часть 3 (975559), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Следующие за ним восемь элемеп!ов (Ег, М, 1>о, Тс, Йц, (к)>, Рд и Ай) имеют частично заполненные 4д-оболочки либо в свободном атоме (за исключением Ая), либо в одном нли нескольких ионах (за исключением У) Э!а группа из девяти элементов составляет второй ряд переходных элементов. Далее идут элеменгы, у которых д-оболочки заполнены во всех состояниях, вс!реча<ощихся в условиях обычных химических реакций, Так продолжае!сн вплоть до элемента лантана, основное состояние ноторого имеет конфигурацию внешних электронон бз»Ы Если теперь повторить тот способ электронной застройки, который был уже использован дважды, то вслед за лаитаном следовало бы ожидать появлешш еще восьми элел!ентов со все возрастающим, но не достигающим макснмальпаго количеством бд-электронов.
Одна- ко этого не происходит. Оказывается, что теперь 47-оболочка несколько более устойчива, чем Я-оболочка, так что у следующих четырнадцати элементов электроны заполциют 47-оболочку, пока она целиком не застронтся у атома лютеция. Таким образом, лютецнй имеет конфигурацию внешних электронов 47!«5дбз».
Поскольку у (.а и у (.ц д-оболочка заполнена лищь частично, а все остальные оболочки полностью, оба эти элемента можно было бы отнести к д-группе. Однако судя по химическим и физическим свойствам, все 15 элементов от Ва (2=57) до 1.п (3=71) ведут себя аналогично; лантаи можно считать родоначальником этой группы, которую называют гр1>ппой лонтани<)оа. Химические свойства этих элементов будут рассмотрены в гл. 31. Следует отметить, что иттрнй и скандий по своим своиствам заметно отличаются от обычных переходных элементов д-группы Иттрий в значительной мере, а скандий во многом напоминает лантаинды.
Поэтому оба элемента будут рассмотрены также в гл. 3! Тргпшй ря<т переходных зягг<гнтог начинается с гафння„имеющего электронну!о конфигурацию в основном состоянии бг»бд». помимо гафния, В этот ряд входят элементы Та, ~ч, Йе, ОВ, 1г, Р1 и Ао В обьн<н<,!л с>к шяппях оьислсияя, а также в нейтральных атомах (ы нсь по >опием Ап) ) ><их л1е>1«ч!гоп 5д-обо.ючьа з,п!О1нена шстичпо. После ртути, следующеи за золотом, по иере увеличения атомного номера расположено еще несколько элементов, затем идет инертный газ радон и радиоактивные элементы Гг н Да н, наконец, актииий с конфигурацией внешних электронов 7В»бд.
Эдесь снова возникает ситуация, аналогичная той, которая наблюдалась у лантаиидов Следует ожидать, что после актнния сразу начнется запалненне 57-оболочек и образуется новый ряд нз !5 элементов, подобный ряду лантапндов. Дело обстоит ие так просто, В случае дантанидоз эчсктрош!ая конфигурация определялась тем, что 47-орбитали энергетн !сскп заметно выгоднее 5д-орбнталей. Однако у элементов, следую!цих непосредственно за актипием, различие в энерп<и 57- и бд орбиталеи не столь уж велико. Пошоиу и ионы, и нейтральные атомы таких элементов могут иметь электроны либо на 57., либо на бд-оболочках, либо иа тех я других одновременно, Лишь после того, как к конфигурации Ас добавится четыре или пять электронов, 57-орбиталн становятся более устойчивыми, Аналоп<я в химических свойствах заметна лишь у элементов, следующих за америцием.
