Дальнейшее развитие периодической системы и периодического закона Д. И. Менделеева

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 78 из 135Следующая ⇒

После того, как в 1911 г. Э. Резерфорд открыл атомные ядра и предложил планетарную модель атома, началась успешная разработка теории строения атома, появились новые представления об электрической природе химических сил. С этого момента атом стал считаться сложной квантово-механической системой, состоящей из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженной электронной оболочки.

В 1913 г. Г. Мозли связал положение атома в периодической системе с его рентгеновским излучением. На этом основании был сделан вывод о численном равенстве атомного номера химического элемента заряду атомного ядра этого элемента, а следовательно, общему числу электронов в оболочке нейтрального атома. Еще более глубокое понимание периодического закона было достигнуто после открытий Н. Бора, которые показали, что по мере перехода от элементов с меньшими порядковыми номерами к элементам с большими порядковыми номерами идет заполнение электронами оболочек, все далее расположенных от ядра. При этом периодически повторяется структура внешних электронных конфигураций, что и определяет периодичность химических и физических свойств элементов.и их соединений.

Обнаружение изотопов – разновидностей одного химического элемента, отличающихся атомными массами, показало, что не атомная масса, как считал Менделеев, а заряд ядра определяет место элемента в периодической системе.

Сейчас мы знаем, что у элементов, расположенных в начале каждого периода, валентные электроны находятся на s -подуровнях соответствующих уровней энергии в атомах. В малых периодах происходит заполнение электронами s и p -подуровней, а в больших периодах также и d -подуровней. В шестом и седьмом периодах, кроме того, заполняются f -подуровни. Электронные оболочки атомов инертных газов содержат наружные электроны всегда на полностью сформированных s и p -подуровнях. Таким образом, химические элементы, образующие подгруппу периодической системы, характеризуются аналогичным строением электронных оболочек атома.

Одним из наиболее важных свойств атомов, связанных со строением их электронных оболочек, являются эффективные атомные и ионные радиусы. Оказывается, что они также периодически изменяются с увеличением атомного номера элемента. У элементов одного периода по мере увеличения порядкового номера сначала наблюдается уменьшение атомных радиусов, а затем, к концу периода, – их увеличение. Это необычное физическое свойство находит простое объяснение законами электростатики. В начале периода на внешней электронной оболочке атома находится небольшое количество электронов, которые расположены на относительно больших расстояниях друг от друга. Там достаточно свободного места, поэтому основным взаимодействием в этом случае будет притяжение электронов ядром атома, а не электростатическое отталкивание одноименно заряженных электронов. А при возрастании порядкового номера элемента увеличивается величина заряда ядра и величина общего отрицательного заряда электронной оболочки, что приводит к возрастанию силы кулоновского притяжения между ядром и электронами. При этом происходит «стягивание» электронной оболочки к центру атома, и радиус этого атома уменьшается. По мере же заполнения электронной оболочки все большим количеством электронов им становится все «теснее» на одной оболочке, поэтому у элементов, стоящих в конце любого периода таблицы Менделеева, радиусы атомов возрастают – отрицательно заряженные электроны «расталкивают» друг друга, чтобы удалиться друг от друга на максимально возможное расстояние.

Аналогичными рассуждениями были объяснены и другие периодически изменяющиеся физические свойства веществ: плотность, температура плавления, прочность связей электронов в атоме и т.д.

Получила свое объяснение и валентность химических элементов. Она стала определяться числом электронов на внешней электронной оболочке, поэтому эти электроны и стали называться валентными. Понятие валентности формировалось параллельно с понятием о химической связи. В 1916 г. появились первые теории химической связи – взаимного притяжения атомов, приводящего к образованию молекул и кристаллов, что обусловлено совместным использованием электронов взаимодействующих атомов и атомно-молекулярных частиц. Было установлено также, что существуют ковалентные неполярные, ковалентные полярные и ионные химические связи, отличающиеся характером физического взаимодействия частиц между собой.

Познавательные статьи:



Организация работы процедурного кабинета

Статус республик в составе РФ

Понятие финансов, их функции и особенности

Сущность демографической политии