны проявлять высокие степени окисления (до +7); с другими стороны, специфические энергетич. закономерности способствуют аномально высокой устойчивости низших степеней окисления (+2 и +1) у некоторых представителей второй половины ряда актиноидов. В степени окисления + 3 сходство актиноидов и лантаноидов несомненно, что, в частности, было широко использовано при химический идентификации синтезир. актиноидов. Однако этот фактор не может считаться определяющим при сопоставлении характера химический поведения элементов двух f-семейств. В целом химия актиноидов существенно богаче и разнообразнее, чем химия лантаноидов, а закономерности изменения свойств актиноидов по мере роста Z весьма специфичны.

Семейство актиноидов завершается Lr (Z = 103, электронная конфигурация внешний оболочек Sf 146d17s2), который подобно Lu должен быть d-элементом; с Lr начинается систематич. заполнение 6d-подоболочки. Ориентировочная экспе-рим. оценка свойств следующего Ku и Ns дает основания рассматривать их в качестве 6d-элементов, но вопрос об их реальной химический природе нельзя считать решенным, поскольку соответствующие исследования проводились на единичных атомах. Наряду с этим расчеты на ЭВМ показали, что, например, для Ku вероятна электронная конфигурация внешний оболочек атома в основные состоянии 7s27p2 Если это в действительности так, то Ku, скорее, следовало бы считать аналогом Pb.

Все известные сейчас трансурановые элементы получены искусственно и в природе не встречаются (обнаружены лишь следы Np и Pu, отдельные изотопы которых образуются в результате природные ядерных реакций). Изотопы -элементов с Z 102 характеризуются настолько малой продолжительностью жизни, что не может быть накоплены даже в самых не-значительной количествах. Это существенно затрудняет изучение их свойств.

Нерешенные проблемы ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ с. Главная из них заключается в неопределенности верх. границы ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ с. Теоретич. оценки предельного значения Z неоднозначны и противоречивы. Допустимо, что верх. граница определяется пределом синтеза элементов. Ныне он доведен до Z=110, но дальнейшие перспективы пока неясны.

В сер. 60-х гг. учеными США и СССР была выдвинута гипотеза о существовании в области больших значений Z так называемой островков относительной стабильности нуклидов. В соответствии с ней гипотетич. нуклиды. отвечающие "магическим" значениям Z = 110, 114, 126 и 164 или N = 184 (N = число нейтронов), должны быть достаточно долго-живущими (относительно стабильными) по отношению к спонтанному делению (см. Радиоактивность, Ядро атомное). До настоящего времени эта гипотеза не нашла подтверждения. Попытки обнаружения в природе некоторых из подобных нуклидов успеха не имели; эксперименты по их синтезу пока не дали положит. результатов. Однако эти попытки стимулировали проведение расчетов на ЭВМ электронных конфигураций основные состояний атомов и оценку наиболее важных химический свойств элементов в интервале Z = 104-172. Полученные данные позволяют предполагать, что в этой области значений Z изменение свойств элементов носило бы весьма сложный характер, не имеющий прецедентов в предшествующих областях ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВс., т.е. происходило бы резко выраженное "размывание периодичности".

При больших значениях Z, т.е. при наличии в атомах большого числа электронов, энергии последних на заполняющихся внешний подоболочках имеют близкие значения. Поэтому четкая последовательность заполнения подоболочек нарушается (в ряде случаев весьма существенно), что неизбежно должно отразиться на свойствах соответствующих элементов. В связи с этим структура ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ с. для Z> 118 в настоящее время не может быть предсказана с достаточной точностью. Только успешный синтез к.-л. из гипотетич. элементов и оценка их химический свойств смогут внести определенную ясность в данную проблему. Пока неизвестно конечное число элементов, охватываемых ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ с., нельзя составить полного представления о характере и закономерностях феномена периодичности (во всем возможном интервале Z).

Выше в общих чертах были объяснены причины и особенности периодической изменения свойств известных элементов по мере роста Z. Это объяснение базируется на анализе закономерностей реальной схемы формирования электронных конфигураций свободный атомов в основные состоянии. Однако в ряде случаев знание электронной конфигурации свободный атома не позволяет однозначно судить о важнейших химический свойствах, которые должен проявлять тот или иной элемент. Поэтому принцип периодического повторения (по мере возрастания Z) сходных типов электронных конфигураций прежде всего лежит в основе периодической системы свободный атомов. Что касается ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ с., то она отражает закономерное изменение свойств элементов, проявляемых ими при химический взаимодействиях, в ходе которых перестраиваются (иногда значительно) конфигурации реагирующих атомов. Вследствие этою строгое количественное объяснение всей специфики проявления химический элементами свойств и периодического их изменения оказывается чрезвычайно сложной задачей, которая решается в русле современной методов квантовой механики.

Значение ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ с. Эта система сыграла и продолжает играть огромную роль в развитии многие естественнонауч. дисциплин. Она стала важным звеном в эволюции атомно-мол. учения, способствовала формулировке современной понятия "химический элемент" и уточнению представлений о простых веществах и соединение, оказала значительной влияние на разработку теории строения атомов и возникновение понятия изотопии. С ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ с. связана строго науч. постановка проблемы прогнозирования в химии, что проявилось как в предсказании существования неизвестных элементов и их свойств, так и новых особенностей химический поведения уже открытых элементов. ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВс.- важнейшая основа неорганическое химии; она служит, например, задачам синтеза веществ с заранее заданными свойствами, созданию новых материалов, в частности полупроводниковых, подбору специфический катализаторов для различные химический процессов. ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВс.-науч. база преподавания общей и неорганическое химии, а также некоторых разделов атомной физики.

Литература: Менделеев Д. И., Периодический закон. Основные статьи, M., 1958; Кедров Б. M.. Три аспекта атомистики, ч. 3. Закон Менделеева, M., 1969; Трифонов Д H., О количественной интерпретации периодичности, M., 1971; Трифонов Д. H., Кривомазов A. H., Лисневский Ю. И., Учение о периодичности и учение о радиоактивности. Коммешированная хронология важнейших событий. M., 1974; Карапетьями MX. Дракии С. И., Строение вещества, M., 1978; Учение о периодичности. История и современность. Сб. статей. M.. 1981. Корольков Д. В., Основы неорганической химии, M., 1982; Мельников В. ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ, Дмитриев И С . Дополнительные виды периодичности в периодической системе Д. И. Менделеева, М. 1988. Д. Н Трифонов.

Химическая энциклопедия. Том 3 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
свадебный букет из синих гиацинтов
Фирма Ренессанс: лестница на второй этаж цена- быстро, качественно, недорого!
кресло оператора престиж
склад на складочной 18

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(11.12.2016)