§ 12. Значэнне перыядычнага закону і перыядычнай сістэмы Д. І. Мендзялеева для развіцця навукі
Характарыстыка хімічнага элемента па яго становішчы ў перыядычнай сістэме і будове атама
Па становішчы хімічнага элемента ў перыядычнай сістэме можна даць даволі поўную яго характарыстыку. Ключавую ролю адыгрывае атамны (парадкавы) нумар, які вызначае будову атама. Будова электроннай абалонкі атама, у сваю чаргу, вызначае састаў простых і складаных рэчываў, якія ўтвараюцца, і іх уласцівасці.
Вывучаючы хімію ў 8-м класе, вы ўжо складалі характарыстыку хімічнага элемента. У 11-м класе вы будзеце больш шырока выкарыстоўваць набытыя веды пра будову атама і стан электронаў у атаме і апісваць элемент па наступным плане.
1. Становішча ў перыядычнай сістэме (атамны нумар, перыяд, група), адносная атамная маса.
2. Будова атама:
- а) састаў ядра: зарад, лік пратонаў, а таксама нейтронаў для вызначанага нукліду;
- б) будова электроннай абалонкі: агульная колькасць электронаў, лік энергетычных узроўняў, размеркаванне электронаў па энергетычных узроўнях (электронная схема), падузроўнях (формула электроннай канфігурацыі) і арбіталях (электронна-графічная схема);
- в) канфігурацыя знешняга электроннага слоя.
3. Ступені акіслення атама элемента (найвышэйшая, найніжэйшая). Электраадмоўнасць.
4. Простае рэчыва: хімічная формула, уласцівасці простага рэчыва (агрэгатны стан пры н. у., метал ці неметал).
5. Злучэнні элемента: вышэйшы аксід і адпаведны яму гідраксід, характарыстыка іх кіслотна-асноўных уласцівасцей; формула вадароднага злучэння.
Д. І. Мендзялееў на падставе распрацаванай ім сістэмы хімічных элементаў выправіў значэнні атамных мас і валентнасці некаторых элементаў (Ве, In, Mo, Sb, Ce, Te, Y, Th, U і інш.), прадказаў існаванне 10 яшчэ не адкрытых элементаў (Sc, Ga, Ge, Po, At, Tc, Fr, Pa, Hf, Re). Адкрыццё гэтых элементаў пазней стала трыумфам перыядычнага закону.
Варта адзначыць, што, складаючы больш разгорнутую характарыстыку, можна правесці параўнанне электраадмоўнасці, металічных ці неметалічных уласцівасцей простага рэчыва, кіслотна-асноўных уласцівасцей аксідаў і гідраксідаў з аналагічнымі ўласцівасцямі іншых элементаў у групе або перыядзе. Меркаванні пра ўласцівасці рэчываў робяць цалкам дарэчным складанне некаторых ураўненняў рэакцый. Напрыклад, можна пацвердзіць кіслотныя ўласцівасці запісам раўнанняў рэакцый са шчолачамі, асноўныя — з кіслотамі, амфатэрныя — і з кіслотамі, і са шчолачамі. Аднак больш дэталёвыя веды кіслотна-асноўных і акісляльна-аднаўленчых уласцівасцей элементаў вы атрымаеце, вывучаючы раздзелы «Неметалы» і «Металы».
Прыклад 1. Па прыведзеным вышэй плане складзіце характарыстыку элемента азот.
1. Элемент азот мае хімічны знак N, атамны нумар Z = 7. Азот размешчаны ў другім перыядзе, малым, у IIA-групе, галоўнай. Адносная атамная маса Ar(N) = 14.
2. Будова атама азоту:
а) зарад ядра атама азоту +7. У састаў ядра атама азоту ўваходзяць 7 пратонаў. Самы распаўсюджаны ў прыродзе ізатоп азоту — гэта нуклід 14N. Лік нейтронаў у ядры гэтага нукліду роўны 14 – 7 = 7;
б) электронная абалонка атамаў азоту змяшчае 7 электронаў, якія размеркаваны па двух энергетычных узроўнях; электронная схема: 7N 2e–, 5e–;
формула электроннай канфігурацыі: 7N 1s22s22p3;
электронна-графічная схема:
7N 
в) канфігурацыя знешняга электроннага слоя: 2s22p3, значыць, азот — p-элемент.
3. Ступені акіслення атамаў элемента: найвышэйшая +5, паколькі на знешнім энергетычным узроўні атама знаходзіцца 5 электронаў, найніжэйшая –3. Электраадмоўнасць: χ(N) = 3,0.
4. Простае рэчыва азот з’яўляецца неметалам, агрэгатны стан пры н. у. — газ, хімічная формула N2.
5. Формула вышэйшага аксіду , аксід азоту (V), кіслотны;
формула гідраксіду, адпаведнага вышэйшаму аксіду, , гідраксід кіслотны, азотная кіслата;
вадароднае злучэнне , лятучае, паколькі азот з’яўляецца неметалам.
Менавіта пазнанне заканамернасцей дазволіла Д. І. Мендзялееву не проста прадказаць існаванне многіх элементаў, але і скласці досыць дакладную характарыстыку іх уласцівасцей. На момант стварэння табліцы было вядома ўсяго толькі 63 хімічныя элементы. Для неадкрытых элементаў у табліцы яму давялося пакінуць пустыя месцы, каб не парушаць перыядычнасць. Так, элемент, які павінен ісці за цынкам і размяшчацца пад алюмініем, ён назваў экаалюмініем. Д. І. Мендзялееву няцяжка было здагадацца, што яго адносная маса будзе каля 70, бо ў цынку яна роўная 65, а ў наступнага вядомага на той час элемента мыш’яку — 75. Злучэнні алюмінію з хлорам пры высокай тэмпературы валодаюць лятучасцю, значыць, і аналагічнае злучэнне экаалюмінію павінна быць лятучым. Апісанне ўласцівасцей экаалюмінію ён закончыў словамі: «Можна спадзявацца, што ён будзе адкрыты спектральным даследаваннем, падобна да таго, як адкрыты наступныя за ім індый і талій…» Такім чынам, было дадзена не толькі апісанне ўласцівасцей, але і спосаб знаходжання, зададзены кірунак пошуку.
Прайшло пяць гадоў, і французскі вучоны Л. дэ Буабадран спектральным метадам адкрыў новы элемент (галій), вылучыўшы яго з мінералу, здабытага ў Пірэнейскіх гарах. Вучоны быў нямала здзіўлены, калі праз Парыжскую акадэмію навук атрымаў ліст з Расіі. У ім паведамлялася, што ў апісанні ўласцівасцей галію правільна ўсё, акрамя шчыльнасці — не 4,7, а 5,9. Зрабіўшы больш якасную ачыстку металу, Буабадран пераканаўся, што першапачаткова была дапушчана памылка: шчыльнасць усё ж такі складала 5,9.
Вы, напэўна, паспелі здагадацца, што аўтарам ліста быў, вядома, Д. І. Мендзялееў.