Copyright: Таблица Д.И. Менделеева.


Периодический закон.

К середине XIX в. – периода завершения второго химико-аналитического этапа развития химии – было открыто более 60 элементов, у большинства которых были изучены физические и химические свойства.

Открытие новых элементов и их соединений, с одной стороны, позволили накопить большой фактический  материал, а с другой – выявили необходимость его систематизации. Первыми попытками систематизации элементов было их общих групповых свойств. Так, наиболее резко выраженный основный характер был обнаружен у соединений элементов, названных щелочными металлами, а способность к проявлению кислотных свойств у соединений галогенов. Кроме того, для многих элементов были получены количественные характеристики, определяющие их свойства. Среди них наибольший интерес представляли относительная атомная масса элементов и их валентность, т.е. способность к образованию различных форм соединений.

Ни одна из попыток классифицировать химических элементов не выявила основной закономерности в их расположении и, следовательно, не могла привести к созданию естественной системы, охватывающей все химические элементы и отражающей природу их сходства и различия. Решение этой задачи оказалось доступно лишь Д.И. Менделееву.

Д.И. Менделеев исходил из убеждения, что в основу классификации должна быть положена фундаментальная количественная характеристика элементов – атомная масса, от которой «должны находиться в зависимости все остальные свойства».

В отличие от всех своих предшественников русский учёный сопоставил между собой несходные элементы, расположив все известные элементы в порядке возрастания атомных масс. Ниже приведены первые 14 элементов этой последовательности:

Li – Be – B – C – N – O – F – Na – Mg – Al – Si – P – S – Cl – …

При переходе от лития Li к фтору F происходит закономерное ослабление металлических свойств и усиление неметаллических свойств с одновременном увеличением валентности. Переход от фтора F к следующему по значению атомной массы элементу Na сопровождается скачкообразным изменением свойств и валентности, причём натрий Na во многом повторяет свойства лития, будучи типичным одновалентным металлом, хотя и более активным. Следующий за натрием магний Mg во многом сходен с бериллием Be (оба двухвалентны, проявляют металлические свойства, но химическая активность обоих выражена слабее, чем у элементов Li – Na). Алюминий Al, следующий за магнием, напоминает бор В (валентность равна 3). Элементы похожие друг на друга кремний Si и углерод C, фосфор P и азот N, сера S и кислород O, хлор Cl и фтор F. При переходе к следующему за хлором в последовательности увеличения атомной массы к элементу калию К опять происходит скачок в изменении валентности и химических свойств. Калий, подобно литию и натрию, открывает ряд элементов (третий по счёту), представители которого показывают аналогию с элементами первых двух рядов.

Итак, в естественном ряду элементов их химические свойства изменяются периодически. Закономерное изменение свойств элементов в пределах одного отрезка естественного ряда (Li – F) повторяются и у других (Na – Cl, K – Br). Иначе говоря, сходные в химическом отношении элементы встречаются в естественном ряду через правильные интервалы и, следовательно, повторяются периодически. Эта замечательная закономерность, обнаруженная Д.И. Менделеевым и названная им законом периодичности, была сформулирована следующим образом:

«Свойства простых тел, а также форма и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины атомных весов элементов».

Периодический закон Д.И. Менделеев использовал для создания периодической системы  элементов. Периодическая система химических элементов была создана 1 марта (17 февраля по ст. стилю) 1869 года, когда был создан первый вариант таблицы. Весь ряд элементов, расположенных в порядке возрастания атомных масс, Менделеев разбил на периоды, внутри которых свойства элементов изменяются последовательно, разметив периоды так, чтобы выделить сходные элементы. Для неоткрытых тогда элементов были оставлены пустые места.

См. также: Периодическая система элементов.


Щелочные металлы.

Элементы главной подгруппы первой группы периодической системы Д.И. Менделеева: литий Li, натрий Na, калий K, рубидий Rb, цезий Cs, франций Fr.

Щелочные металлы – мягкие серебристо-белые металлы, отличаются высокой активностью, которая возрастает с увеличением порядкового номера, причём франций Fr – самый тяжёлый и самый активный щелочной металл – радиоактивен. В твёрдом состоянии щелочные металлы хорошо проводят электрический ток. Они легкоплавки, быстро окисляются на воздухе (цезий со взрывом).

Все они имеют один s-электрон на внешнем электронном слое и в соединениях проявляют степень окисления +1. При взаимодействии с неметаллами щелочные металлы образуют соединения с ионной связью.

В природе встречаются исключительно в виде соединений, наименее распространённые – литий Li, рубидий Rb, цезий Cs. Радиоактивный франций Fr в основном получают искусственно. Хранят щелочные металлы без доступа воздуха и влаги, чаще всего под керосином.


Подгруппа меди.

Металлы побочной подгруппы первой группы периодической системы: медь Cu, серебро Ag, золото Au.

Это малоактивные металлы, реакционная способность которых понижается с увеличением атомной массы. Обладают значительной твёрдостью, хорошо проводят тепло и электрический ток. В соединениях проявляют степень окисления +1, иногда +2 и +3.

Вследствие своей химической инертности встречаются в природе в свободном состоянии или в виде руд.


Щелочноземельные металлы.

Элементы главной подгруппы второй группы периодической системы Д.И. Менделеева: бериллий Be, магний Mg, кальций Ca, стронций Sr, барий Ba, радий Ra.

Щелочноземельные металлы – вещества, обладающие большой твердостью и меньшей реакционной способностью, чем щелочные металлы. Радий – радиоактивный элемент.

Свойства бериллия Be и магния Mg несколько отличаются от свойств, характерных для щелочноземельных металлов. Бериллий по своим свойствам близок к алюминию, а магний – к цинку. Все щелочноземельные металлы, кроме радия Ra, - лёгкие металлы.

На внешнем слое атомов щелочноземельных металлов находится два s-электронов, поэтому в соединениях проявляют степень окисления +2.

В природе распространены в виде соединений, наиболее распространённые – магний и кальций.


Подгруппа цинка.

Элементы побочной подгруппы второй группы периодической системы Д.И. Менделеева: цинк Zn, кадмий Cd, ртуть Hg.

Металлы подгруппы цинка проявляют менее выраженные восстановительные свойства, чем элементы главной подгруппы (щелочноземельные металлы), причём активность их уменьшается с увеличением атомной массы. В соединениях проявляют степени окисления +2, иногда +1 (ртуть).

Ртуть единственный металл, который является жидкостью при комнатной температуре.

В природе металлы подгруппы цинка распространены редко, в основном в виде руд (цинк и кадмий сопутствуют друг другу), ртуть иногда встречается в самородном состоянии.


Главная подгруппа III группы элементов.

Элементы главной подгруппы третей группы периодической системы Д.И. Менделеева: бор B, алюминий Al, галлий Ga, индий In, таллий Tl.

Бор – элемент второго периода и родоначальник III группы – резко отличается от остальных элементов этой группы. Это типичный неметалл, химия которого в некотором отношении напоминает химию углерода.

Элементы Al, Ga, In, Tl – составляют подгруппу алюминия. Это металлы.

Металлические свойства подгруппы алюминия выражены слабее, чем у соответствующих элементов второй группы главной подгруппы. С увеличением порядкового номера в этой подгруппе металлические свойства усиливаются: оксиды алюминия, галлия, индия проявляют амфотерные свойства, а оксид таллия основные. В соединениях проявляют степень окисления +3 (для таллия наиболее устойчивые соединения со степенью окисления +1).

Наиболее распространённым металлом является алюминий (его содержание в земной коре – 8,2%), а галлий, индий и таллий, относятся к рассеянным металлам – содержание их в рудах не превышает тысячных долей процента.


Подгруппа скандия.

Металлы  побочной подгруппы третей группы периодической системы: скандий Sc, иттрий Y, лантан La , актиний Ac.

Элементы подгруппы скандия – серебристо-белые металлы с высокими температурами плавления, металлические свойства у них более выражены, чем у металлов подгруппы алюминия, все оксиды подгруппы скандия проявляют основные свойства. В природе встречаются редко. Актиний – радиоактивный металл.

Лантан и актиний занимают особое место. К ним относятся:

лантаноиды

актиноиды


Подгруппа углерода.

Элементы главной подгруппы четвёртой группы периодической системы Д.И. Менделеева: углерод C, кремний Si, германий Ge, олово Sn, свинец Pb.

Атомы этих элементов имеют однотипную электронную конфигурацию внешней оболочки s2 p2. С увеличением порядкового номера названных элементов возрастают их атомные радиусы, уменьшается энергия ионизации атомов, усиливаются металлические свойства. По химическим свойствам углерод и кремний являются неметаллами, германий причисляют и к металлам, и к неметаллам, олово и свинец – металлы.

В невозбужденном состоянии атомы элементов подгруппы углерода имеют по два неспаренных электрона. При переходе в возбуждённое состояние происходит распаривание  электронов s-подуровня внешнего уровня. Эти элементы проявляют степени окисления +2, +4, -4. Сростом порядкового номера элемента степень окисления +2 становится более характерной. Для C, Si, Ge наиболее характерна степень окисления +4, для свинца +2.


Подгруппа титана.

Элементы побочной подгруппы четвёртой группы периодической системы: титан Ti, цирконий Zr, гафний Hf, курчатовий Ku.

У элементов подгруппы титана металлические свойства выражены сильнее, чем у металлов главной подгруппы (олова и свинца). Все они тугоплавкие, устойчивые к воде и воздуху металлы. В соединения проявляют степень окисления +4.

Титан довольно широко распространен в природе, а цирконий встречается довольно редко и вместе с гафнием.


Подгруппа азота.

Элементы главной подгруппы пятой группы периодической системы Д.И. Менделеева. К ней принадлежат p-элементы: азот N, фосфор P, мышьяк As, сурьма Sb, висмут Bi.

Атомы этих элементов имеют на внешнем энергетическом уровне по пять электронов – s2 p3. С увеличением атомного номера свойства простых веществ, образованных атомами элементов этой подгруппы, закономерно изменяются: увеличивается плотность, усиливается окраска, уменьшается электроотрицательность. Азот и фосфор – типичные неметаллы, висмут имеет больше металлических свойств. Мышьяк и сурьма занимают промежуточное положение. Многие их соединения обладают полупроводниковыми свойствами.


Подгруппа ванадия.

Металлы побочной подгруппы пятой группы периодической системы элементов: ванадий V, ниобий Nb, тантал Ta.

Элементы подгруппы ванадия - тугоплавкие металлы, весьма стойкие к химическим воздействиям, тантал и ниобий не взаимодействуют даже с царской водкой. В соединениях проявляют степень окисления +5.

Применяются в основном в виде сплавов и для легирования сталей.


Подгруппа кислорода.

Элементы главной подгруппы шестой группы периодической системы Д.И. Менделеева. Это p-элементы: кислород O, сера S, селен Se, теллур Te, полоний Po.

Эти элементы носят название халькогены, т.е. «образующие руды».

Внешние электронные слои хальклгенов содержат 6 электронов и имеют конфигурацию s2 p4. Атом кислорода отличается от атомов других элементов подгруппы отсутствием d-подуровня во внешнем электронном уровне. Поэтому валентность кислорода всегда равна двум. По степени окисления кислород уступает только фтору, поэтому степень окисления кислорода равна –2, а в соединениях с фтором +2, в пероксиде водорода она равна –1.

У серы и других элементов подгруппы число неспаренных электронов может быть увеличено путём перевода s- и p-электронов на d-подуровень внешнего уровня. Поэтому валентность этих элементов может быть не только 2, но 4 и 6. Степени их окисления могут быть равны –2, +2, +4, +6.

Физические свойства элементов закономерно изменяются с увеличением атомной массы: увеличивается радиус атомов, уменьшается электроотрицательность, усиливается окраска, ослабевают неметаллические и  усиливаются металлические свойства элементов, увеличивается температуры плавления и кипения.


Подгруппа хрома.

Металлы побочной подгруппы шестой группы периодической системы химических элементов: хром Cr, молибден Mo, вольфрам W.

Это твёрдые, плотные металлы, имеющие высокую температуру плавления, причём вольфрам – самый тугоплавкий металл. Металлы подгруппы хрома химически устойчивы на воздухе, в качестве легирующих добавок входят в состав многих сталей и сплавов. В соединениях проявляют различные степени окисления, максимальная +6.


Галогены.

Элементы главной подгруппы седьмой группы периодической системы Д.И. Менделеева: фтор F, хлор Cl, бром Br, иод I, астат At. Астат –радиоактивный элемент.

Название галогены происходит от греч. halos – соль и genes – рождающий. Это название галогены получили за способность взаимодействовать с металлами с образованием солей.

В последнем электронном слое атомов галогенов находится 7 электронов (электронная конфигурация s2 p5). Галогены являются окислителями. Они соединяются с очень многими химическими элементами, образуя галогениды. Галогены реагируют с подавляющим большинством металлов и неметаллов непосредственно, за исключением кислорода, углерода, азота и благородных газов. Фтор реагирует даже с ксеноном. Галогены в соединениях (исключая некоторые оксиды) проявляют нечётную степень окисления. Для Cl, Br, I, At это объясняется возможностью последовательного возбуждения спаренных электронов и переходом их с s- и р-подуровней на d-подуровни.

Из-за высокой реакционной способности галогены в свободном состоянии в природе не встречаются. Они существуют в виде солей в земной коре или в виде ионов в морской воде.


Подгруппа марганца.

Металлы побочной подгруппы седьмой группы периодической системы химических элементов: марганец Mn, технеций Tc, рений Re.

Все они – тяжёлые металлы, рений и технеций – тугоплавки. Являются малоактивными металлами, марганец на воздухе покрывается защитной оксидной плёнкой и по своим свойствам похож на железо, а рений устойчив ко многим агрессивным средам.

Эти металлы в основном используют в виде сплавов и легирующих добавок к стали.

Марганец наиболее распространен в природе, рений встречается редко, а технеций в природе не встречается, он получен искусственным путём.


Благородные газы.

Элементы главной подгруппы восьмой группы периодической системы Д.И. Менделеева: гелий He, неон Ne, аргон Ar, криптон Kr, ксенон Xe, радон Rn.

Благородными газами завершается каждый период. На внешнем энергетическом уровне атома He находится два электрона. Другие элементы на наружных уровнях содержат по 8 электронов. Завершённостью электронных оболочек объясняется одноатомность молекул благородных газов, низкие температуры кипения и плавления, которые с ростом атомного веса в подгруппе повышаются. Особенности строения и высокая химическая инертность определили название элементов – благородные (инертные) газы.

Благородные газы содержаться в атмосфере, природных газах, минералах, в космосе. Гелий – второй по распространённости элемент в космосе (после водорода).


Подгруппа железа.

Металлы побочной подгруппы восьмой группы периодической системы химических элементов: железо Fe, кобальт Co, никель Ni.

Металлы триады железа – твёрдые металлы с магнитными свойствами. С увеличением порядкового номера активность металлов уменьшается, никель является коррозионно-стойким металлом. В соединениях подгруппа железа проявляет степени окисления +2 и +3.

Железо один из самых распространённых металлов на земле, никель и кобальт – малораспространённые металлы и встречаются в природе в соединениях с мышьяком.

Особо важное значение в химической промышленности имеет железо и его сплавы с другими металлами.


Благородные металлы.

К благородным металлам относятся золото Au, серебро Ag и металлы платиновой группы: рутений Ru, родий Rh, палладий Pd, осмий Os, иридий Ir, платина Pt.

Все благородные металлы характеризуются высокой коррозийной стойкостью, низкой химической активностью и тугоплавкостью.

Несмотря на свою малую доступность и дороговизну, все эти металлы имеют разностороннее применение в технике. Они используются в качестве катализаторов, для изготовления деталей коррозиестойкой аппаратуры, электроизмерительных приборов, терморегуляторов и т.п. Сплавы этих металлов используются для изготовления контактов в радиосвязи, хирургических инструментов и т.п.


Лантаноиды.

Лантаноиды – семейство 14 f-элементов с порядковыми номерами от 58 до 71, близких друг другу по своим химическим и физическим свойствам.

Лантаноиды в свободном состоянии представляют собой типичные металлы, сходные с лантаном La или иттрием Y. В соединениях проявляют в основном степень окисления +3.

Лантаноиды используются для получения специальных сплавов, обладающих специфическими электрическими и магнитными свойствами. Добавки редкоземельных элементов повышают качество нержавеющих, быстрорежущих, жаропрочных сталей и чугуна. Широко используются в оптике, в лазерной и атомной технике.

В природе встречаются совместно друг с другом, за исключением прометия Pm, стабильные изотопы которого в природе не обнаружены.


Актиноиды.

Актиноиды – семейство 14 f-элементов с порядковыми номерами от 90 до 103, близких друг другу по своим физическим и химическим свойствам. Они являются радиоактивными элементами.

Торий Th, протактиний Pa, уран U встречаются в природе, нептуний Np и плутоний Pu в природе находятся в ничтожных количествах. Остальные актиноиды получены искусственным путём.

В соединениях проявляют степень окисления:

- от тория Th до урана U: от +4 до +6,

- от урана U до кюрия Cm: от +6 до +3 (для нептуния Np и плутония Pu получены соединения со степенью окисления +6 и +7)

- от берклия Bk до лоуренсия Lr все элементы проявляют степень окисления +3.

Изотопы урана U и плутония Pu используется как ядерное горючее.

Торий применяется как легирующий компонент к сплавам, отличающимся малой плотностью, высокой прочностью и химической стойкостью при высоких температурах (радиоактивные двигатели, управляемые снаряды, радарная аппаратура). Торий находит применение в качестве ядерного топлива, в рентгенотехнике, оксид тория применяют как огнеупорный материал.


Трансурановые элементы.

Трансурановые элементы – радиоактивные элементы, расположенные в периодической системе за ураном с порядковым номером более 93. Большинство трансурановых элементов – актиноиды.

Все трансурановые элементы практически отсутствуют в природе и получаются искусственно в результате различных ядерных реакций.

Первым из трансурановых элементов был получен нептуний Np в 1940 году бомбардировкой урана нейтронами.

В настоящее время уже получены трансурановые элементы с порядковым номером 106 и 107.

По своим химическим свойствам трансурановые элементы близки к лантаноидам. Применяются в качестве ядерного горючего.


Переходные элементы.

Это элементы, у которых происходит заполнение d- или f-орбиталей второго снаружи или более дальнего электронного слоя. Их разделяют на три группы:

Главную группу, к которой относятся d-элементы

  Четвёртого периода – элементы с 21 до 30

  Пятого периода – элементы с 39 до 48

  Шестого периода – элементы 57, с 72 до 80

Лантаноиды.

Актиноиды.

Таким образом, к переходным элементам принадлежит 58 элементов, которые имеют на внешнем слое по два, иногда по одному электрону, что является причиной их металлических свойств.


Электрохимический ряд напряжений металлов.

Это последовательность химических элементов, расположенных в порядке возрастания значений стандартных электродных потенциалов. Нулевой точкой отсчёта служит потенциал водородного электрода. Металлы, характеризующиеся отрицательным значением стандартного электродного потенциала (Е), восстанавливают водород из его соединений. При сравнении электрохимических потенциалов двух окислительно-восстановительных систем можно определить направлении реакции. Та система, которая имеет более положительный потенциал, будет окислителем – веществом присоединяющим электроны.

Электрохимический ряд напряжений металлов.

(Li+ )+ (e- )= Li	-3.04
(K+ )+ (e- )= K	-2.92
(Ba2+ )+ (2e- )= Ba	-2.90
(Ca2+ )+ (2e- )= Ca	-2.87
(Na+ )+ (e- )= Na	-2.71
(Al3+ )+ (3e- )= Al	-1.66
(Mn2+ )+ (2e- )= Mn	-1.18
(Zn2+ )+ (2e- )= Zn	-0.76
(Cr3+ )+ (3e- )= Cr	-0.74
(Fe2+ )+ (2e- )= Fe	-0.44
(Ni2+ )+ (2e- )= Ni	-0.25
(Sn2+ )+ (2e- )= Sn	-0.14
(Pb2+ )+ (2e- )= Pb	-0.13
(H+ )+ (e- )= H	0.000
(Cu2+ )+ (2e- )= Cu	+0.34
(Ag+ )+ (e- )= Ag	+0.80
(Hg2+ )+ (2e- )= Hg	+0.85
(Au3+ )+ (3e- )= Au	+1.5
Металлы расположены в ряду напряжений в последовательности убывания их химической активности.

Li   K   Ba   Ca   Na   Mg   Zn   Cr   Fe   Ni   Sn   Pb   (H)   Cu   Hg   Ag   Pt   Au

Из электрохимического ряда напряжений металлов следует:

- металл, с более отрицательным потенциалом (расположенный левее в электрохимическом ряду напряжений) вытесняет металл с менее отрицательным потенциалом из растворов его солей;

- металлы, расположенные левее водорода, вытесняют его из кислот, а правее нет;

- скорость коррозийного разрушения металла тем больше, чем больше разность электрических потенциалов соприкасающихся металлов, то есть чем дальше металлы отстоят друг от друга в ряду напряжений металлов.

Вообще, ряд напряжений металлов нельзя рассматривать как абсолютную характеристику свойств металлов, особенно в неводных средах и в присутствии некоторых других растворённых веществ. Но, несмотря на это ряд напряжений металлов имеет практическое значение: он позволяет в большинстве случаев правильно ориентироваться в характере взаимодействия металла с раствором того или иного электролита, а также даёт возможность судить о возможности протекания тех или иных электродных процессов.


Содержание.

Менделеев Дмитрий Иванович

Периодический закон.

Периодическая система элементов.

Щелочные металлы.

Подгруппа меди.

Щелочноземельные металлы.

Подгруппа цинка.

Главная подгруппа III группы элементов.

Подгруппа скандия.

Подгруппа углерода.

Подгруппа титана.

Подгруппа азота.

Подгруппа ванадия.

Подгруппа кислорода.

Подгруппа хрома.

Галогены.

Подгруппа марганца.

Благородные газы.

Благородные металлы.

Подгруппа железа.

Лантаноиды.

Актиноиды.

Переходные элементы.

Трансурановые элементы.

Электрохимический ряд напряжений металлов.

Открытие элементов.


Менделеев Дмитрий Иванович (1834-1903)

Менделеев Д.И. родился в г. Тобольске в семье директора местной гимназии. Окончил Тобольскую гимназию, в 1955 году – Петербургский педагогический институт с золотой медалью. В 1859 г., защитив магистерскую диссертацию на тему «Об удельных объёмах», уехал за границу в двухлетнюю командировку. После возвращения в Россию он был избран профессором сначала Петербургского технологического института, а через два года – Петербургского университета, в котором в течение 33 лет вёл научную работу и педагогическую работу.

Научные труды Д.И. Менделеева относятся преимущественно к общей химии, физике, химической технологии, экономике, сельскому хозяйству, метрологии, географии.

Менделеев исследовал (1854-1856) явление изоморфизма, зависимость свойств элементов от их атомных объёмов. Д.И. Менделеев – автор первого русского учебника «Органическая химия» (1861). В 1969 г., в возрасте 35 лет Менделеев открыл периодический закон, что позволило создать периодическую систему элементов, что явилось величайшем результатом его деятельности. В 1869-1871 г. он развил идеи периодичности. На основе периодической системы Менделееву удалось предсказать существование  одиннадцати ещё не открытых элементов.

Выдающимся трудом Менделеева является его книга «Основы химии», в котором впервые вся неорганическая химия была изложена с точки зрения периодического закона. Менделеев создал «гидратную» теорию растворов (1887). Наиболее значимыми работами Д.И. Менделеева являются также «Исследования растворов по удельному весу», докторская диссертация «О соединении спирта с водой», «Понимание растворов как ассоциаций».

Менделеев  - один из основателей Русского физико-химического общества (1868). С 1893 года руководил организованной им Главной палатой мер и весов.

Д.И. Менделеев содействовал развитию отечественной химической, нефтяной, металлургической и других отраслей промышленности, внедрению химии в сельское хозяйство.


Периодическая система элементов.

Периодическая система элементов является графическим изображением периодического закона.

Прообразом периодической системы был «Опыт системы элементов, основанный на их «атомном весе и химическом сродстве», составленный Д.И. Менделеевым 1 марта 1869 года. Это так называемый вариант длинной формы системы элементов, в нём периоды располагались одной строкой.

Короткая форма периодической системы была опубликована Менделеевым в декабре 1870 г. В этом варианте периоды разбиваются на ряды, а группы – на подгруппы (главные и побочные).

Основным недостатком короткой формы было сочетание в одной группе несходных элементов. Недостатком длинной формы – растянутость, некомпактность.

Короткий вариант периодической системы (см. таблицу) подразделяется на семь периодов – горизонтальных последовательностей элементов, расположенных по возрастанию порядкового номера, и восемь групп – последовательностей элементов обладающих однотипной электронной конфигурацией атомов и сходными химическими свойствами.

Первые три периода называются малыми, остальные – большими. Первый период включает два элемента, второй и третий периоды – по восемь, четвёртый и пятый – по восемнадцать, шестой – тридцать два, седьмой (незавершённый) – двадцать один элемент.

Каждый период (исключая первый) начинается щелочным металлом  и заканчивается благородным газом

Элементы 2 и 3 периодов называются типическими.

Малые периоды состоят из одного ряда, большие – из двух рядов: чётного (верхнего) и нечётного (нижнего). В чётных рядах больших периодов расположены металлы, и свойства элементов слева направо изменяются слабо. В нечётных рядах больших периодов свойства элементов изменяются слева направо, как у элементов 2 и 3 периодов.

В периодической системе любой формы для каждого элемента указывается его символ и порядковый номер, название элемента и его относительная атомная масса. Координатами положения элемента в системе является номер периода и номер группы.

Элементы с порядковыми номерами 58-71, именуемыми лантаноидами, и элементы с номерами 90-103 - актиноиды – помещаются отдельно внизу таблицы.

Группы элементов, обозначаемые римскими цифрами, делятся на главные и побочные подгруппы. Главные подгруппы содержат 5 элементов (или более). В побочные подгруппы входят элементы периодов, начиная с четвёртого.

VII группа кроме подгруппы гелия содержит «триады» элементов, составляющих семейства железа (Fe – Co – Ni) и платиновых металлов (Ru – Rh – Pd, Os – Ir –Pt). В триадах элементов наблюдается горизонтальная аналогия.

Химические свойства элементов обуславливаются строением их атома, а точнее строением электронной оболочки атомов. См. Периодический закон.

Сопоставление строения электронных оболочек с положением элементов в периодической системе позволяет установить ряд важных закономерностей.

Номер периода равен общему числу энергетических уровней, заполняемых электронами, у атомов данного элемента.

В малых периодах и нечётных рядах больших периодов с ростом положительного  заряда ядер возрастает число электронов на внешнем энергетическом уровне (с 1 до 2 в первом периоде и с 1 до 8 в последующих). С этим связано ослабление металлических  и усиление неметаллических свойств элементов слева направо.

В чётных рядах больших периодов с ростом заряда ядра происходит заполнение электронами предвнешнего уровня при постоянном числе электронов на внешнем уровне (2 или 1), чем и объясняется медленное изменение свойств этих элементов.

Строение внешнего электронного уровня атомов элементов, относящихся к одной подгруппе, однотипно. Номер группы, как правило, указывает число электронов, которые могут участвовать в образовании химических связей (валентных электронов). У атомов элементов главных подгрупп это электроны внешнего электронного уровня. У атомов элементов побочных подгрупп валентными являются не только внешнего, но и предпоследнего уровня.

В подгруппах с ростом положительного заряда ядер атомов элементов усиливаются их металлические и ослабляются неметаллические свойства.

В зависимости от строения электронных оболочек атомов все элементы периодической системы делят на четыре семейства: s-, p-, d- и f-элементы.

К семейству s-относят химические элементы, в атомах которых происходит заполнение электронами s-подуровня внешнего уровня. К ним относятся первые два элемента каждого периода.

Элементы, у которых происходит заполнение электронами p-подуровня внешнего уровня, принадлежат к p-элементам. К ним относятся последние шесть элементов каждого периода.

Семейство d-элементов включает переходные элементы, у которых заполняется d-подуровень второго снаружи уровня. К ним относятся элементы больших периодов, расположенных между s- и p-элементами.

У семейства f-элементов происходит заполнение f-подуровня третьего снаружи уровня. К ним относятся лантаноиды и актиноиды


Открытие элементов.

Азот

(от греч. nitron genes – образующий селитру) N – открыт Д. Резерфордом (Эдинбург, Шотландия) в 1772 г.

Актиний

(от греч. aktinos – луч) Ac – открыт а. Дьебьерном (Париж, Франция) в 1899 г.

Алюминий

(от лат. аlumen – квасцы) Al – открыт Х.К. Эрстэдом (Копенгаген, Дания) в 1825 г.

Америций

(от англ. America) Am – открыт Г.Т. Сиборгом, Р.А. Джеймсом, Л.О. Морганом и А. Гиорсо (Чикаго, США) в 1944 г.

Аргон

(от греч. argos – неактивный) Ar – открыт лордом Д. Рэлеем и У. Рамзаем (Бристоль, Англия) в 1894 г.

Астат

(от греч. astatos – неустойчивый) At – получен Д.Р. Корсоном, Р.К. Маккензи и Э. Сегре (Калифорнийский университет, США) в 1940 г.

Барий

(от греч. barys – тяжёлый) Ba – открыт К. Шееле, И Ганом (Стокгольм, Швеция) в 1774 г.; выделен Г. Дэви (Лондон, Англия) в 1808 г.

