Gruppering af grundstoffer i det periodiske system. Det periodiske system D

Periodiske system kemiske elementer er en klassificering af kemiske grundstoffer skabt af D. I. Mendeleev baseret på, hvad han opdagede i 1869. periodisk lov.

D. I. Mendeleev

Ifølge den moderne formulering af denne lov, i en kontinuerlig række af elementer arrangeret i rækkefølge af stigende størrelse af den positive ladning af kernerne i deres atomer, gentages elementer med lignende egenskaber periodisk.

Det periodiske system af kemiske grundstoffer, præsenteret i tabelform, består af perioder, serier og grupper.

I begyndelsen af ​​hver periode (undtagen den første) har grundstoffet udtalte metalliske egenskaber (alkalimetal).

Symboler for farvetabellen: 1 - kemisk tegn på grundstoffet; 2 - navn; 3 - atommasse (atomvægt); 4 - serienummer; 5 - fordeling af elektroner på tværs af lag.

Som du øger serienummer grundstof lig med den positive ladning af kernen i dets atom, metalliske egenskaber svækkes gradvist og ikke-metalliske egenskaber øges. Det næstsidste grundstof i hver periode er et grundstof med udtalte ikke-metalliske egenskaber (), og det sidste er en inert gas. I periode I er der 2 elementer, i II og III - 8 elementer hver, i IV og V - 18, i VI - 32 og i VII (ikke afsluttet periode) - 17 elementer.

De første tre perioder kaldes små perioder, hver af dem består af én vandret række; resten - i store perioder, som hver (bortset fra VII-perioden) består af to vandrette rækker - lige (øverste) og ulige (nederste). Kun metaller findes i lige rækker af store perioder. Egenskaberne for grundstofferne i disse serier ændres lidt med stigende ordenstal. Egenskaberne for elementer i ulige rækker af store perioder ændres. I periode VI efterfølges lanthan af 14 grundstoffer, meget ens i kemiske egenskaber. Disse elementer, kaldet lanthanider, er anført separat under hovedtabellen. Aktinider, grundstofferne efter actinium, præsenteres på samme måde i tabellen.

Tabellen har ni lodrette grupper. Gruppetallet er med sjældne undtagelser lig med den højeste positive valens af elementerne i denne gruppe. Hver gruppe, undtagen nul og ottende, er opdelt i undergrupper. - hoved (placeret til højre) og sekundær. I hovedundergrupperne, med stigende atomnummer, bliver grundstoffernes metalliske egenskaber stærkere, og de ikke-metalliske egenskaber svækkes.

Således bestemmes grundstoffernes kemiske og en række fysiske egenskaber af det besatte sted dette element i det periodiske system.

Biogene elementer, dvs. elementer, der er en del af organismer og spiller en bestemt biologisk rolle i den, optager øverste del Periodiske tabeller. Celler optaget af elementer, der udgør hovedparten (mere end 99%) af levende stof, er farvet blå, i lyserød farve- celler optaget af mikroelementer (se).

Det periodiske system af kemiske grundstoffer er den største præstation moderne naturvidenskab og et levende udtryk for de mest almindelige dialektiske naturlove.

Se også Atomvægt.

Det periodiske system over kemiske grundstoffer - naturlig klassificering kemiske grundstoffer, skabt af D.I. Mendeleev på grundlag af den periodiske lov opdaget af ham i 1869.

I sin oprindelige formulering sagde D.I. Mendeleevs periodiske lov: egenskaberne af kemiske grundstoffer, såvel som deres forbindelsers former og egenskaber, er periodisk afhængige af grundstoffernes atomvægt. Efterfølgende, med udviklingen af ​​læren om atomets struktur, blev det vist, at en mere nøjagtig karakteristik af hvert element ikke er atomvægten (se), men værdien af ​​den positive ladning af kernen af ​​elementets atom, lig med serienummeret (atomare) af dette element i det periodiske system af D. I. Mendeleev . Antallet af positive ladninger på kernen af ​​et atom er lig med antallet af elektroner, der omgiver atomets kerne, da atomer som helhed er elektrisk neutrale. I lyset af disse data er den periodiske lov formuleret som følger: egenskaberne af kemiske elementer, såvel som formerne og egenskaberne af deres forbindelser, er periodisk afhængige af størrelsen af ​​den positive ladning af kernerne i deres atomer. Dette betyder, at i en kontinuerlig række af elementer arrangeret i rækkefølge efter stigende positive ladninger af kernerne i deres atomer, vil elementer med lignende egenskaber periodisk gentage sig.

Tabelformen af ​​det periodiske system af kemiske elementer er præsenteret i dens moderne form. Den består af perioder, serier og grupper. En periode repræsenterer en på hinanden følgende vandret række af elementer arrangeret i rækkefølge efter stigende positiv ladning af kernerne i deres atomer.

I begyndelsen af ​​hver periode (undtagen den første) er der et grundstof med udtalte metalliske egenskaber (alkalimetal). Derefter, når serienummeret stiger, svækkes elementernes metalliske egenskaber gradvist, og de ikke-metalliske egenskaber øges. Det næstsidste grundstof i hver periode er et grundstof med udtalte ikke-metalliske egenskaber (halogen), og det sidste er en inert gas. Den første periode består af to grundstoffer, rollen som et alkalimetal og et halogen her udføres samtidigt af brint. Periode II og III omfatter hver 8 elementer, kaldet typiske af Mendeleev. Periode IV og V indeholder hver 18 elementer, VI-32. VII periode er endnu ikke afsluttet og genopfyldes kunstigt skabte elementer; der er i øjeblikket 17 elementer i denne periode. Periode I, II og III kaldes små, hver af dem består af en vandret række, IV-VII er store: de (med undtagelse af VII) omfatter to vandrette rækker - lige (øverste) og ulige (nederste). I lige rækker af store perioder er der kun metaller, og ændringen i egenskaberne af elementer i rækken fra venstre mod højre er svagt udtrykt.

I ulige rækker af store perioder ændres egenskaberne for grundstofferne i rækken på samme måde som egenskaberne for typiske grundstoffer. I den lige række af VI-perioden, efter lanthan, er der 14 grundstoffer [kaldet lanthanider (se), lanthanider, sjældne jordarters grundstoffer], der i kemiske egenskaber ligner lanthan og hinanden. En liste over dem er givet separat under tabellen.

Grundstofferne efter aktinium - aktinider (aktinider) - er opført separat og listet under tabellen.

I det periodiske system af kemiske grundstoffer er ni grupper placeret lodret. Gruppetallet er lig med den højeste positive valens (se) af elementerne i denne gruppe. Undtagelserne er fluor (kan kun være negativt monovalent) og brom (kan ikke være heptavalent); desuden kan kobber, sølv, guld udvise en valens større end +1 (Cu-1 og 2, Ag og Au-1 og 3), og af grundstofferne i gruppe VIII har kun osmium og ruthenium en valens på +8 . Hver gruppe, med undtagelse af den ottende og nul, er opdelt i to undergrupper: den primære (placeret til højre) og den sekundære. Hovedundergrupperne omfatter typiske grundstoffer og elementer af lange perioder, de sekundære undergrupper omfatter kun elementer af lange perioder og desuden metaller.

