книги из ГПНТБ / Столярчук В.Г. Строение атома и периодическая система элементов Д. И. Менделеева

фтора имеет

в и д :

'

г

г

s

Г

[ТТ]

03

ПШШ

L я

г! + О + (-1) - I , .

5

-

Т

•

,

"мультиплетность

равна

2•

-j-

+

I'*= 2 ;

У

=

/ +

" j "

=

Символ

терма ооновного

с о ­

стояния атома фтора

Имеет

вид

, ~

10.

Для

атома неоаа

символ терма

основного

состояния

б у ­

дет

иметь

вид

$ 0

»

Рассуждая

аналогичным

образом,

ш

получим символ

термов

основного

состояния

для

атомов

элементов

3 - г о п е р и о д а , Ю -

торые будут

аналогичны

соответствующим элементам 2 - г о

перяо -

**'

#

дв

в

С

N

О

F

Me

•

Ma

Mq

М

Si

Р

$

ОС

flz

Символ

терма

Элемента

К, Са будут

иметь

символы

термов

основного

соотояняя, ааалогичвые

На. я

Ма ,

а-элементы &a~/fg

,

аналогичные

в~Ме

или

№~Яъ

L

Элементы

одной'я

той

же подгруппы

периодической о не теми

имеют одинаковые символы

термов

основного

состояния

атонож.

Расяределенае

влектронов по орбиталям для атома скаедня

С

d - елемент)

имеет в и д :

IS

2£

2 10-1-2

4S

Ш 03

№ Т н

щ

m

m

m

L

-

2,

у

> м у л ь т я м е т н о с т ь

равна

2-у

+1=2,

I

d

2

2

Снивол

терма

основного

состояния

а?9ка

с к а з д и я

будет

иметь вид

D.

Вклад

а

результирующий

полный

момент

количества

давле­

ная

атома

в н о с я т

электровы

3(1

1 $ г ,

с л е д о в а т е л ь н о , у

дооледувщпх

элементов

от

скандия

д а

меда

число

э л е к т р о -

вел

ва

i

-

орбиталях,

увеличивается

д э

10.

^

Символы

термов

ооновного

состояния

для

ал - иов

элемен­

тов

нориоднчеокой

с во теми

приведена

в

таблице

13.

Электронны*

конфигурации и об01н*ц*нц| т*рмв«*> т м и I

•

м осмоамэм

с о с п а и т

—£—Т

|fs э л , Г

t i l

Эле­

Электроники

^ i

Электрошм

11

-канфнгуреция

r i l l

мент

конфигурация

№ мент

Н

Is

32

Ge

3d".4»4p«

•P.

0

Не

ls»

•So

33

As

3d"4s4p>

'5Щ

3

Li

IHe) 2s

34

'Se

3d»4lM/i«

*P,

4

Be

2s»

•s.

35

Br

3du 4s4p»

•s.

5

В

2s'2p

,p>/.

36

Кг

G .

С

25>2р»

37

Rb

|Kr| 5s

7

N

' S a / J

38

Sr

5s>

«s,

8

0

2s'2p<

'P,

i s

Y

4d5s«

9

F

2s"2ps

40

Zr

4d>5s>

V i

10

№

2s'2p°

»S„

41

Nb

•»d<5s

'<>./.

11

Na

• |Nel 3s

4 V ,

42

Mo

4d»5s

'5,

12

Mg

•

3s5

43

Tc

4d»5s'

13

Al

3s"3p

44

Ru

4d>5s

М

SI

'

З&р1

-v>.

45

Rh

td«5s

15

P . .

3s»3p>

4 s v ,

46

Pd

4di«

' S .

16

S

3s»3p«

•\T

Ag

4dl05s

17

CI

3s»3p'

, p » / 3

48

Cd

4di»5s«

'S,

18

Ar

3s"3p'

.

49

In

4di°5s'5p

v ,

19

К

[Ar) 4s

50

Sn

!d">5s»5p«

20

Ca

4s«

51 '

Sb

4d"5s,5r>"

• %.

21

Sc

3d4s»

• D ? / ,

52 -

Те

4d"5s4p«

« V

22

Ti

SdMs*

V . '

53

1

4d»5s»5p»

1рч,

23

V

3d»4s"

V V .

