книги / Неорганическая химия
..pdfВ. таблице Ньюлендса восемь вертикальных рядов' содержат: по 7 элементов; каждый восьмой элемент обнаруживает свой* ства, близкие к свойствам стоящего над ним первого элемента.
Т а бл и ц а 8
Закон октав Дж. Ньюлендса (1863)
Н 1
и 2
Ве 3
В4
С5 N 6 О 7
Р |
8 |
С1 15 |
|
Вг 29 Рй 36 |
Л |
43 |
“ 2 |
сл О |
N3 9 К 16 ы° ) 22 |
КЪ 30 Аб 37 |
Сз 44 |
||||||
Мб Ю Са 17 |
Си 23 |
8 г 31 Сб 38 |
Ва |
и Т5 |
51 |
|||
А! 11 |
Сг 181 2п25 |
Ц 39 |
V |
45 |
РЬ 52 |
|||
85 12 Т1 19 |
V 24 |
Й } 32 8 п 40 |
Та 46 |
ТН 53 |
||||
Р |
13 |
Мп20 |
1п 26 |
2г 33 ЗЬ 41 |
№ 47 |
Нб 54 |
||
8 |
14 |
Ре 21 |
Аз 27 |
Те 42 |
N548 |
В1 55 |
||
|
|
|
8 е 28 |
Мо)М |
Аи49 |
Оз 56 |
||
|
|
|
|
К и 35 |
|
|
|
|
Однако в рядах, помимо родственных элементов, находятся и такие, которые ничего общего с другими элементами ряда не имеют. Так, вместе с галогенами стоят Н, Со, N1, РО, Р1,1г. Даже известные в то время 62 элемента не умещались в таблице, и Ньюлендсу пришлось под одним номером ставить два элемента. Чтобы сходные элементы оказались в одном ряду, Ньюлендс до пускал произвольные перестановки, не считаясь с принципом нарастания атомного веса. Таким образом, таблица Ньюлендса была надуманной схемой, ни в коей мере не отражающей объ ективного закона природы.
Не имела большой научной ценности и таблица Л. Мейера, хотя он и пользовался более точными атомными весами элемен тов. Он и не пытался предсказывать существование каких-либо еще не известных элементов.
Перечисленные попытки систематизации не давали и не могли дать общей, всеобъемлющей картины природы химических эле ментов хотя бы потому, что авторы таблиц не учитывали воз можности открытия новых элементов, не оставляли для них мес* та в таблицах.
2. ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ЗАКОН И ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЭЛЕМЕНТОВ Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА
Многочисленные попытки найти зависимость химической при роды элементов от величины их атомных весов не привели к по ложительным результатам, так как не имели под собой строго научной основы.
Менделеев поставил пеоед. собой
задачу' разработать |
действительно, |
|||
научную; систему |
элементов, осно |
|||
ванную не |
на произвольных и слу |
|||
чайных |
признаках, |
а на таких их |
||
свойствах, |
которые |
бы либы свя.-- |
||
заны с |
самой |
природой элемен |
||
тов. Гениальный |
учёный-мыслитель |
Д. И. Менделеев обладал даром ви деть и находить как. в простейших, так и в самых сложных явлениях определенную связь и взаимозави симость. Убежденный материалист Менделеев широко применял диа лектический метод познания.
Сущность научной системы хими ческих элементов он видел именно в раскрытии связи между двумя ос новными фундаментальными свой ствами элементов: атомным весом (массой атома) элемента количе
ственной. характеристикой и всем комплексом химических свойств элемента — качественной характеристикой.
Роль атомного веса при классификации элементов, по мне нию Менделеева, основана на том, что величина его показывает относительную массу атома, т. е. такое свойство вещества, от ко торого должны находиться в зависимости все остальные свой ства материи (в том числе и химические). Эта роль усиливалась тем, что все атомы данного элемента обладают одним и тем же постоянным атомным весом, который они сохраняют при самых различных химических реакциях.
В 1869 г. Д. И. Менделеев так формулировал открытый им периодический закон химических элементов: «Свойства простых тел (элементов), а также форма и свойства соединений элемен тов находятся в периодической зависимости от величины атомных весов элементов»; другими словами: «Свойства химических элементов находятся в периодической зависимости от их атом ных весов». В опубликованной в 1869 г. «Естественной классифи кации элементов, основанной на их химическом свойстве и атом ном весе» Д. И. Менделеев иллюстрировал открытый им закон таблицей естественной периодической системы химических эле ментов. На заседании Русского химического общества в декаб ре 1870 г. Д. И. Менделеев сообщил дополненную им таблицу периодической системы элементов.
В таблице элементы расположены в порядке возрастания их атомных весов: по. горизонтали периоды и ряды, по вертикали группы элементов. Атомные веса некоторых элементов (Ве, Се,
4* |
83 |
|
|
1 |
|
Л |
III |
IV |
V |
VI |
VII |
V III группа |
|
группа |
груп п а |
груп па |
группа |
группа |
группа |
группа |
переходит к I группе |
|
Типические элементы |
Н = |
1 |
Ве = 9,4 |
В = и |
С = 12 |
N = 14 |
0 = 16 |
Р = 19 |
|
|
1Л = |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
1 ряд Первый период | 2 ряд
( Ряд 3 Второй период ]1 Ряд 4
Третий период ‘ |
Ряд 5 |
Ряд 6 |
|
Четвертый |
Ряд 7 |
период |
Ряд 8 |
Пятый период |
Ряд 9 |
Ряд 10 |
N3= |
23 |
Мд=24 |
А1 = 27,3 |
$1=28 |
Р = 31 |
5= 32 |
С1=35,5 |
Ре = |
50 |
Со = |
59 |
|
К=39 |
|
Са=40 |
— =44 |
Т1=50? |
У=51 |
Сг=52 |
Мп=55 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N1= 58 |
Си = 63 |
||
(Си = |
63) |
2п=65. |
— = 6 8 |
— =72 |
Аз=75 |
5е=78 |
Вг= 8 0 |
Ри = |
104 ДЬ= 104 |
|
||
КЬ=85 |
5г = 87 |
(? VI= 88?) 2г=90 |
N5=94 |
М о=96 |
— = 1 0 0 |
106 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К б = |
106 Ад = |
||
(Ад=108) |
Сс1 = 112 |
1п = и з |
5п=118 |
5Ь=122 |
Те =128 |
Л= 127 |
|
|
|
|
|
|
Сз=133 |
Ва= 137 |
—=137 |
Се=138? |
|
|
|
|
|
— |
|
|
|
|
|
|
|
— |
Та=182 |
№=184 |
|
Оз = |
199? 1г = |
198? |
|
|
— |
|
— |
— |
|
— |
197 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р1 = |
197 Аи = |
||
(Аи=197) Не= 2 0 0 |
Т1=204 |
РЬ=207 |
В1=208 |
11= 240 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
ТЬ=232 |
|
|
|
|
|
|
|
Высшая |
солеобразная |
к8о |
к*оа - |
К2О3 |
К А |
Р2Оь |
КгО« |
окись |
|
|
и л и Д О |
|
и л и Н0 2 |
|
и л и Д0 3 |
Высшее |
водородное |
|
|
(КН6?) |
кн4 |
кн3 |
КН9 |
соединение |
|
|
К2О7
кн
К2^8 ИЛИ К О 4
1л, ТЬ, II) были несколько изменены Менделеевым по сравнению с тогда существовавшими данными. В таблице оставлены пус тые места для неоткрытых элементов. Поразительно то, что детальная проверка атомных весов элементов (Ве, Се, Ди Те) чешским ученым Браунером подтвердила правильность предпо ложений Менделеева. Еще более поразительным фактом было открытие новых элементов, для которых в таблице периодиче ской системы оставлены свободные места и многие свойства ко торых предсказаны Менделеевым.
Первым в 1875 г. был открыт галлий французским ученым Лекок-де-Буабодраном. Свойства галлия совпадали с предска занными Менделеевым для экаалюминия, за исключением удель ного веса. По этому поводу Менделеев написал Буабодрану письмо, в котором утверждал, что он ошибается. Определив бо лее точно удельный вес галлия, Буабодран признал свою ошибку. В 1880 г. в Швеции Нильсон открыл новый элемент и назвал его скандием; по свойствам он соответствовал предсказанному Мен делеевым экабору. В 1886 г. в Саксонии Винклер открыл герма ний и решил, что это элемент V группы. Но после письма Мен делеева Винклер признал свою ошибку, и что его германий есть экасилиций Менделеева. Насколько близко совпадают пред сказанные свойства экасилиция со свойствами открытого гер мания, можно судить по следующим данным:
экасилиций
атомный вес около 72 удельный вес около 5,5 атомный объем около 13
высшая окись должна иметь формулу
Е$Оа |
( |
кислотные свойства |
высшей окиси |
должны быть резче выражены, чем |
|
в окиси олова |
|
удельный вес около 4,7 окиси экасилиция легко восстанавли
ваемые сернистый экасилиций растворим в сер
нистом аммонии хлористый экасилиций жидок, кипит
при 84°С и имеет удельный вес 1,9 соединение с калием и фтором КгЕзРв
должно |
быть более растворимо |
||
в воде, чем аналогичное соедине |
|||
ние кремния |
образовывать |
||
экасилиций |
должен |
||
металлорганические |
соединения: |
||
Е5 (СгН5)4, т. кип. |
160°С, |
удель |
|
ный вес 0,96 |
. , |
он ту |
|
цвет экасилиция тёмно-серый; |
|||
гоплавок |
|
|
|
германий
атомный вес 72,5 удельный вес 5,469 (при 20°С) атомный объем 13,1 высшая окись СеОа
высшая окись германия не имеет вов
се основных свойств, |
что |
имеет |
место в окиси олова |
(при 18°С) |
|
удельный вес окиси 4,7031 |
||
0 е0 2 легко восстанавливается |
нака |
|
ливанием с С или Н; |
ОеЗг легко |
растворяется в (ЫН^гЗ ОеС14 жидок, кипит при 84°С и имеет
удельный вес 1,889 один объем КзОеРв растворяется в 34
объемах кипящей воды, между тем как аналогичное соединение кремния в воде почти не раство ряется.
металлорганические соединения полу чены: Ое (С2Н6)4, т. кип. 160°С, удельный вес несколько менее 1.
цвет германия серый; улетучивается, не плавясь при .накаливании до красна
Таблиц* ^
Периодическая систем* элементов по группам и рядам
(Д . И . Менделеев. Основы химии. Изд. 8, 1906)
3 |
|
|
|
1, |
Группы элеи^нтов |
|
|
|
|
||
ь* |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
к |
0 |
1 |
11 |
111 |
IV |
V |
VI |
VII |
|
VIII |
|
О- |
|
|
|||||||||
1 |
_ |
Водо- |
— |
_ |
|
— |
— |
* |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
РОД |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,008 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
Гелий Литий Верил- |
Бор |
Угле |
Азот |
Кис |
Фтор |
|
|
|
||
|
Не |
Ц |
ЛИЙ |
В |
род |
N |
лород |
р |
|
|
|
|
Ве |
С |
О |
|
|
|
|||||
|
4,0 |
7,03 |
9,1 |
11,0 |
12,0 14,01 -16,00 19,0 |
|
|
|
|||
3 |
Неон НатМаг- |
Алю- |
Крем Фос |
Сера |
Хлор |
|
|
|
|||
|
№ |
рий |
НИИ |
миний |
ний |
фор |
5 |
С1 |
|
|
|
|
№ |
ме |
А1 . |
$1 |
р |
|
|
|
|||
4 |
19,9 |
23,05 |
24,36 |
27,1 |
28,2 |
31,0 |
32,06 |
35,45 |
|
|
|
Аргон |
Калий Каль- |
СканТитан |
Вана |
Хром |
Мар |
Желе- |
Ко- |
Ни |
|||
|
Аг |
К |
ций |
дий |
Т| |
дий |
Сг |
ганец |
зо |
бальт |
кель |
|
Са |
5с |
V |
Мп |
Ре |
Со |
N1 [Си] |
||||
5 |
38 |
39,15 |
40,1 |
44.1 |
48,1 |
51,2 |
52,1 |
55,0 |
55,9 |
59 |
59 |
|
Медь |
Цинк |
Гал |
Герма М ы ш ь |
Селен |
Бром |
|
|
|
||
|
|
Си |
2 п |
лий |
ний |
як |
5е |
Вг |
|
|
|
|
|
Оа |
Ое |
Аз |
|
|
|
||||
|
|
63,6 |
65,4 |
70,0 |
72,5 |
75 |
79,2 |
79,95 |
|
|
|
6 |
Крип |
Руби |
С тр о н |
Итт |
Цир |
Нио |
М о л и б |
__ |
Руте- |
РоДий |
Пал |
|
тон |
дий |
ций |
рий |
коний |
бий |
ден |
|
НИИ |
КН |
ладий |
|
Кг |
КЬ |
5г |
V |
2 г |
1МЬ |
Мо |
|
Ки |
Ра(Ар) |
|
|
81,8 |
85,5 |
87,6 |
89,0 |
90,6 |
94,0 |
96,0 |
|
101,7 |
103,0 |
Ю6,5 |
7 |
|
Сереб |
Кад |
Индий Олово |
Сурь |
Тел |
Йод |
|
|
|
|
|
|
ро |
мий |
1п |
5п |
ма |
лур |
|
|
|
|
|
|
а 8 |
са |
5Ь |
Те |
Л |
|
|
|
||
|
|
107,93 |
112,4 |
115,0 |
119,0 |
120,2 |
127 |
127 |
|
|
|
8 |
Ксе |
Цезий |
Барий |
Лан |
Церий |
— |
--- |
_ |
— |
--- |
— |
|
нон |
Сз |
Ва |
тан |
Се |
|
|
|
|
|
|
|
Хе |
Ьа |
|
|
|
|
|
|
|||
|
128 |
132,9 |
137,4 |
138,9 |
140,2 |
|
|
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
— |
__ |
|
Иттер |
. - |
Тан |
Воль |
|
О с м и й |
Ири |
Пла |
|
|
|
|
бий |
|
тал |
фрам |
|
Оз |
дий |
тина |
|
|
|
|
УЬ |
|
Та |
184 |
|
1г |
Р1(Аи) |
|
|
|
|
|
173 |
|
183 |
|
191 |
193 |
194,8 |
|
11 |
|
Зо |
Ртуть |
Тал- |
Сви-. |
Вис |
|
|
|
|
|
|
|
лото |
Не |
лий |
нец |
мут |
|
|
|
|
|
|
|
Аи |
Т1 |
РЬ |
В1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
197,2 |
200, С1 204,1 |
206,9' |
208,5 |
|
|
|
|
|
в |
|
|
|
|
ш |
Группы элементов |
|
|
||
а, |
0 |
I |
|
И |
IV |
V |
VI |
УН |
VIII |
|
12 |
— |
— |
Радий |
— |
Торий |
|
Уран |
|
|
|
|
|
|
|
225 |
|
тн |
|
Ц |
|
|
|
|
|
|
|
232,5 |
|
238,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Высшие солеобразные окислы ' |
|
||||
|
К |
| К 20 | К О | К 20 3 1 К 0 2 | К А | К 0 3 | К А | |
к о 4 |
|||||||
|
|
|
Высшие газообразные родородные соединения |
|
||||||
|
|
| |
| |
| |
|КН4 ] КН3 | КН3 | КН |
|
||||
|
По |
поводу |
замечательного |
предвидения Д. И. Менделеева |
Винклер писал: «Вряд ли может существовать более яркое до казательство справедливости учения о периодичности элементов, чем открытие до сих пор гипотетического экасилиция; оно со ставляет, конечно, более чем простое подтверждение смелой тео рии, оно знаменует собою выдающееся расширение химического поля зрения, гигантский шаг в области познания».
Открытия галлия, скандия, германия окончательно укрепили периодический закон химических элементов.
Названия еще не открытых элементов, но подробно им опи санных, Д. И. Менделеев произвел от названия ближайшего к
.каждому из них родственного элемента (сверху по вертикали) с добавлением приставки «эка»; в названии элементов, отстоящих от родственных еще ниже, он предложил приставку «дви» вместо «эка». Так им были названы упоминавшиеся выше экасилиций (германий), экаалюминий (галлий) и т. п.
В 1894 г. английские ученые Рамзай и Релей заявили об от крытии ими в воздухе нового газа — аргона. Этому элементу, как и другим элементам, открытым позже также в воздухе, — гелию, неону, криптону, ксенону — не находилось места в периодической таблице. По договоренности с Рамзаем Д. И. Менделеев пред ложил расширить систему, введя в таблицу еще одну дополни тельную (девятую) группу, назвав ее нулевой. Таблица полу чила более стройный вид, так как . группа инертных газов со ставляет естественный переход от группы сильнейших неметал лов — галогенов к группе сильнейших металлов — щелочных (табл. 9).
Под каждой группой даны общие формулы высших окислов и газообразных водородных соединений, из которых видно, что валентность по кислороду возрастает от группы к группе, а ва лентность по водороду достигает максимума в четвертой группе, а затем равномерно уменьшается.
По мере открытия новых элементов пустые места в таблице
87
заполнялись. Таблица в современном виде помещена на внут ренней стороне обложки настоящей книги.
Из горизонтальных рядов образованы периоды. Периодом называется последовательный ряд элементов с постепенным из менением их химических свойств от щелочных металлов до га логенов. Заканчивается каждый период инертным газом.
Первый период включает два элемента, второй и третий — по восемь, четвертый и пятый — по восемнадцать, шестой— три дцать два. Седьмой период, систематически пополняемый искус-* ственно создаваемыми элементами, еще не закончен; сейчас в нем содержится семнадцать элементов. Впоследствии из шестого и седьмого периодов вынесены два дополнительных ряда — лантаниды и актиниды, которые размещены внизу таблицы. Пе риоды 1—3 называются малыми, 4— 7 — большими.
Между элементами больших периодов в свою очередь выяв ляется внутренняя периодичность в изменении валентности, в связи с чем каждый из них разделен на два ряда. Так, в IV боль шом периоде от К до элементов VIII группы Ре, Со, № валент ность изменяется от 1 до 8, а затем, начиная с Си и до Вг, вновь изменяется от единицы до семи. Период заканчивается инерт ным газом криптоном.
Вертикальные ряды элементов называются группами. Каж дая из групп подразделяется на две подгруппы — главную и по бочную. Элементы, входящие в одну и ту же группу, различа ются по свойствам, хотя и обладают одинаковой высшей валент ностью (Ш> и Ад, Са и 2п и т. д.). Большее сходство проявля ется у элементов какой-нибудь группы, размещенных в таблице через одну клетку (К и КЬ, КЪ и Сз, Са и 5г и т. д.).
В главные подгруппы включены: в первой группе Н,' 1л, Иа, К, КЬ, Сз, Рг; во второй— Ве, Мд, Са, 5г, Ва, Ка. Начиная с третьей группы и кончая седьмой, элементы главных подгрупп смещены вправо. Восьмая и нулевая группы занимают особое место в таблице.
:В периодической системе есть отступления от принципа, по которому она была вначале построена: атомный вес некоторых предшествующих элементов больше атомного веса последующих:
Аг |
(39,944) |
перед К (39,100), Со (58,94) перед N1 (58,69), |
Те |
(127,61) |
перед ^ (126,91). |
Вначале отступления от принципа периодического закона были непонятны, однако открытие изотопии не только позволило их объяснить, но и что особенно важно — подтвердило правиль ность размещения Д. И. Менделеевым химических элементов в периодической системе.
