PERIODINĖ CHEMINIŲ ELEMENTŲ SISTEMA

R E F E R A T A S

PERIODINĖ CHEMINIŲ ELEMENTŲ

SISTEMA

NAUDOTA LITERATŪRA :

1.CHEMIJA INFORMACINĖ MEDŽIAGA

2.LIETUVIŠKOJI TARYBINĖ ENCIKLOPEDIJA 7- ASIS TOMAS

XIX a. viduryje jau buvo žinoma daugiau negu 60 elementų, ištirtos daugumos tų elementų fizinės ir cheminės savybės. Kai kurie elementai tada dar nebuvo išskirti gryni.

Atrandant naujus elementus ir tiriant jų bei jų junginių savybes, buvo sukaupta daug faktų, kuriuos būtinai reikėjo susisteminti.Pirmaisiais elementų sisteminimo bandymais galima laikyti elementų grupavim¹ pagal bendras jų savybes. Štai buvo nustatyta, jog ryškiausiomis bazinėmis savybėmis pasižymi elementų, pavadintų šarminiais, junginiai, o rūgštinėmis - halogenų junginiai. Be to, apibendrintos daugelio elementų kiekybybinės charakteristikos, lemiančios jųsavybes. Svarbiausios jų - santykinė atominė elemento masė ir jo valentigumas, t.y. gebėjimas sudaryti įvairių formų junginius.

Nė vienas cheminių elementų klasifikavimo bandymas neišaiškino jų išsidėstymo svarbiausio dėsningumo, ir todėl vis nebuvo natūralios sistemos, apimančios visus cheminius elementus bei rodančios jų panašumų ar skirtumų esmź. T¹ uždavinį išsprendė D. Mendelejevas. D. Mendelejevas neabejojo, jog klasifikuojant reikia remtis pagrindine kiekybine elemento charakteristika - atomine mase, nuo kurios ‘turi priklausyti visos likusios savybės’. Tačiau rasti t¹ priklausomybź buvo labai sunku dėl dviejų priežaščių :

dar ne visus elementus tuo metu žinojo,

kai kurių elementų atominės masės buvo nustatytos netiksliai ir formalus jų lyginimas klaidino.

Skirtingai nuo savo pirmtakų, rusų mokslininkas sugretino nepanašius elementus, išdėstźs visus žinomus elementus atominių masių didėjimo tvarka. Štai pirmieji 14 tos sekos elementų.

Li - Be - B - C - N - O - F - Na - Mg - Al - Si - P - S - Ci -

Pereinant nuo ličio Li prie fluoro F, dėsningai silpnėja metalų ir stiprėja nemetalų savybės, kartu didėja valentingumas. Pereinant nuo fluoro F prie sekančio pagal atominź masź elemento natrio Na, šuoliškai kinta savybės ir valentingumas, nors natris daug kuo artimas ličiui - taip pat yra tipiškas vienvalentis metalas, tik aktyvesnis. Po natrio einantis magnis Mg panašus į berilį Be - abu elementai dvivalenčiai, turi metalų savybių, bet abu chemiškai netokie aktyvūs, kaip Li ir Na. Aliuminis Al, einantis po magnio, primena bor¹ B, abiejų valentingumas 3. Kaip artimi giminės panašūs silicis Si ir anglis C, fosforas P ir azotas N, siera S ir deguonis O, chloras Cl ir fluoras F. Pereinant prie sekančio elemento kalio K, vėl šuoliškai kinta valentingumas ir cheminės savybės. Kalis, kaip ir litis bei natris, pradeda nauj¹ - treči¹j¹ - elementų eilź. Jos nariai labai panašūs į dviejų pirmųjų eilių elementus.

Taigi elementų, išdėstytų atominės masės didėjimo tvarka, cheminės savybės kinta ne monotoniškai, o periodiškai. Dėsningas elementų savybių kitimas vienoje natūralios sekos atkarpoje ( Li - F ) kartojasi ir kitose (Na - CI, K - Br). Kitaip sakant, chemiškai panašūs elementai yra natūralioje sekoje per tam tikr¹ interval¹ - periodiškai kartojasi. Šis nuostabus dėsningumas, nustatytas D.Mendelejevo ir jo pavadintas periodiškumo dėsniu, buvo suformuluotas taip :

Vieninių kūnų savybės bei elementų junginių forma ir savybės periodiškai priklauso nuo elementų atominių svorių dydžio.

Periodiškumo dėsniu D.Mendelejevas rėmėsi kurdamas periodinź elementų sistem¹. D.Mendelejevo sistemos ‘gimimo diena’ - 1869m. vasario 18d., kai buvo sudarytas pirmasis lentelės variantas. Toje lentelėje Mendelejevas 63 žinomus elementus išdėstė atominių masių didėjimo tvarka. Lentelėje paliko tuščios vietos keturiems dar neatrastiems elementams, kurių atominė masė lygi 45, 68, 70 ir180. D. Mendelejevas numatė, jog jie egzistuoja.

Periodiškumo dėsnis ir periodinė elementų sistema suvaidino svarbų konstruktyvų vaidmenį patikrinant ir patikslinant daugelio elementų savybes. Tačiau periodinė sistema triumfavo iš tiesų, kai buvo atrasti D.Mendelejevo numatytieji elementai. 1975m. Prancūzų chemikas P. Lekokas de Buabodranas, spektrinės analizės metodais tirdamas cinko rūdas, aptiko nežinomo elemento pėdsakus. To elemento, pavadinto galiu, atradimas gal būtų likźs nepastebėtas, jeigu po kiek laiko autorius nabūtų gavźs rusų mokslininko laiško. Laiške D.Mendelejevas tvirtino, jog naujojo elemento tankis turėtų būti ne 4.7 g/cm³, kaip pranešė P. Lekokas de Buabodranas, o 5.9 - 6.0 g/cm³. Pakartotinai išmatavus išvalyto galio tankį gauta 5.904 g/cm³.

Nežinomų elementų savybes D.Mendelejevas numatė remdamasis iš periodinio dėsnio išplaukiančia ‘žvaigždės’ taisykle, pagal kuri¹ bet kurio cheminio elemento, pavyzdžiui, Mg, savybės dėsningai susijusios su savybėmis tų elementų, kurie lentelėje yra šalia - horizontaliai (Na, Al), vertikaliai (Be, Ca) ir įstrižai (Li, Sc ir K, B).

Po keleto metų švedų mokslininkas L. Nilsonas atrado D.Mendelejevo numatyt¹ ekabor¹ ir pavadino jį skandžiu. Pagaliau 1886m. Vokiečių chemikas K.Vinkleris aptiko nauj¹ element¹ - germanį, kurio savybės visiškai sutapo su savybėmis, kurias D.Mendelejevas numatė turint ekasicilį. Tada periodinį dėsnį pripažino visame pasaulyje, o periodinė sistema atsirado kiekviename chemijos vadovėlyje.

Šiuo metu yra keletas periodinės sistemos grafinio vaizdavimo variantų. Išnagrinėkime vien¹ jų - trump¹j¹ form¹.

Šioje lentelėje yra 10 horizontalių eilių ir 8 vertikalūs stulpeliai, vadinami grupėmis. Pirmojoje horizontalioje eilėje tik du elementai - vandenilis H ir helis He. Ant¹j¹ ir treči¹j¹ eilź sudaro 8 elementų periodai, prasidedantys šarminiu metalu ir pasibaigiantys inertiniu elementu. Ketvirtoji eilė irgi prasideda šarminiu metalu (kalis), tačiau, kitaip nei pirmosios trys eilės, ji nesibaigia intertiniu elementu. Penktoje eilėje toliau nuosekliai kinta savybės, būdingos ketvirtos eilės elementams, todėl tos dvi eilės sudaro vien¹ didįjį period¹ iš 18 elementų. Kaip ir du ankstesnieji, šis periodas prasideda šarminiu metalu K ir baigiasi itnertiniu elementu kriptonu Kr. Vien¹ didįjį period¹ sudaro ir dvi tolesnės eilės - šeštoji ir septintoji (nuo rubidžio Rb iki ksenono Xe).

Aštuntoje eilėje atsiranda papildoma komplikacija - po lantano La eina 14 elementų, kurių savybės nepaprastai panašios į šio elemento savybes. Tai vadinamieji lantanidai. Pateiktoje lentelėje jie išskirti į atskir¹ eilź. Taigi aštuntoji ir davintoji eilės sudaro didįjį 32 elementų period¹ - nuo cezio Cs iki radono Rn. Pagaliau dešimtoji elementų eilė sudaro neužbaigt¹ VII period¹. Jame yra tik 21 elementas, kurių 14, labai panašių į aktinį Ac, išskirta į savarankišk¹ aktinidų eilź. Dabar žinome, jog tokios lentelės struktūra atspindi pagrindines cheminių elementų savybes, susijusias su jų atomų sandaros ypatumais.

