Глава 14. БУДОВА ТА ЗАПОВНЕННЯ ОБОЛОНОК СКЛАДНИХ АТОМІВ. ТЕОРІЯ ПЕРІОДИЧНОЇ СИСТЕМИ ЕЛЕМЕНТІВ

Д.І. МЕНДЕЛЄЄВА

Послідовність заповнення електронних

Оболонок атомів

Видатний російський учений Д.І. Менделєєв (1834-1907), почесний професор (1880 р.) Київського університету св. Володимира емпірично відкрив періодичну залежність зміни властивостей елементів від їх атомної ваги. Ці властивості надзвичайно красиво наводяться у вигляді таблиці елементів Д.І. Менделєєва (рис.14.1).

Усі відомі елементи утворюють 8 вертикальних стовпчиків – груп елементів. Номер групи відповідає найвищій позитивній валентності елемента. Групи складаються з двох а і б підгруп. Наприклад, а-підгрупа лужних металів і б-підгрупа і або а–підгрупа і б-підгрупа галогенів. Елементи однієї підгрупи мають подібні властивості, але у залежності від того, у якій підгрупі вони знаходяться по різному змінюють свої властивості при збільшенні атомного номера . Так у а-підгрупі збільшення супроводжується збільшенням хімічної активності елементів, тоді як у б-підгрупі - навпаки зменшенням. Горизонтальні рядки таблиці називаються періодами й позначаються арабськими цифрами. Всередині кожного періоду спостерігається плавна зміна властивостей від активних металів до неметалів і інертних газів. У періодах, починаючи з 6-го, знаходяться близькі за властивостями групи з 14 елементів, які називаються лантаноїдами і актиноїдами

З розвитком атомної фізики стали відомі факти, які свідчать, що властивості атомів залежать від кількості електронів у його складі і їх розподілу між окремими оболонками атомів:

· атомний номер у періодичній системі елементів характеризує заряд ядра або кількість електронів в атомі;

· спостерігається чергування мультиплетності від парної до непарної при збільшенні ;

· властивості іонів подібні до властивостей атома з атомним номером на одиницю меншим.

Скористаємося тепер моделлю атомів, у якій знехтуємо спін-орбітальною взаємодією. У цьому випадку стаціонарний стан електрона в атомі визначається квантовими числами . Послідовність заповнення електронних станів атома визначається двома принципами:

· принципом виключення Паулі, згідно якого в атомі може бути лише один електрон із даним набором чотирьох квантових чисел;

· принципом мінімуму енергії, згідно якого при заданому числі електронів в атомі заповнюються стани з мінімальною енергією.

Вони допомагають знаходити розподіл електронів між електронними оболонками атома – станами з однаковими квантовими числами - головним і орбітальним , який називається електронною конфігурацією. Для раціонального наведення електронної конфігурації користуються відповідними квантовими числами , біля яких вказують кількість електронів на оболонці, наприклад, , тощо.

Спочатку повинні заповнюватись стани з найменшими квантовими числами, бо абсолютні значення енергії цих стаціонарних станів найбільші. Кількість станів при заданих квантових числах обмежена:

(1) у стані з 4-ма квантовими числами за принципом Паулі може знаходитись лише один електрон;

(2)у стані з 3-ма квантовими числами за принципом Паулі може знаходитись лише 2 електрони з різними магнітними спіновими числами

(3) на оболонці- стані із двома квантовими числами знаходиться електронів. Залежно від квантового числа l оболонки називаються На кожній з оболонок може бути скінченне число електронів, яке визначається кількістю можливих значень магнітного орбітального числа та магнітного спінового числа . Максимально кількість станів на оболонках та їхня електронна конфігурація наведені в таблиці 14.1.

Таблиця 14.1. Максимальна кількість електронів на оболонках

l	0	1	2	3	4
Оболонка	s	p	d	F	g
максимальна кількість станів	2	6	10	14	18
електронна конфігурація заповненої оболонки	s²	p⁶	d¹⁰	f¹⁴	g¹⁸

Повністю заповненим оболонкам відповідають нульові значення сумарних орбітальних і спінових моментів Тому при визначенні термів для незаповнених оболонок усі повністю заповнені електронами оболонки атома можна не враховувати.

(4) При даному може бути станів із різними квантовими числами , бо

Електронний стан із головним квантовим числом називається шаром. У таблиці 14.2 наведені значення максимальної кількості станів у шарах.

Таблиця 14.2. Максимальна кількість електронів у шарі

N	1	2	3	4	5
назва шару	K	L	M	N	O
Кількість станів 2n²	2	8	18	32	50

З таблиці 14.2 видно, що найбільша кількість електронів на шарі з даним значенням головного квантового числа може збігатися з кількістю елементів у періодах періодичної системи елементів, принаймні, при малих . Тому ймовірно, що періодичність властивостей елементів зі зміною атомного номера може бути зв’язана з періодичною зміною заповнення електронних оболонок при зростанні .

Періодична система елементів

Розглянемо зміни електронної конфігурації при збільшенні атомного номера . Енергія електронів у атомі залежить від квантових чисел , причому вона зростає як при збільшенні так і .

Правило заповнення електронних оболонок було сформульовано Маделунгом,яке виконується в основному в загальних рисах . Заповнення оболонок іде в порядку зростання суми квантових чисел , причому для кожного значення суми в міру зростання квантового числа . Чим менше головне квантове число , тим більша енергія зв’язку, тобто тим нижче на шкалі енергії знаходиться електрон, бо , коли . Тому спочатку будуть заповнюватись шари і із квантовими числами і 2, що відповідає першому та другому періодам періодичної системи елементів.

У першому періоді знаходиться 2 елементи і , бо заповнюється К-шар з , у якому є лише одна оболонка з станами.

У другому періоді заповнюється -шар з з двома і оболонками, у якому може бути лише станів. Тому другий період містить 8 елементів: 2 стани на оболонці й 6 станів на оболонці ( ). Згідно принципу Паулі, в цих станах, принаймні, одне із квантових чисел або повинно бути для двох станів різним.

Нажаль, точно не можливо вказати, які із цих станів дійсно заповнені електронами, бо модель атома дуже наближена. Вона не враховує тонкощі у взаємодії електронів багатоелектронних атомів, що не дозволяє використовувати принцип мінімуму енергії. Тому для визначення електронної конфігурації, як і у випадку встановлення енергетичної ієрархії термів (розділ 11.3), використовують емпіричні правила Хунда (Гунда). Згідно правилам Хунда, найменшу енергію мають стани з найбільшим сумарним спіновим числом і сумарним орбітальним числом . Число набуває значень, що дорівнюють , коли оболонка заповнена менше ніж наполовину, і , коли вона заповнена більш ніж наполовину та коли рівне половиніі. На рис.14.2 наведена схема послідовності заповнення електронами оболонки .

Спочатку заповнюються стани з і різними а потім стани з і різними значеннями

Рис.14.2. Заповнення станів 2р оболонки з конфігурацією 2рⁿ, n=1…6.

Основні стани атомів визначаються за емпіричними правилами Хунда, наприклад, основний стан атому вуглецю, у якого на р оболонці 2 електрони має сумарне спінове число і основний стан становить . В атомі азоту і основний стан . Якщо оболонка заповнена більше чим на половину для визначення основних станів можна використовувати правило еквівалентних електронів. Наприклад, для атома кисню, у якого на р оболонці 4 електрони, потрібно використати 2 еквівалентних електрони, що призводить то терму . Електронні конфігурації елементів перших двох періодів періодичної системи елементів наведені в таблиці 14.3.

Таблиця 14.3. Електронні конфігурації елементів перших двох періодів таблиці Менделєєва.

Пе- ріод	Елемент	електронна конфігурація			Основний стан	Потенціал іонізації eV_i
		К	L
1	1 H водень	1s¹			²S_1/2	13,54 еВ
1	2 He гелій	1s²			¹S₀	24,58
	3 Li літій	1s²	2s¹		²S_1/2	5,37
	4 Be берилій	1s²	2s²		¹S₀	9,32
	5 B бор	1s²	2s²	2p¹	²P_1/2	8,4
2	6 C вуглець	1s²	2s²	2p²	³P₀	11,22
	7 N азот	1s²	2s²	2p³	⁴S_3/2	14,53
	8 О кисень	1s²	2s²	2p⁴	³P₂	13,61
	9 F фтор	1s²	2s²	2p⁵	²P_3/2	17,42
	10Ne неон	1s²	2s²	2p⁶	¹S₀	21,56

Третій період починається з лужного металу натрію, в якому 11-й електрон починає заповнювати 3-й період, тобто М-шар із головним квантовим числом . На трьох оболонках цього шару може бути розміщено 18 електронів, бо найбільша кількість можливих станів цього шару є . Проте третій період включає, як це видно з таблиці Менделєєва, лише 8 елементів. Тут уперше зустрічається розбіжність між експериментом і моделлю атома. Основною причиною цієї розбіжності є те, що в моделі не врахований енергетичний внесок орбітального руху електронів. Він залежить від - «відцентрової енергії електронів», де - відстань електрона від ядра. Кулонівська й «відцентрова» енергії мають різні знаки (дивись радіальну частину рівняння Шредінґера формула (8.48)), тому внесок «відцентрової» енергії може порушити плавне зменшення енергії електронів зі збільшенням . Він відіграє більш важливу роль при більших зарядах ядра , бо при більших можливі стани з більшими орбітальними квантовими числами . Ця обставина є причиною того, що після заповнення оболонки 3p у атомі аргону , наступний 19-й електрон в атомі калію починає заповнювати оболонку , а не оболонку. Електронна конфігурація елементів третього періоду наведена в таблиці 14.4.

Таблиця 14.4. Електронна конфігурація елементів 3-го періоду

Період	Елемент	електр.конфігур. Ne							Основний
		K	L		M				стан	V_i еВ
		1s	2s	2p	3s		3p	3d	стан	V_i еВ
	11 Na натрій	1s²	2s²	2p⁶		3s¹			²S_1/2	5,14
	12 Mg магній	1s²	2s²	2p⁶		3s²			¹S₀	7,61
	13 Al алюміній	1s²	2s²	2p⁶		3s²	3p¹		²P_1/2	5,96
3	14 Si кремній (сіліцій)	1s²	2s²	2p⁶		3s²	3p²		³P₀	8,15
	15 P фосфор	1s²	2s²	2p⁶		3s²	3p³		⁴S_3/2	10,48
	16 S сірка	1s²	2s²	2p⁶		3s²	3p⁴		³P₂	10,36
	17 Cl хлор	1s²	2s²	2p⁶		3s²	3p⁵		²P_3/2	13,01
	18 Ar аргон	1s²	2s²	2p⁶		3s²	3p⁶		¹S₀	15,76

Четвертий період. Дев’ятнадцятий електрон починає заповнювати - шар із квантовим числом з 4-ми оболонками 4s, 4p, 4d, 4f, на яких може розміститись 32 електрона. Проте, залишилась ще незаповненою - оболонка, на якій може розміститись ще 10 електронів. Тому 4-й період розпочинається заповненням - оболонки (це і )), а потім після її заповнення починає забудовуватися незаповнена – оболонка, яка утворює групу з 10-ти перехідних елементів (від до і, нарешті, після її забудови починає заповнюватись оболонка (елементи від до Період закінчується утворенням симетричної замкненої структури електронних оболонок інертного газу криптону. На цьому закінчується 4-й період, хоча залишилися ще незаповнені і оболонки. Електронна конфігурація атомів 4-го періоду наведена в таблиці 14.5.

Таблиця 14.5. Електронна конфігурація елементів 4-го періоду.

Пер	елемент	Електронна конфігурація					Основ. стан	V_i еВ
			M		N
		конфіг. Ne	3p	3d		4s
	19 K калій	1s²2s²3s²3p⁶				4s¹	²S_1/2	4,32
	20 Ca кальцій	(................)				4s²	¹S₀	6,11
	21 Sc скандій	(................)		3d¹		4s²	²D_1/2	6,54
	22 Ti титан	(................)		3d²		4s²	³F₂	6,82
	23 V ванадій	(................)		3d³		4s²	⁴F_3/2	6,74
4	24 Cr хром	(................)		3d⁵		4s¹	⁷S₃	6,76
	25 Mn марганець	(................)		3d⁵		4s²	⁶S_5/2	7,43
	26 Fe залізо	(................)		3d⁶		4s²	⁵D₄	7,87
	27 Co кобальт	(................)		3d⁷		4s²	⁴F_9/2	7,86
	28 Ni нікель	(................)		3d⁸		4s²	³F₄	7,63
	29 Cu мідь	(................)		3d¹⁰		4s¹	²S_1/2	7,72
	30 Zn цинк	(................)		3d¹⁰		4s²	¹S₀	9,39
	31 Ga галій 32 Ge германій	(................) (................)	4p¹ 4p²	3d¹⁰ 3d¹⁰		4s² 4s²	²P_1/2 ³P₀	5,27 7,88
	33 As арсен	(................)	4p³	3d¹⁰		4s²	⁴S_3/2	9,81
	34 Se селен 35 Br бром 36 Kr криптон	(................) (................) (................)	4p⁴ 4p⁵ 4p⁶	3d¹⁰ 3d¹⁰ 3d¹⁰		4s² 4s² 4s²	³P₂ ²P_3/2 ¹S₀	9,75 11,84 14

З 37-го елемента починається 5-й період періодичної системи елементів. 37 елемент утворюється при заповненні О-шару із квантовим числом . Цей шар має 4 оболонки , на яких можна розмістити 50 електронів.

Спочатку в 5-тому періоді починає заповнюватись - оболонка, утворюючи лужний і лужноземельний елементи. Потім, як і в попередньому 4-му періоді, починає заповнювати 10 станів незаповненої оболонки, утворюючи підгрупу перехідних -металів із 10-ти елементів до й лише після цього забудовується оболонка, утворюючи елементи . П’ятий період закінчується 54 елементом ксеноном.

Усього п’ятий період має, як і попередній 4-й період, 18 елементів. Електронна конфігурація елементів 5-го періоду наведена в таблиці 14.6.

Таблиця 14.6. Електронна конфігурація елементів 5-го періоду

період	Елемент	електрон. конфіг.				Основний стан	V_i еВ
		конфіг. Kr	N	О
		конфіг. Kr	4d	5s	5p
	37 Rb рубідій			5s¹		²S_1/2	4,18
5	38 Sr стронцій			5s²		¹S₀	5,69
	39 Y ітрій		4d¹	5s²		²D_3/2	6,22
	40 Zr цирконій		4d²	5s²		³F₂	6,84
	41 Nb ніобій		4d⁴	5s¹		⁶D_1/2	6,88
	42 Mo молібден		4d⁵	5s¹		⁷S₂	7,10
	43 Tc технецій		4d⁵	5s²		⁶S_5/2	7,28
	44 Ru рутеній		4d⁷	5s¹		⁵F₅	7,36
	45 Rh родій		4d⁸	5s¹		⁴F_9/2	7,46
	46 Pd паладій		4d¹⁰			¹S₀	8,33
	47 Ag срібло		4d¹⁰	5s¹		²S_1/2	7,57
	48 Cd кадмій		4d¹⁰	5s²		¹S₀	8,99
	49 In індій		4d¹⁰	5s²	5p¹	²P_1/2	5,76
	50 Sn олово		4d¹⁰	5s²	5p²	³P₀	7,37
	51 Sb сурма(стибій)		4d¹⁰	5s²	5p³	⁴S_3/2	8,64
	52 Te телур		4d¹⁰	5s²	5p⁴	³P₂	9,01
	53 I йод		4d¹⁰	5s²	5p⁵	²P_3/2	10,44
	54 Xe ксенон		4d¹⁰	5s²	5p⁶	¹S₀	12,13

Після ксенону починається 6-й період. Він починається з 55 елемента лужного металу цезію, у якого заповнюється оболонка - шару із квантовим числом . Наступним елементом за нам є лужноземельний елемент , у якому заповнюється оболонка . Після цього починає, так як і в 5-му періоді забудовуватись незаповнена оболонка, на якій може бути 10 електронів. Проте електрону, починаючи з Z=58, енергетично вигідніше займати незаповнену оболонку, на якій може розміститись 14 електронів. Таким чином, утворюються елементи, що отримали назву лантанідів. Лише після заповнення оболонки продовжує забудовуватись оболонка , після заповнення якої, починаючи з (талій), забудовуватись 6p – оболонка . З 87 елементу починає заповнюватись -шар з квантовим числом (таблиця 14.8).Починається 7-й період системи елементів. Спочатку в ньому заповнюються стани і .При цьому утворюються елементи лужний метал францій і лужноземельний метал радій. З починає заповнюватись 6d¹ оболонка , а з торію , іде заповнення оболонки, і утворюється група з 14 елементів, що отримала назву актинідів ( ).

Таблиця 14.7. Електронна конфігурація елементів 6-го періоду

пе-рі-од

Елемент

електрон. конфіг.

основний стан

V_i еВ

Xe +

55 Сs цезій

6s¹

²S_1/2

3,89

56 Ba барій

6s²

¹S₀

5,2

57 La лантан

5d¹

6s²

²D_3/2

5,61

58 Ce церій

4f²

6s²

³І₄

6,91

59 Pr празеодим

4f³

6s²

⁴Н_9/2

5,76

60 Nd неодим

4f⁴

6s²

⁵I₄

6,31

61 Pm прометій

4f⁵

6s²

⁶H_5\2

6,3

62 Sm самарій

4f⁶

6s²

⁷F₀

5,7

63 Eu європій

4f⁷

6s²

⁸S_7/2

5,66

64 Gd гадоліній

4f⁷

5d¹

6s²

⁹D₂

5,98

65 Tb тербій

4f⁹

⁶H_15/2

5,85

66 Dy диспрозій

4f¹⁰

6s²

⁵I₈

5,93

67 Ho гольмій

4f¹¹

6s²

⁴I_15/2

6,02

68 Er ербій

4f¹²

6s²

³H₆

6,10

69 Tm тулій

4f¹³

6s²

²F_7/2

6,18

70 Yb ітербій

4f¹⁴

6s²

¹S₀

6,25

71 Lu лютецій

4f¹⁴

5d¹

6s²

²D_3/2

5,48

72 Hf гафній

4f¹⁴

5d²

6s²

³F₂

7,5

73 Ta тантал

4f¹⁴

5d³

6s²

⁴F_3/2

7,89

74 W вольфрам

4f¹⁴

5d⁴

6s²

⁵D₀

7,98

75 Re реній

4f¹⁴

5d⁵

6s²

⁶S_5/2

7,87

76 Os осмій

4f¹⁴

5d⁷

6s¹

⁵D₄

8,7

77 Ir іридій

4f¹⁴

5d⁷

6s²

⁴F_9/2

9,1

78 Pt платина

4f¹⁴

5d⁹

6s²

³D₃

8,96

79 Au золото

4f¹⁴

5d¹⁰

6s¹

²S_1/2

9,23

80 Hg ртуть

4f¹⁴

5d¹⁰

6s²

¹S₀

10,43

81 Tl талій

4f¹⁴

5d¹⁰

6s²

6p¹

²P_1/2

6,1

82 Pb свинець

4f¹⁴

5d¹⁰

6s²

6p²

³P₀

7,42

83 Bi вісмут

4f¹⁴

5d¹⁰

6s²

6p³

⁴S_3/2

7,29

84 Po полоній

4f¹⁴

5d¹⁰

6s²

6p⁴

³P₂

8,43

85 At астат

4f¹⁴

5d¹⁰

6s²

6p⁵

²P_3/2

9,5

86 Rn радон

4f¹⁴

5d¹⁰

6s²

6p⁶

¹S₀

10,75

Таблиця 14.8. Електронна конфігурація елементів

7-го періоду

Пе-рі-

од

Елемент

конфігурація Xe +

V_i еВ

87 Fr францій

7s¹

²S_1/2

3,98

88 Ra радій

7s²

¹S₀

5.98

89 Ac актиній

7s²6d¹

²D_3/2

6,9

90 Th торій

7s²6d²5f¹

³F₂

5,7

91 Pa протакт.

7s²6d¹5f²

⁴K_11/2

5,7

92 U уран

7s²6d¹5f³

⁵L₆

93 Np нептуній

7s²6d¹5f⁴

⁶L_11/2

5,9

94 Pu плутоній

7s²5f⁶

⁷F₆

5,71

95 Am америц.

7s²5f⁷

⁸S_7/2

5,19

96 Cm кюрій

7s²5f⁷6d¹

⁹D₂

6,09

97 Bk верклій

7s²¹5f⁸6d¹

⁸H_17/2

6,3

98 Cf каліфор.

7s²5f¹⁰

⁵I₈

6,41

99Esейнштейн.

7s²5f¹¹

⁴I_15/2

6,8

100 Fm фермій

7s²5f¹²

³H₆

6,7

101 Md менделевій

7s²5f¹³

²F_7/2

6,5

102 No нобелй

7s²5f¹⁴

¹S₀

6,84

103 Lr лоуренцій

7s²5f¹⁴6d¹

²D_3/2

5,83

104 Rf резерфордій

7s²5f¹⁴6d²

³F₂

105 Db дубній

7s²5f¹⁴6d³

⁴F_3/2

106 Sg сіборгій

107 Bh борій

108 Hs хасій

109 Mt мейтнерій

110 Ds дармштадтій

~7s²5f¹⁴6d⁴

~7s²5f¹⁴6d⁵

~7s²5f¹⁴6d⁶

~7s²5f¹⁴6d⁷

~7s¹5f¹⁴6d⁹

Ця група елементів аналогічна за своїми властивостями групі елементів, у якій заповнюються оболонка, і які називаються лантанідами (лантаноїдами). Після 105 елемента стійких елементів у природі не існує. Неможливість стабільного існування важких елементів пояснюється тим, що сили кулонівського відштовхування протонів в атомному ядрі не можуть бути врівноважені ядерними силами притяжіння і ядро стає нестійким. Перевага сил кулонівського відштовхування протонів у ядрі над силами між нуклонами ядра обумовлюється дальнодіючим характером кулонівських сил.

В 1994р. в Центрі дослідження важких іонів в Дармштадті (Германія) були штучно синтезовані хімічні елементи з =111 та 112. Перший елемент отримав назву рентгеній , другий –копернікий. Елемент з =112 офіційно признаний Міжнародним інститутом теоретичної та прикладної хімії і напевно буде введений в періодичну таблицю Менделєєва Синтез елементів з більше 112 активно розробляється і досліджується в провідних спеціалізованих центрах Росії ( Об’єднаний інститут ядерних досліджень,Дубна), Германії (Центр дослідження важких іонів, Дармштадт) , США(Національна лабораторія Лоренс Лівермор , Каліфорнія).

У таблиці 14.9 зведені дані про кількість електронів, що заповнюють різні шари й оболонки. Стрілками вказана послідовність заповнення оболонок з урахуванням «відцентрової» енергії.

Розгляд заповнення електронних оболонок показує, що він відбувається дуже закономірно. В кожній підгрупі періодичної системи знаходяться елементи з однаковою кількістю електронів на зовнішній оболонці. Вони мають однаковий стан і подібні властивості, що, наприклад, ілюструє таблиця 14.10.

