Үелэх систем ба үелэх хууль Менделеевийн үелэх хууль, үелэх системийн бүтэц, элементийн шинж чанарын үе ба бүлэг дагуу өөрчлөгдөх хандлага (атомын радиус, иончлолын энерги, цахилгаан сөрөг чанар) болон s, p, d ангиллыг ЭЕШ-д бэлдэх түвшинд гүнзгий судална.
1 1. Менделеевийн үелэх хууль ба түүний орчин үеийн томьёололҮелэх систем бол химийн «газрын зураг». Элемент хаана байгааг мэдвэл түүний радиус, идэвх, ямар ион үүсгэхийг цээжлэлгүйгээр хэлж чадна. ЭЕШ-д энэ сэдвээс жил бүр хэд хэдэн даалгавар ирдэг.
1869 онд Д.И.Менделеев элементүүдийг атомын массын өсөх дарааллаар эрэмбэлэв. Тэгэхэд химийн шинж чанар тодорхой тоо хэдийн дараа давтагдаж байгааг нээсэн.
Энэ давтагдах зүй тогтлыг тэрээр үелэх хууль гэж нэрлэв. Тэр бүр нээгдээгүй элементүүдийн шинжийг (жишээ нь экасилици буюу герман Ge) урьдчилан зөв таамагласан.
Хожим Мозли (Moseley) рентген спектрийн судалгаагаар жинхэнэ дараалал нь атомын масс биш, цөмийн цэнэг буюу протоны тоо (атомын дугаар Z) гэдгийг тогтоосон.
Үелэх хуулийн орчин үеийн томьёолол:
Элементийн болон тэдгээрийн нэгдлийн шинж чанар нь атомын цөмийн цэнэгээс (атомын дугаар Z) үелэн хамаарна.
Үелэлтийн жинхэнэ шалтгаан нь гаднах энергийн түвшний валент электронуудын байрлал тодорхой тоо хэдийн дараа давтагддагт оршино.
Атомын дугаар Z = протоны тоо = (саармаг атомд) электроны тоо. Электрон бүтэц давтагддаг учраас шинж чанар давтагддаг.
Энгийнээр: Долоо хоногийн өдрүүд шиг: Ням гарсны дараа дахин Даваа ирдэг. Элементүүд Z-ээр цуварсаар тодорхой тооны дараа ижил шинж давтагдана, учир нь гадна электроны бүтэц давтагддаг.
ЭЕШ-ийн заль. Менделеев ба Мозли хоёрыг солиулдаг. Менделеев элементийг атомын масс (Ar) -аар, Мозли цөмийн цэнэг (Z) -ээр эрэмбэлсэн. «Орчин үеийн» гэсэн үг асуултад байвал хариу нь Z.
Шалгах асуулт
Орчин үеийн үелэх хуулийн дагуу элементийн шинж чанар юунаас үелэн хамаарах вэ?
A Атомын массаас (Ar) B Цөмийн цэнэг буюу атомын дугаар Z-ээс C Нейтроны тооноос D Атомын радиусаас
Цээжлэх карт · дарж эргүүл (0/9)
Үе Хэвтээ мөр. Дугаар = энергийн түвшний тоо. A бүлэг Босоо багана. Дугаар = валент электроны тоо. s-элемент Сүүлчийн e⁻ ns-д: IA, IIA, H, He. p-элемент Сүүлчийн e⁻ np-д: IIIA–VIIIA. d-элемент Сүүлчийн e⁻ (n−1)d-д: шилжилтийн металл, B бүлэг. Атомын радиус Баруун тийш ↓, доош ↑. Хамгийн том: Cs, Fr. Иончлолын энерги Баруун тийш ↑, доош ↓. Хамгийн бага: Cs, Fr. Цахилгаан сөрөг чанар Баруун тийш ↑, дээш ↑. Хамгийн их: F (4.0). Металл шинж Зүүн доош ↑. Хамгийн идэвхтэй металл: Fr, Cs.
2 2. Үелэх системийн бүтэц: үе ба бүлэгҮелэх систем нь хэвтээ эгнээ (үе) ба босоо багана (бүлэг)-аас тогтоно. Шинэ үе бүр шинэ энергийн түвшин (давхарга) эхэлснийг заана.