Vertikaliuose lentelės stulpeliuose - grupėse yra elementai, kurių valentingumas aukščiausiuose druskas sudarančiuose oksiduose yra vienodas (jis pažymėtas romėnišku skaičiumi). Kiekviena grupė padalyta į du pogrupius - pagrindinį ir šalutinį. Pagrindiniame yra mažųjų ir didžiųjų periodų lyginių eilių elementai, o šalutiniame - didžiųjų periodų nelyginių eilių elementai. Pagrindinių ir šalutinių pogrupių skirtumai išryškėja šoninėse lentelės grupėse išskyrus VIII. Štai pirmosios grupės pagrindiniame pogrupyje yra labai aktyvūs šarminiai metalai, energingai skaidantys vandenį, o šalutinį pogrupį sudaro chemiškai nelabai aktyvūs varis Cu, sidabras Ag ir auksas Au. Pagrindinį VII - os grupės pogrupį sudaro aktyvūs nemetalai : fluoras F, cloras Cl, bromas Br, jodas I ir astatis At, o šalutinio pagrupio elementai - manganas Mn, technecis Tc ir renis Re turi daugiau metalų savybių. VIII - oji elementų grupė, užimanti ypating¹ viet¹, susideda iš devynių elementų, padalytų į tris labai panašių elementų triadas, ir inertinių dujų pogrupio.

Didėjant atominiai masei, stiprėja pagrindinių pogrupių elementų metalų savybės ir silpnėja nemetalų savybės.

Pagal D.Mendelejevo dėsnio formuluotź periodinis savybių kitimas būdingas ne tik elementams, bet ir jų sudaromomsvieninėms bei sudėtinėms madžiagoms. Periodiškai kinta molinis tūris, lydimosi ir virimo temperatūra, magnetinės ir elektrinės savybės, susidarymo šiluma, šiluminė talpa ir daugelis kitų fizikinių bei cheminių medžiagos savybių.

Periodinis dėsnis ir periodinė sistema turėjo didelź įtak¹mokslo ir technikos plėtojimuisi : tai teoriškai pagrindinė kryptingus naujų elementų ieškojimus : per praėjusį šimtmetį jų buvo atrasta 44 iš dabar žinomų 105. Be to, D.Mendelejevo dėsnis paskatino tyrinėti atomo sandar¹; šie tyrimai pakeitė mūsų supratim¹ apie mikropasaulio dėsnius ir padėjo įgivendinti branduolinės energijos panaudojimo idėj¹.

Tačiau periodinį dėsnį atrandant , molekulės ir atomo s¹vokos tik pradėjo įsigalėti. Manyta, jog atomas yra ne tik mažiausia, bet ir elementariausia, t.y. nedaloma, dalelė. Atomo sudėtingumas paaiškėjo, kai buvo atrastas radioaktyvumo reiškinys - savaiminis kai kurių elementų atomų skilimas. 1896m. prancūzų fizikas A.Bekerelis nustė, jog medžiagos, turinčios urano, tamsoje apšviečia fotoplokštelź, jonizuoja dujas, sukelia fluorescuojasnių medžiagų švytėjim¹. Vėliau paaiškėjo, kad toki¹ savybź turi ne tik uranas. Po titaniško triūso, perdirbź didžiulius kiekius urano rūdos, P.Kiuri ir M.Sklodovska atrado du naujus radioaktyvius elementus :polonį ir radį. Vėliau buvo nustatyta a b ir g spindulių, susidarančių radioaktyvaus skilimo metu, prigimtis (E.Rezerfordas, 1899 - 1903m.), rasta, jog atomų branduolių skersmuo yra apie 10¯ nm ir jie užima tik labai maž¹ atomų (skersmuo apie 10¯¹nm) tūrio dalį (E.Rezerfordas, 1909 - 1911m.), nustatytas elektrono krūvis (R.Milikenas, 1909 - 1914m.) ir parodytas jo energijos atome diskretiškumas (Dž.Frankas, G.Hercas, 1912m.), nustatytas branduolio krūvis, lygus elemento numeriui (H.Mozlis,1913m.) ir pagaliau atrastas protonas (E.Rezerfordas, 1920m.) bei neutronas (Dž.Čadvikas, 1932m.). Visa tai leido pasiūlyti tokį atomo sandaros modelį :

Atomo centre yra teigiamai įelektrintas branduolys, užimantis tik labai maž¹ atomo erdvės dalį (vandenilio atomo spindulys 0.046nm, protono - vandenilio atomo branduolio - spindulys 6.5·10¯ nm).

