2.12. Значение периодического закона и периодической системы Д. И. Менделеева для развития науки

Н. Бор назвал периодическую систему Менделеева «путеводной нитью в разработке теории электронного строения атома». На основании периодической системы были разработаны теория химической связи, концепции атомных и ионных радиусов, электроотрицательности и т. д. Структура «естественной системы химических элементов», разработанная Д. И. Менделеевым в 1869–1871 годах, оказалась настолько совершенной, что мало отличается от современной. Разумеется, многие открытия в области химии и физики вносили в нее изменения, но сбылись пророческие слова Д. И. Менделеева: «По-видимому, периодическому закону будущее не грозит разрушением, а только надстройки и развитие обещает».

Характеристика химического элемента по его положению в периодической системе и строению атома

По положению химического элемента в периодической системе можно дать довольно полную его характеристику. Ключевую роль играет атомный (порядковый) номер, определяющий строение атома. Строение электронной оболочки атома, в свою очередь, определяет состав образуемых простых и сложных веществ и их свойства.

Рис. 23. Памятник
Д. И. Менделееву на фоне
мозаичного панно периодической
таблицы (Санкт-Петербург)

Изучая химию в 8-м классе, вы уже составляли характеристику химического элемента. В 11-м классе вы будете более широко использовать приобретенные знания о строении атома и состоянии электронов в атоме и описывать элемент по следующему плану.

1. Положение в периодической системе (атомный номер, период, группа), относительная атомная масса.

2. Строение атома:

• а) состав ядра: заряд, число протонов, а также нейтронов для определенного нуклида;
• б) строение электронной оболочки: общее число электронов, число энергетических уровней, распределение электронов по энергетическим уровням (электронная схема), подуровням (формула электронной конфигурации) и орбиталям (электронно-графическая схема);
• в) конфигурация внешнего электронного слоя.

3. Степени окисления атомов элемента (высшая, низшая). Электроотрицательность.

4. Простое вещество: химическая формула, свойства простого вещества (агрегатное состояние при н. у., металл или неметалл).

5. Соединения элемента: высший оксид и соответствующий ему гидроксид, характеристика их кислотно-основных свойств; формула водородного соединения.

Следует отметить, что, составляя более развернутую характеристику, можно провести сравнение электроотрицательности, металлических или неметаллических свойств простого вещества, кислотно-основных свойств оксидов и гидроксидов с аналогичными свойствами других элементов в группе или периоде. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Предположения о свойствах веществ делает вполне уместным составление некоторых уравнений реакций. Например, можно подтвердить кислотные свойства записью уравнений реакций со щелочами, основные — с кислотами, амфотерные — и с кислотами, и со щелочами. Однако более детальные знания кислотно-основных и окислительно-восстановительных свойств элементов вы получите, изучая разделы «Неметаллы» и «Металлы».

Вопросы, задания, задачи

1. В чем вы видите значение периодического закона и периодической системы Д. И. Менделеева для развития науки?

2. По приведенному в тексте параграфа плану составьте описание следующих химических элементов:

• а) сера;
• б) хлор;
• в) алюминий;
• г) натрий.

3. Опишите положение в периодической системе элементов, имеющих конфигурацию внешнего электронного слоя:

• а) 4s1;
• б) 3s23p6;
• в) 2s22p2;
• г) 2s22p3.

4. Составьте уравнения реакций, подтверждающих кислотные свойства:

• а) высшего оксида серы;
• б) гидроксида, соответствующего высшему оксиду азота.

5. Составьте уравнения реакций с соляной кислотой:

• а) оксида и гидроксида магния;
• б) оксида и гидроксида лития.

6. Составьте уравнения реакций, подтверждающих амфотерность:

• а) оксида цинка;
• б) оксида алюминия;
• в) гидроксида цинка;
• г) гидроксида алюминия.

7. В каждой паре укажите элемент с большей электроотрицательностью:

• а) Si и S;
• б) N и F;
• в) Сl и I;
• г) S и Se;
• д) P и Cl;
• е) С и Рb.

8. Исходя из положения элементов в периодической системе, сравните кислотные свойства гидроксидов:

• а) кремния и серы;
• б) азота и фосфора.

9. До открытия периодического закона относительная атомная масса бериллия принималась равной 13,8, а формула его оксида записывалась как Be2O3. Д. И. Менделеев поместил этот элемент в одну группу с магнием. Определите, как при этом должна была измениться атомная масса бериллия. Ответ подтвердите расчетом.

10. Относительная плотность по водороду водородного соединения состава Н2Э равна 17. Установите элемент.

*Самоконтроль

1. В IVА-группе в 3-м периоде расположен элемент:

• а) Sc;
• б) Ga;
• в) Al;
• г) Si.

2. Химическому элементу с атомным номером 35 соответствуют записи:

• а) 2е–, 8е–, 18е–, 7е–;
• б) 2е–, 8е–, 7е–;
• в) 1s22s22p63s23p64s23d104р5;
• г) .

3. Высший гидроксид состава Н2ЭО4 имеют элементы:

• а) C;
• б) Cr;
• в) Se;
• г) S.

4. Соли образуются в реакциях кислот с высшими оксидами элементов:

• а) Sr;
• б) N;
• в) K;
• г) Сl.

5. Формула летучего водородного соединения элемента 5-го периода Н2Э. Укажите этот элемент:

• а) О;
• б) Sr;
• в) Te;
• г) S.