Нэг бүлгийн элементүүд ижил тооны валент электронтой. Иймээс тэдний химийн шинж төстэй.
Үе (period): Хэвтээ эгнээ. Үеийн дугаар = гаднах энергийн түвшний дугаар (хамгийн их үндсэн квант тоо n).
Бүлэг (group): Босоо багана. Гол дэд бүлгийн (A бүлэг) элементийн хувьд бүлгийн дугаар = валент электроны тоо.
Нүдээрээ хар
Давхаргын тоо = үеийн дугаар, гадна давхаргын электрон = бүлгийн дугаар. Нийт 7 үе байна. 1-р үе зөвхөн 2 элемент (H, He), 2 ба 3-р үе тус бүр 8, 4 ба 5-р үе тус бүр 18, 6 ба 7-р үе 32 элемент агуулна.
Сайн хийн дугаараар үеийг олох Сайн хийн Z-ийг цээжил: 2, 10, 18, 36, 54, 86. Z аль хоёрын хооронд орохыг хар: 10 < Z ≤ 18 бол 3-р үе, 18 < Z ≤ 36 бол 4-р үе. Жишээ: Ca (20) → 4-р үе, Br (35) → 4-р үе.
Үеийн урт нь тухайн түвшинд бөглөгдөх орбиталийн багтаамжтай холбоотой (s — 2, p — 6, d — 10, f — 14 электрон).
Бүлгийг уламжлалт байдлаар A (гол дэд бүлэг, s ба p элемент) ба B (туслах дэд бүлэг, d элемент буюу шилжилтийн металл) гэж хуваадаг. IUPAC-ийн орчин үеийн дугаарлалаар 1-18 хүртэл дугаарладаг.
Элементийн байрлалыг электрон бүтцээр тогтоох
Z = 17 элемент үелэх системийн хэддүгээр үе, хэддүгээр бүлэгт (A бүлэг) орших вэ? Аль элемент болохыг нэрлэ.
Бодолтыг эхлүүлэх 0/5 Эхлээд өөрөө оролдоод үз. Шалгах асуулт
Гол дэд бүлгийн (А бүлэг) элементийн хувьд бүлгийн дугаар нь юутай тэнцүү вэ?
A Энергийн түвшний тоотой B Нейтроны тоотой C Гаднах түвшний валент электроны тоотой D Цөм дэх протоны тоотой
3 3. Валент электрон ба электрон бүтцээр ангилах (s, p, d, f)Валент электрон нь атомын гаднах энергийн түвшинд орших, химийн холбоо үүсгэхэд оролцдог электронууд юм.
Тэдгээрийн тоо ба байрлал нь элементийн валент, исэлдэлтийн зэрэг, химийн идэвхийг тодорхойлдог.
Электрон бүтцээр элементийн ангилал — сүүлчийн (хамгийн их энергитэй) электрон аль дэд түвшинд орсноор тодорхойлно:
s-элемент: сүүлчийн электрон ns дэд түвшинд (IA, IIA бүлэг + H, He).
p-элемент: сүүлчийн электрон np дэд түвшинд (IIIA–VIIIA бүлэг).
d-элемент: сүүлчийн электрон (n−1)d дэд түвшинд (шилжилтийн металл, B бүлэг).
f-элемент: сүүлчийн электрон (n−2)f дэд түвшинд (лантаноид, актиноид).
Жишээ нь Na (Z=11): 1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 1 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^1 1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 1 . Сүүлчийн электрон 3s-д орсон тул s-элемент.
Mn (Z=25): [ Ar ] 3 d 5 4 s 2 [\text{Ar}]\,3d^5\,4s^2 [ Ar ] 3 d 5 4 s 2 . Сүүлчийн электрон 3d-д орсон тул d-элемент (шилжилтийн металл).
Орбитал бөглөх дараалал нь энергийн өсөх дарааллыг (Клечковскийн дүрэм, n + l) дагана: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d... Иймээс 4s орбитал 3d-ээс өмнө бөглөгддөг.
ЭЕШ-ийн заль. Fe-ийн бүтцийг . . .3 d 6 4 s 2 ...3d^6\,4s^2 ...3 d 6 4 s 2 гэж бичээд «хамгийн сүүлд 4s бичигдсэн тул s-элемент» гэж сонгуулдаг. Бичих дараалал биш, дүүргэх дараалал чухал: 4s эхэлж, 3d сүүлд дүүрнэ, тиймээс d-элемент. Хурдан арга: IA/IIA бол s, IIIA–VIIIA бол p, B бүлэг (шилжилтийн металл) бол d. Электрон бүтэц өгсөн бол сүүлд дүүрсэн дэд түвшний үсгийг хар.
Шалгах асуулт
Дараах электрон бүтэцтэй элемент аль ангилалд хамаарах вэ: 1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 6 3 d 6 4 s 2 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6\,3d^6\,4s^2 1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 6 3 d 6 4 s 2 (Z = 26)? A s-элемент B p-элемент C d-элемент (шилжилтийн металл) D f-элемент
4 4. Шинж чанарын үелэх хандлага: радиус ба иончлолын энергиҮелэх системд элементийн шинж чанар тогтсон чиглэлд жигд өөрчлөгддөг. Гол хоёр шалтгаан бий.
(1) Цөмийн цэнэг Z нэмэгдэнэ. (2) Электрон шинэ түвшинд орж, дотоод электронууд халхална (экранчлал). Эдгээрийн харьцаа нь үр дүнтэй цөмийн цэнэг Z e f f Z_{eff} Z e f f -ийг тодорхойлно.
Атомын радиусын хандлага:
Үе дагуу (зүүнээс баруун тийш): радиус БАГАСНА — Z_eff нэмэгдэж электроныг цөм рүү татна.
Бүлэг дагуу (дээрээс доош): радиус ИХСЭНЭ — шинэ энергийн түвшин нэмэгдэнэ.
Иймээс хамгийн том атом нь зүүн доод буланд (Fr, Cs), хамгийн жижиг нь баруун дээд буланд (He, H, F орчим).
ЭЕШ-ийн заль. «Протон нэмэгдэх тусам атом томорно» гэж бодуулдаг. Үе дагуу баруун тийш протон нэмэгдэх ч давхарга нэмэгдэхгүй, харин цөм илүү хүчтэй татна. Иймээс Na-аас Cl хүртэл радиус багасна .
Иончлолын энерги ( E i E_i E i ) нь хийн төлөвт буй саармаг атомаас хамгийн сул холбоотой нэг электроныг салгахад шаардагдах хамгийн бага энерги юм.
Энэ нь радиустай урвуу хандлагатай. Атом жижиг, Z e f f Z_{eff} Z e f f их байх тусам электроныг салгахад илүү их энерги хэрэгтэй.
Энгийнээр: Жижиг ангид багш бүх сурагчаа сайн хянадаг, том заалны арын эгнээг бараг барьж чаддаггүй. Атом том байх тусам цөм гадна электроноо сул барьдаг тул салгахад амархан: иончлолын энерги бага.
Эхний иончлолын энергийн процесс. Eᵢ нь үргэлж эерэг (эндотерм) утгатай — электрон салгахад энерги зарцуулагдана. Иончлолын энерги ба цахилгаан сөрөг чанарын хандлага:
Үе дагуу баруун тийш: ИХСЭНЭ.
Бүлэг дагуу доош: БАГАСНА.
Иймээс хамгийн их иончлолын энерги нь баруун дээд буланд (инертийн хий He, Ne, мөн F), хамгийн бага нь зүүн доод буланд (шүлтийн металл Cs, Fr).
Баруун дээр = их, зүүн доор = том Иончлолын энерги, цахилгаан сөрөг чанар, металл бус шинж баруун-дээд буланд (F) хамгийн их. Радиус ба металл шинж эсрэгээрээ зүүн-доод буланд (Cs, Fr) хамгийн их. Нэг сумыг цээжлээд бусдыг нь эсрэгээр нь бод.
Радиусыг харьцуулах
Na, Mg, K гурван элементийг атомын радиусын өсөх дарааллаар (бага → их) эрэмбэл.
Бодолтыг эхлүүлэх 0/3 Эхлээд өөрөө оролдоод үз. ЭЕШ-ийн заль. Иончлолын энерги ба цахилгаан сөрөг чанар баруун-дээш өсдөг, атомын радиус зүүн-доош өсдөг. «Хамгийн их» гэж асуусныг «хамгийн бага» гэж уншвал эсрэг булангийн элементийг сонгоно. Аль шинжийг асууж байгааг дугуйлж тэмдэглэ.
