Տարրերի պարբերական համակարգի քննարկման օրինակելի հարցեր
Պարբերական աղյուսակը, որը հայտնի է նաև որպես պարբերական համակարգ, քիմիայի ամենակարևոր գործիքներից մեկն է, որն օգնում է մեզ հասկանալ տարրերի հատկությունները և դրանց միջև եղած փոխհարաբերությունները: Պարբերական աղյուսակի մանրակրկիտ ըմբռնումը կարող է անգնահատելի լինել քիմիական կիրառությունների լայն շրջանակում՝ նյութերի վերլուծությունից մինչև միացությունների սինթեզ: Այս հոդվածը կներկայացնի մի քանի օրինակելի խնդիրներ և պարբերական աղյուսակի համապարփակ քննարկում՝ ձեր ըմբռնումը խորացնելու համար:
Ներածություն տարրերի պարբերական համակարգին
Տարրերի պարբերական աղյուսակն առաջին անգամ մշակվել է Դմիտրի Մենդելեևի կողմից 1869 թվականին: Մենդելեևը դասավորել է տարրերը՝ հիմնվելով դրանց հարաբերական ատոմային զանգվածների աճի վրա և հայտնաբերել է դրանց քիմիական հատկությունների պարբերական օրինաչափություններ: Այդ ժամանակվանից ի վեր պարբերական աղյուսակը բազմիցս թարմացվել է և այժմ դասակարգվում է աճող ատոմային թվի, որը ատոմային միջուկում պրոտոնների քանակն է:
Պարբերական աղյուսակի տարրերը բաժանված են խմբերի, կամ ուղղահայաց սյուների, և պարբերությունների, կամ հորիզոնական շարքերի։ Խմբերը սովորաբար ցույց են տալիս քիմիական նմանատիպ հատկություններ ունեցող տարրեր, իսկ պարբերությունները՝ այդ հատկությունների աստիճանական աճը։
Հարցերի և քննարկման նմուշներ
Հարց 1. Խմբերի և պարբերությունների որոշում
Հարց. Տրված է 17 ատոմային համարով տարր։ Պարբերական համակարգում որոշեք տարրի խումբը և պարբերությունը։
Քննարկում.
17 ատոմային համարով տարրը քլորն է (Cl): Պարբերական համակարգում որևէ տարրի խումբը և պարբերությունը որոշելու համար անհրաժեշտ է ուսումնասիրել դրա էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան:
Քլորի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան հետևյալն է.
\[ \text{1վ^2 2վ^2 2պ^6 3վ^2 3պ^5 \]
Պարբերական աղյուսակում 3-րդ պարբերության s և p ենթաշերտերն են՝
– 3s^2: 2 էլեկտրոն 3s ենթաշերտում
– 3p^5: 5 էլեկտրոն 3p ենթաշերտում (ընդհանուր 7 էլեկտրոն 3-րդ շերտում)
Հետևաբար, քլորը գտնվում է 3-րդ պարբերության և VIIA խմբի մեջ (կամ 17-րդում՝ ըստ ժամանակակից IUPAC-ի, քանի որ այն ընդգրկված է հալոգենային խմբում, որն ունի 7 վալենտային էլեկտրոն):
Ջավաբան.
Քլորը գտնվում է VIIA (17) խմբում և 3-րդ պարբերությունում։
Հարց 2. Քիմիական հատկություններ՝ հիմնված պարբերական համակարգում դիրքի վրա
Հարց. Ինչո՞ւ են նատրիումը (Na) և կալիումը (K) նման քիմիական հատկություններ ունենում։
Քննարկում.
Նատրիումը (Na)՝ 11 ատոմային համարով, և կալիումը (K)՝ 19 ատոմային համարով, պարբերական աղյուսակում գտնվում են նույն IA խմբում (կամ 1՝ ըստ IUPAC համակարգի), որը հայտնի է որպես ալկալիական մետաղներ։
Նատրիումի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան հետևյալն է.
\[ \text{1վ^2 2վ^2 2պ^6 3վ^1 \]
Կալիումի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան հետևյալն է.
\[ \text{1վ^2 2վ^2 2պ^6 3վ^2 3պ^6 4վ^1 \]
Երկու տարրերն էլ ունեն մեկ էլեկտրոն արտաքին s-ենթաշերտում, ինչը դրանք դարձնում է բարձր ռեակտիվ և ունեն նմանատիպ քիմիական հատկություններ, ինչպիսիք են մեկ էլեկտրոն կորցնելով՝ \( \text{M}^+ \) իոններ առաջացնելու ունակությունը։
Ջավաբան.
Նատրիումը և կալիումը արտաքին s ենթաշերտում ունեն մեկ էլեկտրոն, ուստի դրանք ունեն նման քիմիական հատկություններ։
Հարց 3. Վալենտային էլեկտրոնների որոշում
Հարց. Քանի՞ վալենտային էլեկտրոն ունի 14 ատոմային թիվ ունեցող տարրը։ Որոշեք նաև տարրի խումբը և պարբերությունը։
Քննարկում.
14 ատոմային համարով տարրը սիլիցիումն է (Si): Դրա էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան է՝
\[ \text{1վ^2 2վ^2 2պ^6 3վ^2 3պ^2 \]
Վալենտային էլեկտրոնները արտաքին թաղանթի էլեկտրոններն են, որը այս դեպքում 3-րդ թաղանթն է։
– 3s^2: 2 էլեկտրոն
– 3p^2: 2 էլեկտրոն
Սիլիցիումում վալենտային էլեկտրոնների քանակը 3s և 3p ենթաշերտերի գումարն է, որը կազմում է 4 էլեկտրոն: Քանի որ Si-ն արտաքին թաղանթում ունի 4 էլեկտրոն, այն գտնվում է IVA (կամ 14) խմբում: Եվ քանի որ արտաքին լցված շերտը երրորդ թաղանթն է (3), Si-ն գտնվում է 3-րդ պարբերությունում:
Ջավաբան.
Սիլիցիումը ունի 4 վալենտային էլեկտրոն, գտնվում է IVA (14) խմբում և ունի 3-րդ պարբերություն։
Հարց 4. Ատոմային հատկությունների պարբերական միտումները
Հարց՝ Ինչո՞ւ է ատոմի շառավիղները որոշակի ժամանակահատվածում ձախից աջ նվազում։
Քննարկում.
Պարբերության ընթացքում միջուկում ատոմային թիվը և պրոտոնների թիվը մեծանում են ձախից աջ շարժվելիս։ Սա մեծացնում է միջուկի և շրջակա էլեկտրոնների միջև կուլոնյան ձգողականությունը։ Արդյունքում, էլեկտրոններն ավելի ուժեղ են ձգվում դեպի միջուկը, ինչը հանգեցնում է ատոմի շառավղի նվազմանը։
Բացի այդ, էլեկտրոնային թաղանթների քանակը մնում է նույնը որոշակի պարբերության ընթացքում, ուստի չկա լրացուցիչ պաշտպանիչ ազդեցություն՝ միջուկային ձգողության աճը հավասարակշռելու համար, որն ավելի արդյունավետորեն էլեկտրոնները ավելի է մոտեցնում միջուկին։
Ջավաբան.
Ատոմի շառավիղը պարբերության ընթացքում նվազում է ձախից աջ, քանի որ պրոտոնների թվի ավելացումը ուժեղացնում է միջուկի ձգողականությունը էլեկտրոնների վրա՝ առանց էլեկտրոնային թաղանթների ավելացման՝ այս ազդեցությունը նվազեցնելու համար։
Հարց 5. Տարրերի նույնականացում հատկությունների հիման վրա
Հարց. Տարրը սենյակային ջերմաստիճանում գազ է, իներտ է և գտնվում է VIIIA (18) խմբում։ Որոշեք տարրը և դրա ատոմային համարը։
Քննարկում.
Գազային տարրերը, որոնք սենյակային ջերմաստիճանում իներտ են և գտնվում են VIIIA (18) խմբում, ներառված են ազնիվ գազային խմբում: VIIIA (18) խմբի համար լայնորեն հայտնի տարրերից մեկը նեոնն է (Ne):
Նեոնի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան հետևյալն է.
\[ \text{1s}^2 2s^2 2p^6 \]
Վերոնշյալ կոնֆիգուրացիայից կարող ենք տեսնել, որ նեոնի բոլոր ենթաշերտերը լիովին լցված են, ինչը այն դարձնում է շատ կայուն և իներտ: Ne-ն ունի 10 ատոմային թիվ:
Ջավաբան.
Տարրը նեոնն է (Ne), ատոմային համարը՝ 10։
Եզրակացություն
Տարրերի պարբերական աղյուսակի ըմբռնումը կարևոր է քիմիայի ուսումնասիրման և կիրառման համար: Հիմնարար հասկացությունների, ինչպիսիք են էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան, պարբերական աղյուսակի միտումները, խմբերն ու պարբերությունները, յուրացումը թույլ է տալիս մեզ ավելի արդյունավետ տիրապետել քիմիայի բազմաթիվ ասպեկտների: Այս հոդվածը՝ իր օրինակելի խնդիրներով և խորը քննարկմամբ, հուսով ենք, որ կօգնի ձեզ ամրապնդել պարբերական աղյուսակի և դրա կիրառությունների վերաբերյալ ձեր ըմբռնումը քիմիայում:
