Как выучить d блок элементов в периодической таблице

Когда первые химики работали над очисткой руд и открывали новые элементы, они поняли, что различные элементы могут быть сгруппированы вместе по сходному химическому поведению. Одна из таких групп включает литий (Li), натрий (Na) и калий (K): Все эти элементы блестящие, хорошо проводят тепло и электричество и обладают сходными химическими свойствами. Вторая группа включает кальций (Ca), стронций (Sr) и барий (Ba), которые также блестят, хорошо проводят тепло и электричество и имеют общие химические свойства. Однако специфические свойства этих двух групп заметно отличаются друг от друга. Например: Li, Na и K гораздо более реакционноспособны, чем Ca, Sr и Ba; Li, Na и K образуют соединения с кислородом в соотношении два их атома к одному атому кислорода, тогда как Ca, Sr и Ba образуют соединения с одним их атомом к одному атому кислорода. Фтор (F), хлор (Cl), бром (Br) и йод (I) также проявляют свойства, сходные друг с другом, но эти свойства кардинально отличаются от свойств любого из вышеперечисленных элементов.

Дмитрий Менделеев в России (1869) и Лотар Мейер в Германии (1870) независимо друг от друга признали существование периодической связи между свойствами элементов, известных в то время. Оба опубликовали таблицы с элементами, расположенными по возрастанию атомной массы. Но Менделеев пошел на шаг дальше Мейера: он использовал свою таблицу, чтобы предсказать существование элементов, которые по своим свойствам были бы похожи на алюминий и кремний, но были еще неизвестны. Открытия галлия (1875) и германия (1886) оказали большую поддержку работе Менделеева. Хотя Менделеев и Мейер долго спорили о приоритете, вклад Менделеева в разработку периодической таблицы сегодня признан более широко (рис. 1).

Рисунок 1. (a) Дмитрию Менделееву приписывают создание (b) первой периодической таблицы элементов. (кредит a: модификация работы Сержа Лачинова; кредит b: модификация работы “Den fjättrade ankan”/Wikimedia Commons)

К двадцатому веку стало очевидно, что периодическая связь включает атомные номера, а не атомные массы. Современное изложение этой связи, периодический закон, выглядит следующим образом: свойства элементов являются периодическими функциями их атомных номеров. Современная периодическая таблица располагает элементы в порядке возрастания их атомных номеров и группирует атомы с похожими свойствами в одной вертикальной колонке (рис. 2). Каждая клетка представляет элемент и содержит его атомный номер, символ, среднюю атомную массу и (иногда) название. Элементы расположены в семь горизонтальных рядов, называемых периодами или сериями, и 18 ве

Многие элементы резко отличаются по своим химическим и физическим свойствам, но некоторые элементы похожи по своему поведению. Например, многие элементы выглядят блестящими, податливы (могут деформироваться, не ломаясь) и пластичны (могут быть вытянуты в проволоку), хорошо проводят тепло и электричество. Другие элементы не блестят, не податливы и не пластичны, плохо проводят тепло и электричество. Мы можем разделить элементы на большие классы с общими свойствами: металлы (блестящие, ковкие, хорошо проводящие тепло и электричество – желтый цвет); неметаллы (тусклые, плохо проводящие тепло и электричество – зеленый цвет); металлоиды (элементы, умеренно хорошо проводящие тепло и электричество, обладающие некоторыми свойствами металлов и некоторыми свойствами неметаллов – фиолетовый цвет).

Элементы также можно разделить на элементы главной группы (или представительные элементы) в колонках, обозначенных 1, 2 и 13-18; переходные металлы в колонках, обозначенных 3-12; и внутренние переходные металлы в двух рядах внизу таблицы (элементы верхнего ряда называются лантанидами, а нижнего – актинидами; рис. 3). Элементы можно разделить еще на группы по более специфическим свойствам, таким как состав соединений, которые они образуют. Например, элементы группы 1 (первый столбец) образуют соединения, состоящие из одного атома элемента и одного атома водорода. Эти элементы (кроме водорода) известны как щелочные металлы, и все они обладают сходными химическими свойствами. Элементы группы 2 (второй столбец) образуют соединения, состоящие из одного атома элемента и двух атомов водорода: Они называются щелочноземельными металлами и имеют схожие свойства среди членов этой группы. Другие группы со специфическими названиями – это пниктогены (группа 15), халькогены (группа 16), галогены (группа 17) и благородные газы (группа 18, также известные как инертные газы). Группы могут также обозначаться по первому элементу группы: Например, халькогены можно назвать кислородной группой или семейством кислорода. Водород – уникальный неметаллический элемент, по своим свойствам схожий как с элементами первой группы, так и с элементами 17-й группы. По этой причине водород может быть показан в верхней части обеих групп или сам по себе.