Тем не менее сейчас принято считать, что группа из !5 элементов начинается с актиния н называется группой актинидог. Анализ электронного строения позволяет обнаружить существенное различие между тремя основными группами переходнык элементов. У элементов д-группы частично заполнены д-оболочки: Зд, 4д нли бд. Любые д-орбнтали располагаются в пробтра!!стае, гллел 25 >р е>! е! >х > >и 60 А.ееи»й но«ее (25.1) простираясь далеко на периферия> атома или нона. 1!оэтому электроны на этих орбнталях подвергаются силыюму влояппю координационного окружения; в свою очередь сахп! >1-электр>шы сушествс>шо влияют на соседние атомы нли ионы. >'1но>ие сиойстзш ионов с шстпч>ю заполненной е(-обочочкой очень чувствительны к числу и риспр>деленн>о д-эз>ектронов. В противоположность этому 4 гсорби>п>>п ) лаптанидов расположены довольно глубоко внутри электр>н>ш>й оболочки атома или нона. Находяшнсся на них электроны :шмсти ' ! рш>пруютси менее глубоко лежашпми оболочказш (5л' Г .>В), н р! >1Ньп>>! чего взаимодействие между 4)см>ектропалп! н сос>линии;гчомами >>лп п>>на«и! Мало отражается ца химических свойг>пах >вч>>ролынио >О! ы:!.
Вот почему все лаптапиды подобны друг >Н>угу и лот«и шо«>п>оп>ппп, тогда как изменения хнхпн>сских ! о йг ! и '.и м! и ! в >! ! ну ш>ы >и с>п ! >шер>пенно нерегулярный харак>ар. 1! Мн>м > !пи>и и«>п>>и,>ы !.>Нпм,пот и! омсжуточнос положение жжчу отх пми хипиын >р>по, >,>! !.;>!. 5! Орб>>г. лп пространственно располшьси>,! >и шил>, >лу>>о>оь «:>!. !>-, ио и ис п,>с>оо>>,по ьы ьпуты по >яр>и(х р>п! п>олч>, и:>>, >! орби>,>лп. 25.2.
Положение в периодической таблице рассмотрим теперь вопрос о том, почему в Определенных >>сс>ах периодической таблицы возцикшот разлп пи.к ряды переход>п.>х элементов. 11о рпс. 25.! пок;ш;>ш> пзмс>н >>цг -и !чин пгомиых србпталсй в нейтрал«и>>х пгншх и зш>иш>хию>п >и ьо;растошш атомного номера. 1!и >>ерш,>и и >гл«д ьчп дпв! р>мв>л >июнь сложцш Это неудивительно, >и>, >„>к и !шпио>н ! тро>шом;>>>о>с, с«зжеи с двенадцатью илп бс>по х>>сьтропоеп>, >нп р>пя каж го>о !ргали завпспг От васелгцпости э.>с>лр(ип>мц осг>ш! ~Ых у!Няи>сй .>>Ог БОпрос х>хе рассмат.
ривался >ш стр 45>, ч. 1 ирп обе:жлш>пп мшода са.>осогласоваииого поля длн пы>шслс>п>н радпалыюи части волновой функции. Обри>пх>ся сиона к деталям шшграммы. У атома водорода все орбиталп с одним и тем жс главным квантовым чнсчом (т. е. в пределах одной Оболочкл!) Обладают одинаковой эпергне>!. Прн переж>де к более сложным атомам замечаем, что энергетические уроппн различных орбиталей (з, р, >1, (, л и т.
Д.) расщеплены и их эперюш цонижсца. Понижение зпср>пи об>ъясияется тем, что прн возрастании эх~фективного заряда ядра электрон па какой-либо орби- тали экрапируется от ядра остальными электронами в меныпсй степени, чем растет его притяжение к ядру. Иными словами„каждый электрон экрапируется другими электронами от заряда ядра це полностью, В соответствии с уравнением для энергии электрона в атоме Звене" (х'!х очя ВВОДНЫЙ ОБЗОР ПО ПЕРЕХОДНЫМ ЭЛЕМЕНТАМ Р >! е. ЗЗ.!. Ыичеиеиис зиергие итояиых орпитхлей е уиех;г>е. вием итомвого «опере иейтрелиеи>х игоиои (хкергтж девы ие п еи >о>>Гх) (где о* — эффективный заряд ядра) при увеличении Я* энергия электрона уменьшается.
