Hukum periodik dan tabel periodik unsur kimia Mendeleev. Hukum periodik dan sistem periodik Rumus matematika hukum periodik Mendeleev

PENEMUAN HUKUM BERKALA

Hukum periodik ditemukan oleh D.I. Mendeleev saat mengerjakan teks buku teks “Fundamentals of Chemistry”, ketika ia mengalami kesulitan dalam mensistematisasikan materi faktual. Pada pertengahan Februari 1869, sambil merenungkan struktur buku teks, ilmuwan secara bertahap sampai pada kesimpulan bahwa sifat-sifat zat sederhana dan massa atom suatu unsur dihubungkan oleh pola tertentu.

Penemuan tabel periodik unsur tidak terjadi secara kebetulan; itu adalah hasil kerja keras, kerja panjang dan melelahkan yang dilakukan oleh Dmitry Ivanovich sendiri dan banyak ahli kimia dari kalangan pendahulu dan sezamannya. “Ketika saya mulai menyelesaikan klasifikasi unsur-unsur saya, saya menulis pada kartu terpisah setiap unsur dan senyawanya, dan kemudian, menyusunnya dalam urutan golongan dan deret, saya menerima tabel visual pertama dari hukum periodik. Tapi ini hanyalah kunci terakhir, hasil dari semua pekerjaan sebelumnya…” kata ilmuwan tersebut. Mendeleev menekankan bahwa penemuannya merupakan hasil pemikiran selama dua puluh tahun tentang hubungan antar unsur, memikirkan hubungan unsur dari semua sisi.

Pada tanggal 17 Februari (1 Maret), naskah artikel yang berisi tabel berjudul “Percobaan Sistem Unsur Berdasarkan Berat Atom dan Kesamaan Kimia” telah selesai dan diserahkan kepada pers dengan catatan untuk penata ketik dan tanggal. “17 Februari 1869.” Pengumuman penemuan Mendeleev disampaikan oleh editor Perkumpulan Kimia Rusia, Profesor N.A. Menshutkin, pada pertemuan perkumpulan tersebut pada tanggal 22 Februari (6 Maret 1869. Mendeleev sendiri tidak hadir dalam pertemuan tersebut, karena pada saat itu, atas instruksi Masyarakat Ekonomi Bebas, ia memeriksa pabrik keju Tverskaya dan provinsi Novgorod.

Dalam sistem versi pertama, unsur-unsur disusun oleh ilmuwan dalam sembilan belas baris horizontal dan enam kolom vertikal. Pada tanggal 17 Februari (1 Maret), penemuan hukum periodik belum selesai, melainkan baru dimulai. Dmitry Ivanovich melanjutkan pengembangan dan pendalamannya selama hampir tiga tahun lagi. Pada tahun 1870, Mendeleev menerbitkan versi kedua sistem tersebut dalam “Fundamentals of Chemistry” (“Sistem Unsur Alami”): kolom horizontal unsur analog diubah menjadi delapan kelompok yang disusun secara vertikal; enam kolom vertikal versi pertama menjadi periode yang dimulai dengan logam alkali dan diakhiri dengan halogen. Setiap periode dibagi menjadi dua seri; unsur-unsur deret yang berbeda-beda yang termasuk dalam kelompok membentuk subkelompok.

Inti dari penemuan Mendeleev adalah dengan bertambahnya massa atom suatu unsur kimia, sifat-sifatnya tidak berubah secara monoton, tetapi secara berkala. Setelah sejumlah unsur dengan sifat berbeda disusun berdasarkan kenaikan berat atom, sifat tersebut mulai berulang. Perbedaan antara karya Mendeleev dan karya pendahulunya adalah bahwa Mendeleev tidak memiliki satu dasar untuk mengklasifikasikan unsur, tetapi dua dasar - massa atom dan kesamaan kimia. Agar periodisitas dapat diamati sepenuhnya, Mendeleev mengoreksi massa atom beberapa unsur, menempatkan beberapa unsur dalam sistemnya bertentangan dengan gagasan yang diterima pada saat itu tentang kemiripannya dengan unsur lain, dan meninggalkan sel kosong di tabel tempat unsur-unsur belum ditemukan. seharusnya ditempatkan.

