1 .6 Элементы IV периода (k–Kr)

У последнего элемента III периода – аргона – полностью заполнены 3s- и 3p-подуровни, но свободны все 3d-орбитали. Однако, у следующих за аргоном элементов – калия и кальция – заполнение третьего электронного слоя временно прекращается и начинает формироваться s-подуровень внешнего четвёртого энергетического уровня:

K 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁰4s¹ Ca 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁰4s²

Это объясняется тем, что 4s-орбиталь имеет более низкую энергию, чем свободные 3d-орбитали.

П осле кальция появляется ряд из десяти d-элементов (Sc–Zn), у которых происходит заполнение 3d-орбиталей. Например, у первого d-элемента IV периода скандия на d-орбиталях находится один электрон,

Sc 3d¹4s²

у третьего по счёту d-элемента IV периода – ванадия – на d-орбиталях располагаются 3 электрона,

V 3d³4s²

У последнего (десятого) d-элемента IV периода – цинка – 10 d-электронов:

Zn 3d¹⁰4s²

Следует обратить внимание, что электронная конфигурация атома хрома (четвёртый по счёту d-элемент IV периода) не 3d⁴4s², а 3d⁵4s¹. Э то объясняется «проскоком» одного электрона с 4s-орбитали на 3d-орбиталь, в результате чего образуется наполовину заполненный 3d-подуровень, обладающий повышенной устойчивостью. Повышенной устойчивостью обладают также полностью заполненные электронами подуровни, вследствие чего «проскок» электрона происходит также у атома меди (медь – девятый d-элемент IV периода, однако его электронная конфигурация не 3d⁹4s², а 3d¹⁰4s¹). После ряда d-элементов в IV периоде идёт заполнение p-орбиталей у элементов Ga – Kr, электронная конфигурация которых аналогична электронной конфигурации p-элементов B – Ne или Al – Ar.

1.7 Элементы V, VI и VII периодов

Электронная конфигурация элементов пятого периода полностью аналогична электронной конфигурации атомов элементов четвёртого периода, с той лишь разницей, что у s-элементов, которыми начинается пятый период, – рубидия и стронция – заполняется 5s-орбиталь, после чего начинается заполнение 4d-орбитали у атомов d-элементов (Y – Сd), и затем заполняются 5p-орбитали у p-элементов (In – Xe).

VI период, как и предыдущие, начинается с двух s-элементов (Cs и Ba). Далее, следует d-элемент лантан (5d¹6s²), а за ним – четырнадцать элементов (Ce – Lu) в атомах которых заполняются 4f-орбитали, т.е. орбитали третьего снаружи электронного слоя. Эти f-элементы называются лантаноидами. Заполнение 5d-подуровня, начатое у лантана, возобновляется у гафния и заканчивается у ртути. Далее, как и в предыдущих периодах, следуют p-элементы (Tl – Rn), у которых заполняется 6p-подуровень.

Седьмой, пока незавершённый период системы элементов построен аналогично шестому. После двух s-элементов (Fr и Ra) и одного d-элемента – актиния (Ac), – следует ряд из четырнадцати f-элементов, у которых заполняется 5f-подуровень третьего снаружи энергетического уровня. Эти f-элементы (Th – Lr) имеют общее название актиноиды.

1.8 Прогнозирование свойств элементов, простых веществ и соединений

Каждая группа элементов в Периодической таблице состоит из двух подгрупп – главной (подгруппа А) и побочной (подгруппа В). Главные подгруппы образованы s- и p-элементами, побочные – d-элементами.

Все s-элементы (кроме водорода и гелия) являются металлами. Металлами также являются все без исключения d- и f-элементы. Среди p-элементов есть как металлы, так и неметаллы. Если провести диагональ B–Si–As–Te–At, то окажется, что все p-элементы, находящиеся на этой диагонали и выше её – неметаллы. P-элементы, расположенные ниже диагонали – металлы, за исключением германия.

Чем более металличен элемент, тем более основные свойства характерны для его оксидов и гидроксидов, и, напротив, чем более неметалличен элемент, тем более кислотными свойствами обладают его оксиды и гидроксиды.

В периодах слева направо наблюдается ослабление металлических и усиление неметаллических свойств элементов и, как следствие, ослабление основных и усиление кислотных свойств оксидов и гидроксидов.

В главных подгруппах сверху вниз наблюдается усиление металличности элементов и усиление основных свойств оксидов и гидроксидов; кислотные же свойства ослабляются (сила кислородсодержащих кислот, образуемых элементами главных подгрупп, уменьшается при движении по подгруппе сверху вниз).

Сила бескислородных кислот, образуемых элементами главных подгрупп, увеличивается с увеличением порядкового номера элемента (т.е. при движении по подгруппе сверху вниз).

В побочных подгруппах проявляется тенденция к ослаблению металлических свойств при движении в подгруппе сверху вниз.

Кислотно-основные свойства оксидов и гидроксидов зависят от степени окисления элемента: с увеличением степени окисления ослабевают основные и усиливаются кислотные свойства.