ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЭЛЕМЕНТОВ

ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЭЛЕМЕНТОВ

Д. И. Менделеева - система хим. элементов, отражающая периодич. закон Менделеева - периодич. зависимость физ. и хим. свойств элементов от их ат. веса (в совр. формулировке - от заряда ядра элемента, т. е. от ат. номера в П. с. э.). Первую П. с. э. Менделеев предложил в 1869, а в 1871 разработал т. н. короткую форму (сходную с совр. П. с. э.), получившую признание после того, как были открыты элементы, для к-рых Менделеев оставил в П. с. э. незаполненные клетки. Новое развитие П. с. э. получила после открытия радиоактивности (1896), изотопии [Ф. Содди (F. Soddy), 1913] и Мозли закона(1913). Полное научное объяснение П. с. э. осуществлено на основе квантовой механики.
Все известные хим. элементы образуют 8вертикальных столбцов - групп (табл.), обозначаемых римскими цифрами, всегруппы состоят из двух подгрупп - а и б (напр., VII группаделится на подгруппу марганца и подгруппу галогенов); иногда подгруппы а и б наз. главной и побочной соответственно. Номер группыв П. с. э. соответствует высшей положит. валентности элемента. Свойстваэлементов в подгруппах а изменяются закономерно. Так, в подгруппещелочных металлов (I a )увеличение ат. номера Z сопровождаетсяповышением химической активности, тогда как в подгруппе галогенов (VII а )наблюдается обратная зависимость.
Горизонтальные ряды П. с. э. наз. периодами(их 7) и обозначаются араб. цифрами. Внутри каждого периода наблюдаетсяб. или м. равномерный переход от активных металлов через менее активныеметаллы и слабоактивные неметаллы к очень активным неметаллам и, наконец, <к инертным газам.
В каждом периоде, начиная с 4-го, междуII и III группами находятся ряды переходных элементов - металлов со сходнымихим. свойствами. 15 переходных элементов 6-го периода, начиная с лантана, <практически не различимые по свойствам, наз. лантаноидами или редкоземельнымиэлементами. В 7-м периоде также имеется ряд очень сходных металлов - актиноидов.
Структура П. с. э. полностью отвечаетпорядку заполнения электронных оболочек и слоов в атомах. Число хим. элементовв периоде равно числу электронов в слое, к-рое определяется в соответствиис Паули принципом, запрещающим существование в атоме электроновв одинаковом квантовом состоянии. Состояние электрона определяют 4 квантовыхчисла: главное квантовое число п= 1, 2, 3,..., орбитальное (азимутальное)квантовое число l =0, 1, 2, ..., п -1, магн. квантовоечисло m_l = 0,1,2,...,. испиновое квантовое число m_s =1/2.Каждому значению l соответствуют 2l + 1 значений m_l,а каждому значению m_l - 2 возможных значения m_s.Т. о., замкнутая оболочка, характеризуемая определёнными значениями . и l, содержит 2(2l+ 1) электронов. Макс. число электроновв слое с определённым . равно:

Т. о., замкнутая s-оболочка(l =0)содержит 2 электрона, р -оболочка (l=1) - 6 электронов, d -оболочка(l =2) - 10 электронов и т. д. Число же электронов в слоях (числоэлементов в периодах) с n = 1, 2, 3, 4,... составляет 2, 8, 18,32, ... соответственно.
Свойства атомов элементов определяютсячислом электронов во внеш. электронной оболочке, поэтому элементы, имеющиеодинаковое строение внеш. оболочки, принадлежат к одной группе П. с. э. <Элементы с замкнутой внеш. оболочкой являются инертными газами. Для лёгкихэлементов сначала заполняются слои с меньшим, а затем с большим значением п; внутри слоя сначала заполняется s-, затем р- ит. д. оболочки. В переходных элементах порядок заполнения оболочек и слоевнарушается, т. к. состояния с большими значениями п могут иметьменьшую энергию, чем состояния с меньшим п и большим l. Врезультате s-, р -оболочки застраиваются раньше, чем d- и f -оболочки (см. Атом). Все переходные элементы являются металлами(в зависимости от застраивающейся оболочки их иногда называют d- или f -элементами), входят в б -подгруппы соответствующих группП. с. э., их свойства с ростом Z меняются не резко.
П. с. э. не завершена, конечное числоэлементов в ней не определено. Элементы с Z > 95 были синтезированы искусственно, <время жизни изотопов этих элементов крайне мало. Работы по синтезу и теоретическойинтерпретации свойств изотопов элементов с <107 продолжаются.

Лит.: Кедров Б. М., Трифонов Д. <Н., О современных проблемах периодической системы, М., 1974; Учение о периодичности. <История и современность, под ред. Д. Н. Трифонова, М., 1981; Химия и периодическаятаблица, под ред. К. Сайто, пер. с япон., М., 1982.

В. Г. Дашевсхий.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.