Pada tahun 1871, berdasarkan karya-karyanya, Mendeleev merumuskan Hukum Periodik, yang bentuknya agak diperbaiki seiring berjalannya waktu.

Tabel periodik unsur mempunyai pengaruh yang besar terhadap perkembangan ilmu kimia selanjutnya. Ini bukan hanya klasifikasi alami pertama dari unsur-unsur kimia yang menunjukkan bahwa mereka membentuk sistem yang harmonis dan berhubungan erat satu sama lain, tetapi juga merupakan alat yang ampuh untuk penelitian lebih lanjut. Pada saat Mendeleev menyusun tabelnya berdasarkan hukum periodik yang ditemukannya, banyak unsur yang masih belum diketahui. Mendeleev tidak hanya yakin bahwa pasti ada unsur-unsur yang belum diketahui yang akan mengisi ruang-ruang ini, tetapi ia juga meramalkan terlebih dahulu sifat-sifat unsur-unsur tersebut berdasarkan posisinya di antara unsur-unsur lain dalam tabel periodik. Selama 15 tahun berikutnya, prediksi Mendeleev terbukti dengan cemerlang; ketiga unsur yang diharapkan ditemukan (Ga, Sc, Ge), yang merupakan kemenangan terbesar hukum periodik.

DI. Mendeleev menyerahkan naskah “Pengalaman sistem unsur berdasarkan berat atom dan kemiripan kimianya” // Perpustakaan Kepresidenan // Hari dalam Sejarah http://www.prlib.ru/History/Pages/Item.aspx?itemid=1006

MASYARAKAT KIMIA RUSIA

Masyarakat Kimia Rusia adalah organisasi ilmiah yang didirikan di Universitas St. Petersburg pada tahun 1868 dan merupakan asosiasi sukarela ahli kimia Rusia.

Perlunya pembentukan Perhimpunan diumumkan pada Kongres Naturalis dan Dokter Rusia ke-1, yang diadakan di St. Petersburg pada akhir Desember 1867 - awal Januari 1868. Di Kongres, keputusan para peserta Bagian Kimia diumumkan :

“Bagian Kimia menyatakan keinginan bulat untuk bersatu dalam Masyarakat Kimia untuk mengkomunikasikan kekuatan ahli kimia Rusia yang sudah mapan. Bagian ini percaya bahwa perkumpulan ini akan memiliki anggota di seluruh kota di Rusia, dan publikasinya akan mencakup karya-karya semua ahli kimia Rusia, yang diterbitkan dalam bahasa Rusia."

Pada saat ini, perkumpulan kimia telah didirikan di beberapa negara Eropa: London Chemical Society (1841), French Chemical Society (1857), German Chemical Society (1867); Masyarakat Kimia Amerika didirikan pada tahun 1876.

Piagam Perkumpulan Kimia Rusia, yang sebagian besar disusun oleh D.I. Mendeleev, disetujui oleh Kementerian Pendidikan Umum pada tanggal 26 Oktober 1868, dan pertemuan pertama Perkumpulan tersebut diadakan pada tanggal 6 November 1868. Awalnya, itu melibatkan 35 ahli kimia dari Petersburg, Kazan, Moskow, Warsawa, Kyiv, Kharkov, dan Odessa. N. N. Zinin menjadi Presiden pertama Masyarakat Kebudayaan Rusia, dan N. A. Menshutkin menjadi sekretaris. Anggota masyarakat membayar biaya keanggotaan (10 rubel per tahun), anggota baru diterima hanya atas rekomendasi tiga anggota yang sudah ada. Pada tahun pertama keberadaannya, RCS bertambah dari 35 menjadi 60 anggota dan terus bertambah dengan lancar di tahun-tahun berikutnya (129 pada tahun 1879, 237 pada tahun 1889, 293 pada tahun 1899, 364 pada tahun 1909, 565 pada tahun 1917).

Pada tahun 1869, Masyarakat Kimia Rusia memiliki organ cetakannya sendiri - Jurnal Masyarakat Kimia Rusia (ZHRKhO); Majalah ini terbit 9 kali setahun (bulanan, kecuali bulan-bulan musim panas). Editor ZhRKhO dari tahun 1869 hingga 1900 adalah N. A. Menshutkin, dan dari tahun 1901 hingga 1930 - A. E. Favorsky.

Pada tahun 1878, Perkumpulan Kimia Rusia bergabung dengan Perkumpulan Fisika Rusia (didirikan pada tahun 1872) untuk membentuk Perkumpulan Fisika-Kimia Rusia. Presiden pertama Masyarakat Kimia Federal Rusia adalah A. M. Butlerov (tahun 1878–1882) dan D. I. Mendeleev (tahun 1883–1887). Sehubungan dengan penyatuan pada tahun 1879 (dari volume ke-11), “Journal of the Russian Chemical Society” diubah namanya menjadi “Journal of the Russian Physico-Chemical Society”. Frekuensi penerbitan 10 terbitan per tahun; Majalah ini terdiri dari dua bagian – kimia (ZhRKhO) dan fisik (ZhRFO).

Banyak karya klasik kimia Rusia diterbitkan untuk pertama kalinya di halaman ZhRKhO. Kita secara khusus dapat memperhatikan karya D. I. Mendeleev tentang penciptaan dan pengembangan tabel periodik unsur dan A. M. Butlerov, terkait dengan pengembangan teorinya tentang struktur senyawa organik; penelitian N. A. Menshutkin, D. P. Konovalov, N. S. Kurnakov, L. A. Chugaev di bidang kimia anorganik dan fisika; V. V. Markovnikov, E. E. Vagner, A. M. Zaitsev, S. N. Reformatsky, A. E. Favorsky, N. D. Zelinsky, S. V. Lebedev dan A. E. Arbuzov di bidang kimia organik. Selama periode 1869 hingga 1930, 5.067 studi kimia asli diterbitkan di ZhRKhO, abstrak dan artikel ulasan tentang isu-isu kimia tertentu, dan terjemahan karya-karya paling menarik dari jurnal asing juga diterbitkan.

RFCS menjadi pendiri Kongres Mendeleev tentang Kimia Umum dan Terapan; Tiga kongres pertama diadakan di St. Petersburg pada tahun 1907, 1911 dan 1922. Pada tahun 1919, penerbitan ZHRFKhO dihentikan dan baru dilanjutkan pada tahun 1924.

Persetujuan teori atom-molekul pada pergantian abad ke-18-19. disertai dengan peningkatan pesat dalam jumlah unsur kimia yang diketahui. Baru pada dekade pertama abad ke-19. 14 unsur baru ditemukan. Ahli kimia Inggris G. Davy (1778–1829) menggunakan elektrolisis untuk memperoleh enam unsur baru dalam satu tahun—natrium, kalium, magnesium, kalsium, strontium, dan barium. Pada tahun 1830, jumlah unsur yang diketahui mencapai 55.

Keberadaan unsur-unsur yang begitu banyak, yang sifatnya sangat beragam, membingungkan para ahli kimia dan memerlukan sistematisasi unsur-unsur tersebut. Beberapa ilmuwan, yang memperhatikan kesamaan beberapa elemen, menggabungkannya ke dalam kelompok yang terpisah, tetapi alasan perubahan sifat yang nyata belum diketahui. Hukum periodik unsur kimia- hukum dasar alam - ditemukan oleh ahli kimia besar Rusia D.I. Mendeleev pada tahun 1869 sebagai hasil sistematisasi unsur-unsur kimia berdasarkan berat atomnya: sifat-sifat benda sederhana, serta bentuk dan sifat senyawa unsur, secara periodik bergantung pada berat atom unsur.

Meskipun penemuan Mendeleev sangat penting, penemuan ini hanya mewakili generalisasi fakta empiris yang brilian, dan makna fisiknya tetap tidak jelas untuk waktu yang lama. Alasannya adalah pada abad ke-19. tidak ada pemahaman tentang struktur kompleks atom. Mendeleev sendiri menulis pada kesempatan ini: “Variabilitas periodik benda sederhana dan kompleks tunduk pada hukum yang lebih tinggi, yang sifatnya, dan terutama penyebabnya, masih belum dapat dipahami prinsip-prinsip mekanika internal atom dan partikel.”

Data tentang struktur inti atom dan distribusi elektron dalam atom memungkinkan kita melihat kembali hukum periodik, yang dalam rumusan modernnya menyatakan: sifat-sifat zat sederhana, serta bentuk dan sifat senyawa unsur, secara periodik bergantung pada muatan inti atom (nomor urut).

Rumusan undang-undang ini tidak bertentangan dengan rumusan yang diberikan Mendeleev. Hal ini hanya didasarkan pada data baru yang memberikan keabsahan fisik undang-undang tersebut dan menegaskan kebenarannya. Contoh yang menggambarkan manifestasi hukum periodik unsur kimia dapat berupa ketergantungan periodik massa jenis zat sederhana dalam wujud padat pada nomor atom suatu unsur (muatan inti), atau karakteristik atom seperti ukurannya, energi ionisasi. , keelektronegatifan, bilangan oksidasi, yang memiliki ketergantungan periodik pada muatan inti atom ( beras. 4.3).

Bentuk tabel yang menyatakan hukum periodik adalah tabel periodik unsur kimia, dikembangkan oleh Mendeleev pada tahun 1869–1871.

Beras. 4.3.Ketergantungan massa jenis zat sederhana dalam wujud padat pada nomor atom.

Dalam sistem periodik unsur kimia, semua unsur kimia yang diketahui saat ini disusun menurut kenaikan muatan inti atomnya, secara numerik sama dengan nomor atom unsur tersebut, dan membentuk 7 periode horizontal, yang masing-masing kecuali yang pertama, dimulai dengan logam alkali dan diakhiri dengan gas inert, dan, periode ketujuh tidak lengkap. Tiga periode pertama, terdiri dari satu baris, disebut kecil, sisanya disebut besar.

Secara vertikal, unsur-unsur kimia tersusun dalam 8 kelompok kolom vertikal, dan masing-masing kelompok dibagi menjadi dua subkelompok - subkelompok utama, terdiri dari unsur-unsur periode kedua dan ketiga dan unsur-unsur serupa pada periode besar, dan subkelompok sekunder, terdiri dari logam dengan periode yang besar. Secara terpisah di bagian bawah tabel terdapat unsur-unsur dengan nomor urut 58–71, disebut lantanida, dan unsur-unsur dengan nomor urut 90–103, disebut aktinida. Di setiap sel sistem periodik unsur kimia, selain nama unsur dan nomor urutnya, nilai massa atom relatif unsur tersebut diberikan dan distribusi elektron menurut tingkat energi ditampilkan ( beras. 4.4).

Beras. 4.4. Fragmen tabel periodik unsur kimia.

Berdasarkan hukum periodik unsur kimia dan tabel periodik, Mendeleev sampai pada kesimpulan tentang keberadaan unsur-unsur baru, yang sifat-sifatnya ia jelaskan secara rinci dan memberinya nama konvensional - ekaboron, ekaaluminum, dan ekasilicon. Prediksi Mendeleev terkonfirmasi dengan cemerlang - ketiga unsur tersebut ditemukan dan menerima nama negara tempat penemuan dilakukan dan mineral yang mengandung unsur-unsur ini ditemukan: galium,skandium,Jerman. Oleh karena itu, Mendeleev melakukan analisis teoretis yang brilian terhadap sejumlah besar data eksperimen, mensintesis hasilnya dalam bentuk hukum umum dan membuat prediksi berdasarkan hukum tersebut, yang segera dikonfirmasi secara eksperimental. Karya ini adalah contoh klasik pendekatan ilmiah untuk memahami dunia sekitar kita.

Hukum periodik unsur kimia adalah hukum dasar alam yang menetapkan periodisitas perubahan sifat-sifat unsur kimia seiring dengan meningkatnya muatan inti atomnya. Tanggal penemuan hukum ini dianggap 1 Maret (17 Februari, gaya lama) 1869, ketika D. I. Mendeleev menyelesaikan pengembangan "Pengalaman sistem unsur berdasarkan berat atom dan kesamaan kimianya". Ilmuwan pertama kali menggunakan istilah "hukum periodik" ("hukum periodisitas") pada akhir tahun 1870. Menurut Mendeleev, "tiga jenis data" berkontribusi pada penemuan hukum periodik. Pertama, keberadaan unsur-unsur yang diketahui dalam jumlah yang cukup besar (63); kedua, pengetahuan yang memuaskan tentang sifat-sifat sebagian besarnya; ketiga, fakta bahwa berat atom banyak unsur ditentukan dengan akurasi yang baik, sehingga unsur-unsur kimia dapat disusun dalam rangkaian alami sesuai dengan pertambahan berat atomnya. Mendeleev menganggap syarat yang menentukan bagi penemuan hukum adalah perbandingan semua unsur menurut berat atomnya (sebelumnya hanya unsur kimia yang serupa yang dibandingkan).

