2. Структура периодической системы (пс)
Основным числом для характеристики химического элемента является его порядковый номер Z.
.
Пример. Порядковый номер элемента марганца равен 25. Отсюда следует, что заряд ядра атома марганца равен +25, число протонов в ядре – 25 и число электронов в атоме – 25.
В периодической системе выделяют периоды и группы.
Ряд элементов, расположенных в порядке возрастания их порядковых номеров, начинающийся щелочным металлом и заканчивающийся инертным элементом, называется периодом.
В периодах расположены элементы, имеющие одинаковое число энергетических уровней, которое совпадает с номером периода.
Первый, второй и третий периоды называются малыми, остальные – большими.
Различают короткопериодный и длиннопериодный варианты периодической таблицы.
Элементы, расположенные в одном и том же вертикальном столбце периодической таблицы, составляют группу элементов.
В группах расположены элементы, имеющие одинаковое число валентных электронов, которое совпадает с номером группы.
Группы делятся на главную и побочную подгруппы.
Подгруппы, в которые входят элементы малых и больших периодов, называются главными, а подгруппы, состоящие только из элементов больших периодов, - побочными.
В подгруппах расположены элементы с аналогичным строением валентного уровня.
3. Семейства элементов
Тип элемента (s, p, d или f) определяется тем, какой подуровень у атома заполняется последним.
s-элементы расположены в главных подгруппах первой и второй групп периодической системы, у них заполняется s-подуровень (красный цвет). У s-элементов валентными являются s-электроны последнего энергетического уровня.
p-элементы расположены в главных подгруппах третьей – восьмой групп периодической системы, у них заполняется p-подуровень (желтый цвет). Валентными являются s- и p-электроны последнего энергетического уровня.
d-элементы образуют побочные подгруппы с четвертого по седьмой периоды периодической системы. У них заполняется d- подуровень (синий цвет). Валентные электроны находятся на s-подуровне последнего энергетического уровня и d-подуровне предпоследнего энергетического уровня.
f- элементы «вклиниваются» в побочную подгруппу третьей группы шестого и седьмого периодов. У них происходит заполнение второго снаружи f-подуровня (черный или зеленый цвет).
Ввиду сходства лантаноидов и актиноидов их помещают вне общей таблицы.
Таким образом, в главных подгруппах находятся s- и p-элементы, а в побочных - d- и f-элементы.
Пример. Рассмотрим два элемента, находящиеся в одной и той же группе и в одном и том же периоде, например, марганец и бром:
;
Как марганец, так и бром имеют по четыре энергетических уровня, что совпадает с номером четвертого периода, в котором они находятся. Число валентных электронов у каждого атома – семь – совпадает с номером седьмой группы, в которой они расположены.
4. Размеры атомов и ионов
Электронные облака не имеют четких границ, поэтому реальный радиус атома определить невозможно. Пользуются так называемыми эффективными радиусами (проявляющими себя в действии).
Рис.1
В кристаллохимии за
радиус атома raпринимают
расстояние между ядрами атомов в кристалличе-
ской решетке (см. рисунок 1).
Изменение
радиуса в периодической системе
ra ra В периодах слева направо радиусы атомов умень-
шаются, особенно резко у s- и p-элементов, и ме-
нее заметно – у d-элементов.
В
периоде у всех элементов число
энергетических уровней одинаково, но
возрастанием заряда ядра увеличивается
притяжение внешних электронов к ядру,
это и приводит к уменьшению радиуса в
периоде (см рис. 2)
В периодах
В главныхподгруппах
Рис. 2. Измене-ние радиусов
атомов в ПС
В главных подгруппах сверху вниз радиусы атомов увеличивают-ся, так как увеличивается число энергетических уровней.
В побочных подгруппах при переходе от четвертого периода к пятому радиус атома, как и предполагается, увеличивается, а при переходе от пятого иериода к шестому, где появляются лантан и лантаноиды, остается неизменным или даже немного уменьшается,
Считается, что это явление связано с появлением лантаноидов и называется эффектом лантаноидного сжатия.