|
|||||||
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Периодический закон и система элементов
1.2 Периодический закон и система Д.И.Менделеева. Современная формулировка. Периоды, группы, подгруппы с точки зрения строения атома. Атомные радиусы. Энергия ионизации. Сродство к электрону. Электроотрицательность.
В настоящее время Периодический закон имеет формулировку: свойства элементов и их соединений находятся в периодической зависимости от заряда ядра атома или порядкового номера элемента. Периодическая система элементов отражает электронное строение атомов. Каждый период начинается элементом, в атоме которого появляется электрон с новым значением главного квантового числа n. При этом номер периода совпадает со значением n внешнего энергетического уровня. Первый период состоит из двух элементов – водорода H(1s1) и гелия He(1s2), у которого полностью сформирован первый энергетический уровень (первый электронный слой). У элементов второго периода начинается заполнение электронами второго энергетического уровня (второго электронного слоя). Этот период начинается атомами Li(1s22s1) и Be(1s22s2), а далее идет заполнение электронами p-подуровня от одного электрона у атома B(1s22s22p1) до шести у атома Ne(1s22s22p6). Элементы, в атомах которых в последнюю очередь заполняется s-подуровень, называются s-элементами, а p-подуровень – p-элементами. Третий период построен аналогично второму. Он начинается атомами Na (1S2 2S2 2P6 3S1) или [ Ne]3S1 и магния [ Ne] 3S2.Далее заполняется p-подуровень от одного электрона у атома алюминия [Ne]3S23P1 до шести у атома Ar [Ne]3S23P6. В четвертом периоде после атомов K[Ar]4S1 и Ca[Ar]4S2 идет заполнение электронами 3d– подуровня от одного электрона у атома Sc[Ar]4S23d1 до десяти у атома Zn [Ar]4S23d10. Элементы, в атомах которых в последнюю очередь заполняется d -подуровень, называются d -элементами. Далее идет заполнение электронами p-подуровня от атома Ga[Ar]4s23d104p1 до заканчивающего четвертый период атома Kr[Ar]4s23d104p6. Пятый период построен аналогично четвертому и включает в себя s-элементы Rb[Kr]5s1 и Sr[Kr]5s2 , d-элементами от Y[Kr]5s24d1 до Cd[Kr]5s24d10 и p -элементами от In [Kr]5s24d105p1 до Xe[Kr]5s24d105p6. Шестой период начинается s -элементами Cs и Ba, за которыми следует La с одним электроном на 5d –подуровне, а у следующих за ним элементов (лантаноидов) от Ce до Lu формируется 4f - подуровень, после чего продолжает заполняться электронами начатый у лантана 5d - подуровень у элементов от Hf до Hg. Затем идет заполнение 6p - подуровня от атома Tl до завершающего период атома Rn. Аналогичный порядок формирования энергетических уровней и у атомов элементов седьмого периода. У элементов этого периода от Th до Lr - актиноидов – заполняется 5d - подуровень. Элементы, в атомах которых в последнюю очередь заполняется f - подуровень, называются f -элементами. Это лантаноиды в шестом и актиноиды в седьмом периодах. Таким образом, первый период содержит только два s - элемента. Второй и третий периоды содержат по 8 элементов (два – s и шесть p -). В четвертом и пятом периодах число элементов возрастает до 18 (два s -, шесть p - и десять d -), а в шестом и седьмом – до 32 элементов (два s-, шесть p -, десять d - и четырнадцать f -). Группы элементов делятся на подгруппы – главную и побочную. В главных подгруппах располагаются s- и p – элементы, а в побочных - d- и f - элементы. Электронная структура атомов однозначно определяется зарядом ядра. Причина периодического изменения свойств элементов заключается в том, что по мере роста заряда ядра происходит закономерная периодическая повторяемость электронных структур атомов, а следовательно, и повторяемость свойств элементов.
Некоторые периодические свойства атомов
1.Размеры атомов и ионов (атомные и ионные радиусы)
Атомы и ионы не имеют строго определенных границ вследствие волновой природы электронов. Поэтому определяют условные радиусы атомов и ионов, связанных друг с другом химической связью в кристаллах или молекулах. От начала к концу периода радиусы атомов уменьшаются, т.к. при одинаковом числе электронных слоев возрастает заряд ядра, а следовательно и притяжение им электронов. В больших периодах (четвертый-седьмой) эта зависимость усложняется наличием эффектов d- и f - сжатия – последовательным незначительным уменьшением атомных радиусов на протяжении десяти d - или четырнадцати f -элементов. При переходе от конца одного к началу другого периода размер атома резко возрастает вследствие заполнения нового электронного слоя. В пределах группы элементов радиусы атомов увеличиваются сверху вниз, так как возрастает число электронных слоев. Наиболее существенно это возрастание проявляется в главных подгруппах и в меньшей степени – в побочных. Радиусы ионов отличаются от радиусов атомов тем, что радиусы катионов меньше, а радиусы анионов больше радиусов соответствующих атомов. Радиусы ионов при одинаковых зарядах также находятся в периодической зависимости от порядкового номера элемента.
2. Энергия ионизации атомов
Энергией ионизации J называется энергия, которую необходимо затратить для отрыва и удаления электрона от атома с внешнего электронного слоя и выражается в джоулях или электронвольтах. Энергия ионизации является мерой восстановительной способности атома. Чем меньше J, тем в большей степени атом проявляет восстановительные свойства. Энергия ионизации зависит главным образом от радиуса атома, а также от его электронного строения и эффектов экранирования и проникновения внешних электронов внутрь атома. В пределах периода слева направо энергия ионизации атомов в общем возрастает из-за уменьшения атомных радиусов. Исключения обусловлены особенностями электронного строения того или иного атома. При переходе от конца одного к концу следующего периода энергия ионизации резко уменьшается вследствие увеличения атомных радиусов. В главных подгруппах энергия ионизации уменьшается, тогда как в избытке она немного возрастает вследствие меньшего увеличения атомных радиусов и влияния эффекта экранирования и проникновения внешних электронов внутрь атома. 3. Сродство к электрону. Это та энергия, которая выделяется при присоединения электрона к атому. Сродство к электрону (Е) выражается в тех же единицах, что и энергия ионизации, зависит от тех же факторов и является мерой окислительной способности атома. Чем больше Е, тем в большей степени атом проявляет окислительные свойства. В периодах слева направо сродство к электрону и окислительные свойства элементов возрастают. В группах сверху вниз сродство к электрону, как правило, уменьшается. Галогены (p – элементы седьмой группы) отличаются самым высоким сродством к электрону, т.к. при присоединении одного электрона к нейтральному атому они приобретают законченную электронную конфигурацию благородного газа. 4. Электроотрицательность. Это количественная мера способности атома, находиться в состоянии химической связи с другими атомами, перетягивать на свою сторону связывающие электронные пары. Электроотрицательность может быть выражена через энергию ионизации и сродством к электрону: ЭО= J + E джоулей или электроновольтах. 2
Однако, чаще используют относительные электроотрицательности (ОЭО), в шкале которых ОЭО атома лития принимается равной единице, а ОЭО атома фтора равной четырем. Электроотрицательность возрастает слева направо для элементов каждого периода и уменьшается сверху вниз для элементов одной и той же группы периодической системы. Элемент, обладающий большим значением электроотрицательности, проявляет металлические свойства слабее, чем элемент с меньшим значением электроотрицательности, и, наоборот, чем меньше значение электроотрицательности, тем сильнее выражены металлические свойства элемента. Поиск по сайту: |
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.005 сек.) |