423 Shares 9320 views

Sistema periodico: classificazione degli elementi chimici

Nella prima metà del XIX secolo furono fatti diversi tentativi di sistematizzare gli elementi e di combinare metalli nel sistema periodico. È in questo periodo storico che emerge un metodo di indagine, come l'analisi chimica.

Dalla storia della scoperta della tavola periodica degli elementi

Utilizzando una tecnica analoga per determinare proprietà chimiche specifiche, gli scienziati di quel tempo hanno cercato di raggruppare elementi basati sulle loro caratteristiche quantitative e sul peso atomico.

Uso del peso atomico

Così IV Dubereiner nel 1817 determinò che in stronzio il peso atomico è simile ai corrispondenti indici di bario e calcio. Inoltre è riuscito a scoprire che c'è molto in comune tra le proprietà di bario, stronzio e calcio. Sulla base di queste osservazioni, il famoso chimico ha costituito la cosiddetta triade di elementi. Nei gruppi simili sono state combinate altre sostanze:

  • Zolfo, selenio, tellurio;
  • Cloro, bromo, iodio;
  • Litio, sodio, potassio.

Classificazione per proprietà chimiche

L. Gmelin nel 1843 ha proposto un tavolo in cui egli posizionò in elementi rigorosi in elementi chimici. L'azoto, l'idrogeno, l'ossigeno, ha considerato gli elementi principali, il loro chimico dato posto al di fuori del suo tavolo.

Sotto l'ossigeno erano disposti tetrad (4 segni ciascuno) e pentadini (5 caratteri ciascuno). Metalli nella tabella periodica sono stati inseriti nella terminologia di Berzelius. Secondo il piano di Gmelin, tutti gli elementi sono stati stabiliti riducendo l'elettroniegatività delle proprietà all'interno di ogni sottogruppo del sistema periodico.

Unire elementi verticalmente

Alexander Emil de Chancourtua nel 1863 tutti gli elementi messi in pesi atomici ascendenti sul cilindro, dividendolo in diverse strisce verticali. Come risultato di questa divisione in verticale, si trovano elementi con proprietà fisiche e chimiche simili.

La legge delle ottave

D. Newlands ha scoperto nel 1864 un modello piuttosto interessante. Con la disposizione degli elementi chimici nell'aumentare dei pesi atomici, ogni elemento ottavo mostra una somiglianza con la prima. Un simile fatto Newlands chiamò la legge octave (otto note).

Il suo sistema periodico era molto condizionale, quindi l'idea dello scienziato osservante cominciò ad essere chiamata versione "ottave", associandola alla musica. Era la variante Newlands che era più vicina alla moderna struttura del PS. Ma secondo la suddetta legge dell'ottava, solo 17 elementi conservavano le loro proprietà periodiche, mentre i restanti segni non mostravano tale regolarità.

Tavoli di odio

U. Odling ha presentato contemporaneamente diverse varianti dei tavoli degli elementi. Nella prima versione, creata nel 1857, ha proposto di dividere in 9 gruppi. Nel 1861, il chimico ha apportato alcune correzioni alla versione originale della tavola, combinando in gruppi segni che recano simili proprietà chimiche.

Una variante del tavolo di Odling, proposto nel 1868, ha assunto la disposizione di 45 elementi in aumento dei pesi atomici. A proposito, è stata questa tavola che divenne poi il prototipo del sistema periodico di Mendeleyev.

Divisione di valenza

L. Meyer nel 1864 proponeva un tavolo, che includeva 44 elementi. Sono state collocate in 6 colonne, secondo la valenza di idrogeno. Nella tavola c'erano solo due parti. Il gruppo principale era costituito da sei gruppi, tra cui 28 segni di aumento dei pesi atomici. Nella sua struttura sono state osservate pentade e tetradati da segni chimici simili a proprietà chimiche. Il resto degli elementi Meyer è posto nella seconda tabella.

Il contributo di Mendeleyev alla creazione di una tavola di elementi

Il moderno sistema periodico degli elementi di Mendeleyev apparve sulla base delle tabelle di Mayer, compilate nel 1869. Nella seconda versione, Mayer ha disposto i segni per 16 gruppi, posizionato gli elementi con pentad e tetrad, data le proprietà chimiche noti. Invece di valenza, ha usato una semplice numerazione per i gruppi. Non c'era boro, torio, idrogeno, niobio, uranio.