Visas teigiamas krūvis ir beveik visa atomo masė sukaupta jo branduolyje (elektrono masė lygi 1/1836 a.m.v.).

Atomų branduolius sudaro protonai ir neutronai (bendras pavadinimas - nuklonai). Protonų skaičius branduolyje lygus elemento eilės numeriui, o protonų ir neutronų skaičių suma - jo masės skaičiui.

Aplink branduolį uždaromis orbitomis sukasi elektronai. Jų skaičius lygus teigiamam branduolio krūviui.

Įvairios atomų rūšys bendrai vadinamos nuklidais. Nuklidams apibūdinti užtenka dviejų skaičių iš trijų fundamentaliųjų parametrų (A - masės skaičius, Z - branduolio krūvis, lygus protonų skaičiui, ir N - neutronų skaičius branduolyje), o trečiasis randamas iš lygčių :

Z A - N, N A - Z, A Z N.

Atomų elemtariųjų dalalių savybės

Vienodo Z, bet skirtingų A ir N nuklidai vadinami izotopais, vienodo A ir skirtingų Z bei N nuklidai - izobarais, o vienodo N ir skirtingų Z ir A - izotonais.

Gamtiniai nuklidai - izotopai, izobarai ir izotonai

Izotopų egzistavimas leidžia patikslinti svarbios s¹vokos - molio - prasmź. Aišku, jog molis - medžiagos kiekis, turintis tam tikr¹ struktūrinių vienetų skaičių, - yra pastovus dydis tik pastovios izotopinės sudėties medžiagoms (dažniausiai chemijoje nagrinėjamos medžiagos, susidedančios iš gamtinio izotopų mišinio).

Periodinės lentelės elementų atominės masės yra gamtinio izotopų mišinio masės skaičių vidurkiai. Todėl jos negali būti, kaip siūlė D.Mendelejevas, pagrindinė atomo ir elemento charakteristika. Dabar žinome, jog tokia charakteristika yra branduolio krūvis. Jis rodo, kiek elektronų, tam tikra tvarka išsidėsčiusių apie branduolį, yra neutaliame atome. O elektronų išsidėstymas lemia cheminės atomų savybės. Remiantis šiomis žiniomis, galima naujai apibrėžti cheminį element¹ ir patikslinti periodinio dėsnio formuluotź :

Cheminis elementas - tai vienodo branduolio krūvio atomų visuma .

Elementų savybės ir jų junginių savybės bei forma periodiškai priklauso nuo elemento atomo branduolio krūvio.

Kadangi tiksliai nežinome, kaip veikia jėgos atomo branduolyje, branduolio savybės nustatomos naudojantis dviem jo modeliais - lašo ir apvalkalo. Lašo modelis, apibūdinantis nuklonų s¹veik¹ branduolyje analogiškai molekulių s¹veikai skysčio laše, geriausiai numato sužadintų atomų elgsen¹. Apvalkalo modelis nagrinėja branduolių elgsen¹ pagrindinėje (nesužadintoje) būsenoje. Šis modelis rodo, jog yra dvi nuklonų energijos lygmenų sistemos :viena neutronų, kita protonų, ir kiekviena šių sistemų užpildomos nuklonų nepriklausomai viena nuo kitos. Branduoliai, kuriuose yra tik visiškai užpildyti nuklonų lygmenys, turi būti patvaresni. Tokie patvaresni už gretimus branduolius yra branduoliai, kurių N ir Z lygūs 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126 ir 152. Šie skaičiai vadinami magiškaisiais.Tokie branduoliai gamtoje labiausiai paplitź. Galima pateikti kit¹ pavyzdį, rodantį didesnį branduolių, charakterizuojamų magiškaisiais skaičiais, patvarum¹ : tai kur kas didesni pusamžiai tų radioaktyvių branduolių, kurių N 126, lyginant su tais, kurių N

Dukart magiškaisiais vadinami branduoliai, kurių ir N , ir Z yra magiški. Šie branduoliai ypač patvarūs, jie - labiausiai paplitź gamtoje tų elementų izotopai.

Remiantis apvalkalo modeliu, galima daryti išvad¹, jog stabilesni yra branduoliai, turintys lyginį skaičių protonų ir lyginį skaičių neutronų. Ne tokie stabilūs turėtų būti branduoliai, kurių tik vienas skaičius (N arba Z )yra lyginis, ir nepatvariausi - su nelyginiais N ir Z .

273 stabilūs gamtiniai izotopai pagal protonų ir neutronų skaičiaus taisyklź pasiskirsto taip :

Z N Izotopų skaičius

lyginis lyginis 166

lyginis nelyginis 47

nelyginis lyginis 55

nelyginis nelyginis 5

A.Bekerelio atrastas radioaktyvumo reiškinys buvo pirmasis branduolinių reakcijų pavyzdys - vieno elemento branduolių virtimas kito elemento branduoliais. Dabar žinome labai daug branduolinių reakcijų. Jos priskiriamos prie fizikinių reiškinių ir todėl nagrinėjamos fizikos kurse.

Aptarsime elektronų elgsenos atomuose dėsningumus. Pagal šiuolaikines pažiūras periodišk¹ elemento savybių kitim¹, didėjant branduolio krūviui (elemento eilės numeriui), s¹lygoja periodiškas elektroninio apvalkalo sandaros kitimas. Todėl šio apvalkalo sandaros tyrimas - vienas svarbiausių chemijos uždavinių . Pagal E.Rezerfordo pasiūlyt¹ modelį elektronai - tai dalelės, skriejančios plokščiomis orbitomis aplink branduolį. Vėliau buvo įrodyta, jog taip nėra. Paaiškėjo, kad elekyronų, kaip ir kitų elementarių dalelių judėjimo, negali aprašyti klasikinės machanikos dėsniai. Būdingiausias elektronų ypatumas yra jų elgsenos dvilypumas - jie vienu metu gali turėti ir dalelių, ir bangų savybių :kaip ir dalelės, elektronai turi tam tikr¹ masź ir krūvį, o judantis elektronų srautas, kaip ir bangos, gali difraguoti. Nuo įprastų kūnų elektronas skriasi tuo, kad negalima tuo pat metu tiksliai nustatyti jo koordinatės atome ir greičio. Elektronas gali būti bet kurioje erdvės aplink branduolį vietoje, tačiau jo buvimo tikimybė nėra visur vienoda.

Erdvė aplink branduolį, kurioje elektrono buvimo tikimybė yra pakankamai didelė, vadinama orbitale.

Šiuolaikiniame atomo modelyje elektrono būsen¹ nusako keturi parametrai - kvantiniai skaičiai.

Pagrindinis kvantinis skaičius n rodo elektrono energij¹ ir jo atstum¹ nuo branduolio. Jis gali būti bet kuris sveikas skaičius (n ¥). Istoriškai atomo energijos lygmenys buvo pažymėti raidėmis K, L, M, N, O, P. Šie simboliai vartojami ir dabar lygiagrečiai su pagrindinio kvantinio skaičiaus n reikšme. Štai K sluoksniu vadinamas energijos lygmuo, kurio n 1, L sluoksniu - lygmuo, kurio n 2 ir t.t.

Šalutinis kvantinis skaičius l nusako atominės orbitalės form¹. Jis gali būti lygus sveikiems skaičiams nuo 0 iki n - 1 (l 0, 1, , n - 1). Kiekvien¹ l reikšmź atitnka tam tikros formos orbitalė. Kai l 0, atominė orbitalė nepriklausomai nuo pagrindinio kvantinio skaičiaus reikšmės yra sferinė (s orbitalė). Kai l 1, atominė orbitalė yra hantelio formos ( p obitalė). Dar sudėtingesnės formos orbitalės, atitinkančios didesnes l reikšmes (2, 3 ir 4 - d, f, g orbitalės).

Magnetinis kvantinis skaičius m apibūdina atominės orbitalės padėtį erdvėje išorinio magnetinio arba elektrinio lauko atžvilgiu. Magnetinis kvantinis skaičius kinta šuoliškai ir yra susietas su orbitiniu kvantiniu skaičiumi - gali būti intervale nuo l iki l, įskaitant ir 0. Vadinasi, kiekvien¹ l reikšmź atitinka 2l 1 magnetinio kvantinio skaičiaus reikšmių.

Sukinio kvantinis skaičius s gali būti tik dviejų reikšmių : ½ ir –½. Jos atitnika dvi galimas elektrono magnetinio momento kryptis,kurios yra viena kitai priešingos.

Elektronų pasiskirstymas kvantiniuose lygmenyse

Kaip ir bet kuri sistema, elektronai siekia energijos minimumo. Kad t¹ pasiektų, jie turi būti tam tikros būsenos - pasiskirstź orbitalėse pagal šiuos dėsningumus :

Paulio principas : atome negali būti elektronų su vienodais keturiais kvantiniais skaičiais.

Hundo taisyklė : elektronai išsidėsto vienodose orbitalėse taip , kad jų sukinių suma būtų maksimali.

Klečkovskio taisyklė : energetinės būsenos užpildomos tokia seka, kad pagrindinio ir šalutinio kvantinių skaičių suma būtų minimali, o , esant pastoviai n+l reikšmei, pirmiausia užpildomos būsenos, kurių n mažesnis.

Pavyzdys.Išnagrinėsime Klečkovskio taisyklės taikym¹ nustatant, kaip išsidėsto elektronai kalio (Z=19) ir skandžio (Z=21) atomų orbitalėse.

1)Prieš kalį esančio elemento argono (Z=18) elektroai orbitalėse pasiskirsto taip : 1s²2s²2p 3s²3p .

Ieškant vietos naujam elektronui K atome, pagal Klečkovskio taisyklź reikia pasirinkti orbitalź 4s (kvantinių skaičių suma n +l=4+0=4), lyginant su orbitale 3d (kvantinių skaičių suma n+l=3+2=5), nes tada n+lreikšmė yra mažesnė.

Todėl K atomui : 1s²2s²2p 3s²3p 4s¹.

2)Prieš skandį esančio elemento kalcio ( Z=20) elektronai orbitalėse išsidėstź taip :1s²2s²2p 3s²3p 4s².

Iš orbitalių 3d (n+l=3+2=5)ir 4p (n+l=4+1=5), pasiskirstant elektronams Sc atome, reikia pasirinkti orbitalź 3d, nes jos n=3 yra mažesnis, o suma n+l=5 abiejų yra vienoda.

Skandžio elektronai orbitalėse išsidėstź taip :1s²2s²2p 3s²3p 3d¹4s².

Duomenys apie branduolio sandar¹ ir elektronų išsidėstym¹ atomuose leidžia išnagrinėti D.Mendelejevo periodinź sistem¹ iš fundamentalių fizikos pozicijų.

Periodinės D.Mendelejevo sistemos pirmųjų dvidešimties elementų atomų elektronų konfigūracija

Duomenys apie branduolio sandar¹ leidžia daryti išvad¹, kad vienareikšmis cheminio elemento požymis yra branduolio krūvis Z, lygus protonų skaičiui branduolyje ir elemento eilės numeriui periodinėje lentelėje. Santykinės atominės elementų masės, pateikiamos lentelėje, yra gamtoje randamų elemento izotopų santykinių atominių masių vidurkiai.

Elektronų skaičius elektriškai neutraliame atome lygus protonų skaičiui branduolyje, t.y. elemento eilės numeriui Z. Elektronų energijos lygmenų skaičius priklauso nuo periodo numerio. Kuo šis numeris didesnis, tuo daugiau yra energijos lygmenų, kuriuose išsidėstź elektronai, ir tuo išoriniai energijos lygmenys toliau nuo branduolio.

Elektronų skaičių periode galima rasti pagal formules :nelyginių periodų :

Ln = (n+1)² ,

2

lyginių periodų :

Ln = (n+2)² ;

2

Ln - elementų skaičius periode, n - periodo numeris.

Iš pateiktų formulių matome, jog pirmajame periode turi būti 2 elementai, antrajame ir trečiajame - po 8, ketvirtajame ir penktajame - po 18, šeštajame - 32, neužbaigtame septintajame periode irgi turėtų būti 32 elementai. Taigi elementų skaičius perioduose sutampa su maksimaliu elektronų skaičiumi energijos lygmenyse 2 - 8 - 18 - 32.

Pagrindinių pogrupių skaičių irgi lemia maksimalus elektronų skaičius energijos lygmenyje - 8. Pereinamųjų elementų skaičius ketvirtajame, penktajame ir šeštajame periode lygus 10. Jį lemia skirtumas tarp maksimalių elektronų skaičių M ir L sluoksniuose : 18 - 8=10, t.y. lygus maksimaliam elektronų skaičiui d pasluoksnyje.

Kadangi viename periodinės sistemos šalutinių pogrupių yra iš karto 3 pereinamieji elementai, kurių cheminės savybės panašios :

IV periodas Fe - Co - Ni

V periodas Ru - Rh - Pd

VI periodas Os - Ir - Pt,

tai šalutinių, kaip ir pagrindinių pogrupių, skaičius lygus 8.

Lantanidų ir aktinidų, kurie išskirti į atskiras eiles periodinės lentelės apačioje, skaičius atitinkamai turi būti lygus skirtumui tarp maksimalaus elektronų skaičiaus N irM sluoksniuose : 32-18=14, t.y. lygus maksimaliam elektronų skaičiui f pasluoksnyje.

Taigi griežtas elementų išsidėstymo periodinėje sistemoje periodiškumas visiškai paaiškinamas nuosekliu energijos lygmenų užpildymu. Periodinį dėsnį dar labiau įtvirtino elektroninės elementų struktūros kitimo dėsningumai, kuriuos pirmasis nustatė N.Boras. Tam prog¹ davė 72 - ojo elemento savybių numatymas remiantis jo elektronine struktūra. Tuo metu šis elementas dar nebuvo atrastas, ir chemikai jo ieškojo mineraluose, turinčiuose retųjų elementų. Tačiau elementų elektroninės struktūros kitimo dėsningumai rodė, jog lantanidų gali būti tik 14, o elementas su Z =72 yra cirkonio analogas. Tas elementas - hafnis - buvo aptiktas cirkonio rūdose. N. Boro teorija ir periodinis dėsnis triumfavo.

Kita labai svarbi išvada : elektronai, užpildydami išorinius energijos lygmenis, juose išsidėsto periodiškai. Dėl to periodiškai keičiasi elementų ir jų junginių cheminės savybės.

Štai antrajame periode yra aštuoni elementai :

Li - 1s²2s¹ Be - 1s²2s² B - 1s²2s²2p¹ C - 1s²2s²2p²

N -1s²2s²2p³ O - 1s²2s²2p F - 1s²2s²2p Ne - 1s²2s²2p.

Pereinant nuo ličio prie neono, branduolio krūvis palaipsniui didėja nuo Z=3, iki Z=10, dėl to elektronus stipriau traukia branduolys ir atomų spinduliai sumažėja :

elementas Li Be B C N O F

atomo spindulys, nm 0.156 0.111 0.083 0.065 0.055 0.047 0.042.

Todėl gebėjimu atimti elektronus (tipiškos metalų savybės) ypač psižymi ličio atomai. Pradedant ličiu ir baigiant fluoru, ši savybė pamažu silpnėja. Pastarasis elementas tipiškas nemetalas, t.y. geba prisijungti elektronus.

Nuo sekančio elemento - natrio (Z=11) - elementų elektroninė struktūra kartojasi. Todėl išorines elektronų orbitales galima bendra forma pavaizduoti taip :

ličio ir natrio - n s¹ ( n - periodo numeris)

berilio ir magnio - n s²

boro ir aliuminio - n s²n p¹

anglies ir silicio - n s²n p² ir t.t.

Ketvirtjame periode atsiranda pereinamieji elementai, kurie priklauso šalutiniams pogrupiams.

Vieno pogrupio elementų išorinių sluoksnių elektronai yra išsidėstź vienodai, o vienos grupės skirtingų pogrupių elementų elektronai - panašiai.

Svarbiausia išvada yra tokia : narūralios elementų eilės atomų elektronų konfiguracijos kinta periodiškai, todėl periodiškai kinta elementų savybės.

Periodinio dėsnio atradimas ir cheminių elementų tradimas sistemos sukūrimas buvo nepaprastai svarbūs ne tik chemijai, bet ir visam gamtos mokslui. Šis atradimas praturtino žmonijos žinias vienu pagrindinių gamtos dėsningumų. Vertindamas šio atradimo reikšmź, F.Engalsas rašė : ‘Mendelejevas, nes¹moningai pritaikźs Hegelio dėsnį apie kiekybės perėjim¹ į kokybź, atliko mokslinį žygdarbį, kurį dr¹siai galima pastatyti šalia Leverjė atradimo - dar nežinomos planetos - Neptūno - orbitos apskaičiavimo’.