54

Xe

•М'ЧьЧр»

<s,

2* .

Cr

3#4s

'S,

55

G>

|X«1 6s

2S

Мл

adMs*

'5'/»

'

56

i.Ba

'6s"

26

Fe

3*45=

• о . .

57

• La

5d6s«

27

Co

• V

58

Ce-

4/»6V

23

Ni

3d4s»

59

, P r

•\p6s>

29

Cu

3d""4s

> s v ,

60 .

•Nd

4/^05»

30

Zn

3d»4s»

'S.

•-.1

Pni

4/«6s>

•"»/,

31

Ga

3d»4s»4p

62

[ Sm

4/*6s>

-

139

-

§

13.

ПЕРИОДИЧНОСТЬ СВОЙСТВ ОЛЕЫЕНТОВ

Периодическая система элементов Д.И.Менделеева

в о с т р о *

ена

совершенно с т р о г о .

Она отражает периодическое

изменение

строения внешних электронных оболочек свободных атомов с

возрастанием атомного номера и закономерности

с т р о е н и я

внутренних оболочек . Изменение строения

атомов

в л е ч ё т

изменение всех физико-химических свойств элементов .

многие

физико-химические с в о й с т в а

зависят

о т электронной

конфигурации

атома,

и в

их

изменении, по

мере

движения

порядкового номера

э л е м е н т о в , наблюдается

периодичность .

Периодичность

в

изменении

с в о й с т в

наблюдается

и у

с о е д и ­

нений этих

элементов .

При этом элементы одной и той же группы

обладают

а н а л о г и ч ­

ными свойствами,

однако

э т и

свойства более

или

менее п р а ­

вильно

изменяются при

п е р е х о д е от

самого

л е г к о г о

элемента

группы к самому тяжелому.

Некоторые

с в о й с т в а ,

такие

как

атомный

и

ионный

р а д и у с ,

атомный

объём, ионизационный

потенциал,

с р о д с т в о

к э л е к т р о ­

н у ,

алектроотрицательно.сть,

валентность

( с т е п е н ь окисления)

и д р . , п о з в о л я ю т

п р е д с к а з а т ь

и объяснить

химические

с в о й с т ­

ва

э л е м е н т о в ,

но

они

также

закономерно

изменяются

с р о с ­

том порядкового номера и периодически повторяются у эле^-

ментов

одной,

группы.

1«

Атомные

и

ионные

радиусы

Размер атома или иона оказывает влияние на химический

характер данного

э л е м е н т а .

Выделить

отдельно атом

или

ион

и

затем

измерить

их

радиус

невозможно.

Поэтому

размеры

а т о ­

ма

или

иона

определяют

в

различных

соединениях .

При

этом

•

необходимо

отметить,

что

на

размеры

радиуса

оказывает

в л и ­

яние

характер

химической

с в я з и .

В случае

соединений

с

к о в а -

лентным

характером с в я з и

определяют

ковалентный

радиус

а т о ­

ма,

в с л у ч а е

ионных

соединений

- ионный

р а д и у с .

2 •

К0валент1ые

радиусы

имеем дпа

одинаковых

атома .

Эти

атомн

н е

могут

подойти

друг

к

д р у г у

вплотную

и з - з а

э л е к п о с т а т и ч е с к и х

сил

о т т а л -

депакия

элехтгона'ги

наружных

оболочек .

Поэтому,

в

практике

определяют

эфгектявдыс

размеры

атома . З а

ковалентный

э ф ! а к ­

тивный радиус принимает половину расстояния ме»ду ядрами

двух

одинаковых

атомов,

оСразугаих

простую

кояалентяую

с в я з ь .

равен

0 , 7 7 А 0 ,

ДДя ковале'нтного

радиуса

кремния найдено

з в а .

чение

1,17 А 0 . Од на ко

в

периодической

система больная часть

элементов - металлы,

а

металлическая

с в я з ь , соединяли а я

як

атомы, образуется с металлическ» радиусом,который

в с е г д а

больше, чем ковадентный

радиус

того же

атома.

В таблице

1ч приведены для сравнения

радиусы.атомов

с

ковалентаыын

радиусами

некоторых металлов и неметаллов:

Таблица

m

металлы

Атомные

радиусы

Ковалентше

р а ­

А°

диусы

в

простых

свизят( А0 ) .

/?

'

2,31

2,015

2.17

1,961

- 142

-

1.88

1,690

2 г

1,57

.

1,454

Рё

1,75

1,662

Jn

1,62

1,4^7

Неметаллы

Атомнне

радиусы

Ковалентнне р а -

(А°)

диусы

в простых

связях

( А 0 )

(,\

0,77

. 0,77 Г

Р

1,10

Г, 10

5

1.04

1,04

8 г

;,Т4

1,14

рядкового номера атомный радиус уменьшается. Постепенно

прибавляющиеся электроны попадают на орбитали

почти

с

одина

ковой э н е р г и е й .

Поэтому увеличивающийся

заряд

ядра притягива

ет электронное облако с большей силой . Уменьшение радиуса

проявляется сильнее всего

в ' с л у ч а е ,

когда

на

валентную

о б о ­

лочку д о б а в л я е т с я второй

$ - э л е к т р о н ;

относительно

меньше

снижается радиус

от прибавления Р - ,

< / - ,

f

-

электронов .

-

в з

-

Ори переходе

х

следующей/

периоду начинает

заполняться

электронами следующий, б о л е е

высокий

квантовый

уровень,

l

в е ­

личина

атомного

радиуса

первого

члена

каждого

периода

заметно

в о з р а с т а е т ,

но

вдоль периода

снова

происходит

постепенное

уменьшение

радиуса

(таблица

15) .

П.

У ;

Зе

в

С

N

a

F

Же

Радиус

А 0

1,52

0,88

0.77

0,70

0,66,

0.64,

i . i ,

ИТ-

Л Ь

М

Si.

р

s

се

Яг

Радиус

о

1,86

1.60

I . «

I . I 7

1,10

1.04

0,99

1,5ч

А

Для

переходных

элементов

(вставных

д е к а д ) , изменение

атом ­

ных

радиусов

происходит

не так,

как у

типичных

элементов»

° ft ли

рассмотреть изменение

радиусов

d

-

элементов

по

г о р и з о н ­

тали,

то южно

увидеть,

что происходит

уменьшение

атомного

р а ­

д и у с а .

Однако э т о

уменьшение

не

однообразно (связано

с п р о в а ­

лом

электронов)

и

маю

по

сравнению с

уменьшением,

наблюдае­

мым в

том

же периоде для типичных

элементов . Причина

э т о г о

не»

ооыненио в том, что у

d

»

элементов

прибавляющиеся

электроны

входят во внутренний ( п - I )

d -

слой*

Эти

электроны

хорошо

» к -

ранируют

заряд

ядра от

nS

•

электронов, и размер

атома

о с т а *

ё т с я почти постоянным.

Sc

Ti

V

С г

Mn

Fe

Со Mi

Си Zn

Р а д и у с ; А 0

1,60 Щ

1,31

1,25

1,29

1,26

1,25 1,2k

1,28

1,33

Увеличение

атомного р а д и у с а с увеличением порядкового

номе­

р а

в пределах

одной

группы у d -

э л е м е н т о в

происходит в

мень ­

шей

с т е п е н и ,

нежели

у

типичных э л е м е н т о в .

Например,

увеличение

атомного р а д и у с а от германия

( 1 , 2

2 А ° )

к свинцу ( 1 , 7 5

А ° ) с о ­

с т а в л я е т

а от в а н а д и я ( 1 , З А ° ) к т а н т а л у ( 1 , ч З А ° ) -

(те I . 2 2 A 0

V I . 3 I A 0

П

$„

1,чА°

-

JI/S 1,ч1А°

2г

1,57А°

PS I . 7 5 A 0

Та. 1,чЗА°

Hf

1,51

к0

Кроме т о г о ,

большая

часть

у в е л и ч е н и я

р а д и у с а

приходится

на

переход

от э л е м е н т о в

3(/ к элементам

ч с / , х о т я они о т д е ­

лены от соответствующих

их элементов

18 э л е м е н т а м и , