Периодическая система химических элементов

Систематика химических элементов

Д.И. Менделеев расположив 63 известных тогда элемента в порядке возрастания их атомных весов обнаружил периодическую повторяемость химических свойств атомов элементов.

Сначала периодический закон гласил так: свойства простых тел и их соединений находятся в периодической зависимости от атомных весов элементов.

1 марта 1869 года признан днем открытия периодического закона, который представляет собой один из наиболее фундаментальных законов естествознания. Честь его открытия принадлежит Менделееву Д.И.

В 1914 г. Мозли, изучая спектры элементов, полученных при бомбардировке катодными лучами, установил прямолинейную зависимость частоты линии спектров от порядкового номера или заряда ядра. Современное определение периодического закона следующее:

свойства элементов и их соединений находятся в периодической зависимости от заряда ядра атома или от порядкового номера элемента.

Открытие Мозли устранило противоречия в расположении таких элементов, как калий и аргон, кобальт и никель.

Периодическая система является табличным отображением периодического закона и отражает электронное строение атомов.

Каждый период начинается элементом с новым значением главного квантового числа, при этом номер периода совпадает со значением n внешнего энергетического уровня. Каждый период заканчивается элементом с восьмиэлектронной конфигурацией внешнего энергетического уровня.

I период состоит из двух элементов. У водорода единственный электрон занимает самую низкую орбиталь. Гелий имеет два электрона с антипараллельными спинами, тем самым содержит полностью сформированный первый энергетический уровень.

У элементов II периода начинается заполнение второго энергетического уровня. У лития два электрона находятся на первом энергетическом уровне, т.е. повторяется электронная конфигурация гелия, а третий электрон открывает s-подуровень второго энергетического уровня. Для элементов II периода сначала происходит заполнение s-подуровня, а затем p -подуровня второго уровня (при заполненном первом уровне). У последнего элемента II периода - неона полностью сформирован второй энергетический уровень, т.е. заполнены все его.s- и p-орбитали.

Элементы, в атомах которых заполняется s -подуровень последнего уровня, называются s- элементами; если p-подуровень последнего уровня, то р- элементами. s - элементами являются первые два элемента каждого периода; p -элементами являются последние шесть элементов каждого периода, кроме I. III период идентичен II.

В IV периоде, который также открывается двумя s-элементами (К, Са), начиная со Sc происходит заполнение электронами d -подуровня, но предпоследнего третьего уровня, который остался незавершенным у элементов III периода. Заполнение 3d -подуровня осуществляется у 10-ти элементов от Sc до Zn. Последний электрон в атоме Zn попадает в состояние 3d¹⁰. Далее до Кr происходит заполнение р - подуровня 4 уровня. У Кr последний электрон попадает в состояние 4p⁶.

Элементы, в атомах которых происходит заполнение d- подуровня предпоследнего уровня, называются d- элементами.

V период аналогичен IV периоду.

В VI периоде после заполнения 6s-подуровня у лантана начинает формироваться 5d -подуровень. Затем заполнение 5d -подуровня прерывается и энергетически более выгодным становится заполнение f - подуровня 4-го уровня. У следующих после La 14 элементов - лантаноидов — формируется 4f -подуровень, который завершается у Lu. Далее от Hf до Hg продолжается заполнение 5d -подуровня.

Аналогичный порядок формирования энергетических уровней и у атомов элементов VII периода. У 14 элементов этого периода от Th до Lr- актиноидов — формируется 5f -подуровень.

Элементы, в атомах которых происходит заполнение f – подуровня предпредпоследнего уровня, называются f- элементами.

Таким образом, все элементы делятся на четыре электронных семейства:

s- семейство: 14 элементов (по 2 элемента в 7 периодах):

p- семейство: 30 элементов (по 6 элементов в 5 периодах);

d- семейство: 37 (по 10 элементов в 3 периодах и 7 в последнем периоде);

f- семейство: 28 элементов (лантаноиды и актиноиды).

Группы делятся на главную и побочную подгруппы:

в главных подгруппах стоят элементы, n которых равно номеру периода, а l принимает значение 0, 1;

в побочных подгруппах расположены элементы, n которых меньше номера периода, а l принимает значение 2, 3. У этих элементов происходит заполнение незавершенного предпоследнего (d – элементы) или предпредпоследнего (f -элементы) подуровней.

I, II, III периоды состоят только из элементов главных подгрупп.

Электронная структура атомов однозначно определяется зарядом ядра, по мере увеличения которого происходит закономерная периодическая повторяемость химических свойств элементов.

Дата добавления: 2013-12-12