Періодична система хімічних елементів Д.І. Менделєєва та електронна теорія будови атомів

Аналізуючи електронні конфігурації атомів, можна логічним шляхом одержати ті ж періодичні залежності, які Д. Менделєєв встановив, вивчаючи хімічні властивості елементів. Виявляється, будова періодичної системи пояснюється електронною теорією будови атомів.

В одному періоді містяться елементи, атоми яких в основному стані мають однакове число енергетичних рівнів. Так, атоми елементів першого періоду (Н, Не) мають один енергетичний рівень, другого періоду (Li, Ве, В, С, N, О, F, Ne) - два, сьомого періоду (від Fr до останнього, нещодавно одержаного, з Z = 110) - сім енергетичних рівнів тощо.

Число елементів у кожному періоді визначається максимально можливим сумарним числом електронів на енергетичних підрівнях, які заповнюються електронами в цьому періоді. Так, у елементів першого періоду заповнюється перший рівень. Найбільше число електронів цього рівня становить два - перший період містить два елементи (Н, Не).

У елементів другого періоду заповнюються 2s- і 2р-підрівні. Сумарне максимально можливе число електронів цих підрівнів становить вісім (2+6=8) - другий період має вісім елементів (від Lі до Nе включно).

У елементів третього періоду заповнюються Зs- і Зр-підрівні, найбільше сумарне число електронів цих підрівнів становить 18 (2+6+10 = 18) - цей період нараховує вісімнадцять елементів (від К до К_r включно).

У елементів шостого періоду електронами заповнюються 6s-, 6р-, 4f- та 5d-підрівні Сумарне максимально можливе число електронів цих підрівнів дорівнює 32 (2+6+14+10=32) - шостий період містить тридцять два елементи (від Сs до Rn включно) тощо.

В одній підгрупі містяться елементи, які мають не тільки подібні хімічні властивості, а й однакову будову зовнішніх енергетичних рівнів. За будовою зовнішніх енергетичних рівнів розрізняються s, р, d, f - елементи.

s-Елементи мають конфігурацію [ ] ns¹ або [ ] ns², де знак [ ] означає електронну конфігурацію попереднього інертного елемента. В кожному періоді міститься по два s-елементу, якими він починається.

s¹-Елементи - це елементи головної підгрупи (Н, Lі, Nа, К, Rb, Сs, Fr). У вільному стані вони є металами (крім водню).

До s² - елементів належать елементи головної підгрупи другої групи (Ве, Мg, Са, Sr, Ва, Rа). У вільному стані- це метали.

р-Елементи мають конфігурацію зовнішнього енергетичного рівня ns²nр^x, де 1≤ х ≤ 6, тобто в них заповнюються електронами р-орбіталі зовнішнього рівня. Максимальне число електронів трьох р-орбіталей дорівнює шести. У кожному періоді, крім першого, міститься по шість р-елементів. Це елементи головних підгруп третьої - восьмої груп: ns²nр¹ -А1, Gа, Іn, Тl; ns²nр² - С, Sі, Gе, Sn, Рb; ns³nр³ - N, Р, Аs, Sb, Ві; ns²nр⁴ -О, S, Sе, Те, Ро; ns²nр⁵ - F, СІ, Вr, І, Аl; ns²nр⁶ - Nе, Аr, Хе, Rn. Вони мають проміжні властивості між металічними та неметалічними або неметалічні властивості.

d-Елементи мають конфігурацію [ ]ns²(n-1)dх, 1< х < 10, тобто в них заповнюються електронами d-орбіталі передостаннього рівня. Максимальне число електронів п'яти d-орбіталей становить десять. У четвертому - шостому періодах після двох s-елементів знаходиться по десять d-елементів (Z=21 - ЗО, Z=39 - 49, Z=57, 72 - 80), у сьомому незакінченому періоді - елементи з Z=89,104 - 110. Усі вони належать до побічних груп і у вільному стані є металами. Ці елементи називають перехідними.

f-Елементи - це елементи, в атомах яких заповнюються орбіталі 4f-або 5f- підрівня. Оскільки максимальне число електронів семи f-орбіталей дорівнює 14, у шостому та сьомому періодах міститься по 14 f-елементів: лантоноїди - 4f-елементи з Z=58 - 71 та актиноїди - 5f-елементи з Z=90 - 103. f-Елементи знаходяться в побічній підгрупі третьої групи. Їх, як і d-елементи, називають перехідними. Всі вони у вільному стані є металами.

Число електронів на зовнішньому енергетичному рівні атомів елементів головних підгруп (крім Не) дорівнює номеру групи, в якій містяться елементи.

До елементів головних підгруп належать s- і р-елементи. Загальне число електронів на s - і р - підрівні дорівнює восьми. У періодичній системі вісім груп.

Таким чином, електронна теорія будови атома пояснила структуру періодичної системи елементів - число груп, підгруп, періодів, елементів у групах і періодах. Завдяки їй було з'ясовано положення в періодичній системі калію, аргону, кобальту, нікелю, телуру, йоду та ін. Отже, ця теорія підтверджує, що періодична система елементів Д. Менделєєва відображає об'єктивні зв'язки, які існують у природі.

Дата добавления: 2014-01-07