Шалгах асуулт
Дараах элементүүдээс иончлолын эхний энерги хамгийн ИХ нь аль нь вэ?
A Li B Na C F D Cs
Шалгах асуулт
Аль атомын радиус хамгийн ИХ вэ?
A Na B Mg C K D Cl
5 5. Электрон сонирхол, цахилгаан сөрөг чанар ба металл/металл бус шинжЭлектрон сонирхол ( E e a E_{ea} E e a ) нь хийн төлөвт буй саармаг атом нэг электрон нэмж авч анион болоход дагалдах энергийн өөрчлөлт юм.
Ихэнх металл бус, ялангуяа галогенуудын хувьд энэ процесс энерги ялгаруулдаг (экзотерм). Иймээс тэд электрон авах хандлага өндөртэй.
Электрон сонирхлын процесс. Галогенуудын хувьд их хэмжээний энерги ялгардаг (хамгийн өндөр нь Cl). Цахилгаан сөрөг чанар (χ) нь холбоонд орсон атом холбоосын электрон хосыг өөр рүүгээ татах чадвар юм.
Полингийн шкалаар хамгийн өндөр нь фтор (χ = 4.0), хамгийн бага нь шүлтийн металлууд (Cs, Fr ≈ 0.7).
Металл ба металл бус шинжийн хандлага:
Үе дагуу баруун тийш: металл шинж БАГАСЧ, металл бус шинж ИХСЭНЭ.
Бүлэг дагуу доош: металл шинж ИХСЭЖ, металл бус шинж БАГАСНА.
Иймээс хамгийн идэвхтэй металл нь зүүн доод буланд (Fr, Cs), хамгийн идэвхтэй металл бус нь баруун дээд буланд (F). Металл ба металл бусыг тусгаарлах «шаталсан зураас» дагуу металлоид (B, Si, Ge, As...) элементүүд оршино.
Металлууд валент электроноо амархан өгч катион болдог. Иймээс ангижруулагч шинжтэй.
Металл бусууд электрон авч анион болох хандлагатай. Иймээс исэлдүүлэгч шинжтэй.
Металл, металл бусыг нэг шатаар хуваах Үелэх систем дээр B-ээс At хүртэл шат хэлбэрийн зураас тат. Зүүн доод тал нь металл, баруун дээд тал нь металл бус (H үл хамаарна), зураасны дагуух B, Si, As зэрэг нь хагас металл.
Цахилгаан сөрөг чанарын ялгаагаар холбоосын төрлийг тодорхойлох даалгавар гардаг: ялгаа их (>1.7 орчим) бол ион холбоо, 0.4–1.7 бол туйлт ковалент, бараг 0 бол туйлгүй ковалент.
ЭЕШ-ийн заль. Электрон сонирхол хамгийн их нь F гэж сонгуулдаг. Харин хлор (Cl) -ын электрон сонирхол хамгийн их. Фтор нь цахилгаан сөрөг чанараараа хамгийн их (4.0). Хоёр нэр томьёог ялгаарай.
Шалгах асуулт
Дараах элементүүдийн дотроос цахилгаан сөрөг чанар хамгийн ӨНДӨР нь аль нь вэ?
A Na B Cl C F D I
Шалгах асуулт
Үе дагуу зүүнээс баруун тийш шилжихэд элементийн ямар шинж ИХСЭХ вэ?
A Атомын радиус B Металл шинж C Металл бус шинж ба цахилгаан сөрөг чанар D Электрон өгөх хандлага
Менделеев: атомын массаар. Орчин үе (Мозли): цөмийн цэнэг Z-ээр. Үе = давхаргын тоо, A бүлэг = валент электроны тоо. s, p, d ангиллыг сүүлд дүүрсэн дэд түвшнээр тогтооно. Fe нь d-элемент. Радиус: баруун тийш ↓, доош ↑. Хамгийн том Cs/Fr. Иончлолын энерги, цахилгаан сөрөг чанар, металл бус шинж: баруун-дээш ↑. Хамгийн цахилгаан сөрөг нь F (4.0), электрон сонирхол хамгийн их нь Cl. Хичээл дууслаа. 9 шалгах асуулт хүлээж байна. Одоо цагтай сорилоор өөрийгөө шалга.