รูปแบบของการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางเคมีของธาตุ ลักษณะขององค์ประกอบ รูปแบบของการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางเคมีขององค์ประกอบและสารประกอบตามคาบและกลุ่ม การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางเคมีของคาบที่สอง

บรรยาย: รูปแบบของการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของธาตุและสารประกอบตามคาบและหมู่

นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย D.I. Mendeleev ประสบความสำเร็จในการทำงานในสาขาวิทยาศาสตร์หลายสาขา อย่างไรก็ตามชื่อเสียงที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของเขามาถึงเขาด้วยการค้นพบกฎธาตุขององค์ประกอบเคมีที่ไม่เหมือนใครในปี พ.ศ. 2412 ในขั้นต้นดูเหมือนว่า: "คุณสมบัติขององค์ประกอบทั้งหมดและด้วยเหตุนี้จึงเป็นคุณสมบัติของความเรียบง่ายและซับซ้อน สารที่พวกมันก่อตัวจะขึ้นอยู่กับน้ำหนักอะตอมของมันเป็นระยะๆ”

ปัจจุบันถ้อยคำของกฎหมายมีความแตกต่างกัน ความจริงก็คือในขณะที่มีการค้นพบกฎนี้ นักวิทยาศาสตร์ไม่มีความรู้เกี่ยวกับโครงสร้างของอะตอม และน้ำหนักอะตอมก็ถือเป็นน้ำหนักขององค์ประกอบทางเคมี หลังจากศึกษาอะตอมอย่างกระตือรือร้นและได้รับข้อมูลใหม่เกี่ยวกับโครงสร้างของมันแล้ว กฎที่เกี่ยวข้องก็เกิดขึ้นในปัจจุบัน: “คุณสมบัติของอะตอมเคมี ธาตุและสารธรรมดาที่พวกมันสร้างขึ้นโดยขึ้นอยู่กับประจุของนิวเคลียสของอะตอมเป็นระยะ ๆ”

กฎหมายก็แสดงออกมาเป็นภาพด้วย ตารางแสดงให้เห็นอย่างชัดเจน:

ตารางธาตุ D.I. เมนเดเลเยฟ

ในบทนี้เราจะเรียนรู้ที่จะดึงข้อมูลที่มีความสำคัญและจำเป็นสำหรับการทำความเข้าใจวิทยาศาสตร์ออกมา คุณเห็นเส้นในนั้น นี้ ระยะเวลา. มีทั้งหมดเจ็ดคน จำจากบทเรียนที่แล้วได้ว่าจำนวนของแต่ละคาบแสดงถึงจำนวนระดับพลังงานซึ่งมีอิเล็กตรอนของอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีอยู่ ตัวอย่างเช่น โซเดียม (Na) และแมกนีเซียม (Mg) อยู่ในช่วงที่สาม ซึ่งหมายความว่าอิเล็กตรอนของพวกมันจะอยู่ในระดับพลังงานสามระดับ ทุกช่วงเวลา ยกเว้นช่วงที่ 1 เริ่มต้นด้วยโลหะอัลคาไลและสิ้นสุดด้วยก๊าซมีตระกูล

การกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์:

โลหะอัลคาไล - ไม่ 1,

ก๊าซมีตระกูล - n2 หน้า 6ยกเว้นฮีเลียม (He) - 1 วินาที 2.

ที่ไหน n - คือเลขที่งวด

เรายังเห็นคอลัมน์แนวตั้งในตารางด้วย - เหล่านี้คือ กลุ่ม. ในบางตาราง คุณจะเห็น 18 กลุ่ม โดยมีเลขอารบิค ตารางรูปแบบนี้เรียกว่าตารางแบบยาวซึ่งปรากฏขึ้นหลังจากค้นพบความแตกต่างระหว่างองค์ประกอบ d และองค์ประกอบ s และ p แต่แบบดั้งเดิมที่สร้างโดย Mendeleev เป็นรูปแบบสั้น ๆ โดยองค์ประกอบจะถูกจัดกลุ่มออกเป็น 8 กลุ่มโดยมีเลขโรมัน:

แล้วเลขกลุ่มให้ข้อมูลอะไรเราบ้าง? จากจำนวนนี้เราจะพบจำนวนอิเล็กตรอนที่สร้างพันธะเคมี พวกเขาถูกเรียกว่า ความจุ. 8 กลุ่มแบ่งออกเป็นสองกลุ่มย่อย: หลักและรอง

ตัวหลักประกอบด้วยอิเล็กตรอนของระดับย่อย s- และ p เหล่านี้คือกลุ่มย่อย IA, IIA, IIIA, IVA, VA, VIA, VIIA และ VIIIA ตัวอย่างเช่น อะลูมิเนียม (Al) ซึ่งเป็นองค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลักของกลุ่ม III มี ... 3s 2 3p 1 เวเลนซ์อิเล็กตรอน

องค์ประกอบที่อยู่ในกลุ่มย่อยด้านข้างประกอบด้วยอิเล็กตรอนของระดับย่อย d ผลข้างเคียงคือกลุ่ม IB, IIB, IIIB, IVB, VB, VIB, VIIB และ VIIIB ตัวอย่างเช่น แมงกานีส (Mn) ซึ่งเป็นองค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลักของกลุ่ม VII มี ...3d 5 4s 2 วาเลนซ์อิเล็กตรอน

ในตารางแบบสั้น องค์ประกอบ s จะแสดงเป็นสีแดง องค์ประกอบ p เป็นสีเหลือง องค์ประกอบ d เป็นสีน้ำเงิน และองค์ประกอบ f เป็นสีขาว

• ข้อมูลอื่นใดที่เราสามารถดึงออกมาจากตารางได้? คุณจะเห็นว่าแต่ละองค์ประกอบได้รับการกำหนดหมายเลขซีเรียล มันไม่ใช่เรื่องบังเอิญเช่นกัน ขึ้นอยู่กับหมายเลของค์ประกอบ เราสามารถตัดสินจำนวนอิเล็กตรอนในอะตอมขององค์ประกอบที่กำหนดได้ ตัวอย่างเช่น แคลเซียม (Ca) มีค่าเท่ากับ 20 ซึ่งหมายความว่ามีอิเล็กตรอน 20 ตัวในอะตอม

ข้อสรุปอีกประการหนึ่งที่สามารถสรุปได้จากตารางก็คือ ยิ่งเลขอะตอมขององค์ประกอบสูง รัศมีของอะตอมก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น ทำไม ความจริงก็คือเมื่อจำนวนอิเล็กตรอนทั้งหมดเพิ่มขึ้น รัศมีของอะตอมก็จะลดลง ยิ่งมีอิเล็กตรอนมากเท่าไร พลังงานในการจับกับนิวเคลียสก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น ตัวอย่างเช่น นิวเคลียสของอะตอมฟอสฟอรัส (P) กักเก็บอิเล็กตรอนในระดับภายนอกไว้อย่างแข็งแกร่งมากกว่านิวเคลียสของอะตอมโซเดียม (Na) ซึ่งมีอิเล็กตรอนหนึ่งตัวอยู่ในระดับภายนอก และถ้าอะตอมของฟอสฟอรัสและโซเดียมทำปฏิกิริยา ฟอสฟอรัสก็จะดึงอิเล็กตรอนนั้นออกจากโซเดียม เพราะฟอสฟอรัสมีอิเลคโตรเนกาติวิตีมากกว่า กระบวนการนี้เรียกว่าอิเลคโตรเนกาติวีตี้ โปรดจำไว้ว่าเมื่อเลื่อนไปทางขวาตามองค์ประกอบหนึ่งแถวในตาราง อิเลคโตรเนกาติวีตี้ของพวกมันจะเพิ่มขึ้น และภายในกลุ่มย่อยหนึ่งกลุ่มก็จะลดลง เราจะพูดถึงคุณสมบัติขององค์ประกอบนี้โดยละเอียดในบทเรียนต่อไปนี้

จดจำ:

• ประจุนิวเคลียร์เพิ่มขึ้นและรัศมีอะตอมลดลง
• เพิ่มจำนวนอิเล็กตรอนภายนอก
• ไอออไนซ์และอิเล็กโตรเนกาติวีตี้เพิ่มขึ้น
• การเพิ่มขึ้นของคุณสมบัติออกซิไดซ์ที่ไม่ใช่โลหะและคุณสมบัติการลดโลหะลดลง
• ความเป็นกรดที่เพิ่มขึ้นและความอ่อนแอของพื้นฐานของไฮดรอกไซด์และออกไซด์

• ประจุนิวเคลียร์เพิ่มขึ้นและรัศมีอะตอมเพิ่มขึ้น
• การลดลงของอิออไนเซชันและอิเล็กโตรเนกาติวีตี้
• คุณสมบัติการออกซิไดซ์ที่ไม่ใช่โลหะลดลงและคุณสมบัติการลดโลหะเพิ่มขึ้น
• เพิ่มความเป็นพื้นฐานและลดความเป็นกรดของไฮดรอกไซด์และออกไซด์

ไอออนไนซ์เป็นกระบวนการแปลงอะตอมให้เป็นไอออน (ไอออนบวกที่มีประจุบวกหรือไอออนที่มีประจุลบ) ในระหว่างปฏิกิริยาเคมี

อิเล็กโทรเนกาติวีตี้คือความสามารถของอะตอมถึง ดึงดูดอิเล็กตรอนจากอะตอมอื่นระหว่างปฏิกิริยาเคมี

ออกซิเดชัน- กระบวนการถ่ายโอนอิเล็กตรอนจากอะตอมรีดิวซ์ (ผู้บริจาคอิเล็กตรอน) ไปยังอะตอมออกซิไดซ์ (ตัวรับอิเล็กตรอน) และเพิ่มสถานะออกซิเดชันของอะตอมของสาร

• ด้วยองค์ประกอบอิเลคโตรเนกาติวีตี้สูง มันจะดึงดูดอิเล็กตรอนได้แรงยิ่งขึ้น และอะตอมของมันก็จะมีสถานะออกซิเดชันเชิงลบ (ตัวอย่างเช่น ฟลูออรีนจะมีสถานะออกซิเดชันที่ 1 เสมอ)
• ที่อิเล็กโทรเนกาติวีตี้ต่ำองค์ประกอบจะปล่อยอิเล็กตรอนและได้รับสถานะออกซิเดชันที่เป็นบวก (โลหะทั้งหมดมีระดับ + เช่นโพแทสเซียม +1, แคลเซียม +2, อลูมิเนียม +3)
• อะตอมของสารเชิงเดี่ยวที่มีธาตุเดียว อะตอมที่มีอะตอมสูงและอิสระจะมีดีกรีเป็นศูนย์

รูปแบบของการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางเคมีของธาตุและสารประกอบตามคาบและหมู่

ให้เราแสดงรายการรูปแบบของการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติที่ปรากฏภายในช่วงเวลา:

— คุณสมบัติของโลหะลดลง

— คุณสมบัติที่ไม่ใช่โลหะได้รับการปรับปรุง

— ระดับของการเกิดออกซิเดชันขององค์ประกอบในออกไซด์ที่สูงกว่าเพิ่มขึ้นจาก $+1$ เป็น $+7$ ($+8$ สำหรับ $Os$ และ $Ru$);

— ระดับการเกิดออกซิเดชันขององค์ประกอบในสารประกอบไฮโดรเจนที่ระเหยได้เพิ่มขึ้นจาก $-4$ เป็น $-1$;

- ออกไซด์จากเบสถึงแอมโฟเทอริกจะถูกแทนที่ด้วยออกไซด์ที่เป็นกรด

- ไฮดรอกไซด์จากด่างผ่านแอมโฟเทอริกจะถูกแทนที่ด้วยกรด

D.I. Mendeleev ได้ข้อสรุปในปี 1869 - เขากำหนดกฎธาตุซึ่งมีเสียงดังนี้:

คุณสมบัติขององค์ประกอบทางเคมีและสารที่เกิดขึ้นนั้นจะขึ้นอยู่กับมวลอะตอมสัมพัทธ์ขององค์ประกอบเป็นระยะ

การจัดระบบองค์ประกอบทางเคมีตามมวลอะตอมสัมพัทธ์ Mendeleev ยังให้ความสนใจอย่างมากกับคุณสมบัติขององค์ประกอบและสารที่พวกมันก่อตัวโดยกระจายองค์ประกอบที่มีคุณสมบัติคล้ายกันออกเป็นคอลัมน์แนวตั้ง - กลุ่ม

บางครั้ง เมนเดเลเยฟได้วางธาตุที่หนักกว่าและมีมวลอะตอมสัมพัทธ์ต่ำกว่า ซึ่งเป็นการละเมิดรูปแบบที่เขาค้นพบ ตัวอย่างเช่น เขาเขียนโคบอลต์บนโต๊ะของเขาก่อนนิกเกิล เทลลูเรียมก่อนไอโอดีน และเมื่อค้นพบก๊าซเฉื่อย (มีตระกูล) อาร์กอนก่อนโพแทสเซียม เมนเดเลเยฟถือว่าลำดับการจัดเรียงนี้จำเป็นเพราะไม่เช่นนั้นองค์ประกอบเหล่านี้จะจัดอยู่ในกลุ่มขององค์ประกอบที่มีคุณสมบัติไม่เหมือนกัน โดยเฉพาะโพแทสเซียมของโลหะอัลคาไลจะตกอยู่ในกลุ่มของก๊าซเฉื่อย และอาร์กอนของก๊าซเฉื่อยจะตกอยู่ในกลุ่มของ โลหะอัลคาไล

D.I. Mendeleev ไม่สามารถอธิบายข้อยกเว้นเหล่านี้ตามกฎทั่วไปได้และเขาไม่สามารถอธิบายเหตุผลของคุณสมบัติขององค์ประกอบและสารที่เกิดจากสิ่งเหล่านี้ได้ อย่างไรก็ตาม เขามองเห็นล่วงหน้าว่าเหตุผลนี้อยู่ในโครงสร้างที่ซับซ้อนของอะตอม ซึ่งในขณะนั้นยังไม่มีการศึกษาโครงสร้างภายใน

ตามแนวคิดสมัยใหม่เกี่ยวกับโครงสร้างของอะตอม พื้นฐานสำหรับการจำแนกองค์ประกอบทางเคมีคือประจุของนิวเคลียสของอะตอม และการกำหนดกฎธาตุสมัยใหม่มีดังนี้:

คุณสมบัติขององค์ประกอบทางเคมีและสารที่เกิดขึ้นนั้นจะขึ้นอยู่กับประจุของนิวเคลียสของอะตอมเป็นระยะ

ช่วงเวลาของการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติขององค์ประกอบอธิบายได้โดยการทำซ้ำเป็นระยะในโครงสร้างของระดับพลังงานภายนอกของอะตอม เป็นจำนวนระดับพลังงานจำนวนอิเล็กตรอนทั้งหมดที่อยู่ในนั้นและจำนวนอิเล็กตรอนในระดับภายนอกที่สะท้อนถึงสัญลักษณ์ที่ใช้ในตารางธาตุนั่นคือ เปิดเผยความหมายทางกายภาพของเลขงวด เลขหมู่ และเลขลำดับของธาตุ

โครงสร้างของอะตอมทำให้สามารถอธิบายสาเหตุของการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของโลหะและอโลหะของธาตุในช่วงเวลาและหมู่ได้

กฎหมายเป็นระยะและระบบธาตุขององค์ประกอบทางเคมีโดย D.I. Mendeleev สรุปข้อมูลเกี่ยวกับองค์ประกอบทางเคมีและสารที่เกิดขึ้นจากพวกมันและอธิบายช่วงเวลาของการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติและเหตุผลของความคล้ายคลึงกันของคุณสมบัติขององค์ประกอบขององค์ประกอบของกลุ่มเดียวกัน ความหมายที่สำคัญที่สุดทั้งสองนี้ของกฎธาตุและระบบธาตุได้รับการเสริมด้วยอีกความหมายหนึ่งซึ่งก็คือความสามารถในการทำนาย กล่าวคือ ทำนาย อธิบายคุณสมบัติ และระบุวิธีการค้นพบองค์ประกอบทางเคมีใหม่ๆ

ลักษณะทั่วไปของโลหะของกลุ่มย่อยหลักของกลุ่ม I ± III ที่เกี่ยวข้องกับตำแหน่งในตารางธาตุขององค์ประกอบทางเคมีของ D. I. Mendeleev และคุณสมบัติโครงสร้างของอะตอม

องค์ประกอบทางเคมี-โลหะ

องค์ประกอบทางเคมีส่วนใหญ่จัดอยู่ในประเภทโลหะ - 92 ดอลลาร์จากองค์ประกอบที่ทราบ 114 ดอลลาร์

โลหะทุกชนิดในสถานะปกติ ยกเว้นปรอท จะเป็นของแข็งและมีคุณสมบัติทั่วไปหลายประการ

โลหะ- สารเหล่านี้เป็นพลาสติกที่อ่อนตัวได้และมีสารหนืดที่มีความมันวาวของโลหะและสามารถนำความร้อนและกระแสไฟฟ้าได้.

อะตอมของธาตุโลหะจะให้อิเล็กตรอนจากชั้นอิเล็กตรอนด้านนอก (และบางส่วนจากด้านนอก) กลายเป็นไอออนบวก

ดังที่คุณทราบคุณสมบัติของอะตอมโลหะนี้ถูกกำหนดโดยความจริงที่ว่าพวกมันมีรัศมีค่อนข้างใหญ่และมีอิเล็กตรอนจำนวนน้อย (ส่วนใหญ่ตั้งแต่ $1$ ถึง $3$ ในชั้นนอก)

ข้อยกเว้นเพียงอย่างเดียวคือโลหะราคา $6$: อะตอมเจอร์เมเนียม ดีบุก และตะกั่วที่ชั้นนอกมีอิเล็กตรอน $4$ อะตอมพลวงและบิสมัทมี $5$ อะตอมพอโลเนียมมี $6$

อะตอมของโลหะมีลักษณะเฉพาะด้วยค่าอิเล็กโทรเนกาติวีตี้ต่ำ (จาก $0.7$ ถึง $1.9$) และลดคุณสมบัติเฉพาะเช่น ความสามารถในการบริจาคอิเล็กตรอน

คุณรู้อยู่แล้วว่าในตารางธาตุขององค์ประกอบทางเคมีของ D.I. Mendeleev โลหะจะอยู่ต่ำกว่าเส้นทแยงมุมโบรอน-แอสทาทีนและด้านบนในกลุ่มย่อยรอง ในช่วงเวลาและกลุ่มย่อยหลัก มีการเปลี่ยนแปลงของโลหะที่ทราบอยู่แล้ว และคุณสมบัติรีดิวซ์ของอะตอมของธาตุต่างๆ

องค์ประกอบทางเคมีที่ตั้งอยู่ใกล้กับเส้นทแยงมุมของโบรอน-แอสทาทีน ($Be, Al, Ti, Ge, Nb, Sb$) มีคุณสมบัติสองประการ: ในสารประกอบบางชนิดจะมีพฤติกรรมเหมือนโลหะ ส่วนบางชนิดจะแสดงคุณสมบัติของอโลหะ

ในกลุ่มย่อยรอง คุณสมบัติรีดิวซ์ของโลหะมักจะลดลงตามเลขอะตอมที่เพิ่มขึ้น

สิ่งนี้สามารถอธิบายได้ด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าความแข็งแรงของพันธะระหว่างเวเลนซ์อิเล็กตรอนกับนิวเคลียสของอะตอมของโลหะเหล่านี้ได้รับอิทธิพลส่วนใหญ่จากขนาดของประจุนิวเคลียร์ มากกว่ารัศมีของอะตอม ประจุนิวเคลียร์เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ และแรงดึงดูดของอิเล็กตรอนต่อนิวเคลียสก็เพิ่มขึ้น ในกรณีนี้แม้ว่ารัศมีอะตอมจะเพิ่มขึ้น แต่ก็ไม่สำคัญเท่ากับโลหะของกลุ่มย่อยหลัก

สารเชิงเดี่ยวที่เกิดจากองค์ประกอบทางเคมี ได้แก่ โลหะ และสารที่มีโลหะเชิงซ้อนมีบทบาทสำคัญในแร่ธาตุและ "ชีวิต" อินทรีย์ของโลก เพียงพอที่จะจำไว้ว่าอะตอม (ไอออน) ของธาตุโลหะเป็นส่วนสำคัญของสารประกอบที่กำหนดการเผาผลาญในร่างกายของมนุษย์และสัตว์ ตัวอย่างเช่น พบธาตุมูลค่า 76 ดอลลาร์ในเลือดมนุษย์ ซึ่งมีเพียง 14 ดอลลาร์เท่านั้นที่ไม่ใช่โลหะ ในร่างกายมนุษย์มีองค์ประกอบบางอย่าง - โลหะ (แคลเซียม, โพแทสเซียม, โซเดียม, แมกนีเซียม) ในปริมาณมากเช่น เป็น องค์ประกอบมาโครและโลหะ เช่น โครเมียม แมงกานีส เหล็ก โคบอลต์ ทองแดง สังกะสี โมลิบดีนัม มีอยู่ในปริมาณน้อยได้แก่ นี้ องค์ประกอบขนาดเล็ก

คุณสมบัติของโครงสร้างของโลหะของกลุ่มย่อยหลักของกลุ่ม I-III

โลหะอัลคาไล- เป็นโลหะของกลุ่มย่อยหลักของกลุ่ม I อะตอมของพวกมันในระดับพลังงานภายนอกจะมีอิเล็กตรอนตัวละหนึ่งตัว โลหะอัลคาไลเป็นสารรีดิวซ์ที่รุนแรง กำลังรีดิวซ์และกิจกรรมทางเคมีจะเพิ่มขึ้นตามเลขอะตอมของธาตุที่เพิ่มขึ้น (เช่น จากบนลงล่างในตารางธาตุ) ทั้งหมดมีค่าการนำไฟฟ้า ความแข็งแรงของพันธะระหว่างอะตอมของโลหะอัลคาไลจะลดลงเมื่อเลขอะตอมของธาตุเพิ่มขึ้น จุดหลอมเหลวและจุดเดือดก็ลดลงเช่นกัน โลหะอัลคาไลทำปฏิกิริยากับสารธรรมดาหลายชนิด - สารออกซิไดซ์ เมื่อทำปฏิกิริยากับน้ำจะเกิดเป็นเบสที่ละลายน้ำได้ (ด่าง)

ธาตุอัลคาไลน์เอิร์ธเป็นองค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลักของกลุ่ม II อะตอมขององค์ประกอบเหล่านี้ประกอบด้วยอิเล็กตรอนสองตัวที่ระดับพลังงานภายนอก พวกมันกำลังรีดิวซ์และมีสถานะออกซิเดชันที่ $+2$ ในกลุ่มย่อยหลักนี้สังเกตรูปแบบทั่วไปของการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีซึ่งสัมพันธ์กับการเพิ่มขนาดของอะตอมในกลุ่มจากบนลงล่างและพันธะเคมีระหว่างอะตอมก็อ่อนลงเช่นกัน เมื่อขนาดของไอออนเพิ่มขึ้น คุณสมบัติที่เป็นกรดของออกไซด์และไฮดรอกไซด์จะอ่อนลงและคุณสมบัติพื้นฐานจะเพิ่มขึ้น

กลุ่มย่อยหลักของกลุ่มที่ 3 ประกอบด้วยธาตุโบรอน อลูมิเนียม แกลเลียม อินเดียม และแทลเลียม องค์ประกอบทั้งหมดเป็น $p$-องค์ประกอบ ที่ระดับพลังงานภายนอก พวกมันมีอิเล็กตรอน $(s^2p^1)$ สามตัว ซึ่งอธิบายคุณสมบัติที่คล้ายคลึงกัน สถานะออกซิเดชัน $+3$ ภายในกลุ่ม เมื่อประจุนิวเคลียร์เพิ่มขึ้น คุณสมบัติของโลหะก็จะเพิ่มขึ้น โบรอนเป็นองค์ประกอบที่ไม่ใช่โลหะ ในขณะที่อลูมิเนียมมีคุณสมบัติเป็นโลหะอยู่แล้ว องค์ประกอบทั้งหมดก่อตัวเป็นออกไซด์และไฮดรอกไซด์

ลักษณะขององค์ประกอบการเปลี่ยนแปลง - ทองแดง, สังกะสี, โครเมียม, เหล็กตามตำแหน่งในตารางธาตุขององค์ประกอบทางเคมีของ D. I. Mendeleev และคุณสมบัติโครงสร้างของอะตอม

ธาตุโลหะส่วนใหญ่พบอยู่ในกลุ่มรองของตารางธาตุ

ในช่วงที่สี่ ชั้นอิเล็กตรอนที่สี่จะปรากฏในอะตอมของโพแทสเซียมและแคลเซียม และระดับย่อย $4s$ จะถูกเติมเต็ม เนื่องจากมีพลังงานต่ำกว่าระดับย่อย $3d$ $K, Ca เป็นองค์ประกอบ s$ ที่รวมอยู่ในกลุ่มย่อยหลัก สำหรับอะตอมตั้งแต่ $Sc$ ถึง $Zn$ ระดับย่อย $3d$ จะเต็มไปด้วยอิเล็กตรอน

ลองพิจารณาว่าแรงใดที่กระทำต่ออิเล็กตรอนที่ถูกเพิ่มเข้าไปในอะตอมเมื่อประจุนิวเคลียร์เพิ่มขึ้น ในด้านหนึ่ง มีแรงดึงดูดจากนิวเคลียสของอะตอม ซึ่งบังคับให้อิเล็กตรอนครอบครองระดับพลังงานอิสระต่ำสุด ในทางกลับกัน แรงผลักจากอิเล็กตรอนที่มีอยู่แล้ว เมื่อมีอิเล็กตรอน $8$ ที่ระดับพลังงาน (วง $s-$ และ $p-$ ถูกครอบครอง) ผลกระทบที่น่ารังเกียจโดยรวมของพวกมันจะรุนแรงมากจนอิเล็กตรอนตัวถัดไปไปจบลงที่วงโคจร $s-$ ที่สูงกว่า แทนที่จะเป็น ระดับพลังงานต่ำกว่า $d-$orbital ระดับถัดไปของวงโคจร โครงสร้างทางอิเล็กทรอนิกส์ของระดับพลังงานภายนอกของโพแทสเซียมคือ $...3d^(0)4s^1$ และแคลเซียมคือ $...3d^(0)4s^2$

การเติมอิเล็กตรอนอีกหนึ่งตัวเข้าไปในสแกนเดียมในเวลาต่อมานำไปสู่การเริ่มต้นของการเติมออร์บิทัล $3d$ แทนที่จะเป็นออร์บิทัล $4p$ พลังงานที่สูงขึ้นไปอีก สิ่งนี้กลับกลายเป็นว่าดีขึ้นอย่างกระฉับกระเฉง การเติมวงโคจร $3d$ ลงท้ายด้วยสังกะสี ซึ่งมีโครงสร้างทางอิเล็กทรอนิกส์เป็น $1s^(2)2s^(2)2p^(6)3s^(2)3p^(6)3d^(10)4s ^2$. ควรสังเกตว่าองค์ประกอบทองแดงและโครเมียมแสดงปรากฏการณ์ "ความล้มเหลว" ของอิเล็กตรอน ในอะตอมทองแดง อิเล็กตรอน $d$ ตัวที่สิบจะเคลื่อนที่ไปยังระดับย่อย $3d$ ตัวที่สาม

สูตรอิเล็กทรอนิกส์ของทองแดงคือ $...3d^(10)4s^1$ อะตอมโครเมียมในระดับพลังงานที่สี่ ($s$-orbital) ควรมีอิเล็กตรอน $2$ อย่างไรก็ตาม หนึ่งในสองอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปยังระดับพลังงานที่สาม ไปยัง $d$-ออร์บิทัลที่ยังไม่สำเร็จ สูตรทางอิเล็กทรอนิกส์ของมันคือ $...3d^(5)4s^1$

ดังนั้น ตรงกันข้ามกับองค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลัก โดยที่ออร์บิทัลอะตอมของระดับภายนอกค่อยๆ เต็มไปด้วยอิเล็กตรอน ส่วน $d$-ออร์บิทัลของระดับพลังงานสุดท้ายจะถูกเติมเต็มในองค์ประกอบของกลุ่มย่อยรอง ดังนั้นชื่อ: $d$-elements

สารธรรมดาทั้งหมดที่เกิดจากองค์ประกอบของกลุ่มย่อยของตารางธาตุคือโลหะ เนื่องจากออร์บิทัลของอะตอมมีจำนวนมากกว่าออร์บิทัลของธาตุโลหะของกลุ่มย่อยหลัก อะตอมของธาตุ $d$ จึงสร้างพันธะเคมีจำนวนมากต่อกัน ดังนั้นจึงสร้างโครงตาข่ายคริสตัลที่แข็งแกร่งขึ้น มีความแข็งแกร่งทั้งทางกลไกและสัมพันธ์กับความร้อน ดังนั้นโลหะของกลุ่มย่อยทุติยภูมิจึงมีความแข็งแรงและทนไฟได้มากที่สุดในบรรดาโลหะทั้งหมด

เป็นที่ทราบกันดีว่าหากอะตอมมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนมากกว่า 3 ตัว ธาตุนั้นก็จะมีเวเลนซ์แปรผันได้ สิ่งนี้ใช้ได้กับองค์ประกอบ $d$ ส่วนใหญ่ ความจุสูงสุดของพวกมัน เช่นเดียวกับองค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลัก จะเท่ากับหมายเลขกลุ่ม (แม้ว่าจะมีข้อยกเว้นก็ตาม) องค์ประกอบที่มีจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากันจะรวมอยู่ในกลุ่มภายใต้จำนวนเดียวกัน $(Fe, Co, Ni)$

สำหรับธาตุ $d$-ธาตุ คุณสมบัติของออกไซด์และไฮดรอกไซด์ของพวกมันจะเปลี่ยนแปลงภายในช่วงระยะเวลาหนึ่งเมื่อเคลื่อนที่จากซ้ายไปขวา กล่าวคือ เมื่อความจุเพิ่มขึ้น จะเริ่มจากคุณสมบัติพื้นฐานผ่านแอมโฟเทอริกไปจนถึงกรด ตัวอย่างเช่น โครเมียมมีวาเลนซี $+2, +3, +6$; และออกไซด์ของมัน: $CrO$ - พื้นฐาน, $Cr_(2)O_3$ - แอมโฟเทอริก, $CrO_3$ - มีฤทธิ์เป็นกรด

ลักษณะทั่วไปของอโลหะของกลุ่มย่อยหลักของกลุ่ม IV ± VII ที่เกี่ยวข้องกับตำแหน่งในตารางธาตุขององค์ประกอบทางเคมีของ D. I. Mendeleev และคุณสมบัติโครงสร้างของอะตอมของพวกเขา

องค์ประกอบทางเคมี - อโลหะ

การจำแนกองค์ประกอบทางเคมีทางวิทยาศาสตร์ครั้งแรกคือการแบ่งออกเป็นโลหะและอโลหะ การจำแนกประเภทนี้ไม่ได้สูญเสียความสำคัญมาจนถึงทุกวันนี้

อโลหะ- เป็นองค์ประกอบทางเคมีที่อะตอมมีลักษณะเฉพาะคือความสามารถในการรับอิเล็กตรอนก่อนที่ชั้นนอกจะเสร็จสมบูรณ์เนื่องจากการมีอยู่ของอิเล็กตรอนสี่ตัวขึ้นไปบนชั้นอิเล็กทรอนิกส์ด้านนอกตามกฎและมีรัศมีเล็ก ๆ ของอะตอมเมื่อเปรียบเทียบกับ อะตอมของโลหะ

คำจำกัดความนี้ละทิ้งองค์ประกอบของกลุ่ม VIII ของกลุ่มย่อยหลัก - ก๊าซเฉื่อยหรือมีตระกูลซึ่งอะตอมมีชั้นอิเล็กตรอนชั้นนอกที่สมบูรณ์ การกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมขององค์ประกอบเหล่านี้ทำให้ไม่สามารถจำแนกได้ว่าเป็นโลหะหรืออโลหะ พวกมันคือวัตถุที่แบ่งองค์ประกอบออกเป็นโลหะและอโลหะโดยมีตำแหน่งเขตแดนระหว่างพวกมัน ก๊าซเฉื่อยหรือก๊าซมีตระกูล (“ขุนนาง” แสดงออกมาในความเฉื่อย) บางครั้งจัดอยู่ในกลุ่มอโลหะ แต่อย่างเป็นทางการตามลักษณะทางกายภาพ สารเหล่านี้คงสถานะก๊าซจนถึงอุณหภูมิที่ต่ำมาก ดังนั้นฮีเลียม He จะกลายเป็นสถานะของเหลวที่ $t°= -268.9 °C$

ความเฉื่อยทางเคมีขององค์ประกอบเหล่านี้มีความสัมพันธ์กัน สำหรับซีนอนและคริปทอน สารประกอบที่มีฟลูออรีนและออกซิเจนเป็นที่รู้จัก: $KrF_2, XeF_2, XeF_4$ ฯลฯ ไม่ต้องสงสัยเลยว่าในการก่อตัวของสารประกอบเหล่านี้ ก๊าซเฉื่อยทำหน้าที่เป็นตัวรีดิวซ์

จากคำจำกัดความของอโลหะเป็นไปตามที่อะตอมของพวกมันมีค่าอิเลคโตรเนกาติวีตี้สูง แตกต่างกันไปตั้งแต่ $2$ ถึง $4$ อโลหะเป็นองค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลัก ซึ่งส่วนใหญ่เป็นธาตุ $p$-ธาตุ ยกเว้นไฮโดรเจนซึ่งเป็นธาตุ s

ธาตุที่ไม่ใช่โลหะทั้งหมด (ยกเว้นไฮโดรเจน) จะอยู่ที่มุมขวาบนในตารางธาตุขององค์ประกอบทางเคมีของ D.I. Mendeleev ซึ่งก่อตัวเป็นรูปสามเหลี่ยม โดยมีจุดยอดเป็นฟลูออรีน $F$ และฐานเป็นเส้นทแยงมุม $B - At$ .

อย่างไรก็ตาม ควรให้ความสนใจเป็นพิเศษกับตำแหน่งคู่ของไฮโดรเจนในตารางธาตุ: ในกลุ่มย่อยหลักของกลุ่ม I และ VII นี่ไม่ใช่เรื่องบังเอิญ ในด้านหนึ่ง อะตอมไฮโดรเจน เช่นเดียวกับอะตอมของโลหะอัลคาไล มีอิเล็กตรอนหนึ่งตัวอยู่บนชั้นอิเล็กตรอนด้านนอก (และเท่านั้น) (การกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ $1s^1$) ซึ่งสามารถบริจาคได้ โดยแสดงคุณสมบัติของสารรีดิวซ์ .

ในสารประกอบส่วนใหญ่ ไฮโดรเจนก็เหมือนกับโลหะอัลคาไล ซึ่งมีสถานะออกซิเดชันที่ $+1$ แต่การสูญเสียอิเล็กตรอนโดยอะตอมไฮโดรเจนนั้นยากกว่าการสูญเสียอะตอมของโลหะอัลคาไล ในทางกลับกัน อะตอมไฮโดรเจนก็เหมือนกับอะตอมของฮาโลเจน ขาดอิเล็กตรอนหนึ่งตัวก่อนที่จะสร้างชั้นอิเล็กตรอนด้านนอกเสร็จสิ้น ดังนั้น อะตอมไฮโดรเจนจึงสามารถรับอิเล็กตรอนได้หนึ่งตัว ซึ่งแสดงคุณสมบัติของตัวออกซิไดซ์และลักษณะเฉพาะของสถานะออกซิเดชันของฮาโลเจน - 1 ดอลลาร์ $ ในไฮไดรด์ (สารประกอบกับโลหะคล้ายกับโลหะสารประกอบที่มีฮาโลเจน - เฮไลด์) แต่การเติมอิเล็กตรอนหนึ่งตัวลงในอะตอมไฮโดรเจนนั้นยากกว่าการเติมฮาโลเจน

คุณสมบัติของอะตอมของธาตุ-อโลหะ

อะตอมที่ไม่ใช่โลหะมีคุณสมบัติออกซิไดซ์เด่น เช่น ความสามารถในการเพิ่มอิเล็กตรอน ความสามารถนี้มีลักษณะเฉพาะด้วยค่าของอิเลคโตรเนกาติวีตี้ซึ่งเปลี่ยนแปลงไปตามธรรมชาติในช่วงเวลาและกลุ่มย่อย

ฟลูออรีนเป็นสารออกซิไดซ์ที่แรงที่สุดอะตอมในปฏิกิริยาเคมีไม่สามารถบริจาคอิเล็กตรอนได้เช่น แสดงคุณสมบัติการบูรณะ

การกำหนดค่าชั้นอิเล็กทรอนิกส์ภายนอก

อโลหะอื่นๆ อาจแสดงคุณสมบัติลดลง แม้ว่าจะน้อยกว่ามากเมื่อเทียบกับโลหะก็ตาม ในช่วงเวลาและกลุ่มย่อย ความสามารถในการรีดิวซ์จะเปลี่ยนไปในลำดับตรงกันข้ามเมื่อเปรียบเทียบกับความสามารถในการออกซิเดชัน

ธาตุเคมี-ไม่ใช่โลหะ เพียง $16$! ค่อนข้างน้อยเมื่อพิจารณาว่าทราบองค์ประกอบ $114$ องค์ประกอบที่ไม่ใช่โลหะสององค์ประกอบคิดเป็น 76%$ ของมวลเปลือกโลก ได้แก่ ออกซิเจน ($49%$) และซิลิคอน ($27%$) ชั้นบรรยากาศประกอบด้วยมวลออกซิเจน $0.03%$ ในเปลือกโลก อโลหะคิดเป็น 98.5%$ ของมวลพืช และ 97.6%$ ของมวลร่างกายมนุษย์ อโลหะ $C, H, O, N, S, P$ เป็นออร์กาโนเจนที่สร้างสารอินทรีย์ที่สำคัญที่สุดของเซลล์ที่มีชีวิต ได้แก่ โปรตีน ไขมัน คาร์โบไฮเดรต กรดนิวคลีอิก องค์ประกอบของอากาศที่เราหายใจประกอบด้วยสารที่เรียบง่ายและซับซ้อน ซึ่งเกิดจากองค์ประกอบที่ไม่ใช่โลหะเช่นกัน (ออกซิเจน $O_2$, ไนโตรเจน $N_2$, คาร์บอนไดออกไซด์ $CO_2$, ไอน้ำ $H_2O$ ฯลฯ)

ไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบหลักของจักรวาล วัตถุอวกาศจำนวนมาก (เมฆก๊าซ ดวงดาว รวมถึงดวงอาทิตย์) ประกอบด้วยไฮโดรเจนมากกว่าครึ่งหนึ่ง บนโลก รวมถึงชั้นบรรยากาศ ไฮโดรสเฟียร์ และเปลือกโลก มีราคาเพียง 0.88%$ เท่านั้น แต่นี่เป็นโดยมวล และมวลอะตอมของไฮโดรเจนนั้นน้อยมาก ดังนั้นเนื้อหาเล็กๆ ของมันจึงปรากฏให้เห็นเพียงเท่านั้น และจากทุกๆ อะตอม 100 ดอลลาร์สหรัฐฯ บนโลกนั้น 17 ดอลลาร์สหรัฐฯ เป็นอะตอมไฮโดรเจน

ในช่วงเวลาจากซ้ายไปขวา:

· รัศมีของอะตอมลดลง
· อิเลคโตรเนกาติวีตี้ขององค์ประกอบเพิ่มขึ้น
· จำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนเพิ่มขึ้นจาก 1 เป็น 8 (เท่ากับจำนวนกลุ่ม)
· สถานะออกซิเดชันสูงสุดเพิ่มขึ้น (เท่ากับหมายเลขกลุ่ม)
· จำนวนชั้นอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมไม่เปลี่ยนแปลง
· คุณสมบัติของโลหะลดลง
· คุณสมบัติที่ไม่ใช่โลหะขององค์ประกอบเพิ่มขึ้น

การเปลี่ยนลักษณะองค์ประกอบบางอย่าง ในกลุ่มจากบนลงล่าง:
· ประจุของนิวเคลียสของอะตอมเพิ่มขึ้น
· รัศมีของอะตอมเพิ่มขึ้น
· จำนวนระดับพลังงาน (ชั้นอิเล็กทรอนิกส์) ของอะตอมเพิ่มขึ้น (เท่ากับจำนวนคาบ)
· จำนวนอิเล็กตรอนที่ชั้นนอกของอะตอมเท่ากัน (เท่ากับจำนวนหมู่)
· ความแข็งแรงของพันธะระหว่างอิเล็กตรอนของชั้นนอกกับนิวเคลียสลดลง
อิเลคโตรเนกาติวีตี้ลดลง
·ความเป็นโลหะขององค์ประกอบเพิ่มขึ้น
· ความเป็นโลหะขององค์ประกอบลดลง

องค์ประกอบที่อยู่ในกลุ่มย่อยเดียวกันนั้นเป็นองค์ประกอบอะนาล็อกเพราะว่า พวกมันมีคุณสมบัติทั่วไปบางอย่าง (ความจุที่สูงกว่าเท่ากัน, ออกไซด์และไฮดรอกไซด์ในรูปแบบเดียวกัน ฯลฯ ) คุณสมบัติทั่วไปเหล่านี้อธิบายได้จากโครงสร้างของชั้นอิเล็กทรอนิกส์ภายนอก

อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับรูปแบบของการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติขององค์ประกอบตามช่วงเวลาและกลุ่ม

คุณสมบัติกรด-เบสของไฮดรอกไซด์ขึ้นอยู่กับพันธะใดในสองพันธะในสายโซ่ E–O–H ที่มีความแข็งแรงน้อยกว่า
ถ้าพันธะ E–O แรงน้อยกว่า ไฮดรอกไซด์ก็จะแสดงออก ขั้นพื้นฐานคุณสมบัติถ้า O−H - เป็นกรด
ยิ่งพันธะเหล่านี้อ่อนลง ความแข็งแรงของเบสหรือกรดที่สอดคล้องกันก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ความแข็งแรงของพันธะ E–O และ O–H ในไฮดรอกไซด์ขึ้นอยู่กับการกระจายตัวของความหนาแน่นของอิเล็กตรอนในสายโซ่ E–O–H อย่างหลังได้รับอิทธิพลอย่างมากจากสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบและรัศมีไอออนิก การเพิ่มขึ้นของสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบและรัศมีไอออนิกที่ลดลงทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของความหนาแน่นของอิเล็กตรอนที่มีต่ออะตอม
องค์ประกอบในห่วงโซ่ E ← O ←N สิ่งนี้นำไปสู่การอ่อนตัวของพันธะ O–H และการทำให้พันธะ E–O แข็งแกร่งขึ้น ดังนั้นคุณสมบัติพื้นฐานของไฮดรอกไซด์จึงอ่อนลงและเพิ่มคุณสมบัติที่เป็นกรด

ในวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ ตารางของ D.I. Mendeleev เรียกว่าระบบธาตุเคมีเนื่องจากรูปแบบทั่วไปในการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของอะตอมสารที่เรียบง่ายและซับซ้อนที่เกิดจากองค์ประกอบทางเคมีจะถูกทำซ้ำในระบบนี้ในช่วงเวลาหนึ่ง - ช่วงเวลาหนึ่ง ดังนั้น องค์ประกอบทางเคมีทั้งหมดที่มีอยู่ในโลกจึงอยู่ภายใต้กฎกฎงวดเดียวที่ดำเนินการอย่างเป็นกลางในธรรมชาติ การแสดงภาพกราฟิกคือระบบธาตุตามคาบ กฎหมายและระบบนี้ตั้งชื่อตาม D.I. Mendeleev นักเคมีผู้ยิ่งใหญ่ชาวรัสเซีย

ระยะเวลา- สิ่งเหล่านี้คือแถวขององค์ประกอบที่อยู่ในแนวนอน โดยมีค่าสูงสุดเท่ากันของจำนวนควอนตัมหลักของเวเลนซ์อิเล็กตรอน หมายเลขคาบสอดคล้องกับจำนวนระดับพลังงานในอะตอมของธาตุ ช่วงเวลาประกอบด้วยองค์ประกอบจำนวนหนึ่ง: ครั้งแรก - จาก 2, ที่สองและสาม - จาก 8, ที่สี่และห้า - จาก 18, ช่วงเวลาที่หกประกอบด้วย 32 องค์ประกอบ ขึ้นอยู่กับจำนวนอิเล็กตรอนในระดับพลังงานภายนอก ช่วงที่เจ็ดยังไม่สมบูรณ์ ทุกช่วงเวลา (ยกเว้นช่วงแรก) เริ่มต้นด้วยโลหะอัลคาไล (องค์ประกอบ s) และสิ้นสุดด้วยก๊าซมีตระกูล เมื่อระดับพลังงานใหม่เริ่มเติมเต็ม ช่วงเวลาใหม่ก็เริ่มต้นขึ้น ในช่วงที่หมายเลขซีเรียลขององค์ประกอบทางเคมีเพิ่มขึ้นจากซ้ายไปขวา คุณสมบัติทางโลหะของสารเชิงเดี่ยวจะลดลงและสารที่ไม่ใช่โลหะจะเพิ่มขึ้น

คุณสมบัติของโลหะ- นี่คือความสามารถของอะตอมของธาตุในการให้อิเล็กตรอนของพวกมันเมื่อสร้างพันธะเคมี และคุณสมบัติที่ไม่ใช่โลหะคือความสามารถของอะตอมของธาตุในการยึดเกาะอิเล็กตรอนของอะตอมอื่นเมื่อสร้างพันธะเคมี ในโลหะ ระดับย่อย s ภายนอกจะเต็มไปด้วยอิเล็กตรอน ซึ่งยืนยันคุณสมบัติของโลหะของอะตอม คุณสมบัติอโลหะของสารธรรมดาปรากฏออกมาในระหว่างการก่อตัวและการเติมระดับย่อย p ด้านนอกด้วยอิเล็กตรอน คุณสมบัติอโลหะของอะตอมได้รับการปรับปรุงโดยการเติมอิเล็กตรอนในระดับย่อย p (ตั้งแต่ 1 ถึง 5) อะตอมที่มีชั้นอิเล็กตรอนชั้นนอกเต็มไปหมด (ns 2 np 6) รวมตัวกันเป็นกลุ่ม ก๊าซมีตระกูลซึ่งเป็นสารเฉื่อยทางเคมี

ในช่วงเวลาสั้นๆ เมื่อประจุบวกของนิวเคลียสของอะตอมเพิ่มขึ้น จำนวนอิเล็กตรอนในระดับภายนอกก็จะเพิ่มขึ้น(ตั้งแต่ 1 ถึง 2 - ในช่วงแรกและตั้งแต่ 1 ถึง 8 - ในช่วงที่สองและสาม) ซึ่งอธิบายการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติขององค์ประกอบ: ที่จุดเริ่มต้นของช่วงเวลา (ยกเว้นช่วงแรก) มี โลหะอัลคาไล จากนั้นคุณสมบัติของโลหะจะค่อยๆ ลดลง และคุณสมบัติของอโลหะจะเพิ่มขึ้น ในระยะเวลาอันยาวนาน เมื่อประจุของนิวเคลียสเพิ่มขึ้น ระดับการเติมอิเล็กตรอนจะยากขึ้นซึ่งอธิบายการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติขององค์ประกอบที่ซับซ้อนมากขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับองค์ประกอบของคาบขนาดเล็ก ดังนั้นในแถวคู่เป็นระยะเวลานานด้วยประจุที่เพิ่มขึ้น จำนวนอิเล็กตรอนในระดับภายนอกจึงคงที่และเท่ากับ 2 หรือ 1 ดังนั้นในขณะที่ระดับถัดจากด้านนอก (ที่สองจากด้านนอก) จะเต็มไปด้วยอิเล็กตรอน คุณสมบัติขององค์ประกอบในแถวคู่เปลี่ยนแปลงช้ามาก เฉพาะในแถวคี่เมื่อจำนวนอิเล็กตรอนในระดับภายนอกเพิ่มขึ้นตามประจุนิวเคลียร์ที่เพิ่มขึ้น (จาก 1 เป็น 8) คุณสมบัติขององค์ประกอบจะเริ่มเปลี่ยนแปลงในลักษณะเดียวกับคุณสมบัติขององค์ประกอบทั่วไป

กลุ่ม- เป็นคอลัมน์แนวตั้งขององค์ประกอบที่มีจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากันกับหมายเลขกลุ่ม มีการแบ่งออกเป็นกลุ่มย่อยหลักและกลุ่มย่อย กลุ่มย่อยหลักประกอบด้วยองค์ประกอบของคาบเล็กและคาบใหญ่ เวเลนซ์อิเล็กตรอนขององค์ประกอบเหล่านี้อยู่ที่ระดับย่อยด้านนอก ns และ np กลุ่มย่อยด้านข้างประกอบด้วยองค์ประกอบของช่วงเวลาขนาดใหญ่ เวเลนซ์อิเล็กตรอนของพวกมันอยู่ที่ระดับย่อยด้านนอก ns และระดับย่อยด้านใน (n – 1) d (หรือ (n – 2) ระดับย่อย f) ขึ้นอยู่กับระดับย่อยใด (s-, p-, d- หรือ f-) ที่เต็มไปด้วยเวเลนซ์อิเล็กตรอน องค์ประกอบจะถูกแบ่งออกเป็น:

1) องค์ประกอบ s - องค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลักของกลุ่ม I และ II

2) องค์ประกอบ p - องค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลักของกลุ่ม III-VII

3) องค์ประกอบ d - องค์ประกอบของกลุ่มย่อยรอง

4) องค์ประกอบ f - แลนทาไนด์, แอกติไนด์

จากบนลงล่างในกลุ่มย่อยหลัก คุณสมบัติของโลหะเพิ่มขึ้น และคุณสมบัติของอโลหะลดลง องค์ประกอบของกลุ่มหลักและกลุ่มรองมีคุณสมบัติแตกต่างกัน หมายเลขกลุ่มบ่งบอกถึงความจุสูงสุดขององค์ประกอบ ยกเว้นออกซิเจน ฟลูออรีน องค์ประกอบของหมู่ย่อยทองแดง และหมู่แปด. สูตรของออกไซด์ที่สูงกว่า (และไฮเดรตของพวกมัน) นั้นเป็นเรื่องธรรมดาสำหรับองค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลักและรอง ในออกไซด์ที่สูงขึ้นและไฮเดรตขององค์ประกอบของกลุ่ม I-III (ยกเว้นโบรอน) คุณสมบัติพื้นฐานจะมีอำนาจเหนือกว่า จาก IV ถึง VIII - คุณสมบัติที่เป็นกรด สำหรับองค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลัก สูตรสำหรับสารประกอบไฮโดรเจนเป็นเรื่องทั่วไป องค์ประกอบของกลุ่ม I-III ก่อตัวเป็นของแข็ง - ไฮไดรด์เนื่องจากสถานะออกซิเดชันของไฮโดรเจนคือ -1 องค์ประกอบของกลุ่ม IV-VII เป็นก๊าซ สารประกอบไฮโดรเจนขององค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลักของกลุ่ม IV (EN 4) เป็นกลางกลุ่ม V (EN3) เป็นเบสกลุ่ม VI และ VII (H 2 E และ NE) เป็นกรด

