Периодический закон и электронные конфигурации атомов

Лекция 3.

Квантово-механическая модель строения атома

Квантовая механика (КМ)– это раздел физики, который изучает состояние и движение объектов микромира, к которому нельзя применить классическую механику Ньютона.

Электрон

Д.И.Менделеев: Свойства элементов, а потому свойства образуемых ими простых и сложных тел, стоят в периодической зависимости т их атомного веса. Д.И.Менделеев предсказал существование трех элементов и дал характеристику их свойств исходя из периодической зависимости свойств известных к тому времени элементов на основе составленной им ПТ. Это элементы галлий (аналог известного к тому времени алюминия), германий (аналог кремния) и скандий (эка-бор).

Современная формулировка. Свойства элементов, а также формы и свойства их соединений находятся в периодической зависимости от зарядов ядер их атомов.

Физический смысл ПЗ заключается в периодической зависимости изменения свойств элементов, т.к. периодически повторяются электронные конфигурации валентных электронов в атоме при последовательном возрастании значений главного квантового числа.

Периодическая система элементов – система классификации химических элементов, созданная Д.И.Менделеевым. ПС позволяет выявить связи между химическими элементами, отражающие их сходство и различие. Она основана на периодической зависимости физических и химических свойств элементов от зарядов их ядер. Периодическая таблица – это графическое представление периодического закона. Структура ПТ с ее группами, подгруппами, периодами может рассматриваться как проявление определенной последовательности заполнения электронами энергетических уровней.

Период – совокупность химических элементов, горизонтально и последовательно расположенных в ПТ в порядке возрастания зарядов ядра их атомов.

Группы – совокупность элементов, образующих вертикальные столбцы и обладающих сходными свойствами, потому что они имеют одинаково заполненные внешние электронные слои.

Различают короткую и длинную форму ПТ. Короткая – это форма, при которой большие периоды записываются в две строки. При записи образуются главные (А) и побочные (В) подгруппы (элементы главной подгруппы смещены обычно влево, а побочной – вправо). Первый, второй и третий называют малыми (короткими) периодами, а четвертый- седьмой – большими (длинными) периодами. Декада (вставная декада) – совокупность десяти элементов одного периода, характеризующихся последовательным заполнением в их атомах d- подуровня.

Номер периода численно равен максимальному значению главного квантового числа внешних электронов элементов рассматриваемого периода.

Номер группы численно равен максимальной положительной степени окисления элемента или стехиометрической валентности. Аналоги (электронные аналоги)– элементы, близкие по свойствам, входящие в состав одной подгруппы ПС.

Большинство химических элементов – это металлы (их более 90). Характерным свойством металлов является способность их атомов отдавать внешние электроны и превращаться в положительно заряженные ионы: Ме = Меⁿ⁺ + nе.

Характерным свойством неметаллов является способность их атомов присоединять электроны и образовывать отрицательно заряженные ионы. В том и другом случаях атомы стремятся образовать устойчивую электронную конфигурацию, характерную для инертных (благородных) газов, расположенных в VIII группе.

Рассмотрим электронные конфигурации всех элементов ПС в основном состоянии (состояние с наименьшей энергией электронов данного атома). Электроны, находящиеся на орбиталях внешнего электронного уровня, называются валентными и играют основную роль в образовании химической связи. Элементы, у которых заполняется s,p,d,f подуровни называют соответственно s,p,d,f –элементами.

Внутренняя горизонтальная периодичность элементов обусловлена двухэтапным заполнением электронами p,d,f орбиталей. Первый этап заполнения заключается заполнением электронами с одинаковым спином, а второй – с противоположным.

Электронная конфигурация

s–элементы ns^1-2 IA,IIA (щелочные и щелочно-земельные металлы)

p –элементы ns²np^1-6 IIIA-VIIIA (металлы-неметаллы-благородные газы)

d – элементы ns² (n-1)d^1-10 IB- VIIIB (металлы)

f - элементы ns² (n-1)d¹ (n-2)f^1-14 IIIB (лантаноиды и актиноиды).

Изменение свойств в периодах и группах:

Усиление немет. свойств (увеличение П.И., ЭО, умен. радиуса атомов)

__________________________________ (в периодах)

Усиление мет. свойств

(умен.П.И.,ЭО, увел. радиуса атома)

(в группах)

Дата добавления: 2014-01-03