Таблиця 14.10. Електронні конфігурації у підгрупах
	s¹	s²	s²p¹	s²p²	s²p³	S²p⁴	s²p⁵	s²p⁶
2	₃Li	₄Be	₅B	₆C	₇N	₈O	₉F	₁₀Ne	1s¹
3	₁₁Na	₁₂Mg	₁₃Al	₁₄Si	₁₅P	₁₆S	₁₇Cl	₁₈Ar	2s²2p⁶
4	₁₉K	₂₀Ca	-	-	-	-	-	-	3s²3p⁶
	₂₉Cu	₃₀Zn	₃₁Ga	₃₂Ge	₃₃As	₃₄Se	₃₅Br	₃₆Kr	3d¹⁰
5	₃₇Rb	₃₈Sr	-	-	-	-	-	-	4s²4p⁶
	₄₇Ag	₄₈Cd	₅₁In	₅₂Sn	₅₃Sb	₅₄Te	₅₅I	₅₄Xe	3d¹⁰
6	₅₅Cs	₅₆Ba	-	-	-	-	-	-	5s²5p⁶
	₇₉Au	₈₀Hg	₈₁Tl	₈₂Pb	₈₃Bi	₈₄Po	₈₅At	₈₆Rn	4f¹⁴5d¹⁰
7	₈₇Fr	₈₈Ra							6s²6p⁶

Таблиця 14.9. Послідовність заповнення атомних оболонок

²S_1/2

¹S₀

²P_1/2

³P₀

⁴S_3/2

³P₂

²P_3/2

¹S₀

Зі зміною спостерігається чергування мультиплетності від парної до не парної і має місце подібність властивостей однократно іонізованого атома з атомом, що має атомний номер на одиницю менший Наприклад, перша група - група водню має один слабко зв’язаний електрон на ns оболонці, а під нею знаходиться - заповнена симетрична сильно зв’язана оболонка. Ця група елементів має однакові властивості, а саме: дублетні терми, одновалентність по відношенню до водню, водневоподібні спектри тощо.

До другої групи належать і лужноземельні метали . Вони мають заповнену оболонку й два електрони на периферійній оболонці. Вони подібні за своїми хімічними та спектральними властивостями: двохвалентні хімічні зв’язки, синглетні терми тощо. Аналогічний розгляд елементів у групах можна було б і продовжити, розглядаючи групи бора (III), вуглецю (IV), азоту (V), кисню (VI), фтору(VI), інертних газів (VII) тощо. Отже можна дійти до висновку, що елементи однієї групи мають однакову будову периферійної електронної оболонки й однакові властивості.

Таблиця 14.11. Електронна конфігурація підгрупи скандію.
	елемент	Ел. конфігурація	Основний стан
4	₂₁Sc	Ar+ 3d¹4s²	²D_3/2
5	₃₉Y	Kr+ 4d¹5s²	²D_3/2
6	₅₇La	Xr+ 5d¹6s²	²D_3/2
7	₈₉Ac	Rn+ 6d¹7s²	²D_3/2

Треба також звернути увагу ще й на те, що в деяких групах єпідгрупи, в якихбільш глибока оболонка або заповнена. Наприклад, у першій групі є підгрупа металів , у другій групі є підгрупа, в яку входять , у третій групі є підгрупа, у яку входять (таблиця 14.11), тощо. Елементи кожної підгрупи мають однакові властивості й мають подібну будову своїх периферійних електронних оболонок. Таким чином, можна дійти до висновку, що періодичний закон Д.І. Менделєєва відображає періодичність у заповненні електронних оболонок. Атоми з подібною будовою (конфігурацією) електронних оболонок мають подібні властивості. У подальшому буде також показано, що будова найбільш глибоких шарів у всіх елементів подібна й тому вони мають подібні рентгенівські спектри. Усе це і всі інші експериментальні дані свідчать, що квантова механіка задовільно пояснює всі закономірності періодичної системи Менделєєва.

Дата добавления: 2018-05-09; просмотров: 414; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 42 43 44 45 464748 49 50 51 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!