Периодический закон — урок 1 темы «Периодический закон и Периодическая система: периоды, группы, смысл номеров», химия ОГЭ

Д. И. Менделеев (1869) расположил элементы по возрастанию атомных масс и обнаружил периодичность свойств. Современная формулировка периодического закона: свойства элементов и их соединений находятся в периодической зависимости от заряда ядра атома (порядкового номера). Причина периодичности — периодическое повторение строения внешнего электронного слоя.

Что показывают клетка элемента, период и группа Периодической системы

Элемент таблицы	Что показывает
Порядковый номер элемента \(Z\)	заряд ядра, число протонов и число электронов в атоме (\(\ce{Na}\): \(Z = 11\))
Период — горизонтальный ряд; 7 периодов: 1–3 малые, 4–7 большие	номер периода = число электронных слоёв (\(\ce{Cl}\) — 3-й период, 3 слоя). Каждый период начинается щелочным металлом (кроме первого) и заканчивается благородным газом
Группа — вертикальный столбец; 8 групп, главные (A) и побочные (B) подгруппы	номер группы = число электронов на внешнем слое для элементов A-групп (\(\ce{S}\) — VIA, 6 электронов) = высшая валентность и степень окисления в оксидах (кроме \(\ce{F}\), \(\ce{O}\)); валентность в летучем водородном соединении \(= 8 -\) номер группы

Элементы одной A-группы имеют одинаковое число внешних электронов и сходные свойства (\(\ce{Na}\) и \(\ce{K}\), \(\ce{Cl}\) и \(\ce{Br}\)); элементы одного периода — одинаковое число слоёв.

Из истории. 1 марта 1869 года (17 февраля по старому стилю) Д. И. Менделеев разослал химикам листок «Опыт системы элементов». Смелее всего было то, что он оставил пустые клетки и предсказал свойства трёх неоткрытых элементов — экаалюминия, экабора и экасилиция. Их нашли при жизни учёного: галлий (1875), скандий (1879) и германий (1886) — со свойствами, почти совпавшими с предсказанными.

Интересный факт. История о том, что таблица приснилась Менделееву, — скорее всего, легенда. Сам учёный говорил: «Я над ней, может быть, двадцать лет думал, а вы думаете: сидел и вдруг… готово».

Лайфхак. Три числа из клетки таблицы: порядковый номер — сколько протонов и электронов; номер периода — сколько электронных слоёв; номер A-группы — сколько электронов на внешнем слое и какая высшая степень окисления. «8 − номер группы» — валентность неметалла в водородном соединении.

Элемент таблицы

Что показывает

Порядковый номер элемента \(Z\)

заряд ядра, число протонов и число электронов в атоме (\(\ce{Na}\): \(Z = 11\))

Группа — вертикальный столбец; 8 групп, главные (A) и побочные (B) подгруппы

номер группы = число электронов на внешнем слое для элементов A-групп (\(\ce{S}\) — VIA, 6 электронов) = высшая валентность и степень окисления в оксидах (кроме \(\ce{F}\), \(\ce{O}\)); валентность в летучем водородном соединении \(= 8 -\) номер группы

Металлы располагаются левее и ниже диагонали \(\ce{B}\)–\(\ce{Si}\)–\(\ce{As}\)–\(\ce{Te}\)–\(\ce{At}\), неметаллы — правее и выше (в A-группах). Семейства: IA — щелочные металлы (\(\ce{Li}\), \(\ce{Na}\), \(\ce{K}\)…), IIA — \(\ce{Ca}\), \(\ce{Sr}\), \(\ce{Ba}\) щёлочноземельные, VIIA — галогены (\(\ce{F}\), \(\ce{Cl}\), \(\ce{Br}\), \(\ce{I}\)), VIIIA — благородные газы (\(\ce{He}\), \(\ce{Ne}\), \(\ce{Ar}\)…).

Ловушка ОГЭ. Водород стоит в IA группе, но это неметалл. У элементов побочных (B) подгрупп номер группы не равен числу внешних электронов. У кислорода и фтора высшая степень окисления не равна номеру группы (фтор в соединениях всегда −1).

Элемент таблицы	Что показывает
Период — горизонтальный ряд; 7 периодов: 1–3 малые, 4–7 большие	номер периода = число электронных слоёв (\(\ce{Cl}\) — 3-й период, 3 слоя). Каждый период начинается щелочным металлом (кроме первого) и заканчивается благородным газом
Группа — вертикальный столбец; 8 групп, главные (A) и побочные (B) подгруппы	номер группы = число электронов на внешнем слое для элементов A-групп (\(\ce{S}\) — VIA, 6 электронов) = высшая валентность и степень окисления в оксидах (кроме \(\ce{F}\), \(\ce{O}\)); валентность в летучем водородном соединении \(= 8 -\) номер группы

Элемент таблицы

Что показывает

Период — горизонтальный ряд; 7 периодов: 1–3 малые, 4–7 большие

номер периода = число электронных слоёв (\(\ce{Cl}\) — 3-й период, 3 слоя). Каждый период начинается щелочным металлом (кроме первого) и заканчивается благородным газом

Группа — вертикальный столбец; 8 групп, главные (A) и побочные (B) подгруппы

номер группы = число электронов на внешнем слое для элементов A-групп (\(\ce{S}\) — VIA, 6 электронов) = высшая валентность и степень окисления в оксидах (кроме \(\ce{F}\), \(\ce{O}\)); валентность в летучем водородном соединении \(= 8 -\) номер группы

Группа	IA	IIA	IIIA	IVA	VA	VIA	VIIA
Формула высшего оксида	\(\mathrm{R_2O}\)	\(\mathrm{RO}\)	\(\mathrm{R_2O_3}\)	\(\mathrm{RO_2}\)	\(\mathrm{R_2O_5}\)	\(\mathrm{RO_3}\)	\(\mathrm{R_2O_7}\)
Летучее водородное соединение	—	—	—	\(\mathrm{RH_4}\)	\(\mathrm{RH_3}\)	\(\mathrm{H_2R}\)	\(\mathrm{HR}\)

Как это спрашивают на ОГЭ. Задание 6 — выбрать верные утверждения о двух элементах (например, «оба элемента образуют высшие оксиды состава \(\mathrm{RO_2}\)», «у атомов обоих элементов на внешнем слое 4 электрона»); задание 3 — расположить элементы по изменению свойства.

Металлы располагаются левее и ниже диагонали \(\ce{B}\)–\(\ce{Si}\)–\(\ce{As}\)–\(\ce{Te}\)–\(\ce{At}\), неметаллы — правее и выше (в A-группах). Семейства: IA — щелочные металлы (\(\ce{Li}\), \(\ce{Na}\), \(\ce{K}\)…), IIA — \(\ce{Ca}\), \(\ce{Sr}\), \(\ce{Ba}\) щёлочноземельные, VIIA — галогены (\(\ce{F}\), \(\ce{Cl}\), \(\ce{Br}\), \(\ce{I}\)), VIIIA — благородные газы (\(\ce{He}\), \(\ce{Ne}\), \(\ce{Ar}\)…).