Классификация химических элементов.

Классификация химических элементов основана на положении эле­мен­тов в периодической системе Д.И. Менделеева, которое определяется характером электронного строения атомов химических элементов. Гра­фи­ческим отражением на плоскости периодической системы химических эле­мен­тов яв­ля­ются различные формы периодических таблиц – например, короткопериодная таблица 1.2. В соответст­вии с прин­ци­пом периодичности периодическая таблица сос­тоит из шести полных и седьмого незавершенного периодов, содержащих со­ответ­ст­вен­но – 2, 8, 8, 18, 18, 32 и 23 химических элементов. Первые три периода назы­вают малыми, а 4 – 7 – большими пе­риодами.

Распределение эле­мен­тов по периодам при­во­дит к формированию в пери­о­ди­чес­ких таблицах вер­ти­кальных столбцов, обра­зу­ющих восемь групп. Наличие раз­ного количества эле­ментов в малых и больших периодах приводит к фор­ми­ро­ванию в пределах каждой группы двух подгрупп – главной и побочной, для обоз­начения которых ис­пользуют буквы «А» и «В». Главные подгруппы на­чи­на­ются с элементов 2 пе­­риода, а побочные – с элементов 4 (первого большого) пе­риода. Особое место в периодических таблицах занимают IIIB и VIIIB под­груп­пы. В IIIB подгруппу, наряду со скандием, иттрием, лантаном и актинием, входят два семейства по четырнадцать элементов – лантаноидов и актиноидов. Восьмая группа также содержит «избыточное» количество (12) элементов по­боч­ной VIIIB подгруппы – по три элемента из каждого большого периода.

 

Таблица 2. Короткопериодная таблица периодической системы.

Период	Ряд	Группа
I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII
I		H 1s^1	He 1s^2
II		Li ^3 2s^1	Be ^4 2s^2	B^5 2s^22p^1	C^6 2s^22p^2	N^7 2s^22p^3	O^8 2s^22p^4	F^9 2s^22p^5	Ne^10 2s^22p^6
III		Na ^11 3s^1	Mg ^12 3s^2	Al^13 3s^23p^1	Si^14 3s^23p^2	P^15 3s^23p^3	S^16 3s^23p^4	Cl^17 3s^23p^5	Ar^18 3s^23p^6
IV		K ^19 4s^1	Ca ^20 4s^2	Sc^21 3d^14s^2	Ti^22 3d^24s^2	V^23 3d^34s^2	Cr^24 3d^54s^1	Mn^25 3d^54s^2	Fe^26 3d^64s^2	Co^27 3d^74s^2	N i ^28 3d^84s^2
	Cu^29 4s^13d^10	Zn^30 4s^23d^10	Ga^31 4s^24p^1	Ge^32 4s^24p^2	As^33 4s^24p^3	Se^34 4s^24p^4	Br^35 4s^24p^5	Kr^36 4s^24p^6
V		Rb ^37 5s^1	Sr ^38 5s^2	Y^39 4d^15s^2	Zr^40 4d^25s^2	Nb^41 4d^35s^2	Mo^42 4d^55s^1	Tc^43 4d^55s^2	Ru^44 4d^75s^1	Rh^45 4d^85s^1	Pd^46 4d^105s^0
	Ag^47 4d^105s^1	Cd^48 4d^305s^2	In^49 5s^25p^1	Sn^50 5s^25p^2	Sb^51 5s^25p^3	Te^52 5s^25p^4	I^53 5s^25p^5	Xe^54 5s^25p^6
VI		Cs ^55 6s^1	Ba ^56 6s^2	La*^57 5d^16s^2	Hf^72 5d^26s^2	Ta^73 5d^36s^2	W^74 5d^46s^2	Re^75 5d^56s^2	Os^76 5d^66s^2	Ir^77 5d^76s^2	Pt^78 5d^96s^2
	Au^79 5d^106s^1	Hg^80 5d^106s^2	Tl^81 6s^26p^1	Ge^82 6s^26p^2	Bi^83 6s^26p^3	Po^84 6s^26p^4	At^85 6s^26p^5	Rn^86 6s^26p^6
VII		Fr ^87 7s^1	Ra ^88 7s^2	Ac * *^89 6d^17s^2	Rf^104 6d^27s^2	Db^105 6d^37s^2	Sg^106 6d^47s^2	Bh^107 6d^57s^2	Hs^108 6d^67s^2	Mt^109 6d^87s^2	[ ]^110
	[ ]^111	[ ]^112

*Лантаноиды

Ce^58 4f^2 6s^2

Pr^59 4f^3 6s^2

Nd^60 4f^4 6s^2

Pm^61 4f^5 6s^2

Sm^62 4f^6 6s^2

Eu^63 4f^7 6s^2

Gd^64 4f^7 5d^1 6s^2

Tb^65 4f^9 6s^2

Dy^66 4f^10 6s^2

Ho^67 4f^11 6s^2

Er^68 4f^12 6s^2

Tm^69 4f^13 6s^2

Yb^70 4f^14 6s^2

Lu^71 4f^14 5d^1 6s^2

**Актиноиды

Th^90 6d^2 7s^2

Pa^91 5f^2 6d^1 7s^2

U^92 5f^3 6d^1 7s^2

Np^93 4f^4 6d^1 7s^2

Pu^94 5f^6 7s^2

Am^95 5f^7 7s^2

Cm^96 5f^7 6d^1 7s^2

Bk^97 5f^8 6d^1 7s^2

Cf^98 5f^10 7s^2

Es^99 5f^11 7s^2

Fm^100 5f^12 7s^2

Md^101 5f^13 7s^2

No^102 5f^14 7s^2

Lr^103 5f^14 6d^1 7s^2

 

Элементы главных подгрупп образуют семейство непереходных, а элементы по­бочных подгрупп – семейство переходных элементов. В зависимости от при­ро­ды внешних электронов (табл. 1.2.) непереходные элементы IA и IIA под­групп называют s-элементами, а элементы IIIA-VIIIA подгрупп – р-элемента­ми. Переходные элементы также подразделяются на два подсемейства: акти­но­и­ды и лантаноиды назвают f-элементами, а остальные элементы побочных под­групп – d- элементами. Поскольку в виде простых веществ все переходные элементы являются типичными металлами, то семейство переходных элементов и подсемейства d- и f-элементов часто называют – переходные металлы, d-металлы и f-металлы.

В каждой главной подгруппе элементы второго и третьего периода относятся к типичес­ким непереходным элементам, а элементы 4-7 периодов образуют под­семейство непереходных элементов, называемые по имени элемента чет­вер­того периода. Например, кислород и сера являются типическими элементами VIA подгруппы, а селен, теллур и полоний образуют подсемейство селена. Не­пе­реходные эле­мен­ты IA, IIA, VIA, VIIA и VIIIA подгрупп имеют специальные на­звания – щелочные металлы, щелочноземельные металлы, халькогены (рож­да­ющие руды), галогены (рождающие соли) и благородные газы соответствен­но.

Совокупность переходных d-элементов каждой из IB-VIIB подгруппы назы­ва­ют по име­­ни d-элемента четвертого периода: IB – подгруппа меди (Cu, Ag, Au), IIB – под­группа цинка (Zn, Cd, Hg), IIIB - подгруппа скандия (Sc, Y, La, Ac), IVB –под­группа титана (Ti, Zr, Hf, Rf), VB - подгруппа ванадия (V, Nb, Ta, Db), VIB – подгруппа хрома (Cr, Mo, W, Sg), VIIB – подгруппа марганца (Mn, Tc, Re, Bh). Переходные d-элементы VIIIB подгруппы образуют два подсе­мейст­ва: железа (Fe, Co, Ni) и платиновых металлов (Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt).

Пример. Классифицируйте следующие химические элементы: Ba, Si, Te, Mo, Rh, Tb, Np.

Решение. Ba – непереходный s-элемент второй группы и шестого периода, под­группа ще­лочноземельных металлов, подсемейство кальция;

Si – непереходный р-элемент четвертой группы и третьего периода, типический элемент IVA подгруппы;

Te – непереходный р-элемент шестой группы и пятого периода, подгруппа халь­ко­генов, подсемейство селена;

Mo – переходный d-элемент шестой группы и пятого периода, подгруппа хрома;

Rh – переходный d-элемент восьмой группы и пятого периода, семейство пла­ти­но­вых металлов;

Tb – переходный f-элемент третьей группы и шестого периода, семейство ланта­но­идов;

Np – переходный f-элемент третьей группы и седьмого периода, семейство ак­ти­ноидов.

 

Упражнения:

4. Какие химические элементы VII группы относятся: к переходным и не­­пе­реходным элементам и как называются подгруппы непере­ход­ных и переходных элементов? Как называют совокупность сле­дую­щих элементов VIIА подгруппы: фтор, хлор, бром, иод, астат.

5. Классифицируйте следующие химические элементы: Rb, Y, Ta, Be, Sg, In, Ni, C, Pd, As, Sm, O, Am, I, Ne.