Rumusan klasik hukum periodik, yang diberikan oleh Mendeleev pada bulan Juli 1871, menyatakan: “Sifat-sifat unsur, dan oleh karena itu sifat-sifat benda sederhana dan kompleks yang dibentuknya, secara periodik bergantung pada berat atomnya.” Rumusan ini tetap berlaku selama lebih dari 40 tahun, namun undang-undang periodik hanya sekedar pernyataan fakta dan tidak memiliki dasar fisik. Hal ini menjadi mungkin hanya pada pertengahan tahun 1910-an, ketika model atom planet nuklir dikembangkan (lihat Atom) dan ditetapkan bahwa nomor seri suatu unsur dalam tabel periodik secara numerik sama dengan muatan inti unsur tersebut. atom. Hasilnya, rumusan fisika hukum periodik menjadi mungkin: “Sifat-sifat unsur dan zat sederhana dan kompleks yang dibentuknya secara periodik bergantung pada besarnya muatan inti (Z) atom-atomnya.” Ini masih banyak digunakan sampai sekarang. Inti dari hukum periodik dapat diungkapkan dengan kata lain: “Konfigurasi kulit elektron terluar suatu atom berulang secara berkala seiring dengan bertambahnya Z”; Ini adalah semacam rumusan undang-undang yang “elektronik”.

Ciri penting dari hukum periodik adalah, tidak seperti beberapa hukum alam fundamental lainnya (misalnya, hukum gravitasi universal atau hukum kesetaraan massa dan energi), hukum tersebut tidak memiliki ekspresi kuantitatif, yaitu tidak dapat ditulis dalam bentuk apa pun atau rumus atau persamaan matematika. Sementara itu, Mendeleev sendiri dan ilmuwan lain mencoba mencari ekspresi matematis dari hukum tersebut. Dalam bentuk rumus dan persamaan, berbagai pola penyusunan konfigurasi elektronik atom dapat dinyatakan secara kuantitatif tergantung pada nilai bilangan kuantum utama dan orbital. Adapun hukum periodik mempunyai gambaran grafis yang jelas dalam bentuk sistem periodik unsur-unsur kimia, yang terutama diwakili oleh berbagai jenis tabel.

Hukum periodik adalah hukum universal untuk seluruh Alam Semesta, yang memanifestasikan dirinya di mana pun struktur material bertipe atom berada. Namun, bukan hanya konfigurasi atom yang berubah secara berkala seiring bertambahnya Z. Ternyata struktur dan sifat inti atom juga berubah secara berkala, meskipun sifat perubahan periodik di sini jauh lebih rumit daripada kasus atom: pembentukan kulit proton dan neutron secara teratur terjadi di dalam inti. Inti yang kulitnya terisi (mengandung 2, 8, 20, 50, 82, 126 proton atau neutron) disebut “ajaib” dan dianggap sebagai semacam batas periode sistem periodik inti atom.

Hukum periodik D.I.

Sifat-sifat unsur kimia, dan oleh karena itu sifat-sifat benda sederhana dan kompleks yang dibentuknya, secara periodik bergantung pada besarnya berat atom.

Arti fisis dari hukum periodik.

Arti fisika dari hukum periodik terletak pada perubahan periodik sifat-sifat unsur, sebagai akibat dari pengulangan kulit atom ke-e secara berkala, dengan peningkatan n yang konsisten.

Formulasi modern dari PZ Mendeleev.

Sifat-sifat unsur kimia, serta sifat-sifat zat sederhana atau kompleks yang dibentuknya, secara berkala bergantung pada besarnya muatan inti atomnya.

Tabel periodik unsur.

Sistem periodik adalah sistem klasifikasi unsur-unsur kimia yang dibuat berdasarkan hukum periodik. Tabel periodik menetapkan hubungan antara unsur-unsur kimia yang mencerminkan persamaan dan perbedaannya.

Tabel periodik unsur (ada dua jenis: pendek dan panjang).

Tabel periodik unsur merupakan representasi grafis dari sistem periodik unsur, terdiri dari 7 periode dan 8 golongan.

Pertanyaan 10

Sistem periodik dan struktur kulit elektron atom suatu unsur.

Belakangan diketahui bahwa tidak hanya nomor urut suatu unsur yang mempunyai makna fisis yang dalam, tetapi konsep-konsep lain yang telah dibahas sebelumnya juga lambat laun memperoleh makna fisis. Misalnya, nomor golongan, yang menunjukkan valensi tertinggi suatu unsur, dengan demikian menunjukkan jumlah maksimum elektron dalam atom suatu unsur tertentu yang dapat berpartisipasi dalam pembentukan ikatan kimia.

Nomor periode, pada gilirannya, ternyata berhubungan dengan jumlah tingkat energi yang ada pada kulit elektron suatu atom suatu unsur pada periode tertentu.

Jadi, misalnya, “koordinat” timah Sn (nomor urut 50, periode 5, subgrup utama golongan IV) berarti terdapat 50 elektron dalam atom timah, tersebar pada 5 tingkat energi, hanya 4 elektron yang merupakan valensi. .

Arti fisik dari menemukan elemen dalam subkelompok dari berbagai kategori sangatlah penting. Ternyata untuk unsur-unsur yang terletak pada subkelompok kategori I, elektron berikutnya (terakhir) terletak pada s-sublevel tingkat eksternal. Elemen-elemen ini termasuk dalam keluarga elektronik. Untuk atom unsur yang terletak pada subkelompok kategori II, elektron berikutnya terletak pada p-sublevel tingkat eksternal. Ini adalah unsur-unsur dari keluarga elektronik “p”. Jadi, elektron ke-50 berikutnya dalam atom timah terletak pada sublevel p dari luar, yaitu tingkat energi ke-5.

Untuk atom unsur subkelompok kategori III, elektron berikutnya terletak di d-sublevel, tetapi pada tingkat eksternal, ini adalah elemen dari keluarga elektronik “d”. Pada atom lantanida dan aktinida, elektron berikutnya terletak pada sublevel f, sebelum level terluar. Ini adalah elemen dari keluarga elektron "F".

Oleh karena itu, bukanlah suatu kebetulan bahwa jumlah subgrup dari 4 kategori yang disebutkan di atas, yaitu 2-6-10-14, bertepatan dengan jumlah maksimum elektron pada sublevel s-p-d-f.

Tetapi ternyata pertanyaan tentang urutan pengisian kulit elektron dan memperoleh rumus elektronik untuk atom suatu unsur dapat diselesaikan berdasarkan sistem periodik, yang dengan cukup jelas menunjukkan tingkat dan subtingkat masing-masing. elektron berturut-turut. Sistem periodik juga menunjukkan penempatan unsur-unsur satu demi satu ke dalam periode, golongan, subkelompok dan distribusi elektronnya antar tingkat dan subtingkat, karena setiap unsur memiliki elektron terakhir yang menjadi cirinya. Sebagai contoh, mari kita lihat menyusun rumus elektronik atom unsur zirkonium (Zr). Sistem periodik memberikan indikator dan “koordinat” unsur ini: nomor urut 40, periode 5, golongan IV, subkelompok sekunder.Kesimpulan pertama: a) seluruhnya terdapat 40 elektron, b) 40 elektron ini tersebar pada lima tingkat energi; c) dari 40 elektron hanya 4 yang valensi, d) elektron ke-40 berikutnya memasuki sublevel d sebelum tingkat energi terluar, yaitu tingkat energi keempat. Kesimpulan serupa dapat ditarik untuk masing-masing dari 39 unsur sebelum zirkonium, hanya indikator dan koordinatnya akan berbeda setiap waktu.

DI. Mendeleev merumuskan Hukum Periodik pada tahun 1869, yang didasarkan pada salah satu karakteristik terpenting dari sebuah atom - massa atom. Perkembangan selanjutnya dari Undang-Undang Periodik, yaitu perolehan data eksperimen dalam jumlah besar, agak mengubah rumusan undang-undang tersebut, namun perubahan tersebut tidak bertentangan dengan makna pokok yang dikemukakan oleh D.I. Mendeleev. Perubahan ini hanya memberikan validitas ilmiah dan konfirmasi kebenaran pada hukum dan Tabel Periodik.