Рисунок 3. В периодической таблице элементы с похожими свойствами организованы в группы.

Перейдите по этой ссылке на сайт Королевского химического общества, чтобы ознакомиться с интерактивной периодической таблицей, которую можно использовать для изучения свойств элементов (включает подкасты и видеоролики о каждом элементе). Вы также можете попробовать этот вариант с сайта PeriodicTable.com, где представлены фотографии всех элементов.

Пример 1: Названия групп элементов

Атомы каждого из следующих элементов необходимы для жизни. Дайте название группы для следующих элементов:

На рисунке A изображена фотография Дмитрия Менделеева. На рисунке B показана первая периодическая таблица, разработанная Менделеевым, в которой было восемь групп и двенадцать периодов. В первой группе (-, R надстрочный знак плюс знак 0) содержится следующая информация: H = 1, L i = 7, N a = 23, K = 39, (C u = 63), R b = 85, (A g = 108), C a = 183, (-),-, (A u = 199) -. Заметим, что каждая из этих записей соответствует одному из двенадцати периодов соответственно. Вторая группа (-, R 0) содержит следующую информацию: (не запись для периода 1) B o = 9, 4, M g = 24, C a = 40, Z n = 65, S r = 87, C d = 112, B a = 187, -, -, H g = 200, -. Обратите внимание, что ach из этих записей соответствует одному из двенадцати периодов соответственно. Третья группа (-, R надстрочный индекс один 0 надстрочный индекс девять) содержит информацию: (нет записи для периода 1), B = 11, A l = 27, 8. – = 44, – = 68, ? Y t = 88, I n = 113, ? D I = 138, -, ? E r = 178, T l = 204, -. Обратите внимание, что каждая из этих записей соответствует одному из двенадцати периодов соответственно. Четвертая группа (RH надстрочный индекс четыре, R0 надстрочный индекс восемь) содержит следующую информацию: (нет записи для периода 1), C = 12, B i = 28, T i = 48, – = 72, Z r = 90, S n = 118, ? C o = 140, ? L a = 180, P b = 207, T h = 231. Обратите внимание, что каждая из этих записей соответствует одному из двенадцати периодов соответственно. Пятая группа (R H надстрочный индекс два, R надстрочный индекс два 0 надстрочный индекс пять) содержит следующую информацию: (нет записи для периода 1), N = 14, P = 31, V = 51, A s = 75, N b = 94, S b = 122, -, -, T a = 182, B l = 208, -. Обратите внимание, что каждая из этих записей соответствует одному из двенадцати периодов соответственно. Шестая группа (R H надстрочный индекс два, R 0 надстрочный индекс три) содержит следующую информацию: (нет записи для периода 1), O = 16, S = 32, C r = 52, S o = 78, M o = 96, T o = 125, -, -, W = 184, -, U = 240. Заметим, что каждая из этих записей соответствует одному из двенадцати периодов соответственно. Седьмая группа (R H , R надстрочный плюс sing, 0 надстрочный 7) содержит следующую информацию: (нет записи для периода 1), F = 19, C l = 35, 5, M n = 55, B r = 80, – = 100, J = 127, -, -, -, -, -, -. Обратите внимание, что каждая из этих записей соответствует одному из двенадцати периодов соответственно. Группа 8 (-, R 0 надстрочная четверка) содержит следующую информацию: (нет записей для периодов 1, 2, 3), в период 4: F o = 56, C o = 59, N i = 59, C u = 63, нет записи для периода 5, в период 6: R u = 104, R h = 104, P d = 106, A g = 108, нет записей для периодов 7, 8 , или 9, в период 10: O s = 195, I r = 197, P t = 198, A u = 199, нет записей для периодов 11 или 12.