Периодический закон и периодическая система д. И. Менделеева.

Английский ученый Мозели, исследуя рентгеновские спектры атомов различных элементов, установил закономерность, получившую название закона Мозели. Корень квадратный из величины обратной длине волны есть линейная функция от заряда ядра атома для одинаковых серий линий. , где a, b – постоянные, Z – заряд ядра атома.

Этот закон позволил рассчитать заряды ядер атомов всех элементов. Исследования ядра атома показали, что оно имеет тоже сложное строение и состоит из нейтронов и протонов. Атомы, имеющие одинаковое число протонов, т.е. одинаковый заряд ядра, но разное число нейтронов, т.е. разную атомную массу, называются изотопы.

В настоящее время открыто 109 элементов. Электроны в многоэлектронных атомах, уровни и подуровни заполняют согласно правилам:

1. В порядке возрастания энергии уровней и подуровней.

Правило Кличковского. Заполнение уровней и подуровней происходит в порядке возрастания суммы главного и орбитального квантовых чисел. Если для двух орбиталей эта сумма будет одинакова, то электрон идет в ту орбиталь, где n меньше.

Правило Хунда. В пределах одного подуровня заполнение орбиталей электронами происходит таким образом, чтобы суммарный спиновой момент был максимальным.

Принцип Паули. В атоме не может быть двух электронов, у которых бы все 4 квантовых числа были бы одинаковыми.

H Ne

He

n=2

l=1

=-1

=

3d n=3 l=2 n+l=5

4s n=4 l=0 n+l=4

K ……

Ca …...

3d n+l=5

4p n=4 l=1 n+l=5

Sc ……

.........

V...........

Cr ......... Cr

Причина электронного провала состоит в стремлении атома получить устойчивую электронную конфигурацию. К стабильным электронным конфигурациям относятся наполовину заполненные подуровни.

Mn..........

Fe............

Co...........

Cu.... (эл. провал)....

Zn..........

От Ga до Kr заполняется p-подуровень.

5 период.

Rb

Sr

Y-Ag

Mo

Pd

Ag

Cd

От In до Xe заполняется 5p-подуровень.

Xe

Остаются свободными .

Cs-Ba заполняется 6p-подуровень.

La

Ce-Lu заполняется подуровень.

Ce..... (эл. провал)....

Pr

Eu

Gd

Tb

Lu

Hf

Hf-Hg заполняется 5d-подуровень с провалами у благородных металлов

Tl-Rn заполняется 6p-подуровень

Fr и Ra заполняется 7s-подуровень

Ac - 6d-подуровень

Th-Lw заполняется 5f-подуровень.

Rf – 6d-подуровень.

Все элементы периодической системы в зависимости от их электронного строения, можно разделить на следующие семейства: s-элементы (это элементы I и II группы главной подгруппы, , где n – число периодов), p-элементы (это элементы с III по VIII группу, число валентных электронов равно номеру подгруппы, располагаются на p и s уровнях), например у сурьмы Sb , d-элементы (элементы побочных подгрупп, особенностью их электронного строения является заполнение предвнешего энергетического уровня d-подуровня, ), f-элементы (Ac, La, заполняют 3 снаружи f-подуровень, ).

Емкость – максимальное число энергетического уровня, определяющееся по формуле , где n – номер уровня. Емкость подуровня , где l – орбитальное квантовое число характеризующееся для данного подуровня.