Периодические свойства элементов и их соединений

У химических элементов с увеличением главного квантового числа внешнего энергетического уровня периодически возникают одинаковые конфигурации энергетических подуровней с одинаковым числом электронов, поэтому они образуют соединения с аналогичными свойствами. Проявлений периодичности в свойствах химических соединений огромное множество. С общей точки зрения свойства химического элемента объединяют все без исключения его характеристики — и в состоянии свободных атомов или ионов, и в состоянии простого вещества, а также формы и свойства образуемых им многочисленных соединений.

Блестящим подтверждением плодотворности менделеевского метода предсказания свойств химических соединений на основании периодического закона является научное направление — методы сравнительного расчета физико-химических свойств различных веществ, созданное выдающимся советским химиком Михаилом Христофоровичем Карапетьянцем (1914—1977).

Обычно под свойствами химического элемента подразумевают, во-первых, свойства его свободных атомов и, во-вторых, свойства простого вещества. Большинство этих свойств проявляет явную периодическую зависимость от атомных номеров химических элементов. Среди этих периодических свойств наиболее важными, имеющими особое значение при объяснении или предсказании химического поведения элементов и образуемых ими соединений являются: энергия ионизации атомов; энергия сродства атомов к электрону; электроотрицательность; атомные (и ионные) радиусы.

Периодичность может быть выражена более или менее ярко в зависимости от того, насколько данное свойство зависит от электронной структуры. Она четко прослеживается (рис. 4.2) в изменении атомного радиуса г, пер;

Рис. 4.2. Примеры периодичности:

а — атомный радиус; б — потенциал ионизации; в — электроотрицательность (по Полингу) вого потенциала ионизации и электроотрицательности в зависимости от порядкового номера элемента.

Непериодические свойства. Их известно немного. В первую очередь следует помнить, что атомная масса химического элемента, послужившая основой для систематизации химических элементов, сама стала функцией от заряда ядра. К числу непериодических свойств химических элементов можно отнести следующие:

• • атомная масса;
• • радиоактивные свойства (зависят от свойств атомных ядер);
• • частоты характеристических рентгеновских спектров (зависят от заряда ядра);
• • ядерные свойства изотопов.

Открытие периодического закона ознаменовало новую эру в истории химии и ряде смежных наук — взамен разрозненных сведений об элементах и соединениях появилась стройная система, на основе которой стало возможным обобщать, делать выводы, предвидеть новые свойства у известных элементов.