В периодической таблице элементов каждая пронумерованная строка представляет собой период.
Период в периодической таблице представляет собой ряд химических элементов . Все элементы в ряду имеют одинаковое количество электронных оболочек . Каждый следующий элемент в периоде имеет на один протон больше и является менее металлическим , чем его предшественник. Расположенные таким образом элементы в одной и той же группе (столбце) имеют схожие химические и физические свойства , отражающие периодический закон . Например, галогены находятся в предпоследней группе ( группа 17 ) и обладают схожими свойствами, такими как высокая реакционная способность и тенденция к получению одного электрона для достижения электронной конфигурации благородного газа. По состоянию на 2022 год было открыто и подтверждено в общей сложности 118 элементов.[обновлять]
Правило упорядочения энергии Маделунга описывает порядок, в котором орбитали располагаются по возрастанию энергии согласно правилу Маделунга. Каждая диагональ соответствует разному значению n + l.
Современная квантовая механика объясняет эти периодические тенденции в свойствах в терминах электронных оболочек . По мере увеличения атомного номера оболочки заполняются электронами примерно в порядке, показанном на схеме правил упорядочения. Заполнение каждой оболочки соответствует строке в таблице.
В f-блоке и p-блоке периодической таблицы элементы в пределах одного периода обычно не демонстрируют тенденций и сходства в свойствах (вертикальные тенденции вниз по группам более значимы). Однако в d-блоке тенденции по периодам становятся значимыми, а в f-блоке элементы показывают высокую степень сходства по периодам.
Периоды
В настоящее время в периодической таблице семь полных периодов, включающих 118 известных элементов. Все новые элементы будут помещены в восьмой период; см. расширенную периодическую таблицу . Элементы обозначены цветом ниже по их блокам : красный для s-блока, желтый для p-блока, синий для d-блока и зеленый для f-блока.
Период 1
Первый период содержит меньше элементов, чем любой другой, всего два, водород и гелий . Поэтому они не следуют правилу октета , а правилу дуплета . Химически гелий ведет себя как благородный газ , и поэтому считается частью группы 18. Однако с точки зрения своей ядерной структуры он принадлежит к s-блоку , и поэтому иногда классифицируется как элемент группы 2 или одновременно как 2 и 18. Водород легко теряет и приобретает электрон, и поэтому ведет себя химически как элемент как группы 1 , так и группы 17 .
Водород (H) является наиболее распространенным из химических элементов, составляя примерно 75% элементарной массы Вселенной. [1] Ионизированный водород - это просто протон . Звезды в главной последовательности в основном состоят из водорода в его плазменном состоянии. Элементарный водород относительно редок на Земле и производится промышленным способом из углеводородов, таких как метан . Водород может образовывать соединения с большинством элементов и присутствует в воде и большинстве органических соединений . [2]
Гелий (He) существует только в виде газа, за исключением экстремальных условий. [3] Это второй по легкости элемент и второй по распространенности во Вселенной. [4] Большая часть гелия образовалась во время Большого взрыва , но новый гелий создается путем ядерного синтеза водорода в звездах. [5] На Земле гелий относительно редок и встречается только как побочный продукт естественного распада некоторых радиоактивных элементов. [6] Такой «радиогенный» гелий содержится в природном газе в концентрациях до семи процентов по объему. [7]
Период 2
Элементы периода 2 включают орбитали 2s и 2p . Они включают биологически наиболее важные элементы, помимо водорода: углерод, азот и кислород.
Литий (Li) — самый легкий металл и наименее плотный твердый элемент. [8] В своем неионизированном состоянии он является одним из самых реактивных элементов, и поэтому в природе встречается только в соединениях . Это самый тяжелый первичный элемент, выкованный в больших количествах во время Большого взрыва .
Бор (B) не встречается в природе как свободный элемент, но в таких соединениях, как бораты . Это важный микроэлемент для растений , необходимый для прочности и развития клеточной стенки, деления клеток, развития семян и плодов, транспорта сахара и развития гормонов, [11] [12] хотя высокие уровни токсичны.
Углерод (C) является четвертым по распространенности элементом во Вселенной по массе после водорода , гелия и кислорода [13] и вторым по распространенности элементом в организме человека по массе после кислорода [14] , третьим по распространенности по числу атомов. [15] Существует почти бесконечное количество соединений, содержащих углерод, благодаря способности углерода образовывать длинные стабильные цепи связей C—C. [16] [17] Все органические соединения , необходимые для жизни, содержат по крайней мере один атом углерода; [16] [17] в сочетании с водородом, кислородом, азотом, серой и фосфором углерод является основой каждого важного биологического соединения. [17]
Азот (N) встречается в основном как инертный двухатомный газ N 2 , который составляет 78% атмосферы Земли по объему. Он является важным компонентом белков и, следовательно, жизни.
Кислород (O) составляет 21% атмосферы по объему и необходим для дыхания всех (или почти всех) животных, а также является основным компонентом воды . Кислород является третьим по распространенности элементом во Вселенной, а соединения кислорода преобладают в земной коре.
Фтор (F) является наиболее реакционноспособным элементом в неионизированном состоянии, поэтому в природе он никогда не встречается в таком виде.
Все элементы третьего периода встречаются в природе и имеют по крайней мере один стабильный изотоп . Все, кроме благородного газа аргона , необходимы для базовой геологии и биологии.
Хлор (Cl) — галоген . Поскольку он является одним из наиболее реактивных элементов, он часто встречается на поверхности Земли в виде хлорида натрия. Его соединения используются в качестве дезинфицирующего средства, особенно в бассейнах .
Аргон (Ar) — это благородный газ , что делает его почти полностью нереактивным. Лампы накаливания часто заполняются благородными газами, такими как аргон, чтобы сохранить нити накаливания при высоких температурах.
Период 4 включает биологически важные элементы калий и кальций и является первым периодом в d-блоке с более легкими переходными металлами . К ним относятся железо , самый тяжелый элемент, выкованный в звездах главной последовательности и являющийся основным компонентом Земли, а также другие важные металлы, такие как кобальт , никель и медь . Почти все они играют биологическую роль.
Период 5 имеет то же количество элементов, что и период 4, и следует той же общей структуре, но с одним постпереходным металлом больше и одним неметаллом меньше. Из трех самых тяжелых элементов с биологическими ролями два ( молибден и йод ) находятся в этом периоде; вольфрам , в периоде 6, тяжелее, вместе с несколькими ранними лантаноидами . Период 5 также включает технеций , самый легкий исключительно радиоактивный элемент.
Все элементы периода 7 радиоактивны . Этот период содержит самый тяжелый элемент, который встречается в природе на Земле, плутоний . Все последующие элементы периода были синтезированы искусственно. В то время как пять из них (от америция до эйнштейния ) сейчас доступны в макроскопических количествах, большинство из них чрезвычайно редки, поскольку были получены только в количествах микрограммов или меньше. Некоторые из более поздних элементов были идентифицированы в лабораториях только в количествах нескольких атомов за раз.
Хотя редкость многих из этих элементов означает, что экспериментальные результаты не очень обширны, периодические и групповые тенденции в поведении, по-видимому, менее четко определены для периода 7, чем для других периодов. В то время как франций и радий действительно демонстрируют типичные свойства групп 1 и 2 соответственно, актиноиды демонстрируют гораздо большее разнообразие поведения и состояний окисления, чем лантаноиды . Эти особенности периода 7 могут быть обусловлены различными факторами, включая большую степень спин-орбитальной связи и релятивистские эффекты, в конечном счете вызванные очень высоким положительным электрическим зарядом от их массивных атомных ядер .
Период 8
Ни один элемент восьмого периода пока не синтезирован. Предсказан g-блок . Неясно, все ли элементы, предсказанные для восьмого периода, на самом деле физически возможны. Поэтому девятого периода может и не быть.
^ Кокс, Тони (1990-02-03). "Происхождение химических элементов". New Scientist . Получено 2008-07-15 .
^ "Поставки гелия сократились: дефицит производства означает, что некоторым отраслям промышленности и любителям вечеринок придется еле сводить концы с концами". Houston Chronicle . 2006-11-05.
^ Браун, Дэвид (2008-02-02). "Гелий — новая цель в Нью-Мексико". Американская ассоциация геологов-нефтяников . Получено 15 июля 2008 г.
^ Литий в WebElements.
^ "Монография МАИР, том 58". Международное агентство по изучению рака. 1993. Получено 18 сентября 2008 г.
^ Информация о хронической бериллиевой болезни.
^ "Функции бора в питании растений" (PDF) . www.borax.com/agriculture . US Borax Inc. Архивировано из оригинала (PDF) 2009-03-20.
^ Блевинс, Дейл Г.; Лукашевски, Кристина М. (1998). «Функции бора в питании растений». Ежегодный обзор физиологии растений и молекулярной биологии растений . 49 : 481–500. doi :10.1146/annurev.arplant.49.1.481. PMID 15012243.
^ Десять самых распространенных элементов во Вселенной, взято из The Top 10 of Everything, 2006, Russell Ash, стр. 10. Получено 15 октября 2008 г. Архивировано 10 февраля 2010 г. на Wayback Machine