รัศมีอะตอม การเปลี่ยนแปลงเป็นระยะในระบบองค์ประกอบทางเคมี

รัศมีของอะตอมจะลดลงเมื่อประจุนิวเคลียสของอะตอมเพิ่มขึ้นในช่วงเวลาหนึ่งเนื่องจากแรงดึงดูดของเปลือกอิเล็กตรอนโดยนิวเคลียสเพิ่มขึ้น "การบีบอัด" ชนิดหนึ่งเกิดขึ้น จากลิเธียมถึงนีออนประจุของนิวเคลียสจะค่อยๆเพิ่มขึ้น (จาก 3 เป็น 10) ซึ่งทำให้แรงดึงดูดของอิเล็กตรอนไปยังนิวเคลียสเพิ่มขึ้นและขนาดของอะตอมลดลง ดังนั้นในช่วงต้นคาบจึงมีองค์ประกอบที่มีอิเล็กตรอนจำนวนน้อยอยู่ในชั้นอิเล็กตรอนชั้นนอกและมีรัศมีอะตอมมาก อิเล็กตรอนที่อยู่ไกลจากนิวเคลียสจะถูกแยกออกจากนิวเคลียสได้ง่าย ซึ่งเป็นเรื่องปกติสำหรับธาตุโลหะ

ในกลุ่มเดียวกัน เมื่อเลขคาบเพิ่มขึ้น รัศมีอะตอมก็จะเพิ่มขึ้นเพราะการเพิ่มประจุของอะตอมมีผลตรงกันข้าม จากมุมมองของทฤษฎีโครงสร้างอะตอม ไม่ว่าธาตุต่างๆ จะเป็นของโลหะหรืออโลหะก็ตาม จะถูกกำหนดโดยความสามารถของอะตอมในการยอมแพ้หรือได้รับอิเล็กตรอน อะตอมของโลหะให้อิเล็กตรอนค่อนข้างง่ายและไม่สามารถเพิ่มเข้าไปเพื่อทำให้ชั้นอิเล็กตรอนด้านนอกสมบูรณ์ได้

D.I. Mendeleev กำหนดกฎเป็นระยะในปี พ.ศ. 2412 ซึ่งมีลักษณะเช่นนี้: คุณสมบัติขององค์ประกอบทางเคมีและสารที่เกิดจากพวกมันนั้นขึ้นอยู่กับมวลอะตอมสัมพัทธ์ขององค์ประกอบเป็นระยะ ๆ การจัดระบบองค์ประกอบทางเคมีตามมวลอะตอมสัมพัทธ์ Mendeleev ยังให้ความสนใจอย่างมากกับคุณสมบัติขององค์ประกอบและสารที่เกิดจากพวกมันโดยกระจายองค์ประกอบที่มีคุณสมบัติคล้ายกันออกเป็นคอลัมน์แนวตั้ง - กลุ่ม ตามแนวคิดสมัยใหม่เกี่ยวกับโครงสร้างของอะตอม พื้นฐานสำหรับการจำแนกองค์ประกอบทางเคมีคือประจุของนิวเคลียสของอะตอม และการกำหนดกฎสมัยใหม่ของกฎธาตุมีดังนี้: คุณสมบัติขององค์ประกอบทางเคมีและสารที่เกิดจาก พวกมันจะขึ้นอยู่กับประจุของนิวเคลียสของอะตอมเป็นระยะ ช่วงเวลาของการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติขององค์ประกอบอธิบายได้โดยการทำซ้ำเป็นระยะในโครงสร้างของระดับพลังงานภายนอกของอะตอม มันคือจำนวนระดับพลังงาน จำนวนอิเล็กตรอนทั้งหมดที่อยู่ในนั้น และจำนวนอิเล็กตรอนในระดับภายนอกที่สะท้อนถึงสัญลักษณ์ที่ใช้ในตารางธาตุ

ก) ความสม่ำเสมอที่เกี่ยวข้องกับคุณสมบัติที่เป็นโลหะและอโลหะขององค์ประกอบ

• เมื่อขนย้าย จากขวาไปซ้ายตาม ระยะเวลาโลหะคุณสมบัติขององค์ประกอบ p เพิ่มขึ้น. ในทิศทางตรงกันข้าม วัตถุที่ไม่ใช่โลหะจะเพิ่มขึ้น สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าทางด้านขวาคือองค์ประกอบที่มีเปลือกอิเล็กทรอนิกส์อยู่ใกล้กับออคเต็ตมากขึ้น องค์ประกอบที่อยู่ทางด้านขวาของคาบมีโอกาสน้อยที่จะให้อิเล็กตรอนไปสร้างพันธะโลหะและในปฏิกิริยาเคมีโดยทั่วไป
• ตัวอย่างเช่น คาร์บอนเป็นธาตุอโลหะที่เด่นชัดมากกว่าโบรอนที่มีคาบใกล้เคียง และไนโตรเจนก็มีคุณสมบัติอโลหะที่เด่นชัดมากกว่าคาร์บอน จากซ้ายไปขวาในช่วงเวลาหนึ่ง ประจุนิวเคลียร์ก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน ด้วยเหตุนี้แรงดึงดูดของเวเลนซ์อิเล็กตรอนต่อนิวเคลียสจึงเพิ่มขึ้นและการปลดปล่อยของพวกมันก็จะยากขึ้น ในทางตรงกันข้าม องค์ประกอบ s ทางด้านซ้ายของตารางมีอิเล็กตรอนน้อยในเปลือกนอกและมีประจุนิวเคลียร์ต่ำกว่า ซึ่งส่งเสริมการก่อตัวของพันธะโลหะ ยกเว้นไฮโดรเจนและฮีเลียมอย่างเห็นได้ชัด (เปลือกของพวกมันใกล้จะสมบูรณ์หรือสมบูรณ์แล้ว!) ธาตุ s ทั้งหมดจึงเป็นโลหะ องค์ประกอบ p อาจเป็นได้ทั้งโลหะและอโลหะ ขึ้นอยู่กับว่าองค์ประกอบเหล่านั้นจะอยู่ทางซ้ายหรือขวาของตาราง
• ดังที่เราทราบ องค์ประกอบ d และ f มีอิเล็กตรอน "สำรอง" จากเปลือก "สุดท้าย" ซึ่งทำให้ลักษณะภาพอย่างง่ายขององค์ประกอบ s และ p มีความซับซ้อน โดยทั่วไป องค์ประกอบ d และ f จะแสดงคุณสมบัติทางโลหะได้ง่ายกว่ามาก
• มีจำนวนองค์ประกอบอย่างล้นหลามคือ โลหะและมีเพียง 22 องค์ประกอบเท่านั้นที่ถูกจัดประเภทเป็น อโลหะ: H, B, C, Si, N, P, As, O, S, Se, Te รวมถึงฮาโลเจนและก๊าซเฉื่อยทั้งหมด องค์ประกอบบางอย่างเนื่องจากสามารถแสดงได้เฉพาะคุณสมบัติของโลหะที่อ่อนแอเท่านั้นจึงถูกจัดประเภทเป็นโลหะกึ่ง กึ่งโลหะคืออะไร? หากคุณเลือกองค์ประกอบ p จากตารางธาตุและเขียนลงใน "บล็อก" แยกกัน (ซึ่งทำในรูปแบบ "ยาว" ของตาราง) คุณจะพบรูปแบบที่แสดงในส่วนด้านซ้ายล่างของบล็อกประกอบด้วย โลหะทั่วไป, ขวาบน - อโลหะทั่วไป. เรียกว่าองค์ประกอบที่ครอบครองตำแหน่งบนขอบเขตระหว่างโลหะและอโลหะ กึ่งโลหะ.
• โลหะกึ่งโลหะจะตั้งอยู่โดยประมาณตามแนวทแยงที่ไหลผ่านองค์ประกอบ p จากด้านซ้ายบนไปยังมุมขวาล่างของตารางธาตุ
• โลหะกึ่งโลหะมีโครงผลึกโควาเลนต์ที่มีค่าการนำไฟฟ้าของโลหะ (การนำไฟฟ้า) พวกมันมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนไม่เพียงพอที่จะสร้างพันธะโควาเลนต์ “ออคเต็ต” ที่เต็มเปี่ยม (เช่นในโบรอน) หรือไม่ยึดแน่นพอ (เช่นในเทลลูเรียมหรือพอโลเนียม) เนื่องจากอะตอมมีขนาดใหญ่ ดังนั้นพันธะในผลึกโควาเลนต์ขององค์ประกอบเหล่านี้จึงมีลักษณะเป็นโลหะบางส่วน โลหะกึ่งโลหะบางชนิด (ซิลิคอน เจอร์เมเนียม) เป็นสารกึ่งตัวนำ คุณสมบัติเซมิคอนดักเตอร์ขององค์ประกอบเหล่านี้อธิบายได้ด้วยเหตุผลที่ซับซ้อนหลายประการ แต่หนึ่งในนั้นคือค่าการนำไฟฟ้าที่ต่ำกว่าอย่างมีนัยสำคัญ (แม้ว่าจะไม่ใช่ศูนย์) ซึ่งอธิบายได้ด้วยพันธะโลหะที่อ่อนแอ บทบาทของเซมิคอนดักเตอร์ในเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์มีความสำคัญอย่างยิ่ง
• เมื่อขนย้าย จากบนลงล่างตามกลุ่ม โลหะได้รับการเสริมแรงคุณสมบัติขององค์ประกอบ นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าในกลุ่มที่ต่ำกว่ามีองค์ประกอบที่มีเปลือกอิเล็กตรอนเต็มอยู่แล้วค่อนข้างมาก เปลือกด้านนอกอยู่ห่างจากแกนกลาง พวกมันถูกแยกออกจากนิวเคลียสด้วย “ชั้นเคลือบ” ของเปลือกอิเล็กตรอนส่วนล่างที่หนากว่า และอิเล็กตรอนในระดับด้านนอกจะถูกยึดแน่นน้อยลง

ข)ความสม่ำเสมอที่เกี่ยวข้องกับคุณสมบัติรีดอกซ์ การเปลี่ยนแปลงอิเลคโตรเนกาติวีตี้ขององค์ประกอบ

