Периодическая система Д.И. Менделеева и электронная структура

Наглядным выражением закона Д. И. Менделеева служит периодическая система элементов Д. И. Менделеева.

Рассмотрим связь между положением элемента в периодической системе и электронным строением его атомов. У каждого последующего элемента периодической системы на один электрон больше, чем у предыдущего.

Полные записи электронных конфигураций химических элементов приведены в таблице 1.1

Первый период состоит из двух элементов: водорода и гелия. Атомом гелия заканчивается формирование слоя К (n=1) или [He].

У элементов второго периода формируется слой L (n=2) или [Ne]; сначала 2s-орбиталь, затем последовательно три р-орбитали, например - Li и Be относятся к s-элементам, остальные шесть элементов периода - р-элементы.

У элементов третьего периода заполняется слой M (n=3), состоящий из 3s-, Зр- и Зd-орбиталей. Как и во втором периоде, у двух первых элементов (Na и Mg) заполняются s-орбитали, у шести последних (Al -Ar) - р-орбитали.

В четвертом периоде начинает формироваться слой N (n=4), и период начинается с s-элемента калия (KLM 4s¹). Это обусловлено тем, что энергия 4s-подуровня несколько ниже, чем энергия 3d-подуровня. В соответствие с правилом Клечковского (n+1) у 4s (4) ниже, чем (n+1) у 3d (5). После заполнения 4s-орбитали заполняется Зd- орбиталь. Элементы, начиная со Sc (KLM Зd¹4s²) до Zn (KLM Зd¹⁰4s²), являются d-элементами, причем у хрома наблюдается «провал» электроона с s- на d-орбиталь (KLM Зd⁵4s¹).

Четвертый период завершается формированием 4р-орбитали у криптона KLM Зd¹⁰4s²4р⁶ или [Kr]. Всего в четвертом периоде 18 элементов.

Пятый период аналогичен четвертому периоду, а именно: у двух первых (s-элементов Rb и Sr) и шести последних (р-элементов In - Xe) заполняется внешний слой. Между s- и р-элементами располагаются десять d-элементов (Y - Cd), у которых заполняются d-opбитaли предвнешнего слоя (4d-подслой).

Шестой период содержит 32 элемента. В шестом периоде, как и в пятом, после заполнения s-орбитали начинается формирование d-орбитали предвнешнего слоя (5d-слоя) у лантана:

La (Z=57)

ls²2s²2p⁶Зs²Зp⁶Зd¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰5s²5p⁶5d¹6s²

У следующих за лантаном 14 элементов (Ce-Lu) энергетически более выгодно 4f-состояние по сравнению с 5d-состоянием. Поэтому у этих элементов происходит заполнение 4f-орбиталей (третий снаружи слой).

Ce (Z=58) ls²2s²2p⁶Зs²Зp⁶Зd¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰4f²5s²5p⁶6s²

Lu (Z=71) 4f¹⁴5s²5p⁶6s²

Затем продолжается заполнение d-и р-орбиталей. Таким образом, в шестом периоде кроме двух s-элементов, десяти d-элементов и шести р-элементов, располагаются еще четырнадцать f-элементов (лантаноидов).

Седьмой период начинается и продолжается аналогично шестому периоду, однако формирование его не завершено. Он имеет также вставную декаду из d-элементов и четырнадцать 5f-элементов (актиноидов).

Дата добавления: 2013-12-14