Залежність зміни властивостей елементів у періодах і групах

Розгляд електронних структур елементів дозволяє помітити поступовість забудови кожної чергової електронної оболонки при переході від одного елемента до іншого всередині періоду в міру зростання порядкових номерів. З цим пов’язаний перехід від елементів з металевими до елементів з неметалевими властивостями.

Із зростанням зарядів ядер атомів елементів усередині періоду тяжіння ядром електронних оболонок посилюється – відбувається свого роду «стиснення» їх, т. Е. Зменшення радіуса атома. Цим пояснюється те, що на початку періоду розташовуються елементи, що мають більший радіус атома і мале число електронів на зовнішньому електронному шарі. Така структура характерна для металу, тому на початку кожного періоду знаходяться метали. Наприклад, радіус атома літію перевершує радіуси атомів кисню і фтору, а число електронів на зовнішньому шарі менше.
Зрозуміло, що електрон, які перебувають далі від ядра, легше відривається від свого атома. Відносна легкість віддачі електрона є головною особливістю елемента з металевими властивостями. Метали порівняно легко віддають електрони, але не можуть приймати їх додатково для забудови електронних оболонок зовнішнього шару. У цьому випадку говорять, що атоми металів мають слабку електронегативні.
Електронегативні елемента називають здатність його атома притягувати і утримувати біля себе електрони, необхідні для завершення зовнішнього електронного шару. Чим вище електронегативність, тим яскравіше виражені неметалічні властивості елементів.

• Запишіть це визначення в зошит і згадайте його, а також розгляньте наведену на стор. Шкалу електронегативності елементів.

Принаймні зростання зарядів ядер атомів в періоді число електронів в зовнішньому шарі збільшується, радіус атома зменшується, а разом з тим поступово зменшується легкість віддачі електронів з цього шару, т. Е. Зростають електронегативність і неметаллічность властивостей.

Нарешті кожен період закінчується інертним елементом, властивості якого не дозволяють зарахувати його до металів або неметалів. Це пояснюється структурою його зовнішнього шару, що представляє собою повний октет. Стійкістю такого октету пояснюється пасивна поведінка інертних елементів у хімічних реакціях.

■ 26. Чому в кожному періоді зростанням порядкового номера властивості елементів змінюються від металів до неметалів і інертним елементам? (Див. Відповідь)

27. Як впливає зміна величини радіуса атома в періоді на зміну властивостей елементів? 28. Чим пояснюється хімічна пасивність інертних елементів?

Оскільки властивості елементів визначаються в основному структурою електронних оболонок зовнішнього електронного шару, подібність властивостей окремих елементів, що знаходяться в різних періодах, пояснюється схожістю структур їх зовнішнього електронного шару. Наприклад, близькими за властивостями виявляються отакі елементи, г як літій, натрій, калій – лужні метали, що мають один електрон на s-оболонці зовнішнього шару. Елементи сірка, селен, телур, також проявляють близькі хімічні властивості, мають шестіелектроіний зовнішній шар: два електрони на s-оболонці і чотири на р-оболонці. Іншими словами, періодична повторюваність властивостей обумовлюється періодичної повторюваністю структур електронних оболонок зовнішнього електронного шару. Цим же пояснюється схожість властивостей елементів по підгрупах в періодичній системі.
Проте, як відомо, всередині підгрупи властивості елементів у міру зростання порядкових номерів змінюються, посилюється металева активність (наприклад, у барію в порівнянні з магнієм), яка виражається в більшої легкості віддачі електронів, т. Е. В зменшення електронегативності. З іншого боку, падає неметалічна активність, тобто знижується здатності притягувати до себе електрони. Пояснюється це збільшенням числа електронних шарів, т. Е. Збільшенням атомного радіусу. Чим далі від ядра електрони зовнішнього шару, тим слабкіше вони утримуються ядром. З тих же причин зменшується неметалічна активність йоду в порівнянні з фтором і хлором. Цим пояснюється зниження неметалічних властивостей у миш’яку в порівнянні з азотом і фосфором і т.д.

■ 29. Як пояснити періодичну повторюваність властивостей з погляду електронних конфігурацій? (Див. Відповідь)
30. Чому в підгрупах зі зростанням зарядів ядер посилюються металеві властивості і слабшають неметалічні?
31. Який з елементів проявляє більш яскраво виражені металеві властивості – титан або хром? Обгрунтуйте ваша думка з погляду внутрішньоатомної структури.
32. У якого з елементів більш яскраво виражені неметалічні властивості – у фосфору або вісмуту? Поясніть це з погляду будови їх атомів.

Розгляд порядку забудови електронних оболонок атомів елементів малих і великих періодів дозволяє помітити, що число електронів, розташованих на зовнішньому електронному шарі атомів елементів головних підгруп, завжди збігається з номером групи.
Для елементів побічних підгруп це спостерігається тільки в 1-й і 2-й групах. Оскільки будовою зовнішнього електронного шару визначаються властивості елементів та їх сполук, зокрема валентність елементів, можливість визначати величину валентності, користуючись номером групи в періодичній системі, набуває важливе значення.
Звертає на себе увагу також те, що елементи, що належать до різних підгрупах, володіють різними властивостями. Наприклад, бром є типовим неметалом, а марганець має добре виражені металевими властивостями. Причина також полягає у відмінності структури зовнішнього електронного шару: марганець належить до сімейства d-елементів, т. Е. В атомі марганцю d-оболонка предвнешнего шару знаходиться в процесі забудови, в результаті чого зовнішній електронний шар марганцю має два s-електрона. Бром належить до сімейства р-елементів, так як у нього забудовується р-оболонка зовнішнього шару, на якому розташовується 7 електронів.

Посилання на основну публікацію