• เหตุผลที่กล่าวข้างต้นอธิบายว่าทำไม จากซ้ายไปขวาออกซิเดชั่นเพิ่มขึ้นคุณสมบัติและเมื่อมีการเคลื่อนย้าย จากบนลงล่าง - ฟื้นฟูคุณสมบัติขององค์ประกอบ
• รูปแบบหลังนี้ใช้กับองค์ประกอบที่ผิดปกติเช่นก๊าซเฉื่อยด้วยซ้ำ จากก๊าซมีตระกูล "หนัก" คริปทอนและซีนอนซึ่งอยู่ในส่วนล่างของกลุ่มเป็นไปได้ที่จะ "เลือก" อิเล็กตรอนและสร้างสารประกอบด้วยสารออกซิไดซ์ที่แรง (ฟลูออรีนและออกซิเจน) แต่สำหรับฮีเลียม "แสง" , นีออนและอาร์กอน ซึ่งไม่สามารถทำได้
• ที่มุมขวาบนของตารางคือสารออกซิไดซ์ที่ไม่ใช่โลหะที่มีฤทธิ์มากที่สุด ฟลูออรีน (F) และที่มุมซ้ายล่างคือโลหะรีดิวซ์ที่มีฤทธิ์มากที่สุด (Cs) ธาตุแฟรนเซียม (Fr) ควรเป็นตัวรีดิวซ์ที่มีฤทธิ์มากกว่าเดิม แต่คุณสมบัติทางเคมีของธาตุแฟรนเซียม (Fr) ควรเป็นสารรีดิวซ์ที่ออกฤทธิ์ได้ยากมากในการศึกษา เนื่องจากการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีอย่างรวดเร็ว
• ด้วยเหตุผลเดียวกับคุณสมบัติการออกซิไดซ์ขององค์ประกอบ ค่าพลังงานไฟฟ้าเพิ่มขึ้นเดียวกัน จากซ้ายไปขวาถึงระดับฮาโลเจนสูงสุด ไม่ใช่บทบาทขั้นต่ำในเรื่องนี้ที่เล่นโดยระดับความสมบูรณ์ของเปลือกวาเลนซ์ ซึ่งอยู่ใกล้กับออคเต็ต
• เมื่อขนย้าย จากบนลงล่างตามกลุ่ม ประจุไฟฟ้าลดลง. นี่เป็นเพราะการเพิ่มขึ้นของจำนวนเปลือกอิเล็กตรอนซึ่งสุดท้ายอิเล็กตรอนจะถูกดึงดูดเข้าสู่นิวเคลียสที่อ่อนแอลงและอ่อนแอลง
• c) ความสม่ำเสมอที่เกี่ยวข้องกับขนาดของอะตอม
• ขนาดอะตอม (รัศมีอะตอม)เมื่อย้าย จากซ้ายไปขวาตลอดระยะเวลา ที่ลดลง. อิเล็กตรอนจะถูกดึงดูดเข้าสู่นิวเคลียสมากขึ้นเมื่อประจุนิวเคลียร์เพิ่มขึ้น แม้แต่การเพิ่มจำนวนอิเล็กตรอนในเปลือกนอก (เช่นในฟลูออรีนเมื่อเปรียบเทียบกับออกซิเจน) ก็ไม่ทำให้ขนาดของอะตอมเพิ่มขึ้น ในทางตรงกันข้าม ขนาดของอะตอมฟลูออรีนนั้นเล็กกว่าขนาดของอะตอมออกซิเจน
• เมื่อขนย้าย จากบนลงล่างรัศมีอะตอมองค์ประกอบ การเจริญเติบโตเพราะมีการเติมเปลือกอิเล็กตรอนมากขึ้น

d) ความสม่ำเสมอที่เกี่ยวข้องกับความจุขององค์ประกอบ

• องค์ประกอบที่เหมือนกัน กลุ่มย่อยมีโครงร่างอิเล็กตรอนชั้นนอกที่คล้ายคลึงกัน ดังนั้นจึงมีเวเลนซ์เท่ากันในสารประกอบที่มีธาตุอื่น
• s-Elements มีเวเลนซ์ที่ตรงกับหมายเลขกลุ่ม
• p-Elements มีความจุสูงสุดที่เป็นไปได้ เท่ากับหมายเลขกลุ่ม นอกจากนี้ พวกมันสามารถมีความจุเท่ากับความแตกต่างระหว่างเลข 8 (ออคเต็ต) และเลขหมู่ (จำนวนอิเล็กตรอนในเปลือกนอก)
• d-Elements มีค่าความจุที่แตกต่างกันมากมายซึ่งไม่สามารถทำนายได้อย่างแม่นยำด้วยหมายเลขกลุ่ม
• ไม่เพียงแต่องค์ประกอบเท่านั้น แต่ยังมีสารประกอบหลายชนิดด้วย เช่น ออกไซด์ ไฮไดรด์ สารประกอบที่มีฮาโลเจน - แสดงเป็นคาบ แต่ละ กลุ่มองค์ประกอบคุณสามารถเขียนสูตรสำหรับสารประกอบที่ "ทำซ้ำ" เป็นระยะ ๆ (นั่นคือสามารถเขียนในรูปแบบของสูตรทั่วไปได้)

ดังนั้น เราจะสรุปรูปแบบของการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติที่ปรากฏภายในช่วงเวลา:

การเปลี่ยนแปลงคุณลักษณะบางประการขององค์ประกอบในช่วงเวลาจากซ้ายไปขวา:

• รัศมีของอะตอมลดลง
• อิเลคโตรเนกาติวีตี้ขององค์ประกอบเพิ่มขึ้น
• จำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนเพิ่มขึ้นจาก 1 เป็น 8 (เท่ากับจำนวนกลุ่ม)
• สถานะออกซิเดชันสูงสุดเพิ่มขึ้น (เท่ากับหมายเลขกลุ่ม)
• จำนวนชั้นอะตอมอิเล็กทรอนิกส์ไม่เปลี่ยนแปลง
• คุณสมบัติของโลหะลดลง
• คุณสมบัติที่ไม่ใช่โลหะขององค์ประกอบเพิ่มขึ้น

การเปลี่ยนลักษณะบางอย่างขององค์ประกอบในกลุ่มจากบนลงล่าง:

• ประจุของนิวเคลียสของอะตอมเพิ่มขึ้น
• รัศมีของอะตอมเพิ่มขึ้น
• จำนวนระดับพลังงาน (ชั้นอิเล็กทรอนิกส์) ของอะตอมเพิ่มขึ้น (เท่ากับจำนวนช่วงเวลา)
• จำนวนอิเล็กตรอนที่ชั้นนอกของอะตอมเท่ากัน (เท่ากับจำนวนหมู่)
• ความแข็งแรงของพันธะระหว่างอิเล็กตรอนของชั้นนอกกับนิวเคลียสลดลง
• อิเลคโตรเนกาติวีตี้ลดลง
• ความเป็นโลหะขององค์ประกอบเพิ่มขึ้น
• ความเป็นโลหะขององค์ประกอบลดลง

เอกสารอ้างอิงสำหรับการทำแบบทดสอบ:

ตารางคะแนน เมนเดเลเยฟ

ตารางการละลาย

พิจารณาคุณสมบัติขององค์ประกอบและการเชื่อมต่อ: 1 - ประจุของนิวเคลียสของอะตอม, 2 - รัศมีอะตอม

ช่วงเล็กๆ. ให้เราพิจารณาการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติบางอย่างขององค์ประกอบและสารประกอบโดยใช้ตัวอย่างของคาบที่ 2 (ดูตารางที่ 3) ในช่วงที่สอง เมื่อประจุบวกของนิวเคลียสของอะตอมเพิ่มขึ้น จะทำให้จำนวนอิเล็กตรอนในระดับภายนอกเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ซึ่งอยู่ห่างจากนิวเคลียสของอะตอมมากที่สุด ดังนั้นจึงเปลี่ยนรูปได้ง่าย ซึ่งนำไปสู่การลดลงอย่างรวดเร็ว ในรัศมีของอะตอม สิ่งนี้อธิบายถึงการอ่อนตัวลงอย่างรวดเร็วของโลหะและคุณสมบัติของธาตุที่ลดลง การเสริมสร้างคุณสมบัติที่ไม่ใช่โลหะและการออกซิไดซ์ การเพิ่มขึ้นของคุณสมบัติที่เป็นกรดของออกไซด์และไฮดรอกไซด์ และคุณสมบัติพื้นฐานที่ลดลง ช่วงเวลานี้จบลงด้วยก๊าซมีตระกูล (Ne) ในช่วงที่สามคุณสมบัติขององค์ประกอบและสารประกอบของพวกมันเปลี่ยนแปลงไปในลักษณะเดียวกับในช่วงที่สองเนื่องจากอะตอมขององค์ประกอบของช่วงนี้ทำซ้ำโครงสร้างทางอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมขององค์ประกอบของคาบที่สอง (3s- และ 3p-ระดับย่อย)

ระยะเวลายาวนาน (IV, V). ในแถวคู่ของช่วงเวลาขนาดใหญ่ (IV, V) เริ่มต้นจากองค์ประกอบที่สาม มีจำนวนอิเล็กตรอนเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องในระดับสุดท้าย และโครงสร้างของระดับภายนอกยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ระดับสุดท้ายตั้งอยู่ใกล้กับนิวเคลียสของอะตอมมากขึ้น จึงเกิดการเสียรูปในระดับที่น้อยกว่า สิ่งนี้ส่งผลให้รัศมีของอะตอมลดลงช้าลง ตัวอย่างเช่น:

ผลที่ตามมาของการเปลี่ยนแปลงอย่างช้าๆ ในรัศมีของอะตอมและจำนวนอิเล็กตรอนที่เท่ากันในระดับภายนอก ส่งผลให้โลหะลดลงอย่างช้าๆ และลดคุณสมบัติขององค์ประกอบและสารประกอบของพวกมัน ดังนั้นในแถวคู่ของช่วง IV K - Mn จึงเป็นโลหะที่ใช้งานอยู่ Fe - Ni เป็นโลหะที่มีฤทธิ์เฉลี่ย (เปรียบเทียบกับองค์ประกอบของช่วง II โดยที่องค์ประกอบที่สาม - โบรอน - เป็นอโลหะอยู่แล้ว)

และเริ่มจากกลุ่มที่ 3 ของอนุกรมคี่ คุณสมบัติขององค์ประกอบและสารประกอบของพวกมันจะเปลี่ยนไปในลักษณะเดียวกับในช่วงเวลาสั้นๆ เนื่องจากระดับภายนอกเริ่มถูกสร้างขึ้น ดังนั้นโครงสร้างของระดับพลังงานจึงมีความสำคัญในคุณสมบัติขององค์ประกอบและสารประกอบของพวกเขา แต่ละช่วงเวลาที่อยู่ระหว่างการพิจารณาก็จบลงด้วยก๊าซมีตระกูล

เมื่อพิจารณาถึงการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติบางประการขององค์ประกอบและสารประกอบในช่วงเวลาเราสามารถสรุปได้ดังต่อไปนี้:

1. แต่ละช่วงเริ่มต้นด้วยโลหะอัลคาไลและสิ้นสุดด้วยก๊าซมีตระกูล

2. คุณสมบัติของธาตุและสารประกอบจะเกิดซ้ำเป็นระยะเนื่องจากโครงสร้างของระดับพลังงานเกิดซ้ำเป็นระยะ ๆ นี่คือความหมายทางกายภาพของกฎธาตุ

ในกลุ่มย่อยหลัก จำนวนระดับพลังงานเพิ่มขึ้น ส่งผลให้รัศมีอะตอมเพิ่มขึ้น ดังนั้นในกลุ่มย่อยหลัก (จากบนลงล่าง) อิเลคโตรเนกาติวีตี้จะลดลงคุณสมบัติของหินและการลดขององค์ประกอบจะเพิ่มขึ้นและคุณสมบัติที่ไม่ใช่โลหะและออกซิไดซ์จะลดลงคุณสมบัติพื้นฐานของออกไซด์และไฮดรอกไซด์เพิ่มขึ้นและคุณสมบัติที่เป็นกรดลดลง ตัวอย่างเช่น พิจารณากลุ่มย่อยหลักของกลุ่ม II

ดังนั้นคุณสมบัติของธาตุและสารประกอบจึงอยู่ตรงกลางระหว่างธาตุข้างเคียงสองธาตุในแง่ของคาบและกลุ่มย่อย

การใช้พิกัด (หมายเลขงวดและหมายเลขกลุ่ม) ขององค์ประกอบในระบบธาตุของ D.I. Mendeleev ทำให้สามารถกำหนดโครงสร้างทางอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมและทำนายคุณสมบัติหลักของมันได้

1. จำนวนระดับอิเล็กตรอนในอะตอมกำหนด งวดที่ซึ่งมีองค์ประกอบที่เกี่ยวข้อง

2. จำนวนอิเล็กตรอนทั้งหมดซึ่งอยู่ใน s- และ p-orbitals ของระดับภายนอก (สำหรับองค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลัก) และใน d-orbitals ของ pre-external และ s-orbitals ของระดับภายนอก (สำหรับองค์ประกอบของกลุ่มย่อยด้านข้าง; ข้อยกเว้น:

กำหนด หมายเลขกลุ่ม.

3. องค์ประกอบ f ตั้งอยู่ไม่ว่าจะอยู่ในกลุ่มย่อยด้านข้างของกลุ่ม III (ตัวเลือกช่วงสั้น) หรือระหว่างกลุ่ม IIA- และ IIIB (ตัวเลือกช่วงยาว) - แลนทาไนด์(№ 57-70), แอกติไนด์(№ 89-102).

4. อะตอมองค์ประกอบจากยุคต่างๆแต่ กลุ่มย่อยหนึ่งกลุ่มมี โครงสร้างที่เหมือนกันของระดับอิเล็กทรอนิกส์ภายนอกและก่อนภายนอกจึงมีคุณสมบัติทางเคมีใกล้เคียงกัน

5. เลขออกซิเดชันสูงสุดของธาตุ เกิดขึ้นพร้อมกับจำนวนกลุ่มที่องค์ประกอบนั้นตั้งอยู่ ลักษณะของออกไซด์และไฮดรอกไซด์ที่เกิดจากธาตุ ขึ้นอยู่กับจำนวนออกซิเดชันขององค์ประกอบในนั้น ออกไซด์และไฮดรอกไซด์ซึ่งองค์ประกอบอยู่ในสถานะออกซิเดชัน:

ยิ่งระดับออกซิเดชันขององค์ประกอบที่ก่อให้เกิดกรดมากขึ้นเท่าใด คุณสมบัติที่เป็นกรดของออกไซด์และไฮดรอกไซด์ก็จะยิ่งเด่นชัดมากขึ้นเท่านั้น

ผลที่ตามมา: ออกไซด์และไฮดรอกไซด์ของธาตุหมู่ I-III ส่วนใหญ่เป็นแอมโฟเทอริก ออกไซด์และไฮดรอกไซด์ขององค์ประกอบของกลุ่ม IV-VII นั้นมีสภาพเป็นกรดเป็นส่วนใหญ่ (ที่ระดับสูงสุดของการเกิดออกซิเดชัน) ออกไซด์และไฮดรอกไซด์ของธาตุเดียวกัน แต่มีสถานะออกซิเดชันต่ำกว่า อาจมีลักษณะต่างกันได้

6. การเชื่อมโยงองค์ประกอบด้วย ไฮโดรเจน เป็นไปได้แบ่งออกเป็น 3 กลุ่มใหญ่:

ก) ไฮไดรด์คล้ายเกลือของโลหะออกฤทธิ์ (LiH - ,ซีเอเอช - และอื่น ๆ.);

b) สารประกอบไฮโดรเจนโควาเลนต์ขององค์ประกอบ p (B 2 H 6, CH 4, NH 3, H 2 O, HF ฯลฯ );

c) เฟสคล้ายโลหะที่เกิดจากองค์ประกอบ d และ f อย่างหลังมักเป็นสารประกอบที่ไม่ใช่ปริมาณสารสัมพันธ์ และมักเป็นการยากที่จะตัดสินใจว่าจะจำแนกเป็นสารประกอบเดี่ยวหรือสารละลายของแข็ง

สารประกอบไฮโดรเจนขององค์ประกอบกลุ่ม IV (CH 4 -มีเทน, SiH 4 - ไซเลน) ไม่ทำปฏิกิริยากับกรดและเบสและไม่ละลายในน้ำในทางปฏิบัติ

สารประกอบไฮโดรเจนของธาตุกลุ่ม V (NH 3 -แอมโมเนีย) ก่อตัวเป็นเบสเมื่อละลายในน้ำ

สารประกอบไฮโดรเจนของธาตุกลุ่ม VI และ VII (H 2 S, HF) ก่อตัวเป็นกรดเมื่อละลายในน้ำ

7. องค์ประกอบของคาบที่สองในอะตอมที่มีการเติมอิเล็กตรอนชั้นที่ 2 นั้นแตกต่างจากองค์ประกอบอื่นทั้งหมดมาก สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าพลังงานของอิเล็กตรอนในชั้นที่สองนั้นต่ำกว่าพลังงานของอิเล็กตรอนในชั้นถัดไปอย่างมีนัยสำคัญ และเนื่องจากชั้นที่สองไม่สามารถมีอิเล็กตรอนเกินแปดตัวได้

8. องค์ประกอบ d ในช่วงเวลาเดียวกันมีความแตกต่างกันน้อยกว่าองค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลักที่มีการสร้างชั้นอิเล็กทรอนิกส์ด้านนอก

9. ความแตกต่างในคุณสมบัติของแลนทาไนด์ในอะตอมที่สร้าง f-shell ซึ่งเป็นของชั้นนอกที่สามนั้นไม่มีนัยสำคัญ

ทุกช่วง(ยกเว้นอันแรก) เริ่มต้นด้วยโลหะทั่วไปและปิดท้ายด้วยก๊าซมีตระกูลซึ่งนำหน้าด้วยอโลหะทั่วไป

การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติขององค์ประกอบภายในระยะเวลา:

1) คุณสมบัติของโลหะลดลง

2) ลดรัศมีของอะตอม

3) การเสริมสร้างคุณสมบัติออกซิไดซ์;

4) พลังงานไอออไนเซชันเพิ่มขึ้น

5) ความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนเพิ่มขึ้น

6) อิเล็กโทรเนกาติวีตี้เพิ่มขึ้น;

7) คุณสมบัติที่เป็นกรดของออกไซด์และไฮดรอกไซด์เพิ่มขึ้น

8) เริ่มต้นจากกลุ่ม IV (สำหรับองค์ประกอบ p) ความเสถียรของสารประกอบไฮโดรเจนจะเพิ่มขึ้นและคุณสมบัติที่เป็นกรดเพิ่มขึ้น

การเปลี่ยนคุณสมบัติขององค์ประกอบภายในกลุ่ม:

1) คุณสมบัติโลหะเพิ่มขึ้น

2) รัศมีของอะตอมเพิ่มขึ้น

3) การเสริมสร้างคุณสมบัติการบูรณะ

4) พลังงานไอออไนเซชันลดลง

5) ความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนลดลง

6) อิเลคโตรเนกาติวีตี้ลดลง;

7) คุณสมบัติพื้นฐานของออกไซด์และไฮดรอกไซด์เพิ่มขึ้น

8) เริ่มต้นจากกลุ่ม IV (สำหรับองค์ประกอบ p) ความเสถียรของสารประกอบไฮโดรเจนจะลดลงคุณสมบัติที่เป็นกรดและออกซิไดซ์เพิ่มขึ้น

วาเลนซ์- ความสามารถของอะตอมขององค์ประกอบในการสร้างพันธะเคมี วาเลนซ์ถูกกำหนดในเชิงปริมาณโดยจำนวนอิเล็กตรอนที่ไม่มีคู่

ในปี ค.ศ. 1852 นักเคมีชาวอังกฤษ เอ็ดเวิร์ด แฟรงแลนด์ ได้นำเสนอแนวคิดเรื่องการเชื่อมโยงพลัง คุณสมบัติของอะตอมนี้ต่อมาถูกเรียกว่าเวเลนซ์

ความจุคือ 2 เพราะมีอิเล็กตรอน 2 ตัวที่ไม่จับคู่กัน

สถานะออกซิเดชัน- ประจุตามเงื่อนไขของอะตอมซึ่งคำนวณตามสมมติฐานที่ว่าโมเลกุลประกอบด้วยไอออนเท่านั้น

เลขออกซิเดชันมีเครื่องหมายต่างจากวาเลนซี

สถานะออกซิเดชันที่เป็นบวกเท่ากับจำนวนอิเล็กตรอนที่ถูกถอน (บริจาค) จากอะตอมที่กำหนด อะตอมสามารถสละอิเล็กตรอนที่ไม่มีการจับคู่ทั้งหมดได้

สถานะออกซิเดชันเชิงลบเท่ากับจำนวนอิเล็กตรอนที่ดึงดูด (แนบ) เข้ากับอะตอมที่กำหนด มีเพียงอโลหะเท่านั้นที่แสดงมัน อะตอมของอโลหะจะเพิ่มจำนวนอิเล็กตรอนที่จำเป็นในการสร้างโครงสร้างอิเล็กตรอนแปดอิเล็กตรอนที่เสถียรของระดับชั้นนอก

ตัวอย่างเช่น: N -3 ; เอส-2; ซีแอล - ; ซี-4.