Сторінка
1

Загальна хімія

1

Відкриття періодичного закону.

За часів Д. І. Менделєєва було відомо 63 хімічні елементи, тобто трохи більше за половину відомих нині. Знали тоді й шість природних груп хімічних елементів (лужні метали, лужноземельні метали, галогени, групу Оксигену, групу Нітрогену і групу Карбону). Проте знання ці були уривчасті. У той час думали, що природні групи елементів, особливо протилежних за властивостями, ніяк між собою не зв’язані.

На відміну своїх попередників Д. І. Менделєєв був глибоко переконаний, що між усіма хімічними елементами, як подібними за властивостями, так і відмінними, повинен існувати природний загальний зв’язок, який об’єднував би всі елементи в системі.

За основу систематизації хімічних елементів Д. І. Менделєєв (так само, як і раніше Лотар Мейє) обрав відносну атомну масу, вважаючи її головною характеристикою елемента, оскільки вона не змінюється під час утворення елементом простих і складних речовин. Водночас Д. І. Менделєєв не розглядав масу як єдину характеристику елемента. Він надав великого значення ще й його хімічним властивостям.

Згрупувавши більшість відомих тоді хімічних елементів у кілька горизонтальних рядів так, щоб вертикальні стовпчики включали елементи, подібні за хімічними властивостями, Д. І. Менделєєв в 1869 р. склав таблицю – прообраз сучасної періодичної таблиці елементів. А далі доповнював і добудовував цю первісну таблицю, доки включив до неї всі відомі на той час 63 елементи. Один з останніх варіантів таблиці, створеної Д. І. Менделєєвим, за формою мало чим відрізняється від відомої нам сучасної періодичної таблиці.

У періодичній таблиці видно, що елементи, розміщені один під одним, мають багато спільного. Так, Літій і Натрій подібні між собою як лужні метали. Флор і Хлор також мають спільні властивості як галогени, а Неон і Аргон – як інертні гази.

У горизонтальному ряду елементів, розміщених у порядку зростання їхніх відносних атомних мас, виявилось, що відбувається поступова зміна хімічних властивостей елементів.

Так, Літій – одновалентний елемент з яскраво вираженими металічними властивостями, утворює основний оксид Li2O. Як проста речовина – це лужний метал, що енергійно взаємодіє з водою з утворенням типового лугу LiOH.

Берилій – двовалентний елемент, утворює просту речовину – метал, який майже не взаємодіє з водою. Його оксид BeO і гідроксид Ве(ОН)2 виявляють амфотерні властивості.

Бор – тривалий елемент-неметал, однак неметалічні властивості виявляє слабко, утворює оксид В2О3, що має кислотний характер, і дуже слабку борну кислоту Н3ВО3.

2

Карбон – чотиривалентний елемент-неметал. Утворює кислотний оксид СО2, а також слабку і неміцну карбонатну (вугільну) кислоту Н2СО3, яка існує лише у водному розчині.

Нітроген – елемент з яскраво вираженими неметалічними властивостями, утворює кислотний оксид N2О5 і сильну нітратну (азотну) кислоту НNO3.

Оксиген – типовий елемент-неметал, а Флор – найактивніший з неметалів (галоген).

Далі в ряду розміщені Неон – елемент , що утворює інертний газ. Він не сполучається з іншими елементами.

За Неоном розміщується Натрій – одновалентний елемент-метал , подібний до літію.

Магній – двовалентний елемент-метал, дещо подібний до Берилію, утворює основний оксид MgO і гідроксид Mg(OH)2 – основу середньої сили. У вигляді простої речовини взаємодіє з водою, але дуже повільно.

Алюміній – тривалентний елемент-метал, його оксид АІ2О3 і гідроксид АІ(ОН)3 – амфотерні.

Силіцій – чотиривалентний елемент-метал, проста речовина силіцій у хімічному відношенні малоактивна; утворює кислотний оксид SiO2 і слабку силікатну (кремнієву) кислоту Н2SO3.

Фосфор – елемент-метал, за хімічними властивостями дещо подібний до Нітрогену, утворює кислотний оксид P2O5 і фосфатну (фосфорну) кислоту Н3PO4 середньої сили.

Сульфур – елемент з яскраво вираженими неметалічними властивостями, утворює кислотний оксид SO3 і сильну сульфатну (сірчану) кислоту Н2SO4.

Хлор – дуже активний елемент-неметал – галоген утворює кислотний оксид СІ2O7 і перхлоратну (хлорну) кислоту НСІО4, що належить до числа найсильніших оксигеновмісних кислот.

Далі в ряду знову розміщується інертний елемент – Аргон.

Коли простежити зміну властивостей усіх інших елементів, то виявиться, що в ряду елементів, розміщених у порядку зростання їхніх відносних атомних мас, властивості змінюються від металів до неметалів, а в складних речовин – від основних до кислотних. Формальна валентність елементів за Оксигеном зростає від 1 до 7, а за Гідрогеном – зменшується від 4 до 1. Так Д. І. Менделєєв виявив повторення однакових ознак у світі хімічних елементів і назвав цю закономірність періодичністю (від грец. Periodicos – цикл). Виявлену закономірність він сформулював у вигляді періодичного закону, суть якого опублікував у 1869 р.:

властивості елементів, а тому і властивості утворених ними простих і складних тіл перебувають у періодичній залежності від величини атомних мас елементів.

4

1-й період (малий) – 2 елемент;

2-й період (малий) – 8 елементів;

3-й період (малий) – 8 елементів;

4-й період (великий) – 18 елементів;

5-й елемент (великий) – 18 елементів;

6-й період (великий) – 32 елементи;

7-й період (великий – досі ще не завершений, містить 24 елементи.

Група – це вертикальний стовпчик, у якому один під одним розміщені подібні за властивостями хімічні елементи.

Всього груп вісім. Кожна з них підлягається на дві підгрупи: а) головну, до складу якої входять елементи малих періодів (типів) і великих періодів, аналогів типових елементів, і б) побічну, яка складається тільки з елементів великих періодів, вони є не повними аналогами типових елементів і навіть можуть відрізнятися від них за властивостями. Так, сьома група складається з головної підгрупи – це підгрупа галогенів: Флуор, Хлор (типові елементи) та їхні аналоги – Бром, Іод, Астат, і побічної, до складу якої входять елементи тільки великих періодів – Манган, Технецій, Реній. Елементи головної підгрупи, - активні неметали, а елементи побічної підгрупи – метали.