Απαραίτητη προϋπόθεση για την ανακάλυψη του Περιοδικού Νόμου ήταν η απόφαση του διεθνούς συνεδρίου των χημικών στην πόλη της Καρλσρούης το 1860, όταν τελικά θεσπίστηκε το ατομικό και μοριακό δόγμα, οι πρώτοι ενοποιημένοι ορισμοί των εννοιών του μορίου και του ατόμου, όπως καθώς και ατομικό βάρος, που τώρα ονομάζουμε σχετική ατομική μάζα, κατασκευάστηκαν.

Ο D. I. Mendeleev στην ανακάλυψή του βασίστηκε σε σαφώς διατυπωμένες αφετηρίες:

Κοινή αμετάβλητη ιδιότητα των ατόμων όλων χημικά στοιχεία- η ατομική τους μάζα·

Οι ιδιότητες των στοιχείων εξαρτώνται από τις ατομικές τους μάζες.

Η μορφή αυτής της εξάρτησης είναι περιοδική.

Τα προαπαιτούμενα που συζητήθηκαν παραπάνω μπορούν να ονομαστούν αντικειμενικά, δηλαδή ανεξάρτητα από την προσωπικότητα του επιστήμονα, αφού οφείλονταν στην ιστορική εξέλιξη της χημείας ως επιστήμης.

III Περιοδικός Νόμος και Περιοδικό σύστημαχημικά στοιχεία.

Η ανακάλυψη του Περιοδικού Νόμου από τον Mendeleev.

Η πρώτη έκδοση του Περιοδικού Πίνακα των Στοιχείων δημοσιεύτηκε από τον D. I. Mendeleev το 1869 - πολύ πριν μελετηθεί η δομή του ατόμου. Εκείνη την εποχή, ο Μεντελέεφ δίδασκε χημεία στο Πανεπιστήμιο της Αγίας Πετρούπολης. Προετοιμάζοντας για διαλέξεις, συλλέγοντας υλικό για το σχολικό του βιβλίο "Βασικές αρχές της χημείας", ο D. I. Mendeleev αναλογίστηκε πώς να συστηματοποιήσει το υλικό με τέτοιο τρόπο ώστε οι πληροφορίες σχετικά με Χημικές ιδιότητεςαχ τα στοιχεία δεν έμοιαζαν με μια συλλογή διαφορετικών γεγονότων.

Το σημείο αναφοράς σε αυτό το έργο για τον D. I. Mendeleev ήταν οι ατομικές μάζες (ατομικά βάρη) των στοιχείων. Μετά το Παγκόσμιο Συνέδριο Χημικών το 1860, στο οποίο συμμετείχε και ο D. I. Mendeleev, το πρόβλημα του σωστού προσδιορισμού των ατομικών βαρών βρισκόταν συνεχώς στο επίκεντρο πολλών κορυφαίων χημικών του κόσμου, συμπεριλαμβανομένου του D. I. Mendeleev.Τακτοποιώντας τα στοιχεία σε αύξουσα σειρά του ατομικού τους βάρους, ο D. I. Mendeleev ανακάλυψε έναν θεμελιώδη νόμο της φύσης, ο οποίος είναι τώρα γνωστός ως Περιοδικός Νόμος:

Οι ιδιότητες των στοιχείων αλλάζουν περιοδικά ανάλογα με το ατομικό τους βάρος.

Η παραπάνω διατύπωση δεν έρχεται καθόλου σε αντίθεση με τη σύγχρονη, στην οποία η έννοια του «ατομικού βάρους» αντικαθίσταται από την έννοια του «πυρηνικού φορτίου». Ο πυρήνας αποτελείται από πρωτόνια και νετρόνια. Ο αριθμός των πρωτονίων και των νετρονίων στους πυρήνες των περισσότερων στοιχείων είναι περίπου ο ίδιος, επομένως το ατομικό βάρος αυξάνεται σχεδόν με τον ίδιο τρόπο όπως αυξάνεται ο αριθμός των πρωτονίων στον πυρήνα (πυρηνικό φορτίο Z).

Η θεμελιώδης καινοτομία του Περιοδικού Νόμου ήταν η εξής:

1. Δημιουργήθηκε σύνδεση μεταξύ στοιχείων ΔΕΝ ΟΜΟΙΟΥΣ στις ιδιότητες τους. Αυτή η σχέση έγκειται στο γεγονός ότι οι ιδιότητες των στοιχείων αλλάζουν ομαλά και περίπου εξίσου με την αύξηση του ατομικού τους βάρους και στη συνέχεια αυτές οι αλλαγές ΕΠΑΝΑΛΑΜΒΑΝΟΝΤΑΙ ΠΕΡΙΟΔΙΚΑ.

2. Σε εκείνες τις περιπτώσεις που φαινόταν ότι λείπει κάποιος σύνδεσμος στην ακολουθία αλλαγών στις ιδιότητες των στοιχείων, ο Περιοδικός Πίνακας προέβλεπε ΚΕΝΑ που έπρεπε να συμπληρωθούν με στοιχεία που δεν είχαν ανακαλυφθεί ακόμη.

Σε όλες τις προηγούμενες προσπάθειες προσδιορισμού της σχέσης μεταξύ των στοιχείων, άλλοι ερευνητές προσπάθησαν να δημιουργήσουν μια πλήρη εικόνα στην οποία δεν υπήρχε θέση για στοιχεία που δεν είχαν ακόμη ανακαλυφθεί. Αντίθετα, ο D. I. Mendeleev θεωρούσε ότι το πιο σημαντικό μέρος του Περιοδικού Πίνακα του ήταν εκείνα από τα κελιά του που ήταν ακόμα άδεια. Αυτό κατέστησε δυνατή την πρόβλεψη της ύπαρξης ακόμη άγνωστων στοιχείων.

Είναι αξιοθαύμαστο ότι ο D. I. Mendeleev έκανε την ανακάλυψή του σε μια εποχή που τα ατομικά βάρη πολλών στοιχείων καθορίστηκαν πολύ κατά προσέγγιση, και ήταν γνωστά μόνο 63 στοιχεία - δηλαδή λίγο περισσότερα από τα μισά από αυτά που είναι γνωστά σε εμάς σήμερα.

Η βαθιά γνώση των χημικών ιδιοτήτων διαφόρων στοιχείων επέτρεψε στον Mendeleev όχι μόνο να υποδείξει στοιχεία που δεν έχουν ανακαλυφθεί ακόμη, αλλά και να προβλέψει με ακρίβεια τις ιδιότητές τους! Ο D. I. Mendeleev προέβλεψε με ακρίβεια τις ιδιότητες του στοιχείου, το οποίο ονόμασε «εκα-πυρίτιο». Μετά από 16 χρόνια, το στοιχείο αυτό ανακαλύφθηκε πράγματι από τον Γερμανό χημικό Winkler και ονομάστηκε γερμάνιο.

Σύγκριση των ιδιοτήτων που προέβλεψε ο D. I. Mendeleev για το ακόμη μη ανακαλυφθέν στοιχείο «eka-silicon» με τις ιδιότητες του στοιχείου γερμάνιο (Ge). Στον σύγχρονο Περιοδικό Πίνακα, το γερμάνιο καταλαμβάνει τη θέση του «εκα-πυριτίου».

Ιδιοκτησία

Προβλέφθηκε από τον D. I. Mendeleev για το "eka-silicon" το 1870

Προσδιορίστηκε για το γερμάνιο Ge, που ανακαλύφθηκε το 1886

Χρώμα, εμφάνιση

καφέ

ανοιχτό καφέ

Ατομικό βάρος

72,59

Πυκνότητα (g/cm3)

5,5

5,35

Φόρμουλα οξειδίου

XO2

GeO2

Φόρμουλα χλωριδίου

XCl4

GeCl4

Πυκνότητα χλωρίου (g/cm3)

1,9

1,84

Με τον ίδιο τρόπο, επιβεβαιώθηκαν έξοχα οι ιδιότητες του "eka-aluminium" (το στοιχείο galium Ga, που ανακαλύφθηκε το 1875) και του "eka-boron" (το στοιχείο scandium Sc που ανακαλύφθηκε το 1879) που είχε προβλέψει ο D. I. Mendeleev.

Μετά από αυτό, έγινε σαφές στους επιστήμονες σε όλο τον κόσμο ότι ο Περιοδικός Πίνακας του D. I. Mendeleev όχι μόνο συστηματοποιεί τα στοιχεία, αλλά είναι μια γραφική έκφραση του θεμελιώδους νόμου της φύσης - του Περιοδικού Νόμου.

Δομή του Περιοδικού Συστήματος.

Με βάση τον Περιοδικό Νόμο του Δ.Ι. Ο Mendeleev δημιούργησε τον Περιοδικό Πίνακα Χημικών Στοιχείων, που αποτελούνταν από 7 περιόδους και 8 ομάδες (έκδοση σύντομης περιόδου του πίνακα). Επί του παρόντος, η έκδοση μακράς περιόδου του Περιοδικού Πίνακα χρησιμοποιείται συχνότερα (7 περίοδοι, 8 ομάδες, στοιχεία - λανθανίδες και ακτινίδες εμφανίζονται χωριστά).

Οι περίοδοι είναι οριζόντιες σειρές του πίνακα, χωρίζονται σε μικρές και μεγάλες. Σε μικρές περιόδους υπάρχουν 2 στοιχεία (1η περίοδος) ή 8 στοιχεία (2η, 3η περίοδος), σε μεγάλες περιόδους - 18 στοιχεία (4η, 5η περίοδος) ή 32 στοιχεία (6η, 7η περίοδος). Κάθε περίοδος ξεκινά με ένα τυπικό μέταλλο και τελειώνει με ένα αμέταλλο (αλογόνο) και ένα ευγενές αέριο.

Οι ομάδες είναι κάθετες ακολουθίες στοιχείων, αριθμούνται με λατινικούς αριθμούς από το I έως το VIII και τα ρωσικά γράμματα A και B. Η έκδοση μικρής περιόδου του Περιοδικού Συστήματος περιλάμβανε υποομάδες στοιχείων (κύρια και δευτερεύοντα).

Μια υποομάδα είναι μια συλλογή στοιχείων που είναι άνευ όρων χημικά ανάλογα. συχνά τα στοιχεία μιας υποομάδας έχουν την υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης που αντιστοιχεί στον αριθμό της ομάδας.

Στις ομάδες Α, οι χημικές ιδιότητες των στοιχείων μπορεί να ποικίλλουν σε ένα ευρύ φάσμα από μη μεταλλικές έως μεταλλικές (για παράδειγμα, στην κύρια υποομάδα της ομάδας V, το άζωτο είναι ένα μη μέταλλο και το βισμούθιο είναι ένα μέταλλο).

Στο Περιοδικό σύστημα, τα τυπικά μέταλλα βρίσκονται στην ομάδα ΙΑ (Li-Fr), ΙΙΑ (Mg-Ra) και IIIA (In, Tl). Τα μη μέταλλα βρίσκονται στις ομάδες VIIA (F-Al), VIA (O-Te), VA (N-As), IVA (C, Si) και IIIA (B). Ορισμένα στοιχεία των Α-ομάδων (βηρύλλιο Be, αλουμίνιο Al, γερμάνιο Ge, αντιμόνιο Sb, πολώνιο Po και άλλα), καθώς και πολλά στοιχεία των ομάδων Β, εμφανίζουν μεταλλικές και μη μεταλλικές ιδιότητες (αμφοτερικό φαινόμενο).

Για ορισμένες ομάδες, χρησιμοποιούνται ονόματα ομάδων: IA (Li-Fr) - αλκαλιμέταλλα, IIA (Ca-Ra) - μέταλλα αλκαλικών γαιών, VIA (O-Po) - χαλκογόνα, VIIA (F-At) - αλογόνα, VIIIA (He-Rn) - ευγενή αέρια. Η μορφή του Περιοδικού συστήματος, που προτάθηκε από τον Δ.Ι. Mendeleev, ονομαζόταν βραχείας περιόδου ή κλασικός. Επί του παρόντος, χρησιμοποιείται περισσότερο μια άλλη μορφή του Περιοδικού Συστήματος - η μακροχρόνια.

Περιοδικός νόμος Δ.Ι. Ο Mendeleev και ο Περιοδικός Πίνακας Χημικών Στοιχείων έγιναν η βάση της σύγχρονης χημείας. Οι σχετικές ατομικές μάζες δίνονται σύμφωνα με τον Διεθνή Πίνακα του 1983. Για τα στοιχεία 104-108, οι μαζικοί αριθμοί των ισοτόπων με τη μεγαλύτερη διάρκεια ζωής δίνονται σε αγκύλες. Τα ονόματα και τα σύμβολα των στοιχείων που δίνονται σε παρένθεση δεν είναι γενικά αποδεκτά.

IV Περιοδικός νόμος και δομή του ατόμου.

Βασικές πληροφορίες για τη δομή των ατόμων.

Στα τέλη του 19ου - αρχές του 20ου αιώνα, οι φυσικοί απέδειξαν ότι το άτομο είναι ένα πολύπλοκο σωματίδιο και αποτελείται από πιο απλά (στοιχειώδη) σωματίδια. Ανακαλύφθηκαν:

καθοδικές ακτίνες (Άγγλος φυσικός J. J. Thomson, 1897), των οποίων τα σωματίδια ονομάζονται ηλεκτρόνια e− (φέρουν αρνητικό φορτίο μονάδας).

φυσική ραδιενέργεια στοιχείων (Γάλλοι επιστήμονες - ραδιοχημικοί A. Becquerel και M. Sklodowska-Curie, φυσικός Pierre Curie, 1896) και η ύπαρξη α-σωματιδίων (πυρήνες ηλίου 4He2+);

η παρουσία ενός θετικά φορτισμένου πυρήνα στο κέντρο του ατόμου (Άγγλος φυσικός και ραδιοχημικός E. Rutherford, 1911).

τεχνητή μετατροπή ενός στοιχείου σε άλλο, για παράδειγμα, του αζώτου σε οξυγόνο (E. Rutherford, 1919). Από τον πυρήνα ενός ατόμου ενός στοιχείου (άζωτο - στο πείραμα του Rutherford), κατά τη σύγκρουση με ένα α-σωματίδιο, σχηματίστηκε ο πυρήνας ενός ατόμου ενός άλλου στοιχείου (οξυγόνο) και ένα νέο σωματίδιο που φέρει ένα θετικό φορτίο μονάδας και ονομάζεται πρωτόνιο (p +, πυρήνας 1Η)

η παρουσία στον πυρήνα ενός ατόμου ηλεκτρικά ουδέτερων σωματιδίων - νετρονίων n0 (Άγγλος φυσικός J. Chadwick, 1932).

Ως αποτέλεσμα των μελετών, διαπιστώθηκε ότι στο άτομο κάθε στοιχείου (εκτός 1Η) υπάρχουν πρωτόνια, νετρόνια και ηλεκτρόνια, και τα πρωτόνια και τα νετρόνια συγκεντρώνονται στον πυρήνα του ατόμου και τα ηλεκτρόνια - στην περιφέρειά του (σε το ηλεκτρονιακό κέλυφος).

Ο αριθμός των πρωτονίων στον πυρήνα είναι ίσος με τον αριθμό των ηλεκτρονίων στο κέλυφος ενός ατόμου και αντιστοιχεί στον αύξοντα αριθμό αυτού του στοιχείου στο Περιοδικό σύστημα.

Το ηλεκτρονικό κέλυφος ενός ατόμου είναι ένα πολύπλοκο σύστημα. Χωρίζεται σε υποκελύφη με διαφορετικές ενέργειες (ενεργειακά επίπεδα). Τα επίπεδα, με τη σειρά τους, υποδιαιρούνται σε υποεπίπεδα και τα υποεπίπεδα περιλαμβάνουν ατομικά τροχιακά, τα οποία μπορεί να διαφέρουν ως προς το σχήμα και το μέγεθος (που συμβολίζονται με τα γράμματα s, p, d, f, κ.λπ.).

Άρα, το κύριο χαρακτηριστικό ενός ατόμου δεν είναι η ατομική μάζα, αλλά το μέγεθος θετικό φορτίοπυρήνες. Αυτή είναι μια πιο γενική και ακριβής περιγραφή του ατόμου, και επομένως του στοιχείου. Όλες οι ιδιότητες του στοιχείου και η θέση του στο περιοδικό σύστημα εξαρτώνται από το μέγεθος του θετικού φορτίου του ατομικού πυρήνα. Έτσι, ο σειριακός αριθμός ενός χημικού στοιχείου συμπίπτει αριθμητικά με το φορτίο του πυρήνα του ατόμου του. Το περιοδικό σύστημα στοιχείων είναι μια γραφική αναπαράσταση του περιοδικού νόμου και αντανακλά τη δομή των ατόμων των στοιχείων.

Η θεωρία της δομής του ατόμου εξηγεί την περιοδική αλλαγή στις ιδιότητες των στοιχείων. Η αύξηση του θετικού φορτίου των ατομικών πυρήνων από 1 σε 110 οδηγεί σε περιοδική επανάληψη στοιχείων της δομής του εξωτερικού επίπεδο ενέργειας. Και δεδομένου ότι οι ιδιότητες των στοιχείων εξαρτώνται κυρίως από τον αριθμό των ηλεκτρονίων στο εξωτερικό επίπεδο, επαναλαμβάνονται επίσης περιοδικά. Αυτή είναι η φυσική έννοια του περιοδικού νόμου.

Κάθε περίοδος στο περιοδικό σύστημα ξεκινά με στοιχεία των οποίων τα άτομα έχουν ένα ηλεκτρόνιο s στο εξωτερικό επίπεδο (ημιτελή εξωτερικά επίπεδα) και επομένως παρουσιάζουν παρόμοιες ιδιότητες - εγκαταλείπουν εύκολα ηλεκτρόνια σθένους, γεγονός που καθορίζει τον μεταλλικό τους χαρακτήρα. Αυτά είναι αλκαλικά μέταλλα - Li, Na, K, Rb, Cs.

Η περίοδος τελειώνει με στοιχεία των οποίων τα άτομα στο εξωτερικό επίπεδο περιέχουν 2 (s2) ηλεκτρόνια (στην πρώτη περίοδο) ή 8 (s2p6) ηλεκτρόνια (σε όλα τα επόμενα), δηλαδή έχουν ένα ολοκληρωμένο εξωτερικό επίπεδο. Αυτά είναι τα ευγενή αέρια He, Ne, Ar, Kr, Xe, τα οποία έχουν αδρανή ιδιότητες.

Ο Περιοδικός Πίνακας των Στοιχείων είχε μεγάλη επιρροή στη μετέπειτα ανάπτυξη της χημείας. Όχι μόνο ήταν η πρώτη φυσική ταξινόμηση χημικών στοιχείων που έδειξε ότι σχηματίζονται αρμονικό σύστημακαι βρίσκονται σε στενή σχέση μεταξύ τους, αλλά ήταν επίσης ένα ισχυρό εργαλείο για περαιτέρω έρευνα.

Την εποχή που ο Mendeleev συνέταξε τον πίνακα του με βάση τον περιοδικό νόμο που είχε ανακαλύψει, πολλά στοιχεία ήταν ακόμα άγνωστα. Έτσι, για παράδειγμα, το στοιχείο που βρίσκεται στην τέταρτη σειρά ήταν άγνωστο. Όσον αφορά το ατομικό βάρος, ακολούθησε το ασβέστιο, αλλά δεν μπορούσε να τοποθετηθεί αμέσως μετά το ασβέστιο, αφού θα ανήκε στην τρίτη ομάδα, ενώ το τετρασθενές σχηματίζει το υψηλότερο οξείδιο TiO 2 και για όλες τις άλλες ιδιότητες θα πρέπει να αποδοθεί στην τέταρτη ομάδα. Ως εκ τούτου, ο Mendeleev παρέλειψε ένα κύτταρο, δηλαδή άφησε έναν ελεύθερο χώρο μεταξύ ασβεστίου και τιτανίου. Στην ίδια βάση, στην πέμπτη σειρά, μεταξύ ψευδαργύρου και αρσενικού, έμειναν δύο ελεύθερα κύτταρα, καταλαμβανόμενα πλέον από τα στοιχεία θάλλιο και γερμάνιο. Άδειες θέσεις υπήρχαν και σε άλλες σειρές. Ο Mendeleev όχι μόνο ήταν πεπεισμένος ότι πρέπει να υπάρχουν ακόμα άγνωστα στοιχεία που θα γέμιζε αυτά τα μέρη, αλλά και εκ των προτέρωνπροέβλεψε τις ιδιότητες τέτοιων στοιχείων με βάση τη θέση τους μεταξύ άλλων στοιχείων στον περιοδικό πίνακα.

Ένα από αυτά, που στο μέλλον επρόκειτο να πάρει μια θέση μεταξύ ασβεστίου και τιτανίου, έδωσε το όνομα eka-boron (καθώς οι ιδιότητές του υποτίθεται ότι έμοιαζαν με το βόριο). τα άλλα δύο, για τα οποία υπήρχαν κενές θέσεις στον πίνακα στην πέμπτη σειρά μεταξύ ψευδαργύρου και αρσενικού, ονομάζονταν εκα-αλουμίνιο και εκα-πυρίτιο.

Προβλέποντας τις ιδιότητες αυτών των άγνωστων στοιχείων, ο Mendeleev έγραψε: «Αποφασίζω να το κάνω έτσι ώστε, αν και με τον καιρό, όταν ανακαλυφθεί ένα από αυτά τα προβλεπόμενα σώματα, θα μπορέσω επιτέλους να πείσω τον εαυτό μου και > να πείσω άλλους χημικούς για την εγκυρότητα του αυτές οι υποθέσεις που αποτελούν τη βάση του προτεινόμενου συστήματος από εμένα».

Κατά τη διάρκεια των επόμενων 15 ετών, οι προβλέψεις του Mendeleev επιβεβαιώθηκαν έξοχα: και τα τρία αναμενόμενα στοιχεία ανακαλύφθηκαν πράγματι. Πρώτον, ο Γάλλος χημικός Lecoq de Boisbaudran ανακάλυψε ένα νέο στοιχείο που έχει όλες τις ιδιότητες του eca-aluminium. Μετά από αυτό, ο Nilson ανακάλυψε στη Σουηδία, το οποίο είχε τις ιδιότητες του εκα-βορίου και, τελικά, λίγα χρόνια αργότερα στη Γερμανία, ο Winkler ανακάλυψε ένα στοιχείο που ονόμασε γερμάνιο, το οποίο αποδείχθηκε ότι ήταν πανομοιότυπο με το εκα-πυρίτιο.

Για να κρίνουμε την εκπληκτική ακρίβεια των προβλέψεων του Mendeleev, ας συγκρίνουμε τις ιδιότητες του εκα-πυριτίου που είχε προβλέψει το 1871 με τις ιδιότητες του γερμανίου που ανακαλύφθηκαν το 1886:

ιδιότητες eca-πυριτίου Το Eka-silicon Es είναι ένα εύτηκτο μέταλλο ικανό να εξατμίζεται σε υπερβολική ζέστη Το ατομικό βάρος του Es είναι κοντά στο 72 Ειδικό βάρος Es περίπου 5,5 EsO 2 θα πρέπει να είναι εύκολο να ανακτηθεί Το ειδικό βάρος του EsO 2 θα είναι κοντά στο 4,7 EvCl 4 - υγρό που βράζει στους 90 ° περίπου, ειδικό βάροςείναι κοντά στο 1,9

ιδιότητες του γερμανίου Ατομικό βάρος Ge 72,6 Ειδικό βάρος Ge 5,35 στις 20° Το GeO 2 μετατρέπεται εύκολα από άνθρακα ή υδρογόνο σε μέταλλο Ειδικό βάρος GeO 2 4.703 στις 18° GeCl 4 - υγρό που βράζει στους 83 °, το ειδικό βάρος του είναι 1,88 στους 18 °

Η ανακάλυψη του γαλλίου, του σκανδίου και του γερμανίου ήταν ο μεγαλύτερος θρίαμβος του περιοδικού νόμου. Όλος ο κόσμος άρχισε να μιλά για τις θεωρητικές προβλέψεις του Ρώσου χημικού που είχαν γίνει πραγματικότητα και για τον περιοδικό νόμο του, ο οποίος μετά από αυτό έλαβε παγκόσμια αναγνώριση.

Ο ίδιος ο Mendeleev υποδέχτηκε αυτές τις ανακαλύψεις με βαθιά ικανοποίηση. «Ενώ έγραφα το 1871 ένα άρθρο για την εφαρμογή της περιοδικήςνόμος για τον προσδιορισμό των ιδιοτήτων των στοιχείων που δεν έχουν ανακαλυφθεί ακόμη, - είπε, - δεν πίστευα ότι θα ζούσα για να δικαιολογήσω αυτή τη συνέπεια του περιοδικού νόμου, αλλά η πραγματικότητα απάντησε διαφορετικά. Τρία στοιχεία περιέγραψα από μένα: εκαμπόρ, εκαλουμίνιο και εκασίλιο, και είχαν περάσει λιγότερο από 20 χρόνια, καθώς είχα ήδη τη μεγαλύτερη χαρά να βλέπω και τα τρία ανοιχτά...».

Μεγάλης σημασίαςείχε ένα περιοδικό σύστημα και στην επίλυση του ζητήματος του σθένους και του μεγέθους των ατομικών βαρών ορισμένων στοιχείων. Έτσι, για παράδειγμα, το στοιχείο για πολύ καιρόθεωρήθηκε ανάλογο του αλουμινίου και στο οξείδιο του αποδόθηκε ο τύπος Be 2 O 3. Με ανάλυση, βρέθηκε ότι στο οξείδιο του βηρυλλίου, 16 μέρη βάρους οξυγόνου αντιπροσωπεύουν 9 βάρος. συμπεριλαμβανομένου του βηρυλλίου. Επειδή όμως οι πτητικές ενώσεις του βηρυλλίου δεν ήταν γνωστές, δεν ήταν δυνατό να προσδιοριστεί το ακριβές ατομικό βάρος αυτού του στοιχείου. Με βάση την ποσοστιαία σύνθεση και τον προτεινόμενο τύπο του οξειδίου του βηρυλλίου, το ατομικό του βάρος θεωρήθηκε ίσο με 13,5. Ο περιοδικός πίνακας έδειξε ότι υπάρχει μόνο μία θέση για το βηρύλλιο στον πίνακα, δηλαδή πάνω από το μαγνήσιο, οπότε το οξείδιο του πρέπει να έχει τον τύπο BeO, από όπου το ατομικό βάρος του βηρυλλίου είναι εννέα. Αυτό το συμπέρασμα επιβεβαιώθηκε σύντομα από προσδιορισμούς της πυκνότητας ατμών του χλωριούχου βηρυλλίου, που κατέστησαν δυνατό τον υπολογισμό του ατομικού βάρους του βηρυλλίου.

Ομοίως, ο περιοδικός πίνακας έδωσε ώθηση στη διόρθωση των ατομικών βαρών ορισμένων σπάνιων στοιχείων. Για παράδειγμα, στο καίσιο είχε προηγουμένως αποδοθεί ατομικό βάρος 123,4. Ο Mendeleev, ταξινομώντας τα στοιχεία σε έναν πίνακα, διαπίστωσε ότι, σύμφωνα με τις ιδιότητές του, το καίσιο θα πρέπει να βρίσκεται στην αριστερή στήλη της πρώτης ομάδας κάτω από το ρουβίδιο και επομένως θα έχει ατομικό βάρος περίπου 130. Οι τελευταίοι ορισμοί δείχνουν ότι το ατομικό βάρος του το καίσιο είναι 132,91.

Αρχικά τον συνάντησαν πολύ ψυχρά και απίστευτα. Όταν ο Mendeleev, βασιζόμενος στην ανακάλυψή του, αμφισβήτησε μια σειρά από πειραματικά δεδομένα για τα ατομικά βάρη και αποφάσισε να προβλέψει την ύπαρξη και τις ιδιότητες στοιχείων που δεν έχουν ανακαλυφθεί ακόμη, πολλοί χημικοί αντέδρασαν στις τολμηρές δηλώσεις του με απροκάλυπτη περιφρόνηση. Έτσι, για παράδειγμα, ο L. Meyer έγραψε το 1870 για τον περιοδικό νόμο: «Θα ήταν βιαστικό να αλλάξουμε τα μέχρι τώρα αποδεκτά ατομικά βάρη σε τόσο ασταθείς λόγους».

Ωστόσο, μετά την επιβεβαίωση των προβλέψεων του Mendeleev και τη γενική αναγνώριση, έγιναν προσπάθειες σε πολλές χώρες να αμφισβητηθεί η πρωτοκαθεδρία του Mendeleev και να αποδοθεί η ανακάλυψη του περιοδικού νόμου σε άλλους επιστήμονες.

Διαμαρτυρόμενος ενάντια σε τέτοιες απόπειρες, ο Mendeleev έγραψε: «Η έγκριση ενός νόμου είναι δυνατή μόνο με τη βοήθεια της εξαγωγής συνεπειών από αυτόν, χωρίς τις οποίες είναι αδύνατο και μη αναμενόμενο, και δικαιολογώντας αυτές τις συνέπειες σε πειραματική επαλήθευση. Γι' αυτό, έχοντας δει, εγώ από την πλευρά μου (1869-1871), συνήγαγα από αυτό τέτοιες λογικές συνέπειες που θα μπορούσαν να δείξουν αν ήταν αλήθεια ή όχι. Χωρίς μια τέτοια μέθοδο δοκιμής, κανένας νόμος της φύσης δεν μπορεί να θεσπιστεί. Ούτε ο Chancourtois, στον οποίο οι Γάλλοι αποδίδουν το δικαίωμα να ανακαλύψουν τον περιοδικό νόμο, ούτε ο Newlands, τον οποίο πρότειναν οι Βρετανοί, ούτε ο L. Meyer, τον οποίο άλλοι ανέφεραν ως ιδρυτή του περιοδικού νόμου, τόλμησαν να προβλέψουν. ιδιότητες των άγνωστωνστοιχεία, να αλλάξουν τα «αποδεκτά βάρη των ατόμων» και γενικά να θεωρήσουν τον περιοδικό νόμο ως νέο, αυστηρά καθιερωμένο νόμο της φύσης, ικανό να καλύψει μέχρι τότε μη γενικευμένα γεγονότα, όπως έκανα από την αρχή (1869).

Η ανακάλυψη του περιοδικού νόμου και η δημιουργία ενός συστήματος χημικών στοιχείων είχε μεγάλη αξίαόχι μόνο για τη χημεία και άλλες φυσικές επιστήμες, αλλά και για τη φιλοσοφία, για ολόκληρη την κατανόησή μας για τον κόσμο. Αποκαλύπτοντας τη σχέση μεταξύ των ιδιοτήτων των χημικών στοιχείων και της ποσότητας στα άτομα τους, ο περιοδικός νόμος ήταν μια λαμπρή επιβεβαίωση οικουμενικός νόμοςανάπτυξη της φύσης, ο νόμος της μετάβασης της ποσότητας σε ποιότητα.

Πριν από τον Mendeleev, οι χημικοί ομαδοποιούσαν τα στοιχεία σύμφωνα με τη χημική τους ομοιότητα, επιδιώκοντας να συγκεντρώσουν μόνο παρόμοια στοιχεία. Ο Mendeleev προσέγγισε την εξέταση των στοιχείων με εντελώς διαφορετικό τρόπο. Ξεκίνησε τον δρόμο της σύγκλισης ανόμοιων στοιχείων, τοποθετώντας δίπλα του χημικά διαφορετικά στοιχεία που είχαν κοντινές τιμές ατομικών βαρών. Αυτή η σύγκριση ήταν που κατέστησε δυνατή την αποκάλυψη των βαθέων οργανική σύνδεσημεταξύ όλων των στοιχείων και οδήγησε στην ανακάλυψη του περιοδικού νόμου.

Περιοδικό σύστημα Δ.Ι. Ο Mendeleev έγινε ορόσημο στην ανάπτυξη της ατομικής και μοριακής επιστήμης. Χάρη σε αυτήν, σύγχρονη έννοιαγια ένα χημικό στοιχείο, ιδέες για απλές ουσίεςκαι συνδέσεις.

Αυτός ο νόμος είχε προγνωστική δύναμη. Επέτρεψε να διεξάγει μια στοχευμένη αναζήτηση για νέα, που δεν έχουν ακόμη ανακαλυφθεί στοιχεία. Τα ατομικά βάρη πολλών στοιχείων, που προηγουμένως προσδιορίστηκαν με ανεπαρκή ακρίβεια, υποβλήθηκαν σε επαλήθευση και τελειοποίηση ακριβώς επειδή οι εσφαλμένες τιμές τους έρχονταν σε σύγκρουση με τον Περιοδικό Νόμο.

Ο προγνωστικός ρόλος του περιοδικού συστήματος, που έδειξε ο Mendeleev, εκδηλώθηκε τον 20ο αιώνα στην αξιολόγηση των χημικών ιδιοτήτων των στοιχείων υπερουρανίου.

Η θεμελιώδης καινοτομία του Περιοδικού Νόμου, που ανακάλυψε και διατύπωσε ο D.I. Ο Μεντελέεφ είχε ως εξής:

1. Δημιουργήθηκε σύνδεση μεταξύ στοιχείων ΔΕΝ ΟΜΟΙΟΥΣ στις ιδιότητες τους. Αυτή η σχέση έγκειται στο γεγονός ότι οι ιδιότητες των στοιχείων αλλάζουν ομαλά και περίπου εξίσου με την αύξηση του ατομικού τους βάρους και στη συνέχεια αυτές οι αλλαγές ΕΠΑΝΑΛΑΜΒΑΝΟΝΤΑΙ ΠΕΡΙΟΔΙΚΑ.

2. Σε εκείνες τις περιπτώσεις που φαινόταν ότι λείπει κάποιος σύνδεσμος στην ακολουθία αλλαγών στις ιδιότητες των στοιχείων, ο Περιοδικός Πίνακας προέβλεπε ΚΕΝΑ που έπρεπε να συμπληρωθούν με στοιχεία που δεν είχαν ανακαλυφθεί ακόμη. Επιπλέον, ο Περιοδικός Νόμος κατέστησε δυνατή την ΠΡΟΒΛΕΨΗ των ιδιοτήτων αυτών των στοιχείων.

Από την έλευση του Περιοδικού Νόμου, η χημεία έπαψε να είναι περιγραφική επιστήμη. Όπως είπε ο διάσημος Ρώσος χημικός Ν.Δ. Zelinsky, Ο Περιοδικός Νόμος ήταν «η ανακάλυψη της διασύνδεσης όλων των ατόμων στο σύμπαν».

Περαιτέρω ανακαλύψεις στη χημεία και τη φυσική επιβεβαίωσαν επανειλημμένα τη θεμελιώδη έννοια του Περιοδικού Νόμου. Ανακαλύφθηκαν αδρανή αέρια που ταιριάζουν απόλυτα στον Περιοδικό Πίνακα - αυτό φαίνεται ιδιαίτερα καθαρά από τη μακρά μορφή του πίνακα. Ο σειριακός αριθμός του στοιχείου αποδείχθηκε ότι είναι ίσος με το φορτίο του πυρήνα του ατόμου αυτού του στοιχείου. Πολλά προηγουμένως άγνωστα στοιχεία ανακαλύφθηκαν χάρη σε μια στοχευμένη αναζήτηση για ακριβώς εκείνες τις ιδιότητες που είχαν προβλεφθεί από τον Περιοδικό Πίνακα.

Το περιοδικό σύστημα του Mendeleev ήταν ένα είδος καθοδηγητικού χάρτη στη μελέτη ανόργανη χημείαΚαι ερευνητικό έργοσε αυτήν την περιοχή.

Η εμφάνιση του περιοδικού συστήματος άνοιξε μια νέα, πραγματικά επιστημονική εποχή στην ιστορία της χημείας και μια σειρά σχετικές επιστήμες- αντί για διάσπαρτες πληροφορίες για στοιχεία και ενώσεις, εμφανίστηκε ένα αρμονικό σύστημα, βάσει του οποίου κατέστη δυνατή η γενίκευση, η εξαγωγή συμπερασμάτων και η πρόβλεψη.

Στην ιστορία της ανάπτυξης της επιστήμης, είναι γνωστές πολλές σημαντικές ανακαλύψεις. Λίγοι όμως από αυτούς μπορούν να συγκριθούν με αυτό που έκανε ο Mendeleev. Ο περιοδικός νόμος των χημικών στοιχείων έγινε η φυσική επιστημονική βάση για το δόγμα της ύλης, τη δομή και την εξέλιξή της στη φύση.

Αμερικανοί επιστήμονες (G. Seaborg και άλλοι), που συνέθεσαν το στοιχείο Νο. 101 το 1955, του έδωσαν το όνομα Mendelevium «... σε αναγνώριση της προτεραιότητας του μεγάλου Ρώσου χημικού, ο οποίος ήταν ο πρώτος που χρησιμοποίησε το περιοδικό σύστημα στοιχείων . Να προβλέψει τις χημικές ιδιότητες των τότε μη ανακαλυφθέντων στοιχείων. Αυτή η αρχή ήταν το κλειδί για την ανακάλυψη σχεδόν όλων των στοιχείων υπερουρανίου.

Το 1964, το όνομα του Mendeleev συμπεριλήφθηκε στο Συμβούλιο Τιμής Επιστήμης του Πανεπιστημίου του Bridgeport (ΗΠΑ) ανάμεσα στα ονόματα των μεγαλύτερων επιστημόνων στον κόσμο.

Ο Περιοδικός Πίνακας των Στοιχείων είχε μεγάλη επιρροή στη μετέπειτα ανάπτυξη της χημείας.

Όχι μόνο ήταν η πρώτη φυσική ταξινόμηση των χημικών στοιχείων, η οποία έδειξε ότι σχηματίζουν ένα συνεκτικό σύστημα και συνδέονται στενά μεταξύ τους, αλλά ήταν επίσης ένα ισχυρό εργαλείο για περαιτέρω έρευνα.

Την εποχή που ο Mendeleev συνέταξε τον πίνακα του με βάση τον περιοδικό νόμο που είχε ανακαλύψει, πολλά στοιχεία ήταν ακόμα άγνωστα. Άρα, το στοιχείο της τέταρτης περιόδου, το σκάνδιο, ήταν άγνωστο. Όσον αφορά το ατομικό βάρος, το τιτάνιο ακολούθησε το ασβέστιο, αλλά το τιτάνιο δεν μπορούσε να τοποθετηθεί αμέσως μετά το ασβέστιο, καθώς θα έπεφτε στην τρίτη ομάδα, ενώ το τιτάνιο σχηματίζει το υψηλότερο οξείδιο και, σύμφωνα με άλλες ιδιότητες, θα πρέπει να αποδοθεί στην τέταρτη ομάδα . Ως εκ τούτου, ο Mendeleev παρέλειψε ένα κύτταρο, δηλαδή άφησε έναν ελεύθερο χώρο μεταξύ ασβεστίου και τιτανίου. Στην ίδια βάση, στην τέταρτη περίοδο, δύο ελεύθερα κύτταρα έμειναν μεταξύ ψευδαργύρου και αρσενικού, που πλέον καταλαμβάνονται από τα στοιχεία γάλλιο και γερμάνιο. Άδειες θέσεις υπήρχαν και σε άλλες σειρές. Ο Mendeleev όχι μόνο ήταν πεπεισμένος ότι πρέπει να υπάρχουν στοιχεία ακόμη άγνωστα για να γεμίσουν αυτά τα μέρη, αλλά προέβλεψε επίσης τις ιδιότητες τέτοιων στοιχείων εκ των προτέρων, με βάση τη θέση τους μεταξύ άλλων στοιχείων του περιοδικού συστήματος. Ένα από αυτά, που στο μέλλον επρόκειτο να πάρει θέση μεταξύ ασβεστίου και τιτανίου, έδωσε το όνομα ekabor (καθώς οι ιδιότητές του υποτίθεται ότι έμοιαζαν με βόριο). τα άλλα δύο, για τα οποία υπήρχαν κενές θέσεις στον πίνακα μεταξύ ψευδαργύρου και αρσενικού, ονομάζονταν εκαλουμίνιο και εκασίλιο.

Τα επόμενα 15 χρόνια, οι προβλέψεις του Mendeleev επιβεβαιώθηκαν έξοχα: ανακαλύφθηκαν και τα τρία αναμενόμενα στοιχεία. Πρώτον, ο Γάλλος χημικός Lecoq de Boisbaudran ανακάλυψε το γάλλιο, το οποίο έχει όλες τις ιδιότητες του εκαλουμινίου. Μετά από αυτό, το σκάνδιο, το οποίο είχε τις ιδιότητες του εκάμπορου, ανακαλύφθηκε στη Σουηδία από τον L. F. Nilson και, τελικά, λίγα χρόνια αργότερα, στη Γερμανία, ο K. A. Winkler ανακάλυψε ένα στοιχείο που ονόμασε γερμάνιο, το οποίο αποδείχθηκε ότι ήταν πανομοιότυπο με εκασίλιο.

Για να κρίνουμε την εκπληκτική ακρίβεια της πρόβλεψης του Mendeleev, ας συγκρίνουμε τις ιδιότητες του εκασιλίου που είχε προβλέψει το 1871 με τις ιδιότητες του γερμανίου που ανακαλύφθηκαν το 1886:

Η ανακάλυψη του γαλλίου, του σκανδίου και του γερμανίου ήταν ο μεγαλύτερος θρίαμβος του περιοδικού νόμου.

Το περιοδικό σύστημα είχε επίσης μεγάλη σημασία για τον καθορισμό του σθένους και των ατομικών μαζών ορισμένων στοιχείων. Έτσι, το στοιχείο βηρύλλιο θεωρείται από καιρό ανάλογο του αλουμινίου και ο τύπος του αποδόθηκε στο οξείδιο του. Με βάση την ποσοστιαία σύνθεση και τον προτεινόμενο τύπο του οξειδίου του βηρυλλίου, η ατομική του μάζα θεωρήθηκε ίση με 13,5. Ο περιοδικός πίνακας έδειξε ότι υπάρχει μόνο μία θέση για το βηρύλλιο στον πίνακα, δηλαδή, πάνω από το μαγνήσιο, επομένως το οξείδιο του πρέπει να έχει έναν τύπο, από τον οποίο η ατομική μάζα του βηρυλλίου είναι ίση με δέκα. Αυτό το συμπέρασμα επιβεβαιώθηκε σύντομα από τους ορισμούς ατομική μάζαβηρύλλιο από την πυκνότητα ατμών του χλωριούχου του.

Ακριβώς<гак же периодическая система дала толчок к исправлению атомных масс некоторых элементов. Например, цезию раньше приписывали атомную массу 123,4. Менделев же, располагая элементы в таблицу, нашел, что по своим свойствам цезий должен стоять в главной подгруппе первой группы под рубидием и потому будет иметь атомную массу около 130. Современные определения показывают, что атомная масса цезия равна 132,9054.

Ακόμη και σήμερα, ο περιοδικός νόμος παραμένει το κατευθυντήριο νήμα και η κατευθυντήρια αρχή της χημείας. Στη βάση του έχουν δημιουργηθεί τεχνητά στοιχεία υπερουρανίου τις τελευταίες δεκαετίες, τα οποία βρίσκονται στο περιοδικό σύστημα μετά το ουράνιο. Ένα από αυτά - το στοιχείο Νο. 101, που ελήφθη για πρώτη φορά το 1955 - ονομάστηκε mendelevium προς τιμή του μεγάλου Ρώσου επιστήμονα.

Η ανακάλυψη του περιοδικού νόμου και η δημιουργία ενός συστήματος χημικών στοιχείων είχε μεγάλη σημασία όχι μόνο για τη χημεία, αλλά και για τη φιλοσοφία, για ολόκληρη την κατανόησή μας για τον κόσμο. Ο Mendeleev έδειξε ότι τα χημικά στοιχεία αποτελούν ένα συνεκτικό σύστημα, το οποίο βασίζεται στον θεμελιώδη νόμο της φύσης. Αυτή είναι η έκφραση της θέσης της υλιστικής διαλεκτικής για τη διασύνδεση και την αλληλεξάρτηση των φυσικών φαινομένων. Αποκαλύπτοντας τη σχέση μεταξύ των ιδιοτήτων των χημικών στοιχείων και της μάζας των ατόμων τους, ο περιοδικός νόμος ήταν μια λαμπρή επιβεβαίωση ενός από τους παγκόσμιους νόμους της ανάπτυξης της φύσης - του νόμου της μετάβασης της ποσότητας στην ποιότητα.

Η μετέπειτα ανάπτυξη της επιστήμης κατέστησε δυνατή, βασιζόμενη στον περιοδικό νόμο, να γνωρίσουμε τη δομή της ύλης πολύ πιο βαθιά από ό,τι ήταν δυνατό κατά τη διάρκεια της ζωής του Mendeleev.

Η θεωρία της δομής του ατόμου που αναπτύχθηκε τον 20ο αιώνα, με τη σειρά της, έδωσε στον περιοδικό νόμο και στο περιοδικό σύστημα στοιχείων έναν νέο, βαθύτερο φωτισμό. Λαμπρή επιβεβαίωση βρήκαν τα προφητικά λόγια του Μεντελέγιεφ: «Ο περιοδικός νόμος δεν απειλείται με καταστροφή, αλλά υπόσχεται μόνο ένα εποικοδόμημα και ανάπτυξη».

6. Περιοδικός νόμος και περιοδικό σύστημα δ.Ι. Mendeleev Δομή του περιοδικού συστήματος (περίοδος, ομάδα, υποομάδα). Η έννοια του περιοδικού νόμου και του περιοδικού συστήματος.

ΠεριοδικόςΝόμος Δ.Ι Μεντελέεφ:Ιδιότητες απλών σωμάτων, καθώς και σχήματα και ιδιότητες ενώσεωνστοιχεία βρίσκονται σε περιοδική εξάρτηση απότις τιμές των ατομικών βαρών των στοιχείων (Οι ιδιότητες των στοιχείων βρίσκονται σε περιοδική εξάρτηση από το φορτίο των ατόμων των πυρήνων τους).

Περιοδικό σύστημα στοιχείων. Σειρά στοιχείων εντός των οποίων οι ιδιότητες αλλάζουν διαδοχικά, όπως μια σειρά οκτώ στοιχείων από λίθιο σε νέο ή από νάτριο σε αργό, ο Mendeleev ονόμασε περιόδους. Αν γράψουμε αυτές τις δύο περιόδους τη μία κάτω από την άλλη έτσι ώστε το νάτριο να βρίσκεται κάτω από το λίθιο και το αργό κάτω από το νέον, τότε έχουμε την ακόλουθη διάταξη στοιχείων:

Με αυτή τη διάταξη, στοιχεία που είναι παρόμοια στις ιδιότητές τους και έχουν το ίδιο σθένος, για παράδειγμα, λίθιο και νάτριο, βηρύλλιο και μαγνήσιο κ.λπ., πέφτουν στις κάθετες στήλες.

Διαιρώντας όλα τα στοιχεία σε περιόδους και τοποθετώντας μια περίοδο κάτω από μια άλλη, έτσι ώστε στοιχεία παρόμοια σε ιδιότητες και τύπο ενώσεων που σχηματίζονται να εμπίπτουν το ένα κάτω από το άλλο, ο Mendeleev συνέταξε έναν πίνακα, τον οποίο ονόμασε περιοδικό σύστημα στοιχείων ανά ομάδες και σειρές.

Η αξία του περιοδικού συστήματοςΕμείς.Ο Περιοδικός Πίνακας των Στοιχείων είχε μεγάλη επιρροή στη μετέπειτα ανάπτυξη της χημείας. Δεν ήταν μόνο η πρώτη φυσική ταξινόμηση των χημικών στοιχείων, που έδειξε ότι αποτελούν ένα συνεκτικό σύστημα και συνδέονται στενά μεταξύ τους, αλλά ήταν επίσης ένα ισχυρό εργαλείο για περαιτέρω έρευνα.

7. Περιοδική αλλαγή στις ιδιότητες των χημικών στοιχείων. Ατομική και ιοντική ακτίνα. Ενέργεια ιονισμού. Συγγένεια για ένα ηλεκτρόνιο. Ηλεκτραρνητικότητα.

Η εξάρτηση των ατομικών ακτίνων από το φορτίο του ατομικού πυρήνα Ζ έχει περιοδικό χαρακτήρα. Μέσα σε μια περίοδο, με αύξηση του Ζ, εκδηλώνεται μια τάση μείωσης του μεγέθους του ατόμου, η οποία παρατηρείται ιδιαίτερα καθαρά σε μικρές περιόδους.

Με την έναρξη της κατασκευής ενός νέου στρώματος ηλεκτρονίων, πιο απομακρυσμένο από τον πυρήνα, δηλαδή, κατά τη μετάβαση στην επόμενη περίοδο, οι ατομικές ακτίνες αυξάνονται (συγκρίνετε, για παράδειγμα, τις ακτίνες των ατόμων φθορίου και νατρίου). Ως αποτέλεσμα, εντός της υποομάδας, καθώς αυξάνεται το φορτίο του πυρήνα, τα μεγέθη των ατόμων αυξάνονται.

Η απώλεια ατόμων ηλεκτρονίων οδηγεί σε μείωση του αποτελεσματικού μεγέθους του και η προσθήκη περίσσειας ηλεκτρονίων οδηγεί σε αύξηση. Επομένως, η ακτίνα ενός θετικά φορτισμένου ιόντος (κατιόν) είναι πάντα μικρότερη και η ακτίνα ενός αρνητικά φορτισμένου μη (ανιόντος) είναι πάντα μεγαλύτερη από την ακτίνα του αντίστοιχου ηλεκτρικά ουδέτερου ατόμου.

Σε μια υποομάδα, οι ακτίνες των ιόντων του ίδιου φορτίου αυξάνονται με την αύξηση του πυρηνικού φορτίου.Αυτό το μοτίβο εξηγείται από την αύξηση του αριθμού των στρωμάτων ηλεκτρονίων και την αυξανόμενη απόσταση των εξωτερικών ηλεκτρονίων από τον πυρήνα.

Η πιο χαρακτηριστική χημική ιδιότητα των μετάλλων είναι η ικανότητα των ατόμων τους να εγκαταλείπουν εύκολα εξωτερικά ηλεκτρόνια και να μετατρέπονται σε θετικά φορτισμένα ιόντα, ενώ τα αμέταλλα, αντίθετα, χαρακτηρίζονται από την ικανότητα να συνδέουν ηλεκτρόνια για να σχηματίζουν αρνητικά ιόντα. Για να αποσπαστεί ένα ηλεκτρόνιο από ένα άτομο με τη μετατροπή του τελευταίου σε θετικό ιόν, είναι απαραίτητο να δαπανηθεί κάποια ενέργεια, που ονομάζεται ενέργεια ιοντισμού.

Η ενέργεια ιονισμού μπορεί να προσδιοριστεί βομβαρδίζοντας άτομα με ηλεκτρόνια που επιταχύνονται σε ένα ηλεκτρικό πεδίο. Η μικρότερη τάση πεδίου στην οποία η ταχύτητα των ηλεκτρονίων καθίσταται επαρκής για τον ιονισμό των ατόμων ονομάζεται δυναμικό ιοντισμού των ατόμων ενός δεδομένου στοιχείου και εκφράζεται σε βολτ. Με τη δαπάνη επαρκούς ενέργειας, δύο, τρία ή περισσότερα ηλεκτρόνια μπορούν να αποκοπούν από ένα άτομο. Ως εκ τούτου, μιλούν για το πρώτο δυναμικό ιοντισμού (η ενέργεια αποκόλλησης από το άτομο του πρώτου ηλεκτρονίου) Το δεύτερο δυναμικό ιοντισμού (η ενέργεια αποκόλλησης του δεύτερου ηλεκτρονίου)

Όπως σημειώθηκε παραπάνω, τα άτομα μπορούν όχι μόνο να δωρίσουν, αλλά και να προσθέσουν ηλεκτρόνια. Η ενέργεια που απελευθερώνεται όταν ένα ηλεκτρόνιο συνδέεται με ένα ελεύθερο άτομο ονομάζεται συγγένεια του ατόμου για το ηλεκτρόνιο. Η συγγένεια των ηλεκτρονίων, όπως και η ενέργεια ιονισμού, εκφράζεται συνήθως σε ηλεκτρονβολτ. Έτσι, η συγγένεια ηλεκτρονίων ενός ατόμου υδρογόνου είναι 0,75 eV, οξυγόνο - 1,47 eV, φθόριο - 3,52 eV.

Η συγγένεια ηλεκτρονίων των ατόμων μετάλλου είναι συνήθως κοντά στο μηδέν ή αρνητική. Από αυτό προκύπτει ότι για τα άτομα των περισσότερων μετάλλων, η προσθήκη ηλεκτρονίων είναι ενεργειακά δυσμενής. Η συγγένεια ηλεκτρονίων των ατόμων των μη μετάλλων είναι πάντα θετική και όσο μεγαλύτερη, τόσο πιο κοντά στο ευγενές αέριο βρίσκεται το αμέταλλο στο περιοδικό σύστημα. Αυτό υποδηλώνει αύξηση των μη μεταλλικών ιδιοτήτων καθώς πλησιάζει το τέλος της περιόδου.