Химиялық элементтердің периодтық жүйесі

27.07.2017

ХІХ ғасырдың екінші жартысында алпыстан астам химиялық элементтер ашылып, олардың қасиеттері және ол элементтердің қосылыстарының қасиеттері зерттелді. Көптеген ғалымдар элементтерді жүйеге келтіруге тырысты.

Бірақ бұл ғалымдар элементтердің ұқсас топтарын бір – бірінен жеке қарап, олардың арасындағы ішкі байланысты аша алмады.Сондықтан олар элементтердің топтарын сипаттайтын теориялық шолу жасай алмады.

Элементтерді жүйеге келтіру мәселесін орыстың ұлы ғалымы Д.И. Менделеев шешті. Ол 1869 жылы периодтық заңды ашып, 1871 жылы анықтамасын берді және сол заң негізінде элементтердің периодтық жүйесін жасады. Жай заттардың қасиеттері, сондай – ақ олардың қосылыстарының пішіндері мен қасиеттері элементтердің атомдық салмақтарының шамасына периодты түрде тәуелді болады.Элементтерді жүйеге келтірудің негізі етіп олардың атомдық массаларын алды.

Сол кезде белгілі химиялық элементтерді атомдық массаларының өсу ретімен бір қатарға орналастырып, олардың қасиеттері белгілі бір элеметтердің санынан кейін қайтадан қайталанып отыратынын байқады.

Д.И. Менделеев ашқан заңдылықпен танысу үшін, 20 элементтің атомдық массасының өсуіне сай қатарға орналастырайық. Әр элементтің белгісі астында жуықталған атомдық массасы және жоғары оксидінің формуласын жазайық:

Келтірілген элементтер қатарында сутегі мен гелийге көңіл аудармай, қалған элементтердің қасиеттерінің өзгеруін қарастырайық. Литий – бір валентті металл, сумен жақсы әрекеттесіп сілті түзеді. Литийден кейін бериллий – ол екі валентті металл, кәдімгі температурада сумен баяу әрекеттеседі. Бериллийден кейінгі тұрған әлсіз бейметалдық қасиеті бар үш валентті бор элементі. Қатардағы келесі элемент – төрт валентті бейметалл көміртегі элементі. Одан кейін бейметалдық қасиеті басым азот; оттегі – типті бейметалл, жетінші элемент галогендер тобына жататын активті элемент фтор.

Литийдегі басым металдық қасиеті бір элементпен екінші элементке өткенде біртіндеп кеміп, фторға қарай бейметалдық қасиеті өседі. Атомдық масса өсуіне қарай литийден бастап валенттілігі артады. Бұл заңдылықтағы ерекше жағдай – фтор элементі, оның оттегі бойынша валенттілігі бірге тең.Ол фтор атомының құрылысының ерекшелігіне тән.

Егер элементтер қасиеттерінің өзгеруі осы бағытта жүрсе, фтордан кейін бейметалдық қасиеті басым элемент орналасуы керек еді. Шындығында, фтордан кейін басқа элементтермен қосылыспайтын металдық та, бейметалдық та қасиет көрсетпейтін асыл газ неон орналасады. Неоннан кейін литийге ұқсас бір валентті металл натрий келеді. Одан кейінгі орналасқан элементтер тағы да осы қасиеттерді қайталап орналасады. Яғни, натрийден кейін бериллийге ұқсас – магний, онан кейін борға ұқсас біршама бейметалдық қасиеттері байқалған үш валентті металл алюминий элементі орналасады. Қатардағы келесі элемент көміртегімен көп ұқсастығы бар төрт валентті бейметалл элемент – кремний, бес валентті фосфор өз қасиеті жағынан азотқа ұқсас, күкірт – бейметалдық қасиеті басым элемент; хлор – галогендер тобына жататын активті бейметалл, кейінгі элемент асыл газ – аргон болып табылады. Қалған элементтердің қасиеттерінің өзгеруін байқасақ, ол да сол тәртіппен өзгереді.

Соған сәйкес, химиялық элементтердің қасиеттерінің өзгеруі атомдық массаларының өсуіне байланысты үздіксіз бір бағытта жүрмейді, ол периодтылық сипатта өтеді.

Элементтердің периодтық жүйесі.

Табиғат құбылыстарын көрсететін заңдардың әртүрлі теңдеулер түрінде математикалық өрнегі болатындай Д.И.Менделеевтің периодтық заңының математикалық өрнегі – периодтық жүйе. Элементтердің периодтық жүйесі сонымен қатар, периодтық заңның графикалық көрінісі.

Элементтер қатарында қасиеттерінің белгілі тәртіп бойынша өзгеру ретімен орналасқан элементтер жиынтығын период дейді.Егер осы элементтер қатарын период ретінде бірінің астына бірін келтірсек, келесі элементтер орналасуы шығады:

Li Be B С N О F Ne

Na Mg Al Si P S Cl Ar

Бұлай орналасу барысында тік қатарда қасиеттері ұқсас, валенттілігі бір элементтер орналасады. Мысалы, литий және натрий, берилий және магний және т.б. Барлық элементтерді периодқа бөліп, қасиеттері және түзетін қосылыс типтері ұқсас элементтерді периодта бірінен соң бірі келетіндей орналастырып, Д.И. Менделеев топтар мен қатар бойынша элементтердің периодтық жүйесі атты кесте құрастырады. Ол он көлденең қатардан, сегіз тік бағанадан немесе топтан тұрады. Көлденең қатардағы элементтер орналасуын қарастырайық. Бірінші қатарда тек екі элемент – сутегі мен гелий орналасқан. Бұлар бірінші период элементтері. Екінші және үшінші қатарда жоғарыда қарастырылған сегіз элементтен тұратын элементтер қатары екінші және үшінші периодты түзеді. Екі периодта сілтілік металдан басталып, асыл газбен аяқталады. Бұл үш период кіші периодтар деп аталады.

Төртінші қатар сілтілік металл – калийден басталады. Мұнда жетінші орында галоген орнына Mn₂O₇ жоғары оксиді бар негіздік те, қышқылдық та оксид түзетін металл марганец орналасады. Марганецтен кейін бір – біріне өте ұқсас үш металл – темір, кобальт және никель келеді. Тек бесінші қатар мыстан басталып, асыл газ криптонмен аяқталады.

Алтыншы қатар рубидий – сілтілік металдан басталады. Аргоннан кейінгі элементтерде қасиеттерінің қайталануы бұрынғыдай сегіз элементтен кейін емес, он сегіз элементтен кейін өзгереді. Бұл он сегіз элемент төртінші периодты түзеді, ол екі қатардан тұрады.

Бесінші үлкен период алтыншы және жетінші қатарды түзеді.

Бұл период сілтілік металл рубидийдан басталып, асыл газ ксенонмен аяқталады. Сегізінші қатарда лантаннан соң химиялық қасиеттері бір – біріне ұқсас он төрт элемент – лантаноидтар орналасқан. Атомдар құрылысының ерекшеліктеріне сай оларды кесте соңына бөлек орналастырады. Ксеноннан кейінгі асыл газ – радон тоғызыншы қатар соңында орналасқандықтан, сегізінші және тоғызыншы қатарлар алтыншы үлкен период түзеді, онда отыз екі элемент бар.