Med hensyn til kemiske egenskaber adskiller elementerne i hver undergruppe af en given gruppe sig væsentligt fra hinanden, og kun den højeste positive valens er den samme for alle elementer i en given gruppe. I hovedundergrupperne, fra top til bund, styrkes elementernes metalliske egenskaber, og ikke-metalliske egenskaber svækkes (f.eks. er francium det grundstof med de mest udtalte metalliske egenskaber, og fluor er ikke-metallisk). Således bestemmer stedet for et element i Mendeleevs periodiske system (ordinaltal) dets egenskaber, som er gennemsnittet af egenskaberne for naboelementer lodret og vandret.

Nogle grupper af elementer har specielle navne. Således kaldes elementerne i hovedundergrupperne i gruppe I alkalimetaller, gruppe II - jordalkalimetaller, gruppe VII - halogener, elementer placeret bag uran - transuran. Grundstoffer, der indgår i organismer, deltager i stofskifteprocesser og har en klar biologisk rolle, kaldes biogene grundstoffer. Alle indtager den øverste del af D.I. Mendeleevs bord. Disse er primært O, C, H, N, Ca, P, K, S, Na, Cl, Mg og Fe, som udgør hovedparten af ​​levende stof (mere end 99%). De steder, der er optaget af disse elementer i det periodiske system, er farvet lyseblå. Biogene grundstoffer, som der er meget få af i kroppen (fra 10 -3 til 10 -14%), kaldes mikroelementer (se). I celler i det periodiske system, farvet ind gul, placeres mikroelementer, hvis vitale betydning for mennesker er blevet bevist.

Ifølge teorien om atomstruktur (se Atom) Kemiske egenskaber elementer afhænger hovedsageligt af antallet af elektroner i den ydre elektronskal. Den periodiske ændring i elementernes egenskaber med en stigning i den positive ladning af atomkerner forklares af den periodiske gentagelse af strukturen af ​​den ydre elektronskal (energiniveau) af atomerne.

I små perioder, med en stigning i den positive ladning af kernen, øges antallet af elektroner i den ydre skal fra 1 til 2 i periode I og fra 1 til 8 i perioder II og III. Derfor ændringen i grundstoffernes egenskaber i perioden fra et alkalimetal til en inert gas. Den ydre elektronskal, der indeholder 8 elektroner, er komplet og energetisk stabil (elementer i gruppe nul er kemisk inerte).

I lange perioder i lige rækker, når den positive ladning af kernerne stiger, forbliver antallet af elektroner i den ydre skal konstant (1 eller 2), og den anden ydre skal er fyldt med elektroner. Derfor den langsomme ændring i egenskaberne af elementer i lige rækker. I den ulige række af store perioder, når ladningen af ​​kernerne stiger, fyldes den ydre skal med elektroner (fra 1 til 8), og grundstoffernes egenskaber ændres på samme måde som typiske grundstoffers.

Antallet af elektronskaller i et atom er lig med periodetallet. Atomer af grundstoffer i hovedundergrupperne har et antal elektroner i deres ydre skaller svarende til gruppenummeret. Atomer af elementer i sideundergrupper indeholder en eller to elektroner i deres ydre skaller. Dette forklarer forskellen i egenskaberne af elementerne i hoved- og sekundære undergrupper. Gruppenummeret angiver det mulige antal elektroner, der kan deltage i dannelsen af ​​kemiske (valens)bindinger (se Molekyle), derfor kaldes sådanne elektroner valens. For elementer af sideundergrupper er ikke kun elektronerne i de ydre skaller valens, men også dem i de næstsidste. Antallet og strukturen af ​​elektronskaller er angivet i den medfølgende periodiske tabel over kemiske grundstoffer.

Den periodiske lov om D. I. Mendeleev og systemet baseret på den har udelukkende stor betydning i videnskab og praksis. Den periodiske lov og system var grundlaget for opdagelsen af ​​nye kemiske grundstoffer, præcis definition deres atomvægte, udvikling af læren om atomers struktur, etablering af geokemiske love for fordeling af grundstoffer i jordskorpen og udviklingen af ​​moderne ideer om levende stof, hvis sammensætning og mønstrene forbundet med det er i overensstemmelse med det periodiske system. Den biologiske aktivitet af elementer og deres indhold i kroppen er også i høj grad bestemt af den plads, de indtager i Mendeleevs periodiske system. Således, med en stigning i serienummeret i en række grupper, stiger toksiciteten af ​​elementer, og deres indhold i kroppen falder. Den periodiske lov er et klart udtryk for de mest almindelige dialektiske love for naturens udvikling.

Periodisk lov D.I. Mendeleev og det periodiske system af kemiske grundstoffer har stor betydning for udviklingen af ​​kemi. Lad os springe tilbage til 1871, hvor kemiprofessor D.I. Mendeleev kom gennem adskillige forsøg og fejl til den konklusion, at “... grundstoffernes egenskaber, og derfor egenskaberne ved det simple og komplekse kroppe, stå periodisk afhængigt af deres atomvægt." Periodiciteten af ​​ændringer i elementernes egenskaber opstår på grund af den periodiske gentagelse af den elektroniske konfiguration af det ydre elektronlag med en stigning i ladningen af ​​kernen.

Moderne formulering af den periodiske lov er det:

"egenskaberne af kemiske grundstoffer (dvs. egenskaberne og formen af ​​de forbindelser, de danner) er periodisk afhængige af ladningen af ​​kernen af ​​de kemiske grundstoffers atomer."

Mens han underviste i kemi, forstod Mendeleev, at huske de individuelle egenskaber af hvert element forårsagede vanskeligheder for eleverne. Han begyndte at lede efter måder at skabe en systematisk metode for at gøre det lettere at huske grundstoffernes egenskaber. Resultatet var naturligt bord, senere blev det kendt som periodisk.

Vores moderne tabel minder meget om det periodiske system. Lad os se nærmere på det.

Mendeleev bord

Mendeleevs periodiske system består af 8 grupper og 7 perioder.

De lodrette kolonner i en tabel kaldes grupper . Grundstoffer inden for hver gruppe har lignende kemiske og fysiske egenskaber. Dette forklares af det faktum, at elementer i samme gruppe har lignende elektroniske konfigurationer af det ydre lag, hvor antallet af elektroner er lig med gruppenummeret. I dette tilfælde er gruppen opdelt i hoved- og sekundære undergrupper.

I Hovedundergrupper omfatter elementer, hvis valenselektroner er placeret på de ydre ns- og np-underniveauer. I Side undergrupper omfatter elementer, hvis valenselektroner er placeret på det ydre ns-underniveau og det indre (n - 1) d-underniveau (eller (n - 2) f-underniveau).

