Что такое группы и периоды периодической таблицы?

Группы: 18 столбцов

Группы нумеруются от 1 до 18 слева направо. Эту нумерацию рекомендует IUPAC — международная организация, устанавливающая правила химической номенклатуры. Во многих американских учебниках используется также более старая система, нумерующая только главные группы от 1A до 8A, поэтому 17-ю группу могут называть группой 7A, а 18-ю — группой 8A.

Группы 1, 2 и с 13 по 18 — главные группы. Группы с 3 по 12 в середине таблицы занимают переходные металлы.

Почему элементы одной группы ведут себя сходно

У элементов одной главной группы одинаковое расположение внешних электронов. У лития ([He] 2s¹), натрия ([Ne] 3s¹) и калия ([Ar] 4s¹) по одному валентному электрону, который они легко теряют, образуя ионы +1, например Na⁺. Поэтому все три — мягкие блестящие металлы, реагирующие с водой с образованием газообразного водорода и гидроксида.

Та же идея работает в правой части таблицы. У фтора, хлора, брома и иода по семь валентных электронов (ns² np⁵), и каждый принимает ещё один, образуя ионы −1, например Cl⁻. В результате каждый из них соединяется с натрием в одинаковом соотношении 1:1: NaF, NaCl, NaBr и NaI.

Названия главных групп

В 1-й группе, помимо водорода, находятся щелочные металлы: литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций. Во 2-й группе — щёлочноземельные металлы, от бериллия до радия. Группы с 3 по 12 — переходные металлы, к которым относятся повседневные металлы, такие как железо, медь, серебро и золото.

13-я группа — группа бора, 14-я — группа углерода. 15-я группа — группа азота, её также называют пниктогенами, а 16-я — группа кислорода, или халькогены. В 17-й группе находятся галогены, такие как фтор, хлор, бром и иод, а в 18-й — благородные газы, такие как гелий, неон, аргон, криптон, ксенон и радон.

Периоды: 7 строк

Периоды нумеруются от 1 до 7 сверху вниз. Номер периода равен номеру внешней электронной оболочки, которую использует атом: у каждого элемента 3-го периода, от натрия до аргона, валентные электроны находятся на третьей оболочке (3s и 3p).

Периоды имеют разную длину, потому что в каждом заполняется свой набор подоболочек. В 1-м периоде всего 2 элемента (водород и гелий), во 2-м и 3-м по 8, в 4-м и 5-м по 18, а в 6-м и 7-м по 32, если считать лантаноиды и актиноиды, напечатанные под основной таблицей.

Что меняется вдоль периода

При движении слева направо вдоль периода у каждого элемента на один протон и на один электрон больше, чем у предыдущего. Дополнительные электроны попадают на ту же внешнюю оболочку, а растущий положительный заряд ядра притягивает их всё сильнее.

В результате атомы, как правило, становятся меньше, электроотрицательность и энергия ионизации растут, а элементы меняются от металлов к неметаллам. Хорошо это видно на 3-м периоде: натрий, магний и алюминий — металлы, кремний — металлоид, фосфор, сера и хлор — неметаллы, а аргон — благородный газ. Электроотрицательность растёт от 0,93 у натрия до 3,16 у хлора.

Как найти группу и период элемента

Положение элемента можно определить по его электронной конфигурации. Наибольший номер оболочки даёт период. Для элементов s-блока номер группы равен числу внешних электронов; для элементов p-блока прибавьте 10. У серы [Ne] 3s² 3p⁴: наибольший номер оболочки 3, значит, она в 3-м периоде, а 6 внешних электронов относят её к 16-й группе. У кальция [Ar] 4s², поэтому он в 4-м периоде, 2-й группе.

Особого внимания требует гелий. У него всего 2 электрона (1s²), но он находится в 18-й группе, потому что, как и у других благородных газов, его внешняя оболочка заполнена.