La struttura del sistema periodico nella forma presentata in edizioni moderne non è apparsa immediatamente. Ci sono tre fasi principali durante le quali è stato creato un sistema periodico:

  1. La prima versione della tavola è stata presentata sui blocchi. Il carattere periodico del rapporto tra le proprietà degli elementi ei valori dei loro pesi atomici è stato tracciato. Questa versione della classificazione dei segni Mendeleev è stata proposta nel 1868-1869.
  2. Lo scienziato rifiuta il sistema originale, in quanto non riflette i criteri in base ai quali gli elementi cadrebbero in una certa colonna. Suggerisce l'immissione di segni per la somiglianza delle proprietà chimiche (febbraio 1869)
  3. Nel 1870, Dmitry Mendeleev è stato presentato al mondo scientifico del moderno sistema periodico di elementi.

La versione del chimico russo ha preso in considerazione sia la posizione dei metalli nel sistema periodico, sia le caratteristiche delle proprietà dei nonmetali. Per quegli anni che sono trascorsi dalla prima edizione dell'invenzione del genio di Mendeleyev, il tavolo non ha subito grandi cambiamenti. E in quei luoghi che sono rimasti vuoti durante il periodo di Dmitry Ivanovich, sono apparse nuovi elementi che sono stati scoperti dopo la sua morte.

Caratteristiche della tabella periodica

Perché è considerato che il sistema descritto è periodico? Ciò è spiegato dalle peculiarità della struttura del tavolo.

In totale, contiene 8 gruppi e ognuno ha due sottogruppi: il principale (principale) e quello secondario. Si scopre che tutti i sottogruppi 16. Sono situati verticalmente, cioè dall'alto verso il basso.

Inoltre, nella tabella sono presenti righe orizzontali, chiamate periodi. Essi hanno anche la loro ulteriore divisione in piccole e grandi. La caratterizzazione del sistema periodico comporta la considerazione dell'ubicazione dell'elemento: il suo gruppo, il sottogruppo e il periodo.

Come cambiano le proprietà nei sottogruppi principali

Tutti i sottogruppi principali della tabella periodica iniziano con gli elementi del secondo periodo. Per i segni appartenenti ad un sottogruppo principale, il numero di elettroni esterni è lo stesso, ma la distanza tra gli ultimi elettroni e il nucleo positivo cambia.

Inoltre, dall'alto si verifica un aumento del peso atomico (massa atomica relativa) dell'elemento. È questo indicatore il fattore determinante per determinare il modello di variazione delle proprietà all'interno dei sottogruppi principali.

Dal momento che il raggio (la distanza tra il nucleo positivo e gli elettroni negativi esterni) nel sottogruppo principale aumenta, le proprietà non metalliche (la capacità di ricevere gli elettroni nel corso delle trasformazioni chimiche) diminuiscono. Per quanto riguarda il cambiamento delle proprietà metalliche (il ritorno degli elettroni ad altri atomi), esso aumenta.

Utilizzando un sistema periodico, è possibile confrontare le proprietà di diversi rappresentanti di un sottogruppo principale. In un momento in cui Mendeleev stava creando un sistema periodico, non c'era ancora informazioni sulla struttura della materia. Sorprendente è il fatto che dopo la teoria della struttura dell'atomo, che è stato studiato nelle scuole di istruzione e nelle università chimiche del profilo, è stato confermato, ha confermato l'ipotesi di Mendeleyev e non ha confutato le sue ipotesi sulla disposizione degli atomi all'interno della tabella.

L'elettronegatività nei sottogruppi principali al basso diminuisce, vale a dire che minore è l'elemento nel gruppo, più la sua capacità di attaccare gli atomi sarà più piccola.

Cambiare le proprietà degli atomi nei sottogruppi secondari

Dal momento che il sistema di Mendeleev è periodico, la modifica delle proprietà in tali sottogruppi avviene in sequenza inversa. Tali sottogruppi includono elementi che iniziano con il quarto periodo (rappresentanti delle famiglie d e f). In basso in questi sottogruppi le proprietà metalliche diminuiscono, ma il numero di elettroni esterni è lo stesso per tutti i rappresentanti di un sottogruppo.

Peculiarità della struttura del periodo nel PS

Ogni nuovo periodo, ad eccezione del primo, nella tabella del chimico russo inizia con un metallo alcalino attivo. Inoltre, vengono esposti metalli amfoterici che presentano doppie proprietà nelle trasformazioni chimiche. Poi ci sono diversi elementi con proprietà non metalliche. Il periodo termina con un gas inerte (non metallico, pratico, che non mostra attività chimica).

Dato che il sistema è periodico, in periodi c'è una modifica dell'attività. Da sinistra a destra, l'attività riducente (proprietà metalliche) diminuirà, l'attività ossidativa (proprietà non metalliche) aumenterà. Quindi, i metalli più brillanti del periodo sono a sinistra e i non metalli a destra.

In grandi periodi, composti da due righe (4-7), appare anche il carattere periodico, ma a causa della presenza di rappresentanti della famiglia d o f, gli elementi metallici della serie sono molto più grandi.

Nomi dei sottogruppi principali

Parte dei gruppi di elementi disponibili nella tabella periodica ha i propri nomi. I rappresentanti dei primi gruppi del gruppo A sono chiamati metalli alcalini. A un nome simile, i metalli devono la loro attività per l'acqua, con conseguente formazione di alcali caustici.

Il secondo gruppo A è considerato un sottogruppo di metalli alcalini. Quando interagiscono con l'acqua, tali metalli formano ossidi, una volta erano chiamati terre. Fu da quel momento che il nome fu assegnato ai rappresentanti di questo sottogruppo.

I non-metalli del sottogruppo di ossigeno sono chiamati calcogeni e i gruppi 7A sono chiamati alogeni. Un sottogruppo è stato chiamato gas inerti a causa della sua attività chimica minima.

PS nell'anno scolastico

Per i bambini scolastici viene solitamente proposta una variante della tabella periodica, in cui, oltre a gruppi, sottogruppi, periodi, formule per composti volatili più elevati e ossidi più alti sono anche indicati. Questo tipo di astuzia consente agli studenti di costruire competenze per la formazione di ossidi più alti. Basti sostituire l'elemento con il segno del rappresentante del sottogruppo per ottenere l' ossido superiore finito .

Se si osserva da vicino la visione generale dei composti volatili di idrogeno, si può vedere che sono caratteristici solo di non metalli. In 1-3 gruppi ci sono dei trattini, in quanto rappresentanti tipici di questi gruppi sono metalli.

Inoltre, in alcuni manuali di chimica della scuola, ogni segno è indicato da uno schema per la distribuzione di elettroni sui livelli di energia. Queste informazioni non esistevano durante il lavoro di Mendeleev, tali fatti scientifici apparvero molto più tardi.

È possibile vedere le formule del livello elettronico esterno, con il quale è facile immaginare quale famiglia appartiene a questo elemento. Questi suggerimenti sono inaccettabili nelle sessioni di esame, quindi i laureati dei voti 9 e 11 che hanno deciso di dimostrare la loro conoscenza chimica su OGE o EGE forniscono le classiche varianti in bianco e nero di tavole periodiche in cui non esistono ulteriori informazioni sulla struttura dell'atomo, sulle formule di ossidi superiori, sulla composizione di composti volatili di idrogeno .

Tale decisione è abbastanza logica e comprensibile, perché per quegli studenti che hanno deciso di seguire le orme di Mendeleev e Lomonosov, non sarà difficile usare la versione classica del sistema, semplicemente non hanno bisogno di suggerimenti.

Era la legge periodica e il sistema di Mendeleev che svolgevano un ruolo importante nell'ulteriore sviluppo della teoria molecolare atomico. Dopo la creazione del sistema, gli scienziati hanno cominciato a prestare maggiore attenzione allo studio della composizione dell'elemento. La tabella ha contribuito a chiarire alcune informazioni sulle sostanze semplici, nonché sulla natura e le proprietà degli elementi che vengono formate.

Mendeleyev stesso ha assunto che presto si apriranno nuovi elementi e prevedevano la posizione dei metalli nel sistema periodico. Fu dopo la comparsa di quest'ultimo che una nuova era cominciò nella chimica. Inoltre, è stato dato un serio inizio alla formazione di una moltitudine di scienze correlate che sono legate alla struttura dell'atomo e alle trasformazioni degli elementi.