Бериллий

(от греч. beryllos – минерал берилл) Be –открыт Н.-Л. Вокленом (Париж, Франция) в 1798 г.; выделен Ф. Велером (Берлин, Германия) и независимо А.А.Б. Бюсси (Париж, Франция) в 1828 г.

Берклий

(от англ. Berkeley – город в США) Bk – получен С.Дж. Томпсоном, А. Гиорсо и Г.Т. Сиборгом (Беркли, Калифорния, США) в 1949 г.

Бор

(от араб. Buraq – название буры) B – открыт Ж.Л. Гей-Люссаком и Л.Ж. Тенаром (Париж, Франция) и Г. Дэви (Лондон, Англия) в 1808 г.

Бром

(от греч. bromos –зловоние) Br – открыт А.Ж. Баларом (Монпелье, Франция) и С. Левигом (Гейдельберг, Германия) в 1826 г.

Ванадий

(назван в честь Vanadis – скандинавской богини красоты Ванадис) V – открыт А.М. дель Рио (Мехико, Мексика) в 1801 г. повторно открыт Н.Г. Сефстермом (Флаун, Швеция) в 1831 г.

Висмут

(от нем. bisemutum, Wiss mat – белая масса) Bi – упоминается в XV веке, первооткрыватель неизвестен.

Водород

(от греч. hydro genes – порождающий воду) H – индивидуальность как элемента доказана Г. Кавендишем (Лондон, Англия) 1776 г.

Вольфрам

(от швед. tung sten – тяжёлый камень, от нем. Wolf Ramh – волчья слюна, пена) W – открыт К. Шееле (Упсала, Швеция) в 1781 г.; выделен Ф.д’Элуяром и Х.Х. д’Элуяром (Вергара, Испания) в 1873 г.

Гадолиний

(назван в честь финского химика Ю. Гадолина) Gd – открыт Ж.Ш. Галиссар де Мариньяком (Женева, Швейцария) в 1880 г.; выделен П.-Э. Лекоком де Буабодраном (Париж, Франция) в 1886 г.

Галлий

(от лат. Gallia – Франция) Ga – открыт П.-Э. Лекоком де Буабодраном (Париж, Франция) в 1875 г. (существование его было предсказано Д.И. Менделеевым в 1871 г.)

Гафний

(от лат. Hafnia – Копенгаген) Hf – открыт Д. Костером и Д. Хевеши (Копенгаген, Дания) в 1923 г.

Гелий

(от греч. helios – солнце) He – открыт Н. Локьером (Лондон, Англия) и Ж. Жансеном (Париж, Франция) в 1868 г.

Германий

(от лат. Germania – Германия) Ge – открыт К.А. Винклером (Фрайберг, Германия) в 1886 г.

Гольмий

(от лат. Holmia –Стокгольм) Ho – открыт П. Клеве (Упсала, Швеция) и независимо М. Делафонтейном и Ж.-Л. Соре (Женева, Швейцария) в 1878 г.

Диспрозий

(от греч. dysprositos – получаемый с трудом) Dy – открыт П.-Э. Лекоком де Буабодраном (Париж, Франция) в 1886 г.

Европий

(назван в честь Европы) Eu – открыт Е.-А. Демарсе (Париж, Франция) в 1901 г.

Железо

(англосаксонский – iron, латинский – ferrum; от греко-латинского fars – быть твёрдым) Fe – известен древним цивилизациям.

Золото

(англосаксонский – gold, от латинского – aurora – утренняя заря) Au – известен древним цивилизациям.

Индий

(назван по синей спектральной линии (индиго)) In – открыт Ф. Райхом и Г. Рихтером (Фрайберг, Германия) в 1863 г.

Иод

(от греч. iodes – фиолетовый) I – открыт Б. Куртуа (Париж, Франция) в 1811 г.

Иридий

(от лат. Iris – радуга) Ir – открыт С. Теннантом (Лондон, Англия) в 1804 г.

Иттербий

(назван по минералу иттербию, найденному около селения Иттербю, Швеция) Yb – открыт Ж. Мариньяком (Женева, Швейцария) в 1878 г.

Иттрий

(назван по минералу иттербию, найденному около селения Иттербю, Швеция) Y – открыт Ю. Гадолином (Або, Финляндия) в 1794 г.

Кадмий

(от лат. cadmia – цинковая руда) Cd – открыт Ф. Шторомейером (Геттинген, Германия) в 1817 г.

Калий

(англ. – potash, лат. – kalium, от арабского gili – поташ) К – открыт Г. Дэви (Лондон, Англия) в 1807 г.

Калифорний

( от англ. California) Cf – получен С.Дж. Томпсоном, К. Стритом, А. Гиорсо и Г.Т. Сиборгом (Беркли, Калифорния, США) в 1950 г.

Кальций

(от лат. calx – известь) Ca – выделен Г. Дэви (Лондон, Англия) в 1808 г.

Кислород

(от греч. oxy genes – образующий кислоты) O – открыт К. Шееле (Упсала, Швеция) в 1771 г. и независимо Дж. Пристли (Лидс, Англия) в 1774 г.

Кобальт

(от нем. kobold – гном) Co – открыт Г. Брандтом (Стокгольм, Швеция) в 1735 г.

Кремний

(от лат. silicis – кремень; русское название от греческого – kremnos – утёс) Si – открыт Й. Берцелиусом (Стокгольм, Швеция) в 1824 г.

Криптон

(от греч. kryptos – скрытый) Kr – открыт У. Рамзаем и М.У. Треверсом (Лондон, Англия) в 1898 г.

Ксенон

(от греч. xenos – незнакомец) Xe – открыт У. Рамзаем и М.У. Треверсом (Лондон, Англия) в 1898 г.

Курчатовий

(назван в честь советского физика И. Курчатова Ku-104 – впервые изотоп Ku-260 получен Г.Н. Флеровым и сотрудниками (Дубна, СССР) в 1964 г.; первенство в открытии оспаривали А. Гиорсо и сотрудники (Беркли, США) в 1969 г., наблюдая изотоп Ku-257, который был назван rutherfordium (в честь английского физика Э. Резерфорда). Международной системой ИЮПАК предложено название un-nil-quadium (от греч. и лат. обозначений 1-0-4).

Кюрий

(назван в честь французских физиков Пьера и Мари Кюри) Cm – получен Г.Т. Сиборгом, Р. Джеймсом и А. Гиорсо (Беркли, Калифорния, США) в 1944 г.

Лантан

(от греч. lanthanein – скрываться) La – открыт К. Мосандером (Стокгольм, Швеция) в 1839 г.

Литий

(от греч. lithos – камень) Li – открыт А. Арфведсоном (Стокгольм, Швеция) в 1817 г.

Лоуренсий

(назван в честь амер. физика Эрнеста О. Лоуренса) Lr – получен А. Гиорсо, Т. Сиккелэндом, А.Е. Ларшем и Р.М. Латимером (Беркли, Калифорния, США) в 1961 г.

Лютеций

(от лат. Lutetia – Париж) Lu – открыт Ж. Урбэном (Париж, Франция) и независимо Ч. Джеймсом в Университете Нью-Гемпшира (США) в 1907 г.

Магний

(от греч. Магнисия – полуостров в Греции) Mg – индивидуальность как элемента доказана Дж. Блэком (Эдинбург, Шотландия) в 1755 г.; впервые выделен Г. Дэви (Лондон, Англия) в 1808 г.

Марганец

(от лат. magnes – магнит) Mn – выделен К. Шееле и Ю. Ганом (Стокгольм, Швеция) в 1774 г.

Медь

(от лат. Cuprum – остров Кипр) Cu – известна древним цивилизациям.

Менделевий

(назван в честь русского учёного Д.И. Менделеева) Md – получен А. Гиорсо, В.Дж. Харвеем, Дж.Р. Чоппином, С.Дж. Томпсоном и Г.Т. Сиборгом (Беркли, Калифорния, США) в 1955 г.

Молибден

(от греч. molybdos – свинец) Mo – открыт К. Шееле (Упсала, Швеция) в 1778 г.; выделен П. Гьельмом (Упсала, Швеция) в 1790 г.

Мышьяк

(от греч. arsenikon – жёлтый пигмент) As – вероятно, впервые выделен великим алхимиком Альбертом Великим (1193-1280). Химическим элементом признан А. Лавуазье в 1789 г.

Натрий

(англ. – soda, лат. – natrium, от древнееврейского neter – бурлящее вещество) Na – выделен Г. Дэви в Королевском Институте (Лондон, Англия) в 1807 г.

Неодим

(от греч. neos didymos – новый близнец) Nd – выделен К. Ауэром фон Вельбахом (Вена, Австрия) в 1885 г.

Неон

(от греч. neos – новый) Ne – открыт У. Рамзаем и М.У. Траверсом (Лондон, Англия) в 1898 г.

Нептуний

(назван в честь планеты Нептун) Np – получен Э.М. Макмилланом и Ф. Абельсоном (Беркли, Калифорния, США) в 1940 г.

Никель

(от нем. kupfernickel – дьявольская (негодная) медь или медь Св. Николаса) Ni – открыт А. Кронштедтом (Стокгольм, Швеция) в 1751 г.

Нильсборий

(назван в честь датского физика Нильса Бора) – название не общепринятое – Ns-105 – получен Г.Н. Флеровым с сотрудниками (Дубна, СССР) в 1967 г.; открытие оспаривалось группой исследователей во главе с А. Гиорсо (Беркли, США) в 1970 г. – элементу дали название Hanium  (На, ганий) (в честь немецкого радиохимика Отто Гана). Международной системой ИЮПАК предложено название un-nil-pentium (от греч. и лат. 1-0-5).

Ниобий

(от греч. Niobe – Ниобея, дочь Тантала – индийского царя в греческой мифологии) Nb – открыт Ч. Хатчетом (Лондон, Англия) в 1801 г.

Нобелий

(назван в честь шведского изобретателя и учредителя Нобелевских премий – Альфреда Нобеля) No – идентифицирован А. Гиорсо, Т. Сиккелэндом, Дж. Уолтоном и Г.Т. Сиборгом (Беркли, Калифорния, США) в 1958 г.; синтезирован группой учёных во главе с Г.Н. Флеровым (Дубна, СССР) в 1963-66 гг.

Олово

(англосаксонский – tin. латинский – stannum) Sn – известно древним цивилизациям.

Осмий

(от греч. osme – запах) Os – открыт С. Теннантом (Лондон, Англия) в 1804 г.

Палладий

(назван в честь астероида Паллада) Pd – открыт У. Волластоном (Лондон, Англия) в 1803 г.

Платина

(от исп. platina – серебро) Pt – известна в Южной Америке в доколумбовые времена; привезена в Европу около 1750 г.

Плутоний

(назван в честь планеты Плутон) Pu – открыт Г.Т. Сиборгом, А. Валем и Дж.У. Кеннеди (Беркли, Калифорния, США) в 1940 г.

Полоний

(назван в честь Польши) Po – открыт Пьером и Мари Кюри (Париж, Франция) в 1898 г.

Празеодим

(от греч. prasios didymos – зелёный близнец) Pr – К. Ауэром фон Вельсбахом (Вена, Австрия) в 1885 г.

Прометий

(от греч. Прометей – герой, похитивший огонь у богов) Pm – получен Дж. Мариинским, Л. Гленденином и Ч. Кориэллом (Окридж, Теннеси, США) в 1945 г.

Протактиний

(от греч. protos – первый) Pa – открыт Отто Ганом и Лизой Мейтнер (Берлин, Германия), К. Фаянсом (Карлсруэ, Германия), Ф. Содди, Дж. Крэнстоном и Э. Флеком (Глазго, Шотландия) в 1918 г.

Радий

(от лат. radius – луч) Ra – открыт Пьером и Мари Кюри, Ж. Бемоном (Париж, Франция) в 1898 г.

Радон

(назван по аналогии с радием) Rn – открыт Ф. Дорном (Галле, Германия) в 1900 г.

Рений

(от лат. Rhenus – Рейн) Re – открыт В. Ноддаком, Идой Таке и О. Бергом (Берлин, Германия) в 1925 г.

Родий

(от греч. rhodon – розовый) Rh – открыт У.Х. Волластоном (Лондон, Англия) в 1804 г.

Ртуть

(названа в честь планеты Меркурий, латинский hydragyrum – жидкое серебро) Hg – известна древним цивилизациям.

Рубидий

(от лат. rubidius – глубокого красного цвета) Rb – открыт Р.В. Бунзеном и К. Кирхгофом (Гейдельберг, Германия) в 1861 г.

Рутений

(от лат. Ruthenia – Россия) Ru – открыт Е. Снядецким (Университет Вильно, Польша) в 1808 г.; заново открыт Г.В. Осаном в Тартуском университете (Тарту, Россия) в 1828 г.

Самарий

(от названия минерала самарскит) Sm – открыт П.-Э. Лекоком де Буабодраном (Париж, Франция) в 1879 г.

Свинец

(англосаксонский – lead, латинский – Plumbum) Pb – известен ещё древним цивилизациям.

Селен

(от греч. selene – луна) Se – открыт Й. Берцелиусом и Г. Ганом (Стокгольм, Швеция) в 1817 г.

Сера

(санскритский – sulvere, латинский – sulphurium – светло-жёлтый) S – известна древним цивилизациям.

Серебро

(от англосаксонского siolfur – серебро, латинский – argentum – светлый, белый) Ag – известно со времён древних цивилизаций.

Скандий

(от латинского Scandia – Скандинавия) Sc – открыт Л.Ф. Нильсоном (Упсала, Швеция) в 1879 г.

Стронций

(от названия деревни Strontian в Шотландии, где был обнаружен минерал, содержащий стронций) Sr – идентифицирован как индивидуальный элемент А. Крофордом и В. Крюикшенком (Эдинбург, Шотландия) в 1790 г.; выделен Г. Дэви (Лондон, Англия) в 1808 г.

Сурьма

(от греч. anti + monos – не единственный, латинский – stibium) Sb – известна с древних времён, использовалась средневековыми алхимиками.

Таллий

(от греч. thallos – зелёный) Tl – открыт У. Круксом (Лондон, Англия) в 1861 г.; выделен К.-А. Лэми (Париж, Франция) в 1862 г.

Тантал

(от греч. Tantalos – Тантал, лидийский царь в греческой мифологии, отец Ниобеи) Ta – открыт А. Экебергом (Упсала, Швеция) в 1802 г.

Теллур

(от лат. tellus – земля) Te – открыт бароном Ф.И. Мюллером фон Рейхенштейном (Сибиу, Румыния) в 1782 г.

Тербий

(назван по минералу иттербиту, найденному около селения Иттербю, Швеция) Tb – открыт К. Мосандером (Стокгольм, Швеция) в 1843 г.

Технеций

(от греч. technicos – искусственный) Tc – открыт К. Перье и Э. Сегре (Палермо, Италия) в 1937 г.

Титан

(назван в честь титанов, сыновей богини Геи) Ti – открыт У. Грегором (Крид, Корнуолл, Англия) в 1791 г. и независимо М.Г. Клапротом (Берлин, Германия) в 1795 г.

Торий

(назван в честь Тора – скандинавского бона войны) Th – открыт Й. Берцелиусом (Стокгольм, Швеция) в 1828 г.

Тулий

(назван в честь Thule – древнее название Скандинавии) Tm – открыт П.Т. Клеве (Упсала, Швеция) в 1879 г.

Углерод

(от лат. carbo – уголь) C – был известен ещё доисторическим людям; элементарная природа углерода была доказана французским химиком А. Лавуазье в 1787 г.

Уран

(назван в честь планеты Уран) U – открыт М.Г. Клапротом (Берлин, Германия) в 1789 г.; выделен Э.-М. Пелиго (Париж, Франция) в 1841 г.

Фермий

(назван в честь итальянского физика Энрико Ферми) Fm – обнаружен среди осколков при термоядерном взрыве в 1954 г. Дж.Р. Чоппином, С.Дж. Томпсоном, А. Гиорсо и в Дж. Харвеем в Тихом океане.

Фосфор

(от греч. phosphoros – несущий свет) P – открыт Х. Брандом (Гамбург, Германия) в 1669 г.

Франций

(назван в честь Франции) Fr – открыт Маргаритой Перей (Париж, Франция) в 1939 г.

Фтор

(от лат. fluere – течь) F – открыт К. Шееле (Упсала, Швеция) в 1771 г.; впервые выделен А. Муассаном (Париж, Франция) в 1886 г.

Хлор

(с греч. chloros – зеленоватый) Cl – открыт К. Шееле (Упсала, Швеция) в 1774 г.

Хром

(от греч. chroma – цвет) Cr – открыт и выделен Н.Л. Вокленом (Париж, Франция) в 1797 г. и независимо от него М.Г. Клапротом в 1798 г.

Цезий

(от лат. caesius – небесно-голубой) Cs – открыт Р. Бунзеном и Г.Р. Кирхгофом (Гейдельберг, Германия) в 1860 г.

Церий

(назван в честь малой планеты Церера, открытой в 1801 г.) Ce –открыт Й. Берцелиусом и В. Гизенгером (Вестманланд, Швеция) в 1803 г.; впервые выделен В. Хиллерандом и Т. Нортоном (Вашингтон, США) в 1875 г.

Цинк

(от нем. zink) Zn – сплав цинка с медью (латунь) был известен с древних времен; металлический цинк, видимо был впервые получен в XVI веке.

Цирконий

(от араб. Zargun – цвета золота) Zr – открыт М.Г. Клапротом (Берлинский университет, Германия) в 1789 г.; выделен Й. Берцелиусом (Стокгольм, Швеция) в 1824 г.

Эйнштейний

(назван в честь немецкого физика-теоретика Альберта Эйнштейна) Es – обнаружен среди осколков при термоядерном взрыве в 1952 году Дж. Чоппином, С.Дж. Томпсоном, А. Гиорсо и В.Дж. Харвеем в Тихом океане.

Эрбий

(назван в честь Иттербю, Швеция) Er – открыт К. Мосандером (Стокгольм, Швеция) в 1843 г.