Радиус атома – некоторая сфера в которой расположено 90% электронной плотности.
По периоду радиус атома уменьшается при увеличении кулоновских сил.
По группе радиус увеличивается(если он увеличивается, то L (длина связи) увеличивается
Периодический закон был открыт Д. И. Менделеевым в 1869 г. Приведу современную его формулировку «Свойства химических элементов и их соединений находятся в периодической зависимости от заряда ядра атомов». Это означает, что если расставить химические элементы в порядке возрастания ядра, то их свойства будут сначала постепенно изменяться, а затем через несколько элементов эти изменения будут повторяться.
Рассмотрим элементы первого периода.
Периоды - это горизонтальные последовательности химических элементов. И в атоме водорода (Н) и в атоме гелия (Не) все электроны находятся на первом электронном уровне. У атома водорода заряд ядра +1 и на первом электронном слое находится 1
электрон. У атома гелия заряд ядра +2, и на первом электронном слое находится 2
отрицательно заряженных электрона. Попробуем понять в каком случае притяжение
между ядром и электронами будет сильнее. Логично, что 2 больше, чем один. Значит
электроны в атоме гелия притягиваются сильнее. Это означает, что они будут ближе находиться к ядру. Следовательно размер гелия будет меньше, будет меньше и его радиус.
Такая же закономерность будет повторяться в первом, втором и во всех последующих периодах. Это означает, что в периодах слева направо уменьшаются размеры атомов, а справа налево естественно увеличиваются.
Группа элементов это вертикальная последовательность химических элементов в периодической системе. Каждая из групп имеет две подгруппы: главную и побочную. Элементы первых трех периодов относятся только к главным подгруппам. К главным подгруппам относятся также те элементы больших периодов (начиная с четвертого), которые расположены с той же стороны клеточки, как и элементы первых трех периодов. Рассмотрим два атома: атом водорода и атом лития (Li). Оба атома находятся в одной группе (I) и имеют по 1 электрону во внешнем электронном слое. Разница состоит в том, что у атома водорода внешний электрон находится на первом электронном слое, а у лития – на втором. Очевидно, что размер атома лития больше, чем атома водорода.
Следовательно, радиус увеличивается сверху вниз.
1.Радиусы атомов,их изменение в периодах и группах Периодической системы. Зависимость кислотно-основных свойств соединения от радиуса центрального атома.
Д.И. Менделеев сформулировал Периодический закон: "Свойства элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел находятся в периодической зависимости от их атомного веса".
Менделеев учитывал, что для некоторых элементов атомные массы могли быть определены недостаточно точно. В современной Периодической системе известны некоторые исключения в порядке возрастания масс атомов, что связано с особенностями изотопного состава элементов:
Cl − 35,5 Ar − 39,9 K − 39,1; Fe − 55,8 Co − 58,9 Ni − 58,7.
После того, как было доказано ядерное строение атома и равенство порядкового номера элемента заряду ядра его атома, Периодический закон получил новую формулировку: "Свойства элементов, а также образуемых ими простых и сложных веществ находятся в периодической зависимости от заряда ядра".
Заряд ядра атома определяет число электронов. Электроны определенным образом заселяют атомные орбитали, причем строение внешней электронной оболочки периодически повторяется, что выражается в периодическом изменении химических свойств элементов и их соединений.
В периодах орбитальные атомные радиусы по мере увеличения заряда ядра уменьшаются из-за роста притяжения внешних электронов к ядру.
В подгруппах радиусы в основном увеличиваются из-за возрастания числа электронных оболочек.
У s- и p-элементов изменение радиусов как в периодах, так и в подгруппах более ярко, чем у d- и f-элементов, поскольку d- и f-электроны внутренние. Уменьшение радиусов у d- и f-элементов в периодах называется d- и f-сжатием.
Слева направо по периоду:
● засчёт увеличения заряда ядра и роста притяжения внешней электронной оболочки к ядру уменьшается радиус атома;
● возрастают неметаллические свойства и уменьшаются металлические свойства, т.к. растёт притяжение внешних электронов к ядру;
● возрастает число валентных электронов и соответственно высшая положительная степень окисления (равная номеру группы и числу валентных электронов);
● появляется отрицательная степень окисления у неметаллов, т.к. элемент-неметалл стремится приниать электроны до 8 (оболочка инертного газа).
● меняется характер высшего оксида и гидроксида от основного через амфотерный к кислотному*. Кислотные свойства оксидов и гидроксидов таким образом, ВОЗРАСТАЮТ, а основные свойства УМЕНЬШАЮТСЯ.
● меняется тип водородного соединения от солеобразного у металлов (в них степень окисления водорода = -1), к летучим у неметаллов со степенью окисления водорода +1, причём увеличивается кислотный характер этих водородных соединений.
Сверху вниз по подгруппе:
● Возрастает радиус атома, т.к. растёт число электронных слоёв.
● Усиливаются металлические свойства и уменьшаются неметаллические свойства засчёт уменьшения притяжения внешних электронов к ядру;
● Меняется характер высшего оксида и гидроксида – основный характер увеличивается, а кислотный характер уменьшается;
● Возрастают восстановительные свойства элементов, т.к. увеличивается способность отдавать электроны.
Кислотно-основные свойства соединений. Свойства оксидов и гидроксидов элементов зависят главным образом от заряда и радиуса центрального атома. С ростом положительного заряда (точнее, степени окисления) центрального атома кислотный характер этих соединений становится более выраженным.
Сверху вниз в подгруппе при одинаковости заряда (степени окисления) центрального атома с увеличением его радиуса кислотные свойства оксидов и гидроксидов ослабевают, а основные – усиливаются.
2.Роль молекул растворителя в процессах электролитической диссоциации.
Инструкция
Первым делом, под рукой должна иметься обычная таблица Менделеева, в которой по порядку расставлены все известные человечеству химические элементы. Найти эту таблицу очень легко в любом справочнике по химии, школьном учебнике, либо же ее можно приобрести отдельно, в ближайшем книжном магазине.
В правом верхнем углу у каждого из химических элементов указан его порядковый номер. Этот номер полностью совпадает с атомным радиусом данного атома .
Например, порядковый номер хлора (Cl) - 17. Это означает, что расстояние от ядра атома хлора до самой дальней его орбиты движения стабильного электрона равно 17 пм. Если требуется найти не только атомный радиус, но и распределение электронов по электронным орбитам, то эти данные можно подчеркнуть из столбика цифр, расположенного справа от названия химического элемента.
В строении планеты Земля выделяют ядро, мантию и кору. Ядро – центральная часть, расположенная наиболее далеко от поверхности. Мантия располагается под корой и выше ядра . Наконец, кора – внешняя твердая оболочка планеты.
Инструкция
Одним из первых высказал предположение о существовании ядра британский химик и физик Генри Кавендиш в XVIII веке. Ему удалось вычислить массу и среднюю плотность Земли. Он сравнил плотность Земли с плотностью пород на поверхности. Было установлено, что поверхностная плотность значительно ниже средней.
Немецким сейсмологом Э. Вихертом было доказано существование ядра Земли в 1897 году. Американский геофизик Б. Гуттенберг в 1910 году определил глубину залегания ядра – 2900 км. По предположениям ученых, ядро состоит из сплава железа , никеля и других элементов, обладающих сродством к железу: золота, углерода, кобальта, германия и других.
Средний радиус ядра составляет 3500 километров. Кроме того, в строении ядра Земли выделяют твердое внутреннее ядро, имеющее радиус около 1300 километров, и жидкое внешнее радиус ом около 2200 километров. В центре ядра температура достигает 5000°C. Массу ядра оценивают почти в 2 10^24 кг.
Можно провести аналогию между строением планет и строением атома. В атоме также выделяется центральная часть – ядро, причем в ядре сосредоточена основная масса. Размеры атомных ядер составляют несколько фемтометров (от лат. femto - 15). Приставка «фемто» означает домножение на десять в минус пятнадцатой степени. Таким образом, ядро атома в 10 тысяч раз меньше самого атома, и в 10^21 раз меньше размеров ядра Земли.
Чтобы оценить радиус планеты, используют косвенные геохимические и геофизические методы. В случае с атомом проводят анализ распада тяжелых ядер, учитывая не столько геометрический радиус , сколько радиус действия ядерных сил. Идею о планетарном строении атома выдвинул Резерфорд. Зависимость массы ядра от радиус а не является линейной.
Видео по теме
Для того чтобы определить массу атома , найдите молярную массу одноатомного вещества, используя таблицу Менделеева. Затем эту массу поделите на число Авогадро (6,022 10^(23)). Это и будет масса атома, в тех единицах, в которых измерялась молярная масса. Масса атома газа находится через его объем, который легко измерить.
Определение массы атома газа В том случае, если в сосуде есть газ неизвестной природы, определите его массу в граммах, взвесив пустой сосуд и сосуд с газом, и найдите разность их масс. После этого измерьте объем сосуда с помощью линейки или рулетки, с последующим произведением расчетов или другими методами. Результат выразите в кубических метрах. Манометром измерьте давление газа внутри сосуда в паскалях, и измерьте его температуру термометром. Если шкала термометра проградуирована в градусах Цельсия, определите значение температуры в Кельвинах. Для этого к значению температуры на шкале термометра прибавьте число 273.
Для определения массы молекулы газа массу данного объема газа умножьте на его температуру и число 8,31. Результат поделите на произведение давления газа, его объема и числа Авогадро 6,022 10^(23) (m0=m 8,31 T/(P V NА)). Результатом будет масса молекулы газа в граммах. В том случае, если известно, что молекула газа двухатомная (газ не инертный) получившееся число поделите на 2. Помножив результат на 1,66 10^(-24) можно получить его атомную массу в атомных единицах массы, и определить химическую формулу газа.
Самый первый радиус орбиты движения электрона называется боровским радиусом, а энергия электронов на первой орбите называется энергией ионизации атома.
Стоит отметить, что радиус любого атома обратно пропорционален количеству протонов в его ядре, а также равен заряду его ядра.
Источники:
- как изменяется радиус атома
Периодичность - это повторяемость свойств химических и некоторых физических свойств у простых веществ и их соединений при изменении порядкового номера элементов. Она связана, в первую очередь, с повторяемостью электронного строения атомов по мере увеличения порядкового номера (а, следовательно, заряда ядра и числа электронов в атоме).
Химическая периодичность проявляется в аналогии химического поведения, однотипности химических реакций. При этом число валентных электронов, характерные степени окисления, формулы соединений могут быть разными. Периодически повторяются не только сходные черты, но и существенные различия химических свойств элементов по мере роста их порядкового номера.
Некоторые физико-химические свойства атомов (потенциал ионизации, атомный радиус), простых и сложных веществ могут быть не только качественно, но и количественно представлены в виде зависимостей от порядкового номера элемента, причем для них периодически проявляются четко выраженные максимумы и минимумы.
Вертикальная периодичность
Вертикальная периодичность заключается в повторяемости свойств простых веществ и соединений в вертикальных столбцах Периодической системы. Это основной вид периодичности, в соответствии с которым все элементы объединены в группы. Элементы одной группы имеет однотипные электронные конфигурации. Химия элементов и их соединений обычно рассматривается на основе этого вида периодичности.
Вертикальная периодичность обнаруживается и в некоторых физических свойствах атомов, например, в энергиях ионизации E i (кДж/моль):
| IA-группа | IIA-группа | VIIIA-группа |
| Li 520 | Be 900 | Ne 2080 |
| Na 490 | Mg 740 | Ar 1520 |
| K 420 | Ca 590 | Kr 1350 |
Горизонтальная периодичность
Горизонтальная периодичность заключается в появлении максимальных и минимальных значений свойств простых веществ и соединений в пределах каждого периода. Она особенно заметна для элементов VIIIБ-группы и лантаноидов (например, лантаноиды с четными порядковыми номерами более распространены, чем с нечетными).
В таких физических свойствах, как энергия ионизации и сродство к электрону, также проявляется горизонтальная периодичность, связанная с периодическим изменением числа электронов на последних энергетических подуровнях:
| Элемент | Li | Be | B | C | N | O | F | Ne |
| E i | 520 | 900 | 801 | 1086 | 1402 | 1314 | 1680 | 2080 |
| A e | −60 | 0 | −27 | −122 | +7 | −141 | −328 | 0 |
| Электронная формула (валентные электроны) | 2s 1 | 2s 2 | 2s 2 2p 1 | 2s 2 2p 2 | 2s 2 2p 3 | 2s 2 2p 4 | 2s 2 2p 5 | 2s 2 2p 6 |
| Число неспаренных электронов | 1 | 0 | 1 | 2 | 3 | 2 | 1 | 0 |
Диагональная периодичность
Диагональная периодичность - повторяемость свойств простых веществ и соединений по диагоналям Периодической системы. Она связана с возрастание неметаллических свойств в периодах слева направо и в группах снизу вверх. Поэтому литий похож на магний, бериллий на алюминий, бор на кремний, углерод на фосфор. Так, литий и магний образуют много алкильных и арильных соединений, которые часто используют в органической химии. Бериллий и алюминий имеют сходные значения окислительно-восстановительных потенциалов. Бор и кремний образуют летучие, весьма реакционноспособные молекулярные гидриды.
Диагональную периодичность не следует понимать как абсолютное сходства атомных, молекулярных, термодинамических и других свойств. Та, в своих соединениях атом лития имеет степень окисления (+I), а атом магния - (+II). Однако свойства ионов Li + и Mg 2+ очень близки, проявляясь, в частности, в малой растворимости карбонатов и ортофосфатов.
В результате объединения вертикальной, горизонтальной и диагональной периодичности появляется так называемая звездная периодичность. Так, свойства германия напоминают свойства окружающих его галлия, кремния, мышьяка и олова. На основании таких "геохимических звезд" можно предсказать присутствие элемента в минералах и рудах.
Вторичная периодичность
Многие свойства элементов в группах изменяются не монотонно, а периодически, особенно для элементов IIIA-VIIA-групп. Такое явление носит название вторичной периодичности. Так, германий по своим свойствам больше похож на углерод, чем на кремний. Известно, что силан реагирует с гидроксид-ионами в водном растворе с выделением водорода, а метан и герман не взаимодействуют даже с избытком гидроксид-ионов.
Подобные аномалии в химическом поведении элементов наблюдаются и в других группах. Так, например, для элементов 4-го периода, находящихся в VA-VIIA-группах, (As, Se, Br) характерна малая устойчивость соединений в высшей степени окисления. В то время как для фосфора и сурьмы известны пентафториды, пентахлориды и пентаиодиды, в случае мышьяка до сих получен только пентафторид. Гексафторид селена менее устойчив, чем соответствующие фториды серы и теллура. В группе галогенов хлор(VII) и иод(VII) образуют устойчивые кислородсодержание анионы, тогда как пербромат-ион, синтезированный лишь в 1968 г., является очень сильным окислителем.
Вторичная периодичность связана, в частности, с относительной инертностью валентных s -электронов за счет так называемого "проникновения к ядру", поскольку увеличение электронной плотности вблизи ядра при одном и том же главном квантовом числе уменьшается в последовательности ns > np > nd > nf .
Поэтому элементы, которые в Периодической системе стоят непосредственно после элементов со впервые заполненным p -, d - или f -подуровнем, характеризуются понижением устойчивости их соединений в высшей степени окисления. Это натрий и магний (идут после элементов с впервые заполненным р-подуровнем), р -элементы 4-го периода от галлия до криптона (заполнен d -подуровень), а также послелантаноидные элементы от гафния до радона.
Периодическое изменение атомных радиусов
Согласно представлениям квантовой механики, атомы не имеют четких границ, однако вероятность найти электрон, связанный с данным ядром, на определенном расстоянии от этого ядра быстро убывает с увеличением расстояния. Поэтому атому приписывают некоторый радиус, полагая, что в сфере этого радиуса заключена бóльшая часть электронной плотности (более 90%).
Радиусы атомов элементов находятся в периодической зависимости от их порядкового номера.
В периодах по мере увеличения заряда ядра радиусы атомов, в общем, уменьшаются, что связано с усилением притяжения внешних электронов к ядру. Наибольшее уменьшение атомных радиусов наблюдается у элементов малых периодов. В группах элементов радиусы атомов, в общем, увеличиваются, так как растет число электронных слоев. Таким образом, в изменении атомных радиусов элементов просматриваются разные виды периодичности: вертикальная, горизонтальная и диагональная.
Небольшие размеры атомов элементов второго периода приводят к устойчивости кратных связей, образованных при дополнительном перекрывании р -орбиталей, ориентированных перпендикулярно межъядерной оси. Так, диоксид углерода − газообразные мономер, молекула которого содержит две двойные связи, а диоксид кремния − кристаллический полимер со связями Si−O. При комнатной температуре азот существует в виде устойчивых молекул N 2 , в которых атомы азота соединены прочной тройной связью. Белый фосфор состоит из молекул Р 4 , а черный фосфор представляет собой полимер.
По-видимому, для элементов третьего периода образование нескольких одинарных связей выгоднее формирования одной кратной связи. Вследствие дополнительного перекрывания р -орбиталей для углерода и азота характерны анионы СО 3 2− и NO 3 − (форма треугольника), а для кремния и фосфора более устойчивы тетраэдрические анионы SiO 4 4− и PO 4 3− .
Значение Периодического закона
Периодический закон сыграл огромную роль в развитии химии и других естественных наук. Была открыта взаимная связь между всеми элементами, их физическими и химическими свойствами. Это поставило перед естествознанием научно-философскую проблемы огромной важности: эта взаимная связь должно получить объяснение. После открытия Периодического закона стало ясно, что атомы всех элементов должны быть построены по единому принципу, а их строение должно отображать периодичность свойств элементов. Таким образом, периодический закон стал важным звеном в эволюции атомно-молекулярного учения, оказав значительное влияние на разработку теории строения атома. Он также способствовал формулировке современного понятия "химический элемент" и уточнению представлений о простых и сложных веществах.
Используя Периодический закон, Д.И. Менделеев стал первым исследователем, сумевшим решить проблемы прогнозирования в химии. Это проявилось уже через несколько лет после создания Периодической системы элементов, когда были открыты предсказанные Менделеевым новые химические элементы. Периодический закон помог также уточнить многие особенности химического поведения уже открытых элементов. Успехи атомной физики, включая ядерную энергетику и синтез искусственных элементов, стали возможными лишь благодаря Периодическому закону. В свою очередь, они расширили и углубили сущность закона Менделеева, расширили пределы Периодической системы элементов.
Периодический закон является универсальным законом. Он относится к числу таких общих научных закономерностей, которые реально существуют в природе и поэтому в процессе эволюции наших знаний никогда не потеряют своего значения. Установлено, что периодичности подчиняются не только электронное строение атома, но и тонкая структура атомных ядер, что говорит о периодическом характере свойств в мире элементарных частиц.
Со временем роль Периодического закона не уменьшается. Он стал важнейшей основой неорганической химией. Он используется, например, при синтезе веществ с заранее заданными свойствами, создании новых материалов, подборе эффективных катализаторов.
Неоценимо значение Периодического закона в преподавании общей и неорганической химии. Его открытие было связано с созданием учебника по химии, когда Менделеев пытался предельно четко изложить сведения об известных на тот момент 63 химических элементах. Сейчас число элементов увеличилось почти вдвое, и Периодический закон позволяет выявлять сходство и закономерности свойств различных химических элементов с использованием их положения в Периодической системе.