ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Периодический закон Д. И. Менделеева и строение электронных оболочек атомов из "Неорганическая химия" Для объяснения и предсказания свойств как уже существующих соединений, количество которых исчисляется миллионами, так и еще не полученных веществ требовалось свести многочисленные экспериментальные факты в единую систему. Такую систематизацию химических элементов и их соединений удалось создать на основании открытого в 1869 г. Д. И. Менделеевым периодического закона, в котором была вскрыта зависимость свойств химических 3(лементов от их атомных масс. [c.39] В настоящее время этот закон формулируется так свойства химических элементов, так же как и их соединений, находятся. в периодической зависимости от зарядов ядер их атомов (в формулировке Менделеева от их атомных весов ). [c.39] На учении о периодичности свойств элементов и их соединений строится вся современная химия. Периодический закон Д. И. Менделеева поставил работы по изучению свойств химических веществ, по синтезу новых соединений, т. е. все химические исследования, на научную основу. [c.39] Изучение взаимопревращения веществ, получение новых материалов, теоретическое исследование связей между атомами, ионами и молекулами в веществах, предвидение практического использования новых элементов — все это базируется на знании периодичности в изменении свойств элементов и их соединений. [c.42] С рассмотрения периодической зависимости наиболее важных свойств элементов от зарядов ядер их атомов начинается вторая часть этой книги. [c.42] Графическим выражением периодического закона является периодическая система элементов Д. И. Менделеева. Элементы в ней располагаются строго в порядке возрастания зарядов ядер их атомов. Так как заряд ядра определяет число электронов, то атомы каждого последующего элемента имеют на один электрон больще, чем атомы предыдущего. [c.42] Строение электронных оболочек атомов объясняет расположение элементов в семи периодах каждый период — это ряд элементов, начинающийся с активного щелочного металла и завершающийся благородным газом. [c.42] Первые три периода — малые — содержат соответственно 2, 8 и 8 элементов, которые названы Менделеевым типическими, так как они входят, в главные подгруппы, и их свойства типичны для элементов, располагающихся под ними. Остальные периоды (с четвертого по седьмой), содержащие 18, 32 и 21 элемент, называются большими. Каждый большой период может быть записан в два ряда (четный и нечетный), поэтому возможны два основных варианта периодической системы элементов — длиннопериодный и короткопериодный. [c.42] Короткопериодный вариант состоит из десяти рядов, причем каждый нечетный ряд (за исключением первого) состоит из восьми элементов. Первые два элемента четных рядов больших периодов и все элементы (за исключением первых двух) нечетных рядов этих же периодов входят в главные подгруппы. Поэтому в периодической системе восемь элементов каждого периода образуют восемь главных подгрупп, а остальные десять элементов каждого большого периода — восемь побочных подгрупп при этом девятый и десятый элементы объединяются с восьмым, вследствие чего восьмая побочная группа содержит триады элементов. Главные и побочные подгруппы короткопериодной формы системы элементов соответствуют группам А и В длиннопериодной формы. [c.42] Число элементов, входящих в тот или иной период, определяется строением электронных оболочек их атомов (табл. 3). [c.42] Атом водорода И имеет один электрон, располагающийся на первом энергетическом уровне, — 1х . Уровень К, включающий одну орбиталь, насыщается двумя электронами — 1 , имеющимися у атома гелия Не. Эти два элемента образуют первый период. [c.42] При дальнейшем увеличении заряда ядра начинает заполняться р-подуровень второго уровня, вмещаюш,ий шесть электронов, и образуются атомы последующих шести элементов от бора В до неона Ые — (Не)2 2р . Элементы, атомы которых завершают заполнение своей электронной оболочки на р-подуровне, называются р-э лементами. [c.43] Насыщение восемью электронами (электронным октетом) второго уровня соответствует образованию последнего в периоде элемента — пассивного в химическом отношении газа неона. [c.43] Одиннадцатый электрон занимает третий уровень и, начиная с одиннадцатого элемента — натрия Ыа, образуются атомы элементов третьего периода натрий Ыа и магний Mg— (Ые)3 а затем еще шесть элементов — от алюминия А1 до аргона Аг (Ые)3 3р . Третий период включает восемь элементов, так как на наружном уровне атома не бывает более восьми электронов, и следующий (19-й) электрон располагается на четвертом уровне. У атомов первых двух элементов четвертого периода (калий К и кальций Са) внешние электроны занимают -орбитали четвертого уровня (Аг)4 (см, рис. 9). [c.43] Следующие 10 элементов четвертого периода (со скандия 8с по цинк 2п) образуются при заполнении десятью злектронами пяти -орбиталей преднаружного уровня (Аг)4 3 (табл. 3). [c.43] Элементы, атомы которых завершают заполнение своей электронной оболочки на -подуровне, называются -элементами и располагаются в побочных подгруппах (или в группах В длиннопериодного варианта) системы элементов. [c.43] Максимальные числа электронов на 5-, р- и -подуровнях, объясняют, почему в каждом периоде (кроме первого) имеется по восемь элементов главных подгрупп, а в больших периодах — еще и по десять элементов побочных подгрупп. [c.44] У рубидия НЬ ( 37) — первого элемента пятого периода — последний электрон занимает энергетический -подуровень пятого уровня, который расположен ниже -подуровня четвертого уровня (см. рис. 9). Затем -подуровень насыщается у атомов стронция 8г ( 38) (Кг)5 , после чего образуются электронные оболочки последующих десяти -элементов с иттрия V ( 39) по кадмий С(1 ( 48) — (Kr )5 Ч . Начиная с индия 1п ( 49), электроны занимают три р-орбитали пятого уровня. Пятый период завершается шестым после индия р-элементом — благородным газом ксеноном Хе ( 54) — (Kг )5 Ч °5p — и включает, та1 им образом, 18 элементов. [c.44] Шестой период содержит 32 элемента вследствие возможности заполнения четырнадцатью электронами семи /-орбиталей четвертого уровня только после насыщения двумя электронами -орбитали шестого уровня. При этом образуются электронные оболочки атомов первых двух -элементов шестого периода цезия Сз ( 55) и бария Ва ( 56) — (Хе)6 . Благодаря близости энергетических -подуровней пятого уровня и /-подуровней четвертого уровня (рис. 9) можно считать, что у атомов элемента, стоящего за барием, — лантана Ьа ( 57) — последний по счету электрон располагается в /-орбитали четвертого уровня (Хе )6 Ч/, и у следующих за лантаном тринадцати элементов (кроме седьмого—гадолиния 0(1) электроны постепенно заполняют семь /-орбиталей четвертого уров ня. Примерно такая же картина наблюдается у элементов седьмого периода, следующих за актинием Ас ( 89). Следовательно, электроны семи /-орбиталей четвертого и пятого уровней соответствуют 14 элементам шестого и седьмого периодов. [c.44] Элементы, атомы которых завершают заполнение своей электронной оболочки на /-подуровнях, называются /-элементами и располагаются либо в семействе лантаноидов (шестой период), либо в семействе актиноидов (седьмой период). Последними четырнадцатыми членами этих семейств являются лютеций Ьи (лантаноид) и лоуренсий Ьг (актиноид), являющиеся первыми с1-элементами, соответственно, шестого и седьмого периодов. [c.44] Вернуться к основной статье