D. I. Mendeleyevning davriy qonuni va elementlar davriy jadvali

  Kimyo, Nazariy

Davriy qonun 1868 yilda D. I. Mendeleyev tomonidan kashf etilgan bo’lib, uning klassik ta’rifi quyidagicha: “Kimyoviy elementlar va ular hosil qilgan birikmalarning shakl va xossalari elementlar atom og’irliklariga davriy ravishda bog’liqdir«. Davriy qonun kashf etilgan davrda hali atomning tarkibi va tuzilishi noma’lum edi. Shu sababli elementlarning asosiy tavsifi sifatida ularning atom massalari qabul qilingan.

Lekin atom tuzilishi nazariyasi yaratilib, atomning tarkibi (yadro, proton, neytron, elektron) to’g’risida aniq ma’lumotlar yuzaga kelgandan so’ng davriy qonunga berilgan ta’rif o’rniga hozirgi zamon ta’rifi yuzaga keldi: “Kimyoviy elementlar va ular birikmalarining xossa va tuzilishlari element atomlari yadro zaryadlariga davriy ravishda bog’liqdir”. Davriy qonunning grafik tasviri sifatida kimyoviy elementlar jadvalini D. I. Mendeleyev 1870 yilda tuzgan.

Davriy jadvalning yuzdan ortiq varianti mavjud bo’lib, bu sohada Lotar Meyeming xizmatlari ham katta. Hozirgi vaqtda davriy jadvalning “qisqa davrli varianti” va “uzun davrli variant”laridan foydalaniladi. Davriy jadval 7 ta davr (gorizontal qator) va 8 ta gruppa (ustun)dan iborat (“qisqa davrli variant”).

Davr deb, elementlarning ishqoriy metalldan boshlanib, inert gaz bilan tugaydigan tabiiy davriy qatoriga aytiladi. Element joylashgan davrning raqami uning atomidagi elektron orbita (qavatlar) sonini ko’rsatadi. Davrlar uchga bo’linadi: kichik (I— III); katta (IV—VI) davrlar va tugallanmagan (VII) davr.

Davrlar. I davrda 2 ta (H va He), II va III davrlarda 8 tadan, IV—V davrlarda 18 tadan, VI davrda 32 ta va VII davrda 24 ta — hammasi bo’lib 110 ta element joylashgan.

Gruppalar deb, davriy sistemadagi katta va kichik davr elementlarini o’z ichiga olgan vertikal qatorlarga aytiladi. Har bir gruppa asosiy (A) va qo’shimcha (B) gruppalarga bo’linadi. Asosiy gruppachalaming raqami shu gruppadagi elementlar tashqi elektron qavatidagi elektronlar soni (maksimal valentligi)ga to’g’ri keladi. Qo’shimcha gruppacha elementlari faqat katta davr elementlaridan iborat bo’lib, ularning valentligi bilan tashqi elektronlar soni o’zaro mos kelmasligi mumkin. Chunki ularda tashqi va tashqidan oldingi qavatlardagi ns(n -1)d elektronlar valent elektronlardir.

Shu o‘rinda I gruppa asosiy gruppachasi elementlarini qarasak, ularning tashqi elektron qavatlarida 1 tadan (ns1) elektronlari bo’lib, birikmalarida doimiy bir valentlik (NaCl, KF…) namoyon qiladilar. Shu gruppaning qo’shimcha gruppachasi elementlari (Cu, Ag, Au) esa tashqi va tashqidan oldingi qavatlardagi Сu (Зd104s1); Ag (4d105s1), Au (5d106s1) elektronlari hisobiga CuCl, CuCl2 (I va II), AgCl (I), AuCl3 (III) valentli birikmalar hosil qiladilar. Bunday holat barcha gruppalar asosiy va qo’shimcha gruppachalari uchun xosdir.

Davrlaming elementlar bilan to‘lib borishini kо‘rib chiqaylik. I davr 2 ta elementdan (H va He) iborat bo‘lib, ularning elektron tuzilishi juda oddiy 1s1 va 1s2. He atomida 2 ta elektron o’zaro juftlashgani (dublet qoidasi) uchun barqaror holat bo’lib, boshqa elementlar bilan birikma hosil qilmaydi.

II davrda 8 ta element bo’lib, ulardan 2 tasi (1s1 va 1s2) va Be(1s22s2) s-elementlardir. Z = 5 В dan boshlab, p-elementlar joylashgan. Ularning elektron tuzilishi bilan yuqorida tanishdik. Oxirgisi Ne bo’lib, uning tashqi elektron qavati 8 ta elektron (oktet qoidasi) bilan tugallangan.

III davr ham 8 ta (2 ta s: Na, Mg) va (6 ta p) elementdan iborat. Bu davr elementlarining elektron tuzilishi I, II davrlardagi elementlardan 3d — bo’sh orbitallari borligi bilan farqlanadi. Ba’zi hollarda, ayniqsa, Si, P, S, CI elementlari atomlarida shu 3d-orbitalga 3p- va 3s-orbitallardan elektronlarning ko’chishi tufayli o’zgaruvchan valentli birikmalar hosil qiladilar.

IV davr s-elementlar bilan boshlanib, К (Ar) 4s1, Ca (Ar) 4s2, 4s-orbital elektronlar bilan to‘Igan. Z = 21 element (Sc) dan boshlab, tashqidan oldingi 3d-orbitallar elektronlar bilan to’la boshlaydi. Shu bilan d-elementlar qatori boshlanadi. Sc (Ar)4s2 3d1 da elektron birinchi d-orbitalga joylashadi, undan keyingi elementlarda tartib raqam bir birlikka ortishi bilan Gund qoidasiga asosan, elektronlar bittadan bo’sh d-elektron yacheykani to’ldirib boradi. Bu tartib Z = 26 Fe atomigacha davom etadi.

Z = 24 element Cr da bu tartib biroz “buziladi”. Ya’ni uning oxirgi qavatlaridagi elektron tuzilishi 3d44s2 o’rniga, 4s orbitaldagi bitta elektronni 3d-orbitalga “o’tib ketishi” natijasida 3d54s1 bo‘lib, 6 ta toq elektronli barqaror elektron tuzilish yuzaga keladi:

Keyingi element Mn da yana 4s-orbitaldagi elektron juftlashadi:

Temirdan boshlab 3d-orbitaldagi elektronlar juftlashib boradi:

Z= 29 element (Cu) ga kelib, xromdagi singari 4s2— elektronlardan biri 3d-orbitalga o‘tadi va

bo‘ladi. Eng oxirgi 10-elektron rux atomining 4s-orbitalini to’ldirib, IV davming d-elementlari qatori tugaydi

Tartib raqami 31-element (Ga) dan boshlab, IV davrning p-elementlari boshlanadi. 31Ga(…3d104s24p1). Bu elementlarning 4p-orbitallarini elektronlar bilan to‘lib borishi II va III davr p-elementlari singari bo‘lib, 36-element Kr(…3d104s24p6) bilan tugaydi. V davr elementlari uchun ham elektron orbitallarning elektronlar bilan to‘lib borishi IV davrdagidek amalga oshadi. VI davr Z = 55 Cs(…6s1), Z = 56 Ba(…6s2) s-elementlari bilan boshlanadi. Z = 57 La — Lantan (…6s25d1) dan keyin tashqaridan uchinchi qavatdagi 4f-orbitallar elektronlar bilan to‘la boshlaydi. 58Ce(…4f25d06s2) dan gadoliniy 64Gd(…4f75d16s2) gacha f-orbitaldagi barcha yacheykalar bittadan elektronlar bilan to‘lib, keyingi elektron 5d-orbitalga o‘tadi.

Z = 65 terbiydan boshlab Tb (4f95d06s2) 4f-orbital elektronlari juftlasha boradi va Z = 70 Yb elementda (4f145d06s2) 4f orbital elektronlar bilan to’ladi. Shu singari Z =71 Lu (4f145d16s2) elementida ham 4f14 bo‘lib, 58—71 elementlar f-elementlar deyiladi. Ularning xossalari lantanga o’xshash bo‘lgani uchun bu elementlar lantanoidlar deyiladi.

VI davming keyingi 10 ta elementi Z = 71-80 (Hg) gacha 5d-orbitallar, Z = 81 (Tl) dan Z = 86 (Rn) gacha 6p-orbitallar elektronlar bilan to‘lib boradi. VI davr barcha davrlardan bir vaqtda s, p, d, f-elementlari (32 ta)ni o‘z ichiga olganligi bilan farq qilib turadi.

VII davr elementlarining elektronlar bilan to‘lib borish tartibi VI davrdagidek bo’ladi. Z = 89 Ac dan keyingi elementlarda 5f — orbitallar elektronlar bilan to‘lib boradi. Z = 90 (Th) dan Z = 103 (Lr) gacha elementlarning xossalari o’xshash bo’lgani uchun aktinoidlar deyiladi va ular ham f-elementlar oilasiga kiradi. Bu elementlarning deyarli barchasi radioaktiv elementlardir