Периодичность изменения атомного радиуса, электроотрицательности и свойств элементов
Изучите закономерности изменения атомного радиуса, электроотрицательности, металлических и неметаллических свойств элементов в периодах и группах Периодической системы.
Общие закономерности периодического закона
Одним из важнейших достижений химии является открытие Периодического закона.
Он показывает, что свойства химических элементов и образуемых ими веществ изменяются не случайно, а закономерно в зависимости от строения атомов.
По мере увеличения заряда ядра атомов изменяются:
- размеры атомов (атомный радиус);
- способность притягивать электроны (электроотрицательность);
- металлические свойства;
- неметаллические свойства.
Эти изменения имеют периодический характер и отражаются в Периодической системе химических элементов.
Атомный радиус
Атомный радиус — это условное расстояние от ядра атома до внешнего энергетического уровня.
Чем больше энергетических уровней имеет атом, тем больше его размеры.
Атомный радиус обычно измеряется в пикометрах (пм).
Изменение атомного радиуса в периоде
Рассмотрим элементы III периода:
Na → Mg → Al → Si → P → S → Cl → Ar
При движении слева направо:
- заряд ядра увеличивается;
- число энергетических уровней остаётся одинаковым;
- притяжение электронов к ядру усиливается.
Поэтому электронная оболочка постепенно сжимается.
В периоде атомный радиус уменьшается слева направо.
Изменение атомного радиуса в группе
Рассмотрим элементы I группы:
Li → Na → K → Rb → Cs
При движении сверху вниз:
- увеличивается число энергетических уровней;
- возрастает расстояние внешних электронов от ядра.
Поэтому размеры атомов увеличиваются.
В группе атомный радиус увеличивается сверху вниз.
Схематически
Электроотрицательность
Электроотрицательность — способность атома притягивать к себе общие электронные пары в химической связи.
Чем сильнее атом притягивает электроны, тем выше его электроотрицательность.
Изменение электроотрицательности в периоде
При движении слева направо:
- заряд ядра увеличивается;
- радиус атома уменьшается;
- возрастает способность притягивать электроны.
Самый электроотрицательный элемент — фтор.
В периоде электроотрицательность увеличивается слева направо.
Изменение электроотрицательности в группе
При движении сверху вниз:
- увеличивается радиус атома;
- усиливается экранирование внешних электронов внутренними слоями.
В результате притяжение электронов ослабевает.
В группе электроотрицательность уменьшается сверху вниз.
Схематически
Металлические свойства
Металлические свойства — способность атомов отдавать валентные электроны и образовывать положительные ионы (катионы).
Чем легче атом отдаёт электроны, тем сильнее выражены его металлические свойства.
Изменение металлических свойств в периоде
При движении слева направо:
- радиус атома уменьшается;
- электроны удерживаются ядром сильнее;
- способность отдавать электроны уменьшается.
Металлические свойства в периоде ослабевают слева направо.
Изменение металлических свойств в группе
При движении сверху вниз:
- радиус атома увеличивается;
- внешние электроны удерживаются слабее;
- отдавать электроны становится легче.
Цезий является одним из самых активных металлов.
Металлические свойства в группе усиливаются сверху вниз.
Неметаллические свойства
Неметаллические свойства — способность атомов принимать электроны и образовывать отрицательные ионы (анионы).
Чем легче атом присоединяет электроны, тем сильнее выражены его неметаллические свойства.
Изменение неметаллических свойств в периоде
При движении слева направо:
- увеличивается заряд ядра;
- уменьшается радиус атома;
- усиливается притяжение электронов.
Фтор является самым активным неметаллом.
Неметаллические свойства усиливаются слева направо.
Изменение неметаллических свойств в группе
При движении сверху вниз:
- радиус атома увеличивается;
- способность притягивать электроны уменьшается.
Неметаллические свойства ослабевают сверху вниз.
Взаимосвязь периодических свойств
Все рассмотренные свойства связаны между собой.
При движении слева направо в периоде
- атомный радиус уменьшается;
- электроотрицательность увеличивается;
- металлические свойства ослабевают;
- неметаллические свойства усиливаются.
При движении сверху вниз в группе
- атомный радиус увеличивается;
- электроотрицательность уменьшается;
- металлические свойства усиливаются;
- неметаллические свойства ослабевают.
Сводная схема
Сравнение изменений свойств в периоде и группе
| Свойство | В периоде (слева направо) | В группе (сверху вниз) |
|---|---|---|
| Атомный радиус | Уменьшается | Увеличивается |
| Электроотрицательность | Увеличивается | Уменьшается |
| Металлические свойства | Ослабевают | Усиливаются |
| Неметаллические свойства | Усиливаются | Ослабевают |
Практическое значение периодических закономерностей
Знание периодических изменений свойств позволяет:
- прогнозировать химические свойства элементов;
- определять активность металлов и неметаллов;
- объяснять образование химических связей;
- сравнивать элементы между собой;
- предсказывать свойства ещё не изученных веществ.
Именно поэтому Периодическая система является важнейшим инструментом химика.
Главное запомнить
В периоде слева направо
- атомный радиус уменьшается;
- электроотрицательность увеличивается;
- металлические свойства ослабевают;
- неметаллические свойства усиливаются.
В группе сверху вниз
- атомный радиус увеличивается;
- электроотрицательность уменьшается;
- металлические свойства усиливаются;
- неметаллические свойства ослабевают.
Все изменения свойств элементов связаны со строением их атомов и являются следствием Периодического закона.