Как найти группу химических элементов

В статье рассмотрена расшифровка таблицы Менделеева,  с помощью которой можно быстро в ней разобраться. Из таблицы Менделеева можно почерпнуть огромное количество информации о каждом химическом элементе. Ее можно использовать на ЕГЭ, если уметь грамотно ей пользоваться.

• Периодическая система Менделеева систематизирует  элементы и их  свойства. В ней все элементы упорядочены с учетом их атомного числа  и повторяющихся химических свойств. 
• Периодический закон: свойства простых веществ, а также свойства и формы соединений элементов находятся в периодической зависимости от заряда ядра атомов элементов (порядкового номера).

Расшифровка обозначений элементов 

Каждому химическому элементу в таблице отведена одна клеточка, в которой указаны символ и название элемента, порядковый номер и относительная атомная масса.

Расшифровка обозначений элементов таблицы Менделеева:

• Обозначение: одной или двумя латинскими буквами.
• Порядковый номер элемента или атомный номер равен числу протонов в его ядре. Обычно пишется в левом верхнем углу. 
• Относительная атомная масса (сумма масс протонов и нейтронов). Это усреднённая величина, для расчёта которой используются атомные массы всех изотопов элемента с учетом их содержания в природе. Поэтому обычно она является дробным числом. 
• Если округлить атомную массу до ближайшего целого, мы получим так называемое массовое число.
• Разность массового числа и атомного числа дает количество нейтронов в ядре. Так, число нейтронов в ядре гелия равно двум, а у лития – четырем. 
• Число положительных протонов, как правило, равно числу отрицательных электронов в атоме (за исключением изотопов). 
• Электронная конфигурация — формула расположения электронов по различным электронным оболочкам атома химического элемента или молекулы.

• Чтобы узнать количество нейтронов в ядре элемента, необходимо из относительной атомной массы (массового числа) вычесть порядковый номер.

Элементы периодической таблицы Менделеева

Металлы расположены в левом нижнем углу таблицы, неметаллы — в правом верхнем углу. Между ними находятся полуметаллы. Все периоды, кроме первого, начинается щелочным металлом. Каждый период заканчивается инертным газом.

• Металлы обладают хорошей электро- и теплопроводностью, способны отражать яркий свет, имеют высокую температуру плавления (остаются твердыми при нормальных значениях окружающей среды, исключение — ртуть).
• Неметаллы встречаются в природе в трех состояниях: газ (например, водород), жидкость (например, бром) и твердые вещества (например, фосфор). Он не способны проводить тепло и электричество. Имеют более низкую температуру плавления в сравнении с металлами, более хрупкие и ломкие. Могут иметь разнообразный внешний вид (элементы с низкой плотностью и яркостью).
• Металлоиды имеют смешанные свойства металлов и неметаллов (например, кремний). Они имеют среднюю  тепло- и электропроводность. Различаются между собой по температуре плавления, плотности, цвету и форме. Внешний вид может быть схож с металлами или неметаллами.

Расшифровка групп и периодов таблицы Менделеева

В таблице химические вещества расположены в специальном порядке: слева направо по мере роста их атомных масс. Все они в периодической системе объединены в периоды и группы.

Периоды — это горизонтальные ряды в таблице. У всех элементов одного периода одинаковое количество заполненных электронами энергетических уровней.
Номер периода, в котором находится элемент, совпадает с номером его валентной оболочки. Эта валентная оболочка постепенно заполняется от начала к концу периода.

Закономерности периодов:

• Металлические свойства убывают, неметаллические и окислительные -возрастают. Каждый период начинается активным металлом и заканчивается инертным газом.
• Уменьшается атомный радиус.
• Увеличивается электроотрицательность.

Группы — это столбцы. Элементы во всех группах имеют одинаковое электронное строение внешних электронных оболочек. В каждой группе на внешнем энергетическом атома одинаковое число электронов, то есть номер группы совпадает с числом валентных электронов, которые могут участвовать в образовании химических связей. Поэтому номер группы часто совпадает с валентностью элементов. Например, номер группы совпадает с валентностью s-элементов и с наибольшей возможной валентностью p-элементов. 

Закономерности групп:

• Металлические свойства увеличиваются, неметаллические и окислительные- убывают.
• Увеличивается радиус атома элементов в рамках одной группы.
• Уменьшается электроотрицательность. 

Атомное число показывает, сколько протонов содержит ядро атома элемента и сколько электронов  в атоме находятся вокруг него. Атом каждого последующего элемента содержит на один протон больше, чем предыдущий.

Валетность  — это свойство элементов образовывать химические связи. То есть это количество химических связей, которые образует атом или число атомов, которое может присоединить или заместить атом данного элемента. Валентность бывает: постоянная и переменная (зависит от состава вещества, в которое входит элемент).
Определить валентность:
— Постоянная валентность идентична номеру группы главной подгруппы. Номера групп в таблице изображаются римскими цифрами.
— Переменная валентность (часто бывает у неметаллов) определяется по формуле: 8 вычесть № группы, в которой находится вещество.

Расшифровка периодов и групп периодической таблицы Менделеева

Каждый элемент имеет свой порядковый (атомный) номер, располагается в определённом периоде и определённой группе.

Периоды

• Малые периоды: первый, второй и третий периоды. В них содержится соответственно 2, 8 и 8 элементов;
• Большие периоды: остальные элементы. В четвёртом и пятом периодах расположены по 18 элементов, в шестом — 32, а в седьмом (пока незавершенном) — 31 элемент. 

В таблице 7 периодов. В каждом содержится определённое число элементов:
1-й период — 2 элемента (малый период),
2-й период — 8 элементов (малый период),
3-й период — 8 элементов (малый период),
4-й период — 18 элементов (большой период),
5-й период — 18 элементов (большой период),
6-й период — 32 элемента (18+14) (большой период),
7-й период — 32 элемента (18+14) (большой период).

Группы и подгруппы

•  Главные подгруппы включают в себя элементы малых периодов и одинаковые с ним по свойствам элементы больших периодов.
• Побочные подгруппы состоят только из элементов больших периодов. Химические свойства элементов главных и побочных подгрупп значительно различаются.

В Периодической таблице может использоваться разное обозначение групп. Поэтому согласно такому обозначению бывает разная расшифровка групп таблицы менделеева:

• 18 групп, пронумерованных арабскими цифрами.
• 8 групп, пронумерованных цифрами с добавлением букв A или B.
  Группы A — это главные подгруппы.
  Группы B — это побочные подгруппы в больших периодов. Это только металлы. 
  IA, VIIIA — по 7 элементов;
  IIA — VIIA — по 6 элементов;
  IIIB — 32 элемента (4+14 лантаноидов +14 актиноидов);
  VIIIB — 12 элементов;
  IB, IIB, IVB — VIIB — по 4 элемента.
  Римский номер группы, как правило, показывает высшую валентность в оксидах (но для некоторых элементов не выполняется). 

Элементы с порядковыми номерами 58–71 (лантаноиды) и 90–103 (актиноиды) вынесены из таблицы и располагаются под ней. Это элементы IIIB группы. Лантаноиды относятся к шестому периоду, а актиноиды — к седьмому.

Элементы главной подгруппы

1 группа главная подгруппа элементов (IA) — щелочные металлы.
Это мягкие металлы, серебристого цвета, хорошо режутся ножом. Все они обладают одним электроном на внешней оболочке и прекрасно вступают в реакцию. 
Литий Li (3), Натрий Na (11), Калий K (19), Рубидий Rb (37), Цезий Cs (55), Франций Fr (87).

2 группа главная подгруппа (IIА) -щелочноземельными металлами.
Имеют серебристый оттенок. На внешнем уровне помещено по два электрона, и, соответственно, эти металлы менее охотно взаимодействуют с другими элементами. По сравнению со щелочными металлами, щелочноземельные металлы плавятся и кипят при более высоких температурах.
 Кальций Ca (20), Стронций Sr (38), Барий Ba (56), Радий Ra (88).

3 группа главная подгруппа (IIIА).
Все элементы данной подгруппы, за исключением бора, металлы. Главную подгруппу составляют составляют бор, алюминий, галлий, индий и таллий. На внешнем электронном уровне элементов по три электрона. Они легко отдают эти электроны или образуют три неспаренных электрона. 

4 группа главная подгруппа (IVА) .
Углерод и кремний обладают всеми свойствами неметаллов, германий и олово занимают промежуточную позицию, а свинец имеет выраженные металлические свойства. Большинство элементов подгруппы углерода — полупроводники (проводят электричество за счёт примесей, но хуже, чем металлы). 

5 группа главная подгруппа (VA).
Физические свойства элементов подгруппы азота различны. Азот является бесцветным газом. Фосфор, мягкое вещество, образует несколько вариантов аллотропных модификаций — белый, красный и чёрный фосфор. Мышьяк — твёрдый полуметалл, способный проводить электрический ток. Висмут — блестящий серебристо-белый металл с радужным отливом. 

6 группа главной подгруппы (VIA) .
Для завершения внешнего электронного уровня атомам этих элементов не хватает лишь двух электронов, поэтому они проявляют сильные окислительные (неметаллические) свойства.

7 группа главная подгруппа (VIIA) — галогены .
(F, Cl, Br, I, At). Имеют семь электронов на внешнем электронном слое атома. Это сильнейшие окислители, легко вступающие в реакции. Галогены («рождающие соли») назвали так потому, что они реагируют со многими металлами с образованием солей. 
Самый активный из галогенов — фтор. Он способен разрушать даже молекулы воды, за что и получил своё грозное имя (слово «фтор» переводится на русский язык как «разрушительный»). А его «близкий родственник» — иод — используется в медицине в виде спиртового раствора для обработки ран.

‍8 группа главная подгруппа (VIIIA)  — инертные (благородные) газы.
(He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn, Og). У них полностью заполнен внешний электронный уровень. Они практически не способны участвовать в реакциях. Поэтому их иногда называют «благородными».  У инертных газов есть способность: они светятся под действием электромагнитного излучения, поэтому используются для создания ламп. Так, неон используется для создания светящихся вывесок и реклам, а ксенон — в автомобильных фарах и фотовспышках. 

Элементы побочной подгруппы

Элементы побочных подгрупп кроме лантаноидов и актиноидов — переходные металлы.
Твёрдые (исключение жидкая ртуть), плотные, обладают характерным блеском, хорошо проводят тепло и электричество. 

Переходные металлы занимают группы 3—12 в периодической таблице. Большинство из них плотные, твердые, с хорошей электро- и теплопроводностью. Их валентные электроны (при помощи которых они соединяются с другими элементами) находятся в нескольких электронных оболочках.

3 группа побочная подгруппа (IIIB) шестого и седьмого периодов — лантаноиды и актиноиды.
Для удобства их помещают под основной таблицей. 

• ‍Лантаноиды иногда называют «редкоземельными элементами», поскольку они были обнаружены в небольшом количестве в составе редких минералов и не образуют собственных руд.
• ‍Актиноиды имеют одно важное общее свойство — радиоактивность. Все они, кроме урана, практически не встречаются в природе и синтезируются искусственно.   

Неметаллы

Правый верхний угол таблицы до инертных газов -неметаллы.
Неметаллы плохо проводят тепло и электричество и могут существовать в трёх агрегатных состояниях: твёрдом (как углерод или кремний), жидком (как бром) и газообразном (как кислород и азот). Водород может проявлять как металлические, так и неметаллические свойства, поэтому его относят как к первой, так и к седьмой группе. 

Кислородные и водородные соединения

Все элементы, кроме гелия, неона и аргона, образуют кислородные соединения.
Существует 8 форм кислородных соединений:  R₂O, RO, R₂O₃, RO₂, R₂O₅, RO₃, R₂O₇, RO₄,
где R — элемент группы.

Элементы главных подгрупп, начиная с IV группы, образуют газообразные водородные соединения. Существуют 4 формы водородных соединений: RH₄, RH₃, RH₂, RH.
Характер соединений: RH — сильнокислый; RH₂ — слабокислый; RH₃ — слабоосновный; RH₄ — нейтральный.

Графическим отображением периодического закона является Периодическая система химических элементов. Известно более (700) форм периодической таблицы. Официальным по решению Международного союза химиков является её полудлинный вариант.

Рис. (1). Периодическая система химических элементов

Каждому химическому элементу в таблице отведена одна клеточка, в которой указаны символ и название элемента, порядковый номер и относительная атомная масса.

Ломаная линия обозначает границу между металлами и неметаллами.

Последовательность расположения элементов не всегда совпадает с возрастанием атомной массы. Есть несколько исключений из правила. Так, относительная атомная масса аргона больше атомной массы калия, в теллура — больше, чем йода.

Каждый элемент имеет свой порядковый (атомный) номер, располагается в определённом периоде и определённой группе.

В таблице семь периодов. В каждом содержится определённое число элементов:

(1)-й период — (2) элемента,

(2)-й период — (8) элементов,

(3)-й период — (8) элементов,

(4)-й период — (18) элементов,

(5)-й период — (18) элементов,

(6)-й период — (32) элемента ((18 + 14)),

(7)-й период — (32) элемента ((18 + 14)).

Три первых периода называют малыми периодами, остальные — большими. И в малых, и в больших периодах происходит постепенное ослабление металлических свойств и усиление неметаллических, только в больших периодах оно происходит более плавно.

Восьмой период появится в Периодической таблице, когда будут открыты новые элементы.

В Периодической таблице (18) групп, пронумерованных арабскими цифрами. Часто используют нумерацию римскими цифрами с добавлением букв (A) или (B). В таком случае групп (8).

Группы (A) начинаются элементами малых периодов, включают также и элементы больших периодов; содержат и металлы, и неметаллы. В коротком варианте Периодической таблицы это главные подгруппы.

Группы (B) содержат элементы больших периодов, и это только металлы. В коротком варианте Периодической таблицы это побочные подгруппы.

Число элементов в группах:

VIIIB — (12) элементов;

Количественный состав групп будет изменяться по мере добавления в таблицу новых элементов.

Римский номер группы, как правило, показывает высшую валентность в оксидах. Но для некоторых элементов это правило не выполняется. Так, фтор не бывает семивалентным, а кислород — шестивалентным. Не проявляют валентность, равную номеру группы, гелий, неон и аргон — эти элементы не образуют соединений с кислородом. Медь бывает двухвалентной, а золото — трёхвалентным, хотя это элементы первой группы.

Некоторые группы (A) получили особые названия:

Из таблицы Менделеева можно почерпнуть огромное количество информации о каждом химическом элементе, что значительно облегчит решение задач. Более того, периодическую систему можно использовать на ЕГЭ, и это может стать серьезным подспорьем. Главное — уметь грамотно ей пользоваться. Как это делать — читайте в нашей статье.

Таблица Менделеева — краткое описание

Таблица Менделеева — это графическое выражение периодического закона, который открыл русский ученый Д.И. Менделеев в 1869 году. Периодическая система представляет собой классификацию химических элементов, которая основана на зависимости свойств химических элементов от заряда их атомного числа. Первоначальный вариант предполагал зависимость свойств веществ от их атомной массы. 

Существуют три формата таблицы Менделеева: 

• короткий (короткопериодный); 
• длинный (длиннопериодный);
• сверхдлинный.

Международным союзом теоретической и прикладной химии (ИЮПАК) в качестве основного утвержден длинный вариант таблицы Менделеева, а короткий вариант официально отменен в 1989 году.

Пустые ячейки в таблице

Создав периодическую таблицу в 1869 году на базе уже известных миру 63-х химических элементов, Менделеев предсказал открытие новых и оставил для них пустые ячейки в таблице. Русский ученый оказался прав. Гипотеза Менделеева в скором времени была подтверждена открытиями других ученых: в 1875 году был открыт галлий, в 1879 — скандий, в 1886 — германий. На 2023 год в таблицу собраны 118 известных элементов. Последние из них открыты в 2016 году: ученые обнаружили нихоний, московий, теннессин и оганесон. 

Структура таблицы

В таблице Менделеева химические вещества расположены в специальном порядке: слева направо по мере роста их атомных масс. Все они в периодической системе объединены в периоды и группы. Таблица состоит из семи периодов и восьми групп. 

Периоды — это горизонтальные ряды в таблице.

Элементы, которые относятся к одному периоду, показывают следующие закономерности с увеличением их порядкового номера:

1. Возрастает электроотрицательность.
2. Металлические свойства убывают, неметаллические возрастают.
3. Атомный радиус падает.

Периоды в таблице делятся на:

• малые;
• большие.

Малыми называются периоды, которые содержат небольшое количество элементов. Это первый, второй и третий периоды, первый состоит из 2-х, второй и третий из 8 элементов. 

Все остальные периоды — это большие периоды. Четвертый и пятый состоят из 18 элементов, шестой — из 32-х, седьмой — из 24-х. 

В нижней части таблицы Менделеева расположены химические вещества, которые называются лантаноидами и актиноидами.

Таблица периодической системы содержит десять рядов. Малые периоды состоят из одного ряда, большие периоды содержат по два ряда. В седьмом периоде находится один ряд.

Каждый большой период состоит из четного и нечетного рядов. В четных рядах содержатся металлы, в нечетных рядах — неметаллы.

Периодическая система начинается водородом — первым химическим элементом, а заканчивается на сегодняшний день 118-м — оганесоном. Ученые утверждают, что таблица не закончена, идет активный поиск 119-го элемента.

Группы элементов с похожими свойствами

Группа — это вертикальная колонка в периодической таблице, определяющая основные физико-химические свойства элементов. Вещества, принадлежащие к одной и той же группе, обладают похожими химическими особенностями и демонстрируют одинаковую закономерность в изменении своих свойств по мере увеличения атомного числа. 

Всем группам (колонкам таблицы) присваиваются номера от 1 до 18 — слева направо (от щелочных металлов к благородным газам). Такая система вступила в силу в 1988 году по инициативе ИЮПАК. Все прежние названия групп, которые использовали в разных странах, больше не употребляются. 

Элементы, которые относятся к одной группе, показывают следующие закономерности по направлению сверху вниз:

1. Возрастает радиус атома элементов в рамках одной группы.
2. Усиливаются металлические свойства элементов и ослабевают неметаллические.
3. Падает электроотрицательность. 

Цветовое определение групп

Вещества в каждой группе делятся на те, которые находятся в главной подгруппе и те, которые входят в побочную подгруппу. В таблице составляющие побочной группы выделяются синим цветом, к ней относятся элементы только больших периодов (начинаются с четвертого периода). В главную подгруппу могут входить элементы и малых, и больших периодов (начинаются с первого или второго периодов). 

Различение металлов, металлоидов и неметаллов

Все химические элементы в зависимости от их химических и физических свойств можно разделить на 3 типа:

• металлы;
• металлоиды;
• неметаллы.

Характеристика металлов (например, медь, алюминий, золото):

1. Хорошая электро- и теплопроводность.
2. Способность отражать свет (яркий внешний вид).
3. Высокая температура плавления (остаются твердыми при нормальных значениях окружающей среды, исключение — ртуть).
4. Пластичность и податливость.

Неметаллы встречаются в природе в трех состояниях: газ (например, водород), жидкость (например, бром) и твердые вещества (например, фосфор). Их характеризуют:

1. Неспособность проводить тепло и электричество.
2. Разнообразный внешний вид (элементы с низкой плотностью и яркостью).
3. Значительно более низкая температура плавления в сравнении с металлами.
4. Хрупкость и ломкость.

Металлоиды имеют смешанные свойства металлов и неметаллов (например, кремний). Их основные черты:

1. Средняя тепло- и электропроводность.
2. Внешний вид может быть схож с металлами или неметаллами.
3. Различаются между собой по температуре плавления, плотности, цвету и форме.

Обозначение элементов

Каждый элемент в периодической системе Менделеева имеет несколько обозначений:

• название;
• буквенное выражение;
• атомный номер;
• массовое число.

Буквенное, название

В таблице может быть указано полное название вещества (например, Carbon), в таких случаях его располагают под химическим символом.

Символ — это сокращенное название элемента (например, гелий — He).

Иногда в таблице не указываются названия вещества и приводится лишь его химический символ. Обозначения, как правило, состоят из одной или двух латинских букв. Символ элемента расположен в центре соответствующей ячейки в таблице. 

Атомный номер

Атомный номер элемента обычно располагается вверху соответствующей ячейки, посередине или в углу. Все элементы имеют атомные номера от 1 до 118. Атомный номер — это всегда целое число.

Массовое число

Массовое число — это общее количество протонов и нейтронов в ядре. Его легко определить по атомной массе элемента, округляя ее до ближайшего целого числа.

Атомная масса указывается внизу ячейки, под символом элемента. Атомная масса — это сумма масс частиц, которые составляют ядро атома (протоны и нейтроны), представляет собой среднюю величину, для большинства элементов записывается в виде десятичной дроби.

Например, фосфор (P) имеет атомную массу равную 30,97376, следовательно, массовое число (количество протонов и нейтронов в ядре) составит 31.

Валентность

Валентность — это свойство элементов образовывать химические связи.

Валентность бывает:

• постоянная;
• переменная (зависит от состава вещества, в которое входит элемент).

Определить валентность по таблице Менделеева несложно:

1. Постоянная валентность идентична номеру группы главной подгруппы. Номера групп в таблице изображаются римскими цифрами.
2. Переменная валентность (часто бывает у неметаллов) определяется по формуле: 8 (всего 8 групп в таблице) вычесть № группы, в которой находится вещество.

Например, вещества, находящиеся в первой группе главной подгруппы (Li, К) имеют валентность, равную I; элементы, которые располагаются во второй группе главной подгруппы (Mg, Ca) обладают II валентностью. Мышьяк (As) находится в V группе главной подгруппы, следовательно, значение его валентности также будет равняться V. Помимо этого, у вещества есть еще одно значение валентности. Определяется оно по приведенной выше формуле и равняется III.

Если у вас возникнут сложности в усвоении знаний не только по химии, но и по любому другому предмету, обращайтесь за помощью к образовательному ресурсу Феникс.Хелп. Для нас не существует нелюбимых дисциплин и сложных тем!

Была ли эта статья полезной?