ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Содержание учения о периодичности из "Повторим химию 1984" Нг1 основании периодического закона сформировалось учение о периодичности, которое складывается из трех основных направлений. Первое устанавливает связь макроскопических свойств простых и сложных веществ со строением и свойствами атомов, составляющих эти вещества. Эта сторона учения о периодичности получила развитие с созданием теории строения атома. Второе направление связано со способом выражения закона в виде периодической системы элементов важнейшими в этой системе являются представления об индивидуальных свойствах, специфических (элементы — аналоги по группе, по ряду, по диагонали) свойствах и общих свойствах (формы соединений), а также о месте элемента в системе. Это направление нашло выражение в сравнительном методе изучения свойств элементов и их соединений. Им широко пользовался Д. И. Менделеев, оно применяется до сих пор. Третье направление — применение идеи периодичности к другим объектам ядрам атомов, элементарным частицам и т. д. [c.44] Учение о периодичности в сочетании с учением о строении вещества позволило раскрыть содержание и определить характер причинно-следственных связей в химии зависимость свойств веществ от их состава и строения. Одним из важнейших свойств элементов является химическая активность. Как известно, наибольшей химической активностью обладают щелочные металлы, галогены и кислород. Положение указанных элементов в системе и строение их атомов позволило установить причины их высокой активности, а также содержание самого понятия. В данном случае под активностью подразумевается восстановительная активность щелочных металлов как простых веществ и окислительная активность двухатомных молекул галогенов, кислорода. [c.44] Однако понятие химической активности не является абсолютным. Только с учетом условий протекания реакций и партнеров по взаимодействию могут быть получены относительные ряды окислительно-восстановительной активности. [c.44] Если расположить простые вещества в ряду по убыванию восстановительной активности (ряд активностей металлов), то обнаружится несоответствие их последовательности с положением элементов в периодической системе. Так, олово и свинец находятся в системе соответствецно в пятом и шестом периодах, и казалось бы, что более высокими восстановительными свойствами должен обладать свинец (2=82), а не олово (2=50). Однако в ряду активностей олово стоит левее свинца. Ожидаемая последовательность их расположения в ряду активности нарушается, так как при заполнении электронами уровней атомов от 2=50до2=82в атомный остов вошли 14/-электронов (облака новой симметрии, силы отталкивания ослабли) и произошло /-сжатие. Уменьшение радиуса атома привело к увеличению энергии ионизации. [c.45] В примерах с литием и свинцом на первый план выступает роль не столько валентных электронов, сколько атомного остова. Способность атомов вступать в соединения с другими и тем самым проявлять химическую активность разного типа определяется, таким образом, составом и строением 1) атомного остова (ядро + невалентные электроны) 2) валентной зоны 3) вакантных орбиталей. Только с учетом этого можно рассматривать все валентные возможности атома, учитываемые в теории валентности и проявляющиеся в реакциях окисления-восстановления, при образовании различных соединений. [c.45] В рамках учения о периодичности получили объяснения и понятия, тесно связанные с составом соединений. В а-лент ность и степень окисления — эти два понятия имеют разное происхождение, хотя иногда они употреблялись как синонимы. Их сближает то, что они оба определяются числом связей, которые атом данного элемента может образовать с атомом водорода (или другого одновалентного элемента) или которое можно вычислить, зная состав полученного соединения. [c.46] Валентные возможности атома (такое понятие употребляется теперь) определяются, как это отмечалось неоднократно, числом неспаренных электронов. В процессе образования химических соединений эти возможности могут быть использованы полностью или не реализованы, но могут быть и превзойдены. Если это число, полученное из формулы соединения, не превышает номера группы , то говорят о степени окисления. Повышение оказывается возможным тогда, когда в атоме существуют вакантные орбитали, а затрата на этот переход электронов из нормального в возбужденное состояние компенсируется энергией образования химического соединения. [c.46] Горизонтальными аналогами выступают чаще всего атомы в связанном состоянии, но особенно такие примеры многочисленны у 4/-элементов, где близость свойств определяется одинаковой степенью окисления (например, +3), близостью радиусов атомов и ионов, а также у ( -элементов, особенно в степени окисления, равной +2, когда используются только электроны п5-уровня и не затрагиваются (п—1) (-электроны. Такие соединения многих элементов одной ( -серии оказываются изоморфными . Например, V, Сг, Мп, Ре, Со, N1 образуют изоморфные сульфаты состава МеЗОа-УНзО, а также изоморфные двойные сульфаты Ме К2(5О4)2-6Н20, а в степени окисления +3 они образуют изоморфную группу квасцов МеК(ЗО з-12 НаО. [c.47] Таким образом, общие и специфические свойства определяются схожестью электронного строения атомов ( в свободном или связанном состоянии), проявляемой в близости радиусов, величин электроотрицательности атомов, в изоморфизме соединений, равенстве и однотипности валентных возможностей атомов и т. д. Индивидуальные свойства — это свойства, присущие только данному атому это результат проявления всех особенностей его электронной структуры, его заряда ядра и всех вытекающих особенностей (энергии, геометрии атомных орбиталей). Электронная структура атома в свободном состоянии индивидуальна, неповторима. Атом занимает определенное место в непрерывном ряду элементов и обладает физической индивидуальностью спектром, атомной массой, набором изотопов и т. д. и т. п. [c.48] Атом в связанном состоянии уже частично теряет в своей химической индивидуальности так, при образовании химических связей с другими атомами он теряет часть своих валентных электронов (они, например, переходят на молекулярные орбитали в ковалентных молекулах, отходят к другим атомам в ионных кристаллах или обобщаются в металлических сплавах). [c.48] Как уже отмечалось, наибольшее сходство между элементами двух подгрупп, принадлежащих одной группе системы, наблюдается тогда, когда в образовании химической связи участвуют все валентные электроны тогда достигается максимальная степень окисления и теряются те различия, которые были присущи свободным атомам элементов главной и побочной подгрупп. Это — общие свойства. [c.48] Однако развитие учения о периодичности в сочетании с учением о строении вещества показало условность такого сближения. Действительно, многие элементы, образующие простые вещества — металлы, вместе с тем образуют амфо-терные и кислотные оксиды. Это относится к подавляющему большинству ( -элементов, ко многим р-элементам, особенно больших периодов. Химические свойства зависят от многих внутренних свойств (строения атома,типа химической связи, строения молекул и кристаллов). Поэтому неудивительно, что мы наблюдаем их изменения при рассмотрении большого числа элементов или соединений, так как при этом нередко существенно изменяются и внутренние свойства. [c.49] Вернуться к основной статье