Rumusan modern Hukum Periodik oleh D.I. Mendeleev adalah sebagai berikut: sifat-sifat unsur kimia, serta sifat dan bentuk senyawa unsur, secara periodik bergantung pada besarnya muatan inti atomnya.

Struktur Tabel Periodik Unsur Kimia D.I. Mendeleev

Saat ini, terdapat banyak sekali penafsiran Tabel Periodik, namun yang paling populer adalah periode pendek (kecil) dan panjang (besar). Baris horizontal disebut periode (mengandung unsur-unsur dengan pengisian berurutan pada tingkat energi yang sama), dan kolom vertikal disebut golongan (mengandung unsur-unsur yang memiliki jumlah elektron valensi yang sama - analog kimia). Selain itu, semua elemen dapat dibagi menjadi blok-blok sesuai dengan jenis orbital luar (valensi): elemen s-, p-, d-, f.

Ada total 7 periode dalam sistem (tabel), dan jumlah periode (ditunjukkan dengan angka Arab) sama dengan jumlah lapisan elektronik dalam atom suatu unsur, jumlah lapisan luar (valensi) . tingkat energi, dan nilai bilangan kuantum utama untuk tingkat energi tertinggi. Setiap periode (kecuali periode pertama) dimulai dengan unsur s - logam alkali aktif dan diakhiri dengan gas inert, didahului oleh unsur p - nonlogam aktif (halogen). Jika kita berpindah periode dari kiri ke kanan, maka dengan bertambahnya muatan inti atom unsur kimia periode kecil, jumlah elektron pada tingkat energi terluar akan meningkat, akibatnya sifat-sifatnya akan meningkat. unsur-unsurnya berubah - dari biasanya logam (karena pada awal periode terdapat logam alkali aktif), melalui amfoter (unsur tersebut menunjukkan sifat-sifat logam dan non-logam) menjadi non-logam (non-logam aktif adalah halogen pada akhir periode), yaitu sifat logam secara bertahap melemah dan sifat non-logam meningkat.

Dalam periode besar, seiring dengan meningkatnya muatan inti, pengisian elektron menjadi lebih sulit, yang menjelaskan perubahan sifat unsur yang lebih kompleks dibandingkan dengan unsur dalam periode kecil. Jadi, dalam barisan genap dalam periode yang panjang, dengan bertambahnya muatan inti, jumlah elektron pada tingkat energi terluar tetap konstan dan sama dengan 2 atau 1. Oleh karena itu, sedangkan tingkat di sebelah terluar (kedua dari luar) adalah terisi elektron, sifat-sifat unsur pada baris genap berubah secara perlahan. Ketika berpindah ke deret ganjil, dengan meningkatnya muatan inti, jumlah elektron pada tingkat energi terluar meningkat (dari 1 menjadi 8), sifat-sifat unsur berubah dengan cara yang sama seperti pada periode kecil.

Kolom vertikal dalam Tabel Periodik adalah kelompok unsur yang memiliki struktur elektronik serupa dan merupakan analog kimia. Kelompok ditandai dengan angka Romawi dari I sampai VIII. Ada subkelompok utama (A) dan sekunder (B), yang pertama berisi elemen s- dan p, yang kedua - elemen d.

Angka A pada subgolongan menunjukkan jumlah elektron pada tingkat energi terluar (jumlah elektron valensi). Untuk unsur subgolongan B, tidak ada hubungan langsung antara nomor golongan dan jumlah elektron pada tingkat energi terluar. Pada subgrup A, sifat logam suatu unsur meningkat, dan sifat nonlogam menurun seiring dengan meningkatnya muatan inti atom unsur tersebut.

Ada hubungan antara kedudukan unsur-unsur dalam Tabel Periodik dan struktur atomnya:

- atom dari semua unsur pada periode yang sama memiliki jumlah tingkat energi yang sama, terisi sebagian atau seluruhnya dengan elektron;

- atom dari semua unsur subkelompok A memiliki jumlah elektron yang sama pada tingkat energi terluar.

Sifat periodik unsur

Kesamaan sifat fisikokimia dan kimia atom disebabkan oleh kesamaan konfigurasi elektroniknya, dan distribusi elektron pada orbital atom terluar memainkan peran utama. Hal ini diwujudkan dalam kemunculan periodik, seiring dengan meningkatnya muatan inti atom, unsur-unsur dengan sifat serupa.