Alle elementer i periodiske system , afhængigt af hvilket underniveau (s-, p-, d- eller f-) valenselektroner er klassificeret i: s-elementer (elementer i hovedundergrupperne i gruppe I og II), p-elementer (elementer i hovedundergrupperne III - VII-grupper), d-elementer (elementer af sideundergrupper), f-elementer (lanthanider, actinider).

Den højeste valens af et grundstof (med undtagelse af O, F, elementer fra kobberundergruppen og gruppe otte) er lig med antallet af den gruppe, hvori det findes.

For elementer i hoved- og sekundære undergrupper er formlerne for højere oxider (og deres hydrater) de samme. I hovedundergrupperne er sammensætningen af ​​brintforbindelser den samme for grundstofferne i denne gruppe. Faste hydrider danner elementer i hovedundergrupperne af gruppe I - III, og grupper IV - VII danner gasformige brintforbindelser. Hydrogenforbindelser af type EN 4 er mere neutrale forbindelser, EN 3 er baser, H 2 E og NE er syrer.

De vandrette rækker i en tabel kaldes perioder. Grundstofferne i perioderne adskiller sig fra hinanden, men fælles for dem er, at de sidste elektroner er på samme energiniveau ( hovedkvantetaln- det samme ).

Den første periode adskiller sig fra de andre ved, at der kun er 2 grundstoffer: brint H og helium He.

I den anden periode er der 8 elementer (Li - Ne). Lithium Li, et alkalimetal, begynder perioden, og ædelgassen neon Ne lukker den.

I den tredje periode, ligesom i den anden, er der 8 grundstoffer (Na - Ar). Perioden begynder med alkalimetallet natrium Na, og ædelgassen argon Ar lukker det.

Den fjerde periode indeholder 18 elementer (K ​​- Kr) - Mendeleev betegnede den som den første store periode. Den begynder også med alkalimetallet Kalium og slutter med den inerte gas krypton Kr. Sammensætningen af ​​store perioder inkluderer overgangselementer (Sc - Zn) - d- elementer.

I den femte periode, svarende til den fjerde, er der 18 elementer (Rb - Xe), og dens struktur ligner den fjerde. Det begynder også med alkalimetallet rubidium Rb og slutter med den inerte gas xenon Xe. Sammensætningen af ​​store perioder inkluderer overgangselementer (Y - Cd) - d- elementer.

Den sjette periode består af 32 elementer (Cs - Rn). Undtagen 10 d-elementer (La, Hf - Hg) den indeholder en række på 14 f-elementer (lanthanider) - Ce - Lu

Den syvende periode er ikke slut. Det starter med Franc Fr, det kan antages, at det, ligesom den sjette periode, vil indeholde 32 elementer, der allerede er fundet (op til elementet med Z = 118).

Interaktivt periodisk system

Hvis man ser på periodiske system og tegne en imaginær linje, der starter ved bor og slutter mellem polonium og astatin, så vil alle metaller være til venstre for linjen, og ikke-metaller til højre. Elementer umiddelbart ved siden af ​​denne linje vil have egenskaberne af både metaller og ikke-metaller. De kaldes metalloider eller halvmetaller. Disse er bor, silicium, germanium, arsen, antimon, tellur og polonium.

Periodisk lov

Mendeleev gav følgende formulering af den periodiske lov: "egenskaberne af simple legemer, såvel som formerne og egenskaberne af forbindelser af grundstoffer, og derfor egenskaberne af de simple og komplekse legemer, de danner, er periodisk afhængige af deres atomvægt. ”
Der er fire primære periodiske mønstre:

Oktet-reglen anfører, at alle grundstoffer har en tendens til at vinde eller tabe en elektron for at få 8-elektronkonfigurationen af ​​den nærmeste ædelgas. Fordi Da ædelgassernes ydre s- og p-orbitaler er helt fyldte, er de de mest stabile grundstoffer.
Ioniseringsenergi er den mængde energi, der kræves for at fjerne en elektron fra et atom. Ifølge oktetreglen, når man bevæger sig hen over det periodiske system fra venstre mod højre, kræves der mere energi for at fjerne en elektron. Derfor har elementer på venstre side af bordet en tendens til at miste en elektron, og elementer på højre side har en tendens til at få en. Inerte gasser har den højeste ioniseringsenergi. Ioniseringsenergien falder, efterhånden som du bevæger dig ned i gruppen, pga Elektroner ved lave energiniveauer har evnen til at frastøde elektroner ved højere energiniveauer. Dette fænomen kaldes afskærmende effekt. På grund af denne effekt er de ydre elektroner mindre tæt bundet til kernen. Bevæger sig i perioden, øges ioniseringsenergien jævnt fra venstre mod højre.

Elektron affinitet– ændringen i energi, når et atom i et stof i gasform får en ekstra elektron. Når man bevæger sig ned i gruppen, bliver elektronaffiniteten mindre negativ på grund af screeningseffekten.

Elektronegativitet- et mål for, hvor stærkt det har tendens til at tiltrække elektroner fra et andet atom, der er forbundet med det. Elektronegativiteten øges ved indflytning periodiske system fra venstre mod højre og fra bund til top. Det skal huskes, at ædelgasser ikke har elektronegativitet. Det mest elektronegative grundstof er således fluor.

Baseret på disse begreber, lad os overveje, hvordan egenskaberne af atomer og deres forbindelser ændrer sig periodiske system.

Så i en periodisk afhængighed er der sådanne egenskaber ved et atom, der er forbundet med dets elektroniske konfiguration: atomradius, ioniseringsenergi, elektronegativitet.

Lad os overveje ændringen i egenskaberne af atomer og deres forbindelser afhængigt af deres position i periodiske system af kemiske grundstoffer.

Atomets ikke-metallicitet øges når man bevæger sig i det periodiske system venstre mod højre og bund til top. På grund af dette oxidernes grundlæggende egenskaber falder, og sure egenskaber stiger i samme rækkefølge - når man bevæger sig fra venstre mod højre og fra bund til top. I dette tilfælde er de sure egenskaber af oxider stærkere, de mere grad oxidation af dets bestanddele

Efter periode fra venstre mod højre grundlæggende egenskaber hydroxider svækkes; i de vigtigste undergrupper, fra top til bund, stiger styrken af ​​fundamenterne. Desuden, hvis et metal kan danne flere hydroxider, så med en stigning i metallets oxidationstilstand, grundlæggende egenskaber hydroxider svækkes.

Efter periode fra venstre mod højre styrken af ​​iltholdige syrer øges. Når man bevæger sig fra top til bund inden for én gruppe, falder styrken af ​​oxygenholdige syrer. I dette tilfælde øges syrens styrke med stigende oxidationstilstand af det syredannende element.

Efter periode fra venstre mod højre styrken af ​​iltfrie syrer øges. Når man bevæger sig fra top til bund inden for én gruppe, øges styrken af ​​iltfrie syrer.

Kategorier ,

Den geniale russiske kemiker D.I. Mendeleev var kendetegnet gennem hele sit liv af ønsket om at forstå det ukendte. Dette ønske, såvel som den dybeste og mest omfattende viden, kombineret med umiskendelig videnskabelig intuition, gjorde det muligt for Dmitry Ivanovich at udvikle videnskabelig klassifikation kemiske grundstoffer - det periodiske system i form af dets berømte tabel.

D. I. Mendeleevs periodiske system af kemiske grundstoffer kan forestilles som et stort hus, hvor absolut alle kemiske grundstoffer "lever sammen". kendt af mennesket. For at kunne bruge det periodiske system skal du studere det kemiske alfabet, altså tegnene på kemiske grundstoffer.

Med deres hjælp vil du lære at skrive ord - kemiske formler, og på deres grundlag vil du kunne skrive sætninger - ligninger for kemiske reaktioner. Hvert kemisk element er betegnet med sit eget kemiske tegn, eller symbol, som sammen med navnet på det kemiske element er skrevet i D.I. Mendeleevs tabel. Efter forslag fra den svenske kemiker J. Berzelius blev begyndelsesbogstaverne i de latinske navne på kemiske grundstoffer i de fleste tilfælde overtaget som symboler. Således er brint (latinsk navn Hydrogenium - hydrogenium) betegnet med bogstavet H (læs "aske"), oxygen (latinsk navn Oxygenium - oxygenium) - med bogstavet O (læs "o"), kulstof (latinsk navn Сarboneum - carboneum) ) - ved bogstavet C ( læs "tse").

De latinske navne på flere kemiske grundstoffer begynder med bogstavet C: calcium (

Calcium), kobber (Cuprum), kobolt (Cobaltum) osv. For at skelne dem foreslog I. Berzelius at tilføje et af de efterfølgende bogstaver i navnet til det latinske navns begyndelsesbogstav. Således er det kemiske tegn for calcium skrevet med symbolet Ca (læs "calcium"), kobber - Cu (læs "cuprum"), kobolt - Co (læs "cobalt").

Navnene på nogle kemiske grundstoffer afspejler grundstoffernes vigtigste egenskaber, for eksempel brint - som producerer vand, ilt - som producerer syrer, fosfor - som bærer lys (fig. 20) mv.

Ris. 20.
Etymologi af navnet på grundstof nr. 15 i det periodiske system af D. I. Mendeleev

Andre elementer er opkaldt efter himmellegemer eller planeter solsystem- selen og tellur (fig. 21) (fra det græske Selene - Månen og Telluris - Jorden), uran, neptunium, plutonium.

Ris. 21.
Etymologi af navnet på grundstof nr. 52 i det periodiske system af D. I. Mendeleev

Nogle navne er lånt fra mytologien (fig. 22). For eksempel tantal. Dette var navnet på den elskede søn af Zeus. For forbrydelser mod guderne blev Tantalus straffet hårdt. Han stod op til halsen i vand, og grene med saftige, duftende frugter hang over ham. Men saa snart han vilde drikke, flød Vandet bort fra ham, saa snart han vilde stille sin Hunger, rakte han Haanden ud til Frugterne - Grenene afveg til Siden. I et forsøg på at isolere tantal fra malme oplevede kemikere ikke mindre pine.

Ris. 22.
Etymologi af navnet på grundstof nr. 61 i det periodiske system af D. I. Mendeleev

Nogle elementer blev opkaldt efter forskellige stater eller dele af verden. For eksempel germanium, gallium (Gallium - gammelt navn Frankrig), polonium (til ære for Polen), scandium (til ære for Skandinavien), francium, ruthenium (Ruthenium er det latinske navn for Rusland), europium og americium. Her er grundstofferne opkaldt efter byer: hafnium (efter København), lutetium (i gamle dage hed Paris Lutetium), berkelium (efter byen Berkeley i USA), yttrium, terbium, erbium, ytterbium (navnene på disse elementer kommer fra Ytterby - lille by i Sverige, hvor man først opdagede et mineral indeholdende disse grundstoffer), dubnium (fig. 23).

Ris. 23.
Etymologi af navnet på grundstof nr. 105 i det periodiske system af D. I. Mendeleev

Endelig udødeliggør grundstoffernes navne navnene på store videnskabsmænd: curium, fermium, einsteinium, mendelevium (fig. 24), lawrencium.

Ris. 24.
Etymologi af navnet på grundstof nr. 101 i det periodiske system af D. I. Mendeleev

Hvert kemisk element er tildelt i det periodiske system, i det fælles "hus" af alle elementer, sin egen "lejlighed" - en celle med et strengt defineret nummer. Dyb mening Dette tal vil blive afsløret for dig med yderligere undersøgelse af kemi. Antallet af etager i disse "lejligheder" er også strengt fordelt - de perioder, hvor elementerne "lever". Ligesom serienummeret på et element (nummeret på "lejligheden"), er nummeret på perioden ("etagen") fyldt med vital information om strukturen af ​​atomer af kemiske grundstoffer. Vandret - "etager" - det periodiske system er opdelt i syv perioder:

• Den 1. periode omfatter to grundstoffer: brint H og helium He;
• Den 2. periode begynder med lithium Li og slutter med neon Ne (8 grundstoffer);
• Den 3. periode begynder med natrium Na og slutter med argon Ar (8 grundstoffer).

De første tre perioder, der hver består af en række, kaldes små perioder.

Periode 4, 5 og 6 omfatter to rækker af elementer, de kaldes store perioder; Den 4. og 5. periode indeholder 18 elementer hver, den 6. - 32 elementer.

7. periode er uafsluttet, indtil videre består den kun af én række.

Vær opmærksom på "kældergulvene" i det periodiske system - 14 tvillingeelementer "bor" der, nogle ligner i deres egenskaber lanthan La, andre til actinium Ac, som repræsenterer dem på de øverste "etager" i tabellen: i 6. og 7. periode.

Lodret er kemiske elementer "bor" i "lejligheder" med lignende egenskaber placeret under hinanden i lodrette kolonner - grupper, hvoraf der er otte i D.I. Mendeleevs tabel.

Hver gruppe består af to undergrupper - hoved og sekundær. Undergruppen, som omfatter elementer af både korte og lange perioder, kaldes hovedundergruppen eller gruppe A. Undergruppen, som omfatter elementer af kun lange perioder, kaldes den sekundære undergruppe eller gruppe B. Således er hovedundergruppen af ​​gruppe I (gruppe IA) omfatter lithium, natrium, kalium, rubidium og francium er en undergruppe af lithium Li; en side undergruppe af denne gruppe (IB gruppe) er dannet af kobber, sølv og guld - dette er en undergruppe af Cu kobber.

Ud over formen af ​​D.I. Mendeleevs tabel, som kaldes kort-periode (den er vist på bladet af lærebogen), er der mange andre former, for eksempel den lange periode version.