Сложный характер диаграммы объясняется тем, что с ростом заряда ядра энергии различных орбнталей изменяются по-разному, и такие изменения ие всегда носят регулярный характер, Дело в том, что электроны на разных орбпталях в пределах одного главного квантового числа по.разному экрапнруются остовом <2 Глхах 25 огт Зр Зг 2Р 22 1 ео йо Х<ЕЫЕЫй Ко«Ей (25 1) простирю<сь далека на периферию атома пли нона Поэтому электроны на этнл орби<влад подвергаюзся силы!ому влпяпя!а иоор.
дпнякианпа!а окружения, в свою очередь сами <(- лек!раны сущсст- РЮШО ВЛПЯЮЧ Иа СОСЕДННЕ атаМЫ Нтп ИегЫ Рйпам<Е СВО!!С!«а НО««В с ч,ютпчно заполненной <(.Оболочкои очень ч) нствительны к чпсчт и распределению е(-электронов, В противоположность этой!у 4 ( орби- 1.!лп у ленганидав расположены довольна глубоко внутри алек. !рш<п<ш обо;очки атома или иона. Находя«<Неся на них электроны элия»ю эьр.н<пруются менее гл)!бока лельашими Обалоокэмп (Бх * ,Гр), «1« !)ГП ! !!Е ЧЕ!а ВэаИМадЕИСтВИЕ Мсжду 4)-ЭЛЕК!ра! Гг<П< И СО- се<<<!нх«1,<<ах!.<1«! пли иаьами мало отражается на хпмн <со«их своиспых п<п!р,<л! «о!О,<!Ома Вот паней!у все лан<аннды подабиь! др)г ДР)<Ч «Х«1«<г«< !П<Ч а!НГИПСНИИ, таГДа КаК ИЗЫЕНЕИИЯ ХИМНЧЕСКИХ свшк !и г «мг«н«! <( 1( ) и!!и носят совершенна нерсг11!ярны!! Характер В гн<11 < 111!< '«,пг<п«п <ы заппигюГ !Цк!'гежутачнае положение ыегкл«хи!пи«1«н ыю <р<пи, 1,<к ппк бгг орб «2<ли прастранствел«а Располаж<ш! Рх <н ю 1 и< 1«! ь )г'-, па< «с настолько ьытпнУты по пер«фсрпп <<ам <, ь !1 <( [ «Гг«1,< 1« 25.2.
Положение в периодической таблице Рассмотрим теперь вопрос о том, пачех!1 и а«редел< иных местах периодической таблиды возппьаезт р«1 и «пи* ря ы перги щ ых элехен<ов На рис 2б! и гь<ы<«! «<ых!«<и< г!«р!пп,номчых Орбита,лси и псн<р,<.1!.и!е~,!!«1!.!1 «ыю««<ю<<п а! «о<расгання атомного пайк ра 11,! <и ( ю<и «и чл < г!.<,Н<,н рппйы и'!Оп<, стожка. Эта неудивитг <ьпо, 1.<ь <„п «м!««О> «ь ! р<ппюм <таис, скажем с двепадпатью ПЛП Ги! «С Г «Ч ! ра«<<П<, ЛИ р! «И !.,<г<.
<Ота < разия ЮВИ ! Г От Заесленпас!«г <с«!р<г<ынп <к.<!Чь«ь< <рою<с«Зто! вопрос >гос рассматривалс«нд сз(1 42 ч ! «Р«об<! ж кипи 1<ЕШд<<а !ОСагд !сов, Ниага паля Гь!««ьгшс ив!и рпдп,пыла« чпнти залпово« фупкпин Обр,!<нмся сиопа ь де!а«их< диаграммы. У атома водорода все орГ!«т*еп< с Одины и тем же главныч квантовым числом (т е. в пред<.юх адно« оболочки) обладшот одинаковой згергиси. Прп переходе к ба.!РР ело.киым атомам замечаем, чта энер!етнчсские уровни р,<злпчных орбпталси (ь, р, <(.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