Sifat-sifat tersebut disebut periodik, di antaranya yang paling penting adalah: 1. Jumlah elektron pada kulit elektron terluar ( – populasi w populasi). Dalam waktu singkat dengan meningkatnya muatan nuklir populasi kulit elektron terluar meningkat secara monoton dari 1 menjadi 2 (periode ke-1), dari 1 menjadi 8 (periode ke-2 dan ke-3). Dalam periode besar selama 12 elemen pertama

2. tidak melebihi 2, dan kemudian sampai 8. Jari-jari atom dan ionik

(r), didefinisikan sebagai jari-jari rata-rata suatu atom atau ion, yang diperoleh dari data eksperimen jarak antar atom dalam senyawa yang berbeda. Berdasarkan periode, jari-jari atom berkurang (penambahan elektron secara bertahap dijelaskan oleh orbital dengan karakteristik yang hampir sama; berdasarkan golongan, jari-jari atom meningkat seiring dengan bertambahnya jumlah lapisan elektron (Gbr. 1).

Beras. 1. Perubahan jari-jari atom secara berkala

3. Pola yang sama diamati untuk jari-jari ionik. Perlu dicatat bahwa jari-jari ion kation (ion bermuatan positif) lebih besar dari jari-jari atom, yang pada gilirannya lebih besar dari jari-jari ion anion (ion bermuatan negatif). Energi ionisasi

(E dan) adalah jumlah energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron dari suatu atom, yaitu. energi yang dibutuhkan untuk mengubah atom netral menjadi ion bermuatan positif (kation).

E 0 - → E + + E dan< Е и 2 < Е и 3 <….Энергии ионизации отражают дискретность структуры электронных слоев и оболочек атомов химических элементов.

4. E dan diukur dalam elektronvolt (eV) per atom. Dalam kelompok Tabel Periodik, nilai energi ionisasi atom menurun seiring dengan meningkatnya muatan inti atom unsur. Semua elektron dapat dikeluarkan secara berurutan dari atom unsur kimia dengan melaporkan nilai diskrit E dan. Apalagi E dan 1

Afinitas elektron

E e juga dinyatakan dalam eV dan, seperti E, bergantung pada jari-jari atom, oleh karena itu sifat perubahan E e antar periode dan golongan Sistem Periodik mirip dengan sifat perubahan jari-jari atom. . Unsur p golongan VII memiliki afinitas elektron tertinggi.

5. Aktivitas regeneratif(VA) – kemampuan suatu atom untuk memberikan elektron kepada atom lain. Ukuran kuantitatif – E dan. Jika E bertambah maka BA berkurang dan sebaliknya.

6. Aktivitas oksidatif(OA) – kemampuan suatu atom untuk mengikat elektron dari atom lain. Ukuran kuantitatif E e. Jika E e meningkat, maka OA juga meningkat dan sebaliknya.

7. Efek perisai– mengurangi dampak muatan positif inti pada elektron tertentu karena adanya elektron lain di antara elektron tersebut dan inti. Perisai meningkat seiring dengan jumlah lapisan elektron dalam atom dan mengurangi daya tarik elektron terluar ke inti. Kebalikan dari melindungi efek penetrasi, karena elektron dapat ditempatkan di titik mana pun dalam ruang atom. Efek penetrasi meningkatkan kekuatan ikatan antara elektron dan inti.

8. Keadaan oksidasi (bilangan oksidasi)– muatan imajiner atom suatu unsur dalam suatu senyawa, yang ditentukan dari asumsi struktur ionik zat tersebut. Nomor golongan pada Tabel Periodik menunjukkan bilangan oksidasi positif tertinggi yang dimiliki unsur-unsur suatu golongan tertentu dalam senyawanya. Pengecualian adalah logam dari subkelompok tembaga, oksigen, fluor, brom, logam dari keluarga besi dan unsur-unsur lain dari kelompok VIII. Ketika muatan inti meningkat dalam satu periode, bilangan oksidasi positif maksimum meningkat.

9. Keelektronegatifan, komposisi senyawa hidrogen dan oksigen yang lebih tinggi, termodinamika, sifat elektrolitik, dll.

Contoh pemecahan masalah

CONTOH 1