Ligesom et barn kan konstruere et stort antal forskellige genstande ud fra elementerne i lego-spillet (se fig. 10), så har naturen og mennesket ud fra kemiske grundstoffer skabt den mangfoldighed af stoffer, der omgiver os. En anden model er endnu mere klar: ligesom 33 bogstaver i det russiske alfabet danner forskellige kombinationer, titusindvis af ord, så skaber 114 kemiske grundstoffer i forskellige kombinationer mere end 20 millioner forskellige stoffer.

Prøv at lære lovene for dannelsen af ​​ord - kemiske formler, og så vil stoffernes verden åbne sig for dig i al dens farverige mangfoldighed.

Men for at gøre dette skal du først lære bogstaverne - symboler på kemiske elementer (tabel 1).

tabel 1
Navne på nogle kemiske grundstoffer

Nøgleord og sætninger

1. Periodisk system af kemiske grundstoffer (tabel) af D. I. Mendeleev.
2. Perioder store og små.
3. Grupper og undergrupper - hoved (A gruppe) og sekundær (B gruppe).
4. Symboler for kemiske grundstoffer.

Arbejde med computer

1. Der henvises til den elektroniske ansøgning. Studer lektionsmaterialet og udfør de tildelte opgaver.
2. Find e-mail-adresser på internettet, der kan tjene som yderligere kilder, der afslører indholdet af søgeord og sætninger i afsnittet. Tilbyd din hjælp til læreren med at forberede en ny lektion - send en besked pr søgeord og sætninger i næste afsnit.

Spørgsmål og opgaver

1. Ved hjælp af ordbøger (etymologiske, encyklopædiske og kemiske termer) skal du nævne de vigtigste egenskaber, der afspejles i navnene på kemiske elementer: brom Br, nitrogen N, fluor F.
2. Forklar, hvordan navnene på de kemiske grundstoffer titanium og vanadium afspejler indflydelsen fra oldgræske myter.
3. Hvorfor er det latinske navn for guld Aurum (aurum) og sølv - Argentum (argentum)?
4. Fortæl historien om opdagelsen af ​​et kemisk grundstof efter eget valg og forklar etymologien af ​​dets navn.
5. Skriv "koordinaterne", dvs. positionen i det periodiske system af D.I. Mendeleev (grundstofnummer, periodenummer og dets type - stor eller lille, gruppenummer og undergruppe - hoved- eller mindre), for følgende kemiske grundstoffer: calcium, zink. , antimon, tantal, europium.
6. Fordel de kemiske grundstoffer anført i tabel 1 i tre grupper baseret på "udtalen af ​​det kemiske symbol." Kunne denne aktivitet hjælpe dig med at huske kemiske symboler og udtale grundstofsymboler?

Et kemisk grundstof er en samlebetegnelse, der beskriver en samling af atomer af et simpelt stof, det vil sige en, der ikke kan opdeles i nogen enklere (i henhold til strukturen af ​​deres molekyler) komponenter. Forestil dig at få et stykke rent jern og blive bedt om at adskille det i dets hypotetiske bestanddele ved hjælp af en hvilken som helst enhed eller metode, der nogensinde er opfundet af kemikere. Du kan dog ikke gøre noget, strygejernet bliver aldrig opdelt i noget enklere. Et simpelt stof - jern - svarer til det kemiske grundstof Fe.

Teoretisk definition

Det eksperimentelle faktum, der er nævnt ovenfor, kan forklares ved hjælp af følgende definition: et kemisk grundstof er en abstrakt samling af atomer (ikke molekyler!) af det tilsvarende simple stof, dvs. atomer af samme type. Hvis der var en måde at se på hvert af de individuelle atomer i det stykke rent jern, der er nævnt ovenfor, så ville de alle være jernatomer. I modsætning til dette, kemisk forbindelse jernoxid, indeholder altid mindst to forskellige typer atomer: jernatomer og oxygenatomer.

Begreber du bør kende

Atommasse: Massen af ​​protoner, neutroner og elektroner, der udgør et atom i et kemisk grundstof.

Atom nummer: Antallet af protoner i kernen af ​​et grundstofs atom.

Kemisk symbol: bogstav eller par latinske bogstaver, der repræsenterer betegnelsen for dette element.

Kemisk forbindelse: et stof, der består af to eller flere kemiske grundstoffer kombineret med hinanden i et vist forhold.

Metal: Et grundstof, der mister elektroner i kemiske reaktioner med andre grundstoffer.

Metalloid: Et grundstof, der nogle gange reagerer som et metal og nogle gange som et ikke-metal.

Ikke-metal: et grundstof, der søger at få elektroner ind kemiske reaktioner med andre elementer.

Det periodiske system af kemiske grundstoffer: Et system til at klassificere kemiske grundstoffer efter deres atomnumre.

Syntetisk element: En, der er fremstillet kunstigt i et laboratorium og generelt ikke findes i naturen.

Naturlige og syntetiske elementer

92 kemiske grundstoffer forekommer naturligt på Jorden. Resten blev opnået kunstigt i laboratorier. Et syntetisk kemisk grundstof er normalt et produkt nukleare reaktioner i partikelacceleratorer (enheder, der bruges til at øge hastigheden af ​​subatomære partikler såsom elektroner og protoner) eller atomreaktorer(enheder, der bruges til at kontrollere den energi, der frigives under kernereaktioner). Det første syntetiske grundstof med atomnummer 43 var technetium, opdaget i 1937 af de italienske fysikere C. Perrier og E. Segre. Bortset fra technetium og promethium har alle syntetiske grundstoffer kerner, der er større end uran. Det sidste syntetiske kemiske grundstof, der fik sit navn, er livermorium (116), og før var det flerovium (114).

To dusin fælles og vigtige elementer

Navn	Symbol	Procentdel af alle atomer *				Kemiske grundstoffers egenskaber (under normale rumforhold)
		I universet	I jordskorpen	I havvand	I den menneskelige krop
Aluminium	Al	-	6,3	-	-	Letvægts, sølvmetal
Calcium	Ca	-	2,1	-	0,02	Findes i naturlige mineraler, skaller, knogler
Kulstof	MED	-	-	-	10,7	Grundlaget for alle levende organismer
Klor	Cl	-	-	0,3	-	Giftig gas
Kobber	Cu	-	-	-	-	Kun rødt metal
Guld	Au	-	-	-	-	Kun gult metal
Helium	Han	7,1	-	-	-	Meget let gas
Brint	N	92,8	2,9	66,2	60,6	Den letteste af alle elementer; gas
Jod	jeg	-	-	-	-	Ikke-metal; bruges som antiseptisk middel
Jern	Fe	-	2,1	-	-	Magnetisk metal; bruges til at fremstille jern og stål
At føre	Pb	-	-	-	-	Blødt, heavy metal
Magnesium	Mg	-	2,0	-	-	Meget let metal
Merkur	Hg	-	-	-	-	Flydende metal; et af to flydende elementer
Nikkel	Ni	-	-	-	-	Korrosionsbestandigt metal; brugt i mønter
Nitrogen	N	-	-	-	2,4	Gas, hovedbestanddelen af ​​luft
Ilt	OM	-	60,1	33,1	25,7	Gas, den anden vigtige luft komponent
Fosfor	R	-	-	-	0,1	Ikke-metal; vigtigt for planter
Kalium	TIL	-	1.1	-	-	Metal; vigtig for planter; normalt kaldet "potaske"

* Hvis værdien ikke er angivet, er elementet mindre end 0,1 procent.

Big Bang som grundårsagen til stofdannelse

Hvilket kemisk grundstof var det allerførste i universet? Forskere mener, at svaret på dette spørgsmål ligger i stjerner og de processer, hvorved stjerner dannes. Universet menes at være blevet til på et tidspunkt for mellem 12 og 15 milliarder år siden. Indtil dette øjeblik er der ikke tænkt på noget, der eksisterer undtagen energi. Men der skete noget, der forvandlede denne energi til en enorm eksplosion (det såkaldte Big Bang). I de næste sekunder efter stort brag stof begyndte at dannes.

De første simpleste former for stof, der dukkede op, var protoner og elektroner. Nogle af dem kombineres for at danne brintatomer. Sidstnævnte består af én proton og én elektron; det er det enkleste atom, der kan eksistere.

Langsomt, over lange perioder, begyndte brintatomer at klynge sig sammen i visse områder af rummet og danne tætte skyer. Brinten i disse skyer blev trukket ind i kompakte formationer af gravitationskræfter. Til sidst blev disse brintskyer tæt nok til at danne stjerner.

Stjerner som kemiske reaktorer af nye grundstoffer

En stjerne er simpelthen en masse stof, der genererer energi fra kernereaktioner. Den mest almindelige af disse reaktioner involverer kombinationen af ​​fire hydrogenatomer, der danner et heliumatom. Da stjerner begyndte at dannes, blev helium det andet grundstof, der dukkede op i universet.

Efterhånden som stjerner bliver ældre, skifter de fra hydrogen-helium-kernereaktioner til andre typer. I dem danner heliumatomer kulstofatomer. Senere danner kulstofatomer oxygen, neon, natrium og magnesium. Endnu senere kombineres neon og oxygen med hinanden og danner magnesium. Efterhånden som disse reaktioner fortsætter, dannes flere og flere kemiske grundstoffer.

De første systemer af kemiske grundstoffer

For mere end 200 år siden begyndte kemikere at lede efter måder at klassificere dem på. I midten af ​​det nittende århundrede var omkring 50 kemiske grundstoffer kendt. Et af de spørgsmål, som kemikere søgte at løse. kogt ned til følgende: er et kemisk grundstof et stof helt anderledes end ethvert andet grundstof? Eller nogle elementer relateret til andre på en eller anden måde? Om der er en almindelig lov, forene dem?

Kemikere foreslog forskellige systemer kemiske elementer. For eksempel foreslog den engelske kemiker William Prout i 1815, at atommasserne af alle grundstoffer er multipla af brintatomets masse, hvis vi tager det lig med enhed, dvs. de skal være heltal. På det tidspunkt var atommasserne af mange grundstoffer allerede blevet beregnet af J. Dalton i forhold til massen af ​​brint. Men hvis dette tilnærmelsesvis er tilfældet for kulstof, nitrogen og oxygen, så passede klor med en masse på 35,5 ikke ind i dette skema.

Den tyske kemiker Johann Wolfgang Dobereiner (1780 – 1849) viste i 1829, at tre grundstoffer fra den såkaldte halogengruppe (klor, brom og jod) kunne klassificeres efter deres relative atommasse. Atomvægten af ​​brom (79,9) viste sig at være næsten nøjagtigt gennemsnittet af atomvægtene af chlor (35,5) og jod (127), nemlig 35,5 + 127 ÷ 2 = 81,25 (tæt på 79,9). Dette var den første tilgang til at konstruere en af ​​grupperne af kemiske grundstoffer. Dobereiner opdagede yderligere to sådanne triader af grundstoffer, men han var ude af stand til at formulere en generel periodisk lov.

Hvordan opstod det periodiske system af kemiske grundstoffer?

De fleste af de tidlige klassifikationsordninger var ikke særlig vellykkede. Så, omkring 1869, blev næsten den samme opdagelse gjort af to kemikere på næsten samme tid. Den russiske kemiker Dmitry Mendeleev (1834-1907) og tysk kemiker Julius Lothar Meyer (1830-1895) foreslog at organisere elementer, der har lignende fysiske og kemiske egenskaber, i et ordnet system af grupper, serier og perioder. Samtidig påpegede Mendeleev og Meyer, at kemiske grundstoffers egenskaber periodisk gentages afhængigt af deres atomvægte.

I dag betragtes Mendeleev generelt som opdageren af ​​den periodiske lov, fordi han tog et skridt, som Meyer ikke gjorde. Da alle grundstofferne var arrangeret i det periodiske system, opstod der nogle huller. Mendeleev forudsagde, at disse var steder for elementer, der endnu ikke var blevet opdaget.

Han gik dog endnu længere. Mendeleev forudsagde egenskaberne af disse endnu ikke opdagede grundstoffer. Han vidste, hvor de var placeret i det periodiske system, så han kunne forudsige deres egenskaber. Bemærkelsesværdigt nok blev hvert kemisk grundstof, som Mendeleev forudsagde, gallium, scandium og germanium, opdaget mindre end ti år efter, at han offentliggjorde sin periodiske lov.

Kort form af det periodiske system

Der har været forsøg på at tælle, hvor mange muligheder for den grafiske repræsentation af det periodiske system, der blev foreslået af forskellige videnskabsmænd. Det viste sig, at der var mere end 500. Desuden var 80 pct. samlet antal muligheder er tabeller, og resten er geometriske figurer, matematiske kurver osv. Som følge heraf praktisk brug fundet fire typer borde: korte, halvlange, lange og stige (pyramideformet). Sidstnævnte blev foreslået af den store fysiker N. Bohr.

Billedet nedenfor viser den korte form.

I den er kemiske elementer arrangeret i stigende rækkefølge af deres atomnumre fra venstre mod højre og fra top til bund. Det første kemiske grundstof i det periodiske system, brint, har således atomnummer 1, fordi kernerne af brintatomer indeholder én og kun én proton. Ligeledes har oxygen atomnummer 8, da kernerne i alle oxygenatomer indeholder 8 protoner (se figuren nedenfor).

De vigtigste strukturelle fragmenter af det periodiske system er perioder og grupper af elementer. I seks perioder er alle celler fyldt, den syvende er endnu ikke afsluttet (elementerne 113, 115, 117 og 118, selvom de er syntetiseret i laboratorier, er endnu ikke blevet officielt registreret og har ikke navne).

Grupperne er opdelt i hoved (A) og sekundære (B) undergrupper. Elementer fra de første tre perioder, der hver indeholder en række, er udelukkende inkluderet i A-undergrupperne. De resterende fire perioder inkluderer to rækker.

Kemiske grundstoffer i samme gruppe har tendens til at have lignende kemiske egenskaber. Således består den første gruppe af alkalimetaller, den anden - jordalkalimetaller. Grundstoffer i samme periode har egenskaber, der langsomt ændrer sig fra et alkalimetal til en ædelgas. Nedenstående figur viser, hvordan en af ​​egenskaberne, atomradius, ændres for de enkelte grundstoffer i tabellen.

Lang periodeform af det periodiske system

Det er vist i figuren nedenfor og er opdelt i to retninger, efter rækker og efter kolonner. Der er syv perioderækker, som i den korte form, og 18 kolonner, kaldet grupper eller familier. I det væsentlige opnås stigningen i antallet af grupper fra 8 i den korte form til 18 i den lange form ved at placere alle elementerne i perioder, startende fra den 4., ikke i to, men i en linje.

Der bruges to forskellige nummereringssystemer til grupper, som vist øverst i tabellen. Det romerske talsystem (IA, IIA, IIB, IVB osv.) har traditionelt været populært i USA. Et andet system (1, 2, 3, 4 osv.) bruges traditionelt i Europa og blev anbefalet til brug i USA for flere år siden.

Udseendet af de periodiske tabeller i figurerne ovenfor er lidt misvisende, som med enhver sådan offentliggjort tabel. Grunden til dette er, at de to grupper af elementer vist i bunden af ​​tabellerne faktisk burde være placeret i dem. Lanthaniderne hører for eksempel til periode 6 mellem barium (56) og hafnium (72). Derudover hører actinider til periode 7 mellem radium (88) og rutherfordium (104). Hvis de blev sat ind i et bord, ville det blive for bredt til at passe på et stykke papir eller vægkort. Derfor er det sædvanligt at placere disse elementer i bunden af ​​bordet.

Baseret på den periodiske lov af D.I. Mendeleev oprettet Periodiske system kemiske grundstoffer, som bestod af 7 perioder og 8 grupper ( kort periode tabelversion). I øjeblikket bruges den langvarige version af det periodiske system oftere (7 perioder, 18 grupper, grundstofferne lanthanider og actinider er vist separat).

Perioder- det er vandrette rækker af bordet, de er opdelt i små og store. I små perioder er der 2 elementer (1. periode) eller 8 elementer (2., 3. periode), i store perioder er der 18 elementer (4., 5. periode) eller 32 elementer (6., 5. periode) 7. periode). Hver periode starter med typisk metal, og slutter ikke-metal(halogen) og ædelgas.

Grupper- disse er lodrette sekvenser af grundstoffer, de er nummereret med romertal fra I til VIII og russiske bogstaver A og B. Den kortperiodeudgave af det periodiske system omfattede undergrupper elementer ( hjem Og side).

Undergruppe- dette er et sæt elementer, der er ubetingede kemiske analoger; ofte har elementer i en undergruppe den højeste oxidationstilstand svarende til gruppetallet.

I A-grupper kan grundstoffernes kemiske egenskaber variere over et bredt spektrum fra ikke-metalliske til metalliske (for eksempel i hovedundergruppen af ​​gruppe V nitrogen- ikke-metal, men vismut- metal).

I det periodiske system er typiske metaller placeret i gruppe IA (Li-Fr), IIA (Mg-Ra) og IIIA (In, Tl). Ikke-metaller er placeret i grupperne VIIA (F-Al), VIA (O-Te), VA (N-As), IVA (C, Si) og IIIA (B). Nogle elementer i A-grupper ( beryllium Ve, aluminium Al, germanium Ge, antimon Sb, polonium Po og andre), samt mange elementer af B-grupper udstiller og metal, Og ikke metallisk egenskaber (fænomen amfotericitet).

For nogle grupper bruges gruppenavne: IA (Li-Fr) - alkalimetaller , IIA (Ca-Ra) - jordalkalimetaller, VIA (O-Po) - kalkogener, VIIA (F-At) - halogener, VIIIА (He-Rn) - ædelgasser:

Formen af ​​det periodiske system foreslået af D.I. Mendeleev, blev kaldt kort periode eller klassisk. I øjeblikket bruges en anden form for det periodiske system mere - lang periode.

Periodisk lov D.I. Mendeleev og det periodiske system for kemiske grundstoffer blev grundlaget for moderne kemi.

Den periodiske lov blev formuleret af D.I. Mendeleev i følgende formular (1871): "egenskaberne ved simple legemer, såvel som formerne og egenskaberne af sammensætninger af grundstoffer, og derfor egenskaberne af de simple og komplekse legemer, de danner, er periodisk afhængige af deres atomvægt".

Med udviklingen af ​​atomfysik og kvantekemi fik den periodiske lov en streng teoretisk begrundelse. Takket være de klassiske værker af J. Rydberg (1897), A. Van den Broek (1911), G. Moseley (1913), blev den fysiske betydning af et grundstofs løbenummer (atomnummer) afsløret. Senere en kvante

en mekanisk model af periodiske ændringer i den elektroniske struktur af atomer af kemiske grundstoffer, når ladningerne af deres kerner stiger (N. Bohr, W. Pauli, E. Schrödinger, W. Heisenberg, etc.).

I øjeblikket har D. I. Mendeleevs periodiske lov følgende formulering: "egenskaber af kemiske grundstoffer, såvel som formerne og egenskaberne af de grundstoffer, der dannes af dem simple stoffer og forbindelser er periodisk afhængige af størrelsen af ​​ladningerne af kernerne i deres atomer".

Det særlige ved den periodiske lov blandt andre grundlæggende love er, at den ikke har et udtryk i form af en matematisk ligning. Lovens grafiske (tabel) udtryk er det periodiske system af grundstoffer udviklet af Mendeleev.

Den periodiske lov er universel for universet: som den berømte russiske kemiker N.D. Zelinsky billedligt bemærkede, var den periodiske lov "opdagelsen af ​​den gensidige forbindelse mellem alle atomer i universet."

Undersøgelse af ændringen i grundstoffernes kemiske egenskaber afhængigt af værdien af ​​deres relative atommasse(atomvægt), opdagede D. I. Mendeleev i 1869 lov om periodicitet disse egenskaber: "Egenskaberne af grundstofferne, og derfor egenskaberne ved de simple og komplekse legemer, de danner, er periodisk afhængige af grundstoffernes atomvægt."

Fysisk grundlag Den periodiske lov blev oprettet i 1922 af N. Bohr. Da kemiske egenskaber bestemmes af strukturen af ​​atomets elektronskaller, mendeleevs periodiske system er en naturlig klassificering af grundstoffer baseret på deres atomers elektroniske strukturer. Det enkleste grundlag for denne klassificering er antallet af elektroner i et neutralt atom, som er lig med ladningen af ​​kernen. Men når en kemisk binding dannes, kan elektroner omfordeles mellem atomer, men ladningen af ​​kernen forbliver uændret, derfor siger den moderne formulering af den periodiske lov: "Egenskaberne af grundstoffer er periodisk afhængige af ladningerne af kernerne i deres atomer".

Denne omstændighed afspejles i det periodiske system i form af vandrette og lodrette rækker - perioder og grupper.

Periode– vandret række med det samme antal elektroniske lag, periodenummeret falder sammen med værdien af ​​hovedkvantetallet n ydre niveau (lag); Der er syv sådanne perioder i det periodiske system. Den anden og efterfølgende perioder begynder med et alkalisk grundstof ( ns 1) og slutter med en ædelgas ( ns 2 n.p. 6).

Lodret Det periodiske system er opdelt i otte grupper, som er inddelt i de vigtigste - A , bestående af s- Og s-elementer, og side – B-undergrupper indeholdende d-elementer. Undergruppe III B, undtagen d-elementer, indeholder 14 4 f- og 5 f-elementer (4 f- og 5 f-familier). Hovedundergrupperne indeholder det samme antal elektroner i det ydre elektronlag, hvilket er lig med gruppetallet.

I hovedundergrupperne er valenselektroner (elektroner, der kan dannes kemiske bindinger) er placeret på s- Og s-orbitaler af det ydre energiniveau, i sideorbitaler - på s-orbitaler af de ydre og d-orbitaler af det præ-ydre lag. Til f-valenselementer er ( n – 2)f- (n – 1)d- Og ns-elektroner.

Ligheden af ​​grundstoffer inden for hver gruppe er det vigtigste mønster i det periodiske system. Derudover skal det bemærkes, at diagonal lighed i par af elementer Li og Mg, Be og Al, B og Si osv. Dette mønster skyldes tendensen til, at egenskaber ændrer sig vertikalt (i grupper) og deres ændringer horisontalt (i perioder).

Alt ovenstående bekræfter, at strukturen af ​​den elektroniske skal af et grundstofs atomer ændres periodisk med stigende atomnummer af elementet. På den anden side er egenskaberne bestemt af strukturen af ​​elektronskallen og er derfor periodisk afhængige af ladningen af ​​atomkernen. Dernæst overvejes nogle periodiske egenskaber ved grundstoffer.

Sammenhæng mellem elektronisk struktur elementer og deres placering i det periodiske system er præsenteret i tabel. 2.2.

Første periode (n = 1, l= 0) består af to elementer H (1 s 1) og han (1 s 2).

I anden periode (n = 2, l= 0, 1) udfyldes s- Og s-orbitaler fra Li til Ne. Elementerne er navngivet i overensstemmelse hermed s- Og s-elementer.

I tredje periode fem vises d-orbitaler ( n = 3, l= 0, 1, 2). Mens de er ledige, og den tredje periode, ligesom den anden, indeholder otte s-elementer af grundstoffer fra Na til Ar.

Kalium og calcium, ved siden af ​​argon, har 4 på det ydre niveau s-elektroner ( Den fjerde periode). Udseende 4 s-elektroner i nærværelse af fri 3 d-orbitaler skyldes afskærmningen af ​​kernen med tætte 3 s 2 3s 6-elektronisk lag. På grund af frastødningen fra dette lag af eksterne elektroner for kalium og calcium, 4 s 1 - og 4 s 2 stater. Ligheden mellem K og Ca med henholdsvis Na og Mg, udover en rent "kemisk" begrundelse, bekræftes også af elektroniske spektre.

Med en yderligere stigning i ladningen af ​​scandium 3, ved siden af ​​calcium d- staten bliver energimæssigt mere gunstig end 4 s, det er derfor 3 er befolket d-orbital (fig. 2.3). Ud fra en analyse af elektronenergiens afhængighed af et grundstofs atomnummer formulerede V. M. Klechkovsky en regel, ifølge hvilken energien af ​​atomare orbitaler stiger, når summen stiger ( n + l). Hvis mængderne er lige store, udfyldes niveauet med det mindste først. n og store l og så med mere n og mindre l. Så for K og Ca er 4 fyldt s-orbital (4 + 0 = 4), og derefter er Sc fyldt med 3 d-orbital (3 + 2 = 5).

Ovenstående ræsonnement bekræftes af eksperimentelle data om energiændringer s-, s-, d-Og f-orbitaler afhængig af grundstoffets atomnummer. Som det følger af fig. 1.3, energiværdierne af forskellige tilstande afhænger af ladningen af ​​kernen Z, og jo mere Z, jo mindre disse tilstande adskiller sig i energi. Arten af ​​denne forskel er sådan, at kurverne, der udtrykker ændringen i energi, skærer hinanden. Så for grundstofferne K og Ca ( Z= 19 og 20) energi 3 d-orbitaler højere end 4 s, og for elementer med Z≥ 21 energi 3 d-orbitaler lavere end 4 s. Starter med scandium ( Z= 21) udfyldt med 3 d-orbital, og forbliver i det ydre lag4 s-elektroner. Derfor, i den fjerde periode i serien fra Sc til Zn, alle ti 3 d-elementer - metaller med den laveste oxidationstilstand, normalt 2, på grund af ekstern 4 s-elektroner. Generel elektronisk formel disse elementer er 3 d 1–10 4s 1-2. For krom og kobber observeres elektronlækage (eller svigt) ved d-niveau: Cr –3 d 5 4s 1, Cu – 3 d 10 4s 1 . Sådan et gennembrud med ns- på ( n – 1)d-niveau observeres også i Mo, Ag, Au, Pt og andre elementer og forklares ved energiernes nærhed ns- og ( n – 1)d-niveauer og stabilitet af halve og helt fyldte baner.

Dannelse af kationer d-elementer er forbundet med tabet primært af eksterne ns- og først derefter ( n – 1)d-elektroner. For eksempel:

Femte periode gentager den fjerde - den har også 18 elementer og 4 d-elementer, såsom 3 d danne et indsat årti (4 d 1–10 5s 0–2).

I sjette periode efter lanthan (5 d 1 6s 2) – analoger af scandium og yttrium følger 14 4 f-elementer – lanthanider. Egenskaberne for disse elementer er meget tætte, da de dybtliggende ( n – 2)f-underniveau. Generel formel for lanthanider 4 f 2–14 5d 0–1 6s 2 .

Ioner af 4f-elementer dannes som følger:

Efter 4 f-elementer udfyldes 5 d- og 6 s-orbitaler.

Syvende periode gentager delvist den sjette. 5 f-elementer kaldes aktinider. Deres generel formel 5f 2–14 6d 0–1 7s 2. Dette efterfølges af 6 mere kunstigt opnåede 6 d-elementer i den ufuldstændige syvende periode.