Курс общей химии. Мингулина, Масленникова, Коровин_1990 -446с (Учебник по химии), страница 6

Поэтому Зд-подуровень энергетически более выгоден по сравнению с 4р-подуровнем. У атомов этих десяти элементов — от скандия $с до цинка Хп — происходит заполнение соседнего с внешним энергетического подуровня. Элементы, в атомах которых в последнюю очередь заполняется й-подуровень, называются и'-э л е м е н т а м и. В каждом большом периоде Н-элементы располагаются вслед за з-элемеитами, которые начинают период.

Пятый период также иачинается з-элементами — рубидием и стронцием, за ними располагаются !О элементов, в атомах которых формируется 4д-подуровень. У атомов последних шести элементов пятого периода, начиная с индия и заканчивая ксеионом, формируется 5р-подуровень. При этом 4(-, 5й- и 5(-подуровни остаются полностью вакантными, пятый же период полностью завершен, Эта закономерность четко прослеживается, начиная с третьего периода.

У первых двух элементов шестого периода электроиы заполняют з-подуровень шестого энергетического уровня. Далее, как гз и во всех больших периодах, начинает заполняться б-подуровень соседнего с внешним, в данном случае пятого уровня. Затем заполнение д-подуровня прерывается и энергетически более выгодным становится заполнение )-подуровня четвертого уровня. А у следующих четырнадцати элементов — лантаноидов — формируется )-подуровень четвертого уровня, или У-слоя. Формирование четвертого энергетического уровня завершается у атома лютеция ).и. После заполнения 1-подуровня четвертого уровня у атомов элементов от гафния Н1 до ртути Ня продолжает заполняться с)-подуровень пятого уровня, И далее следует шесть элементов, в атомах которых заполняется р-подуровень внешнего, т.

е. шестого, энергетического уровня. Аналогичный порядок формирования энергетических уровней и у атомов элементов седьмого периода. У четырнадцати элементов этого периода от тория Тп до лоуренсия ).г — актиноидов— формируется 1-подуровень пятого уровня. Элементы, в атомах которых заполняется в последнюю очередь )-подуровень, называются )-элементами.

Они располагаются или в семействе лантаноидов 1шеетой период) или в семействе актиноидов (седьмой период). Оценка электронного строения и важнейших свойств пока неизвестных элементов седьмого периода показывает, что они должны быть аналогами соответствующих элементов шестого периода. Для элементов восьмого периода (состоящего согласно теории из 50 элементов) предполагается сложный характер изменения химических свойств по мере роста порядкового номера, который связан с нарушением последовательности заполнения энергетических подуровней в атомах. Группы делятся на подгруппы — главную и побочную. К главным подгруппам принадлежат элементы, для атомов которых п равно номеру периода, а 1 равно нулю или единице, т. е.

элементы, в атомах которых происходит заполнение энергетического уровня с данным и. К побочным подгруппам принадлежат элементы, в атомах которых происходит заполнение подуровней, оставшихся незавершенными. Для элементов побочных' подгрупп а заполняемого уровня меньше номера периода, а 1' равно двум или трем. Первый, второй и третий периоды периодической системы содержат элементы только главных подгрупп. С максимальным числом электронов, находящихся на з-, р- и Й-подуровнях, связано число элементов в каждом периоде (кроме первого), а именно 8 элементов главных подгрупп, а в больших периодах— еще и по !О элементов побочных подгрупп Электронная структура атомов однозначно определяется зарядом ядра. По мере роста заряда происходит закономерная периодическая повторяемость электронных структур атомов, а следовательно, и повторяемость свойств элементов.

1 Кб. ПЕРИОДИЧЕСКОЕ ИЗМЕНЕНИЕ СВОИСТВ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ Химические свойства элементов проявляются при взаимодействии их атомов. Периодическая система элементов отражает закономерное изменение этих свойств. Типы конфигураций внешних энергетических уровней атомов определяют основные особенности химического поведения элементов, Эти особенности являются специфическими для элементов главных подгрупп (з- и р-элементы), побочных подгрупп (г(-элементы) и (-элементов (лантаноиды и актиноиды). Особое место занимают элементы первого периода (Н и Не).

Высокая химическая активность атомарного водорода объясняется способностью легко отдавать единственный )з-элекрон, тогда как электронная конфигурация атома гелия (1з') весьма устойчива, что обусловливает его химическую инертность. Поскольку у элементов главных подгрупп происходит заполнение внешних энергетических уровней (с и, равным номеру периода), свойства элементов заметно меняются по мере роста порядкового номера 2. Так, во втором периоде 1.1 (конфигурация 2з') — химически активный металл, легко теряющий электрон, Ве (2з') — также металл, но менее активный. Металлический характер следующего элемента В (2з'2р') выражен слабо, все последующие элементы второго периода, у которых происходит заполнение 2р-подуровня, являются уже неметаллами.