Какие же наиболее важные выводы можно сделать из таб лицы. периодической системы?
Проследим зависимость периодичности свойств химических элементов от их атомного веса на элементах третьего периода.
Так как наиболее важным свойством каждого химического эле мента является его высшая валентность по отношению к кисло роду, с этого и начнем.
Натрий, элемент I группы, по кислороду одновалентен; маг ний, элемент II группы, двухвалентен; алюминий, элемент III группы трехвалентен; кремний, элемент IV группы, четырех валентен; фосфор, элемент V группы, пятивалентен; сера, эле мент VI группы, шестивалентна; хлор, элемент VII группы семи валентен. Таким образом, высшая валентность по кислороду у элемента третьего периода совпадает с номером группы, к ко торой элемент принадлежит. Валентность по водороду у кремния равна четырем; у фосфора трем; у серы двум; у хлора единице. В так называемых гидридах (ЫаН, СаИ2 и т. д.), построенных по типу солей, водород играет роль электроотрицательного не металла.
Сравнивая свойства простых веществ этих элементов, отме чаем, что натрий — мягкий металл; его надо хранить под кероси ном, так как на воздухе он быстро окисляется и тускнеет. Нат рий энергично разлагает воду, образуя щелочь. Магний—-твер дый металл, который можно хранить на воздухе. Алюминий — металл, стойкий на воздухе. Кремний — кристаллический, еще сохраняет металлический блеск, ф осф ор,бел ое, воскообразное вещество, которое следует хранить под водой из-за его легкой воспламеняемости на воздухе. Сера — желтые кристаллы. Хлор:— желто-зеленый: едкий ядовитый газ. Аргон — бесцветный инертный газ.
Итак, в начале периода находится энергичный щелочной ме талл, затем металлические свойства элементов постепенно ослабевают и нарастают свойства неметаллические. Хлор в. этом периоде — сильнейший неметалл; . аргон не обладает валент ностью ни по кислороду, ни по водороду.
Закономерные изменения свойств элементов третьего пери ода проявляются и в других формах. Так, натрий дает белую окись N82© и гидрат окиси № О Н — сильное основание, раство римое в воде' (щелочь). Магний образует белый порошок окиси Мд^О, слабо растворимый в воде; его основание М^(ОН)2слабое.
Алюминий образует белую окись А120з, не растворимую в воде, обладающую амфотерными свойствами: ее гидрат А1(ОН)з обладает и свойствами слабого основания и свойствами слабой кислоты. Кремний образует окисел 5Ю2, не растворимый в воде; это ангидрид-очень слабой кремниевой кислоты Н25Юз. Фосфор образует твердый ангидрид Р2Об, легко .растворимый в воде; ему соответствует кислота средней силы Н3Р 0 4.
Сера образует легко растворимый в вОДе твердый ангидрид $Оз, ему соответствует сильная кислота Н25 0 4. Хлор образует нестойкий жидкий ангидрид С12С>7; ему соответствует сильней шая кислота НСЮ4.
..-.«..Итак,;, па мере, увелиэдия атомного весавм есте; о нараста нием, высшей валентности, по кислороду ослабляются. металли ческие и; увеличивается неметаллические свойств а элем ентов;- В
начале |
третьего периода находится сильнейший, металл Ыа,-в |
конце |
сильнейший неметалл 01, в середине— элементы: с ,про |
межуточными свойствами. Период заканчивается'инертным га зом Аг, за' которым следует, металл первой группы, следующего, четвертого периода — калий К, повторяющий свойства, натрия.
Калий еще энергичнее окисляется на. воздухе и более, энер гично реагирует с водой, чем натрий.. Гидрат его окиси КОН — очень сильная щелочь. . Кальций повторяет свойства магния, скандий повторяет свойства алюминия и т. д. Каждый элемент в большей или меньшей степени повторяет свойства вышестоящего элемента.в той же группе и в той.же.подгруппе.,В этом и заклю чается периодичность свойств химических элементов в зависи мости, от их атомного веса.
Если химический элемент образует ряд соединений, где он проявляет различные валентности по кислороду, то и его.свойства в этих соединениях переменны и схожи со свойствами элементов тех групп,-для которых данная валентность характерна. Приме
ром может служить марганец.— элемент побочной |
подгруп |
пы VII группы периодической системы. В свободном |
состоянии, |
в виде простого вещества, это — металл, похожий по внешнему виду на железо. В закиси М пО — слабого основного окисла, дающего соли розового цвета МпСЬ, Мп(ЫОз)г М п504, он во многих отношениях сходен с магнием — элементом II группы. В очень слабоосновном окисле МП2О3 проявляются свойства эле мента III группы алюминия в АЬОз. В МпОг он похож на крем ний в 5Юг. Шестивалентный, марганец МпОз и в НгМп04 (сла бая кислота) повторяет свойства серы в 50з и в Н г504. И, нако нец, только в семивалентном состоянии в виде МП2О7 и сильной кислоты НМп04 марганец похож на элементы VII группы пе риодической системы.
Рассмотрение свойств элементов одной и той же группы, об ладающих одинаковой высшей валентностью, позволяет за метить постепенное усиление металлических (что то же — ослаб
ление |
неметаллических) |
свойств, по мере |
увеличения |
атомного |
веса. Например, I группа начинается с водорода, в свободном |
||||
виде |
представляющего |
собой неметалл |
и дающего |
о к и се л - |
воду, обладающую амфотерным характером. Литий разлагает воду с образованием щелочи. Далее щелочные свойства у гид ратов окисей натрия, калия, рубидия, цезия усиливаются по мере нарастания атомного веса.
В IV группе вверху таблицы стоят углерод и кремний — эле
менты, дающие |
слабые кислоты — угольную |
и кремниевую, |
а внизу — олово |
и свинец — металлы, окислы |
которых имеют |
амфотерный характер. |
|
В V группеазот и фосфор — типичные неметаллы, а мышьяк; сурьми: и висмут — элементы промежуточные, - причем металли ческие свойства ярче выражены у самых тяжелых из них — у сурьмы и висмута,
В VII группе у свободного йода наблюдается Металлический блеск, а его некоторые окислы амфотерны.
Итак, химические элементы, за исключением элементов нуле* вой и VIII групп, можно грубо разделить на металлы, находя щиеся по преимуществу слева в нижней части периодической таблицы, и на неметаллы, размещающиеся главным образом справа в верхней части таблицы. По диагонали, проведенной от левого верхнего угла к нижнему правому, расположены элемен ты с двойственным характером.
Горизонтальное направление объединяет элементы с посто янным изменением атомных весов, валентности, структуры на ружных электронных слоев (см. дальше). Вертикальное направ ление связывает элементы определенной валентности, опреде ленной структуры наружных электронных слоев.
В диагональном направлении слева направо связываются элементы по возможности близких радиусов их ионов, хотя и разной валентности. Это определяет совместное присутствие элементов в их кристаллических формах, что, несмотря на неко торые химические различия, намечает их совместное нахожде ние в природе. Такие диагонали, например, связывают элементы Ве—А1—Ое; В— 51; 1л—Мд; И — ЫЬ—Та. Пересечение направле ний по горизонтали, вертикали и диагонали от данного элемента приводит к некоторому сходству элементов, так называемой «звездности» периодической системы, впервые отмеченной акадомиком А. Е. Ферсманом. Например:
В е - В |
1л->Ве |
|
VМ8 |
Звездность Менделеевской таблицы, которая явилась веду щим началом для установления закона изоморфизма (однотип ности кристаллических форм), приближает в природных про цессах. элементы друг к другу, связывает их в1геохимическом процессе общностью свойств.
Итак, место химического элемента в таблице периодической системы Д. И. Менделеева определяется свойствами элемента и, в первую очередь, валентностью, формой кислородных и во дородных соединений.
Поэтому периодическая система — это исходное руководя щее начало для изучения свойств химических элементов. Она служит основой широких перспектив развития науки и техники. Поиски новых химических элементов до открытия периодиче-
91