Принцип исключительности и периодическая таблица

Правило Хунда:

заполнение орбиталей атома с одинаковой энергией максимальным числом электронов с неспаренными спинами.

Существование некоторых исключений для атомов элементов с почти полностью или, по крайней мере, наполовину заполненными подоболочками.

11

Орбитали

Принцип исключительности и периодическая таблица

1871 (задолго до развития квантовой механики): русский химик Дмитрий Менделеев (1834-1907)

- первая попытка обнаружить некоторый порядок среди химических элементов.

Расположение атомов в таблице согласно их атомным массам и подобию химических свойств.

Возможность прогнозирования химические свойств известных и к тому времени еще не открытых элементов.

Открытие в течение 20 лет после создания таблицы Менделеева большей части таких элементов.

12

Периодическая таблица элементов

13

Периодическая таблица элементов

Все элементы одной группы (столбца) - подобные химические свойства.

Последний столбец: He (гелий),

Ne (неон), Ar (аргон), Kr (криптон),

Xe (ксенон) и Rn (радон).

Инертные газы, обычно не принимающие при комнатной температуре участие в химических реакциях и не объединяющиеся с другими атомами в молекулы.

14

Электронные конфигурации элементов

Справедливость такого анализа в случае всех инертных газов!!!

Kr – заполнена 4p подоболочка

Xe – заполнена 5p подоболочка

Rn – заполнена 6p подоболочка

16

Электронные конфигурации элементов

Галогены (фтор F, хлор Cl, бром Br, йод I и астат At) - в группе слева от инертных газов.

При комнатной температуре: F и Cl – газы, Br – жидкость, I и At – твердые тела.

Нехватка одного электрона для заполнения внешней оболочки.

Очень высокая химическая активность - атом легко принимает валентный электрон атома другого элемента для формирования заполненной оболочки.

Формирование в галогенах сильных ионных связей с атомами элементов, располагающихся на другом конце Периодической таблицы.

17

Электронные конфигурации элементов

Группа I - водород и щелочные металлы (литий Li, натрий Na, калий K, рубидий Ru, цезий Cs и франций Fr).

Один электрон в оболочке, следующей за заполненной оболочкой.

Легкость при образовании положительных ионов из-за слабой связи единственного электрона на внешней оболочке с атомом.

Относительно небольшая энергия для удаления электрон из атома.

18

Электронные конфигурации элементов

Высокая химическая активность атомов щелочных металлов и формирование очень сильных связей с атомами галогенов

(столовая соль NaCl – комбинация атомов щелочного металла и галогена).

Слабая связь внешнего электрона с атомом: чистые щелочные металлы – хорошие электропроводники.

Невозможность обнаружения щелочных металлов в природе в чистом виде высокая химическая активность

19

Электронные конфигурации элементов

Повторяемость различных пиков при Z = 8, 8, 18, 18, 32

- следствие выполнения принципа исключительности и помощь в объяснении повторяемости химических свойства элементов в группах.

Соответствие пиков при Z = 2, 10, 18 и 36 инертным газам (He, Ne, Ar и Cr) c заполненными внешними оболочками,

относительно высокой энергией ионизации и похожими химическими свойствами.