Восьмиэлектронная конфигурация внешнего энергетического уровня Яе (2э'2р') чрезвычайно прочна, поэтому неон — благородный газ, Аналогичный характер изменения свойств наблюдается у элементов третьего периода, а также у з- и р-элементов всех последующих периодов. Однако ослабление прочности связи внешних электронов с ядром у элементов главных подгрупп по мере роста Я определенным образом сказывается на их свойствах. Так, у р-элементов одной и той же группы отмечается нарастание металлических свойств.

В главной подгруппе т'1П группы ослабляется устойчивость конфигурации пГпр' (по мере увеличения и), вследствие чего уже криптон Кг (четвертый период) приобретает способность образовывать химические соединения. Специфика р-элементов четвертого — шестого периодов связана также с тем, что они отделены от з-элементов совокупностями элементов, в атомах которых происходит заполнение предшествующих энергетических уровней. У Н-элементов побочных подгрупп достраиваются незавершенные уровни, главное квантовое число электронов которых и на единицу меньше номера периода.

Конфигурация внешних энергетических уровней й-элементов, как правило, ла'. Все и'-элементы — металлы. Экспериментальными исследованиями была установлена за- г5 '„ге и Г5 Ф $ ге 5 й С3 пернйнееын номер енеменпга рис. Ьт. Зависимость нервов энергии иониэании от аорндиового номера элемента Л висимость химических и физических свойств элементов от их положения в периодической системе.

Энергия ионизация. Важнейшей характеристикой элемента, непосредственно связанной с электронной структурой атома, является энергия ионизации. Энергией ионизации 5 называется энергия, которую необходимо затратить для отрыва и удаления электрона от атома, иона или молекулы. Энергия ионизцин выражается в джоулях или электронвольтах, эВ 11 эВ=1,6 1О " Дж). Энергия ионизации является мерой восстановительной способности атома. Чем ниже значение энергии ионизации, тем выше восстановительная способность атома. Атомы, теряя электроны, превращаются в положительно заряженные ионы. Для данного атома или иона энергия, необходимая для отрыва и удаления первого электрона, называется первой энергией ионизации 5ь второго— второй энергией ионизации гг и т.

д. Энергия ионизации увеличивается в следующем порядке: А<бе =5э(.. (5в, так как удаление электрона от электронейтрального атома происходит легче, чем от иона. На рис.!.7 представлена зависимость 5~ от порядкового номера элемента Е. Резкие максимумы соответствуют атомам благородных газов, которые обладают наиболее устойчивой электронной конфигурацией з'ра. Минимумы кривой характерны для щелочных металлов, атомы которых, отдавая свой единственный з-электрон внешнего уровня, приобретают конфигурацию атома предшествующего благородного газа. Таким образом, периоды на кривой рнс, 1,7 полностью соответствуют периодам системы Менделеева.

В пределах одного периода 7~ изменяется не монотонно. На кривой наблюдаются вторичные менее резкие максимумы, соответствую- щие заполнению э-подуровня у элементов П группы Ве, Мп, Хп, Сй и Нц. У следующих за ними элементов Ш группы В, А!, Оа, 1п, Т! появление первого р-электрона снова снижает энергию ионизация. Следующие максимумы на кривой отвечают элементам Ч группы М, Р, Аз, что соответствует энергетически выгодному половинному заполнению р-подуровня. У расположенных за ними элементов Ч1 группы О, Я, Бе энергия ионизации снова снижается.

Во П группе периодической системы резкие вторичные максимумы, соответствующие Хп, Сд и Нц, объясняются влиянием застроенного д-подуровня. В пределах одной группы с увеличением Е значения г' обычно убывают, что связано с увеличением расстояния внешнего электронного уровня от ядра. Сродство к электрону. Сродством к электрону называется энергия, которая выделяется при присоединении электрона к атому, молекуле или радикалу. Она выражается в тех же единицах, что и энергия ионизации.

Атомы элементов-окислителей, принимая электроны, превращаются в отрицательно заряженные ионы. Энергия сродства к электрону атомов (как и энергия ионизации) закономерно изменяется в соответствии с характером электронных структур атомов элементов. В периодах слева направо сродство к электрону и окислительные свойства элементов возрастают.

В группах сверху вниз сродство к электрону, как правило, уменьшается. Галогены отличаются самым высоким сродством к электрону, так как при присоединении одного электрона к нейтральному атому они приобретают законченную электронную конфигурацию благородного газа. Шелочные металлы характеризуются низким сродством к электрону. Для решения вопроса о том, какой из атомов легче отдает или присоединяет электрон, учитывают оба показателя: энергию ионизации н сродство к электрону. Согласно Малликену, полусумма энергии ионизации и сродства к электрону называется электроотрицательностью (ЭО).