Периодический закон и периодические закономерности
Периодическая система — прогностическая модель: электронное строение объясняет повторение и изменение свойств.
Цели обучения
- Формулировать современный периодический закон через атомный номер.
- Объяснять закономерности эффективным зарядом ядра и экранированием.
- Сравнивать атомные и ионные радиусы, энергию ионизации и электроотрицательность.
- Прогнозировать металлические свойства и кислотно-основный характер оксидов.
- Отличать общую тенденцию от абсолютного правила.
1. Почему свойства повторяются
Современный периодический закон утверждает: свойства элементов и их соединений периодически изменяются с атомным номером $Z$. Рост $Z$ добавляет протон и электрон. Когда начинается новый главный энергетический уровень, повторяется сходное строение внешнего слоя, поэтому повторяется и химическое поведение. В группе находятся элементы с родственными валентными конфигурациями, а период отражает последовательное заполнение уровня и подуровней.
2. Две конкурирующие причины
Эффективный заряд ядра $Z_{eff}$ — результирующее притяжение валентного электрона с учётом отталкивания и экранирования другими электронами. В периоде число протонов растёт, а электроны добавляются на тот же главный уровень, поэтому $Z_{eff}$ обычно увеличивается и стягивает облако.
Вниз по группе добавляются уровни. Увеличение расстояния и экранирования обычно сильнее роста заряда ядра, поэтому внешние электроны удерживаются слабее.
3. Главные закономерности
| Свойство | В периоде | Вниз по группе | Причина |
|---|---|---|---|
| Атомный радиус | обычно уменьшается | увеличивается | $Z_{eff}$; новые уровни |
| Первая энергия ионизации | обычно растёт | снижается | трудность удаления электрона |
| Электроотрицательность | растёт | снижается | притяжение электронов связи |
| Металлические свойства | снижаются | растут | лёгкость отдачи электронов |