Электронная структура атомов и периодическая система элементов

Периодический закон Д.И. Менделеева, открытый в 1869 году, в настоящее время формулируется так: свойства элементов, а также формы и свойства их соединений находятся в периодической зависимости от заряда ядра их атомов.

Периодическая система элементов является графическим выражением периодического закона. Последовательность расположения элементов в периодической системе согласуется с последовательностью заполнения электронами энергетических уровней и подуровней.

Заполнение каждого последующего уровня K (n=1), L (n=2), M (n=3), N (n=4), Q (n=5) означает новый период, где максимальное значение главного квантового числа соответствует номеру периода, в котором находится химический элемент. Следовательно, к одному периоду относятся элементы, в электронной структуре атомов которых заполняется одно и то же число квантовых уровней. Последовательность энергетических уровней и подуровней элементов первых пяти периодов периодической системы элементов представлена в табл. 2.2.

Таблица 2.2

Электронная структура атомов и периодическая система элементов

Периодом называется последовательный ряд элементов, размещённых в порядке возрастания заряда ядра атомов, электронная конфигурация которых изменяется от ns¹ до ns²p⁶ (или до ns² в первом периоде). Каждый период (кроме первого) начинается со щелочного металла, у которого заполняется одним электроном s-орбиталь внешнего уровня и заканчивается инертным газом, у которого внешняя орбиталь заполняется 8-ю электронами.

Второй и третий (малые) периоды содержат по 8 элементов, Большие периоды помимо s- и р-элементов имеют в своём составе по 10 d-элементов (четвёртый и пятый периоды), а также по 14 f-элементов (шестой и седьмой периоды) (табл. 2.3).

Таблица 2.3

Структура периодической системы элементов

Периодическая система содержит восемь групп (по числу электронов на внешнем электронном уровне). Группы элементов делятся на главные и побочные.

Пример. Электронные формулы элементов с порядковыми номерами 22 и 32 имеют следующий вид:

₂₂ Ti 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶ 3d²4s² ─ титан расположен в четвёртом периоде, т.к. заполняется четыре энергетических уровня, в побочной подгруппе (валентные электроны расположены на s- и d-орбиталях). Группа четвёртая (по числу валентных электронов).

₃₂ Ge 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d ¹⁰4s²4р² ─ германий находится в четвёртом периоде, в главной подгруппе (s- и р-орбиталь) четвёртой группы.

В одних и тех же группах и в одних и тех же подгруппах расположены элементы с одинаковым строением внешних электронных оболочек (электронные аналоги), которые оказывают наибольшее влияние на химические свойства элементов. Поэтому можно сказать, что в одних и тех же группах и подгруппах находятся элементы со сходными свойствами, что находит своё выражение в составе высших оксидов, гидроксидов и летучих водородных соединений (табл. 2.4)

Таблица 2.4

Формулы некоторых соединений в зависимости от положения

элементов в периодической системе

Поиск по сайту: