Лекция 2. Периодическая система элемнтов д.И. Менделеева

ПСЭ - графическое выражение периодического закона

Д. И. Менделеева (1869 г.)

Современная формулировка закона:

свойства элементов, а также формы и свойства их соединений находятся в периодической зависимости от заряда ядра их атомов.

Расположение элементов в ПС соответствует электронному строению их атомов.У каждого последующего элемента ПС на один е ^- больше, чем у пре­дыдущего.

ПСЭ состоит из 7 периодов и 8 групп.

Период - горизонтальный ряд элементов, размещенных в порядке возрастания заряда ядра атомов, е^--конфигурация которых изменяется от ns¹ до ns²np⁶ (или до ns² у элементов I периода).

1 период ₁Н 1s¹ 2 период ₃Li 1s²2s¹ или [Не]2s¹ …2s¹

₂Не 1s² ₄Be 1s²2s² или [Не]2s² …2s²

Последний е^- на который отличается данный атом от предыдущего называется формирующим электроном.По формирующему е^- элементы подразделяются на 4 семейства: s-, p- , d- и f- элементов.

Первые 2 элемента любого периода - s-элементы.

₅₆Ва …6s² квантовые числа формирующего е^-:

n = 6, l = 0, m_l = 0, m_s = + 1/2 или - 1/2

Краткая е^- -формула любого s-элемента …ns^{1 ÷ 2}

₅B 1s²2s²2p¹ или [Не]2s²2p¹ …2s²2p¹

2s 2р квантовые числа формирующего е^-:

n = 2, l = 1, m_l = -1, 0, +1 (одно из значений), m_s = + 1/2 или - 1/2

Краткая е^- -формула любого p-элемента …ns²np^{1 ÷ 6}

Любой период (кроме 1-ого) заканчивается формированием р – подуровня.

₁₀Ne 1s²2s²2p⁶ или [Не]2s²2p⁶

₁₈Ar 1s²2s²2p⁶ 3s²3p⁶ или [Nе]3s²3p⁶

3 период

заканчивается атомом ₁₈Ar…3s²3p⁶.

! Но формирование 3 – го квантового слоя незавершено.

4 период

начинается s-элементами ₁₉К …4s¹ и ₂₀Са …4s², т.к. энергетически более выгодно заполнение простой 4s – орбитали.

Только после этого начинается заселение 3d – подуровня.

₂₁Sc 1s²2s²2p⁶ 3s²3p⁶3d ¹4s² или [Ar]3d ¹4s² - d-элемент.

Краткая формула любого элемента …(n-1)d ^{1÷ 10} ns^1÷2

формирующий е^-

₂₁Sc …3d ¹4s²

3d 4s

квантовые числа формирующего е^-:

n = 3, l = 2, m_l = -2,-1, 0, +1,+2 (одно из значений), m_s = + 1/2 или - 1/2

Начиная с 4 – го периода между s и р – элементами находятся десять d - элементов, у которых формируется предвнешний энергетический уровень (опоздание на 1 период).

₃₀Zn [Ar] 3d¹⁰4s²

d - элементы исключения: «провал» е^- с подуровня ns в (n-1)d

Сr … 3d ⁵4s¹ Ru … 4d ⁷5s¹

Cu … 3d¹⁰4s¹ Rh … 4d ⁸5s¹

Ag … 4d¹⁰5s¹ Pd … 4d¹⁰5s⁰

Nb … 4d ⁴5s¹ Pt … 5d ⁹6s¹

Mo …4d ⁵5s¹ Au … 5d¹⁰6s¹

Причина - более низкая Е экспериментально установленной конфигурации по сравнению с теоретической.

₂₉Cu …3d ⁹4s² теоретическая

₂₉Cu …3d ¹⁰4s¹ экспериментальная

В атомах f-элементов в последнюю очередь заполняется предпредвнешний энергетический уровень (опоздание на 2 периода).

6 период

₅₅Cs …6s¹ ₅₆Ba …6s² ₅₇La …5d ¹6s²

формирующий е^-

₅₈Ce …4f ¹5d ¹6s² - f-элемент (семейство лантаноидов)

квантовые числа формирующего е^-:

n = 4, l = 3, m_l = -3,-2,-1,0, +1,+2,+3 (одно из значений), m_s = + 1/2 или - 1/2

В 6 и 7 периодах между (n-1)d ¹ns ² (n-1d) ²ns² находятся 14 f-элементов:

лантаноиды и актиноиды.

Теоретическая краткая формула f-элемента …(n-2)f ^1÷14(n-1)d ¹ns ²

Экспериментальные е^- - конфигурации многих f-элементов отличаются от теоретических вследствие эффекта «провала» е^-.

Группа – совокупность элементов, атомы которых имеют одинаковое число е ^– на внешних и формирующихся подуровнях (валентных е ^-)

IV группа

Главная подгруппа (А) Побочная подгруппа (Б)

Сокращенная е^-- формула

С … 2s²2p² Ti …3d²4s²

Si …3s²3p² Zr …4d²5s²

Ge …4s²4p² Hf …5d²6s²

Sn …5s²5p² Rf …6d²7s²

p - элементы d – элементы

Валентная конфигурация

… ns²2p² … (n-1)d²ns²