ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

       

элементов Д. И. Менделеева, система элементов, к-рая отражает периодич. закон Менделеева — периодич. зависимость физ. и хим. св-в элементов от их ат. веса (в совр. формулировке — от заряда ат. ядер элементов, равного ат. номеру элемента в П. с.). Так, элементы с порядковыми номерами Z=2, 10, 18, 36, 54 и 86 (разности ат. номеров 8, 8, 18, 18, 18) обладают сходными физ. и хим. св-вами и явл. инертными газами; элементы с Z=Z, 11, 19, 37, 55 и 87 — химически активные лёгкие металлы, реагирующие с галогенами и образующие с ними ионные кристаллы.

В 1869 Менделеев, расположив элементы в порядке возрастания ат. веса и сгруппировав элементы с аналогичными св-вами, предложил первую П. с. Разработанная им в 1871 «короткая форма периодич. таблицы», сходная с совр. П. с. элементов, получила широкое признание в 80-х гг., после того как были найдены нек-рые предсказанные Менделеевым элементы (в табл. для них были оставлены незаполненные клетки). Новое развитие П. с. получила после открытия в кон. 19— нач. 20 вв. радиоактивности. В 1913 англ. учёный Ф. Содди установил изотопию хим. элементов и показал, что именно по этой причине ат. веса имеют нецелочисленные значения; в том же году англ. физик Г. Мозли разработал эксперим. методы определения заряда ядер. Эти открытия окончательно подтвердили правильность расположения элементов в П. с. и вызвали к жизни термин «ат. номер» и новую формулировку периодич. закона. Полное науч. объяснение П. с. получила на основе квантовой механики.

Все известные хим. элементы образуют 8 вертикальных столбцов групп, обозначаемых вверху римскими цифрами, причём все группы содержат 2 подгруппы (напр., VII группа делится на подгруппы марганца и галогенов). Номер группы в П. с. соответствует высшей положит. валентности элемента. Св-ва элементов в группах и подгруппах с ростом ат. номера изменяются закономерно. Так, в подгруппе щелочных металлов (1а) увеличение Z сопровождается повышением хим. активности, тогда как в подгруппе галогенов (VIIa) наблюдается обратная картина.

Горизонтальные ряды П. с. называют периодами (их всего 7) и обозначают арабскими цифрами. Внутри каждого периода наблюдается б. или м. равномерный переход от активных металлов, через менее активные металлы и слабоактивные неметаллы к очень активным неметаллам и, наконец, к инертным газам.

В каждом периоде, начиная с 4-го, между II и III группой находятся ряды переходных элементов • - металлов со сходными хим. св-вами; 15 переходных элементов 6-го периода, практически неразличимые по св-вам, наз. лантаноидами (или редкоземельными элементами). Аналогичный ряд очень сходных металлов — актиноидов имеется в 7-м периоде.

Структура П. с. полностью отвечает порядку заполнения электронных оболочек и слоев (см. АТОМ). Число хим. элементов в периоде равно числу эл-нов в слое, к-рое строго определено в соответствии с Паули принципом, запрещающим существование в атоме эл-нов в одинаковом квант. состоянии. Состояние эл-на определяется 4 квант. числами: главным квант. числом n=1, 2, 3, . . ., орбитальным квант. числом l=0, 1, . . ., n-1, магн. квант. числом ml=0, ± 1, ± 2, . . ., ±l и спиновым квант. числом ms=±1/2. Каждому значению l соответствуют (2l+1) значений ml, а каждому значению ml — два возможных значения ms. Т. о., замкнутая оболочка, характеризуемая определ. значением l, содержит 2(2l+1) эл-нов. Макс. число эл-нов в слое с определённым n равно S2l=n-1l=0(2l+1).

Т. о., замкнутая s-оболочка (l=0) содержит 2 эл-на, р-оболочка (s=1) — 6 эл-нов, d-оболочка (Z=2) — 10 эл-нов и т. д. Число же эл-нов в слоях (число элементов в периодах П. с.). , соответствующих n=1, 2, 3, . . ., 7 составляет 2, 8, 8, 18, 18, 32, 32.

Св-ва атомов элементов определяются числом эл-нов во внеш. оболочке, поэтому элементы, имеющие одинаковое строение внешней оболочки, принадлежат к одной группе П. с. Элементы с замкнутыми внешними оболочками явл. инертными газами. Порядок заполнения электронных оболочек следует порядку расположения уровней энергии с данными n и l. Для лёгких элементов это соответствует заполнению сначала слоя с меньшим, а затем с большим значением n; внутри слоя сначала заполняется s-оболочка, затем р-оболочка и т. д. Однако в группах переходных элементов от Sc до Ni (ат. номера 21 — 28), от Y до Pd (ат. номера 39—46), от La до Pt (ат. номера 57—78) и от Ас до No (ат. номера 89—102) этот порядок нарушается, поскольку состояния с большими значениями n имеют меньшую энергию, чем ещё не занятые состояния с меньшими n.

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983.