Группы и периоды

Литий, натрий и калий стоят в одном столбце, и у всех трёх ровно один электрон на внешней оболочке.

Брось маленький кусочек лития в воду, и он будет тихо шипеть. Натрий носится по поверхности и может загореться. Калий почти сразу вспыхивает сиреневым пламенем. Три разных металла, три варианта одной и той же реакции, и каждый раз она бурнее. Все три стоят в группе 1 таблицы, один под другим. Столбец собрал элементы, которые ведут себя похоже, а порядок внутри столбца показывает, какой из них реагирует сильнее всего.

У группы общие внешние электроны

Химия происходит снаружи атомов. Когда два атома встречаются, отдаются, забираются или становятся общими электроны внешней оболочки, которые называются валентными. У элементов одной главной группы одинаковое число валентных электронов. У атомов группы 1 их 1, у группы 2 их 2, а в p-блоке это номер группы минус 10: у группы 13 их 3, у группы 17 их 7, у группы 18 их 8. Исключением является гелий с заполненной первой оболочкой из 2 электронов.

Раз внешние электроны совпадают, совпадает и химия. Каждый металл группы 1 образует с хлором соединение в соотношении один к одному: LiCl, NaCl, KCl. Каждому металлу группы 2 нужны два атома хлора: MgCl₂, CaCl₂. Хорошо изучи одного члена группы, и ты сможешь неплохо угадывать свойства остальных. Легенда модели позволяет подсвечивать по одному семейству, чтобы ты видел, где каждое из них находится.

Период добавляет одну оболочку

Номер периода показывает, сколько электронных оболочек занято. Натрий стоит в периоде 3, и его 11 электронов распределены как 2, 8, 1: три оболочки. У калия, строкой ниже в периоде 4, 19 электронов, распределённых как 2, 8, 8, 1: четыре оболочки. При движении по периоду у каждого следующего элемента на один протон и один электрон больше, и новый электрон обычно попадает на ту же внешнюю оболочку, пока она не заполнится. Затем следующий период начинается с новой оболочки.

Это объясняет и то, почему калий реагирует бурнее натрия. Его единственный внешний электрон находится на одну оболочку дальше от ядра и сильнее экранирован внутренними электронами, поэтому удерживается слабее и легче теряется. При движении вниз по группе 1 каждый шаг добавляет оболочку, и каждый шаг делает металл активнее. Цезий, почти в самом низу, взрывается в воде.

У нескольких групп есть семейные названия, которые будут встречаться тебе снова и снова. Группа 1 (без водорода) является группой щелочных металлов, группа 2 щелочноземельных металлов, группа 17 галогенов, а группа 18 благородных газов. Группы 3–12 вместе составляют переходные металлы. Подсчёт внешних электронов там не так прост, потому что электроны добавляются во внутреннюю d-оболочку, а на внешней остаётся один или два. Поэтому железо, кобальт и никель, стоящие рядом в одном периоде, похожи друг на друга больше, чем члены главной группы на своих соседей по строке.

Электронная конфигурация на карточке

Карточка в модели показывает электронную конфигурацию каждого элемента в краткой форме. У натрия это [Ne]3s¹. Часть в скобках означает «те же внутренние электроны, что у неона», а 3s¹ означает один электрон на s-орбитали третьей оболочки. У хлора [Ne]3s² 3p⁵, что в сумме даёт 7 электронов на третьей оболочке. У каждого элемента группы 17 конфигурация заканчивается на s² p⁵, поэтому они так похожи. Запоминать эти строки не нужно, но полезно увидеть, что последняя часть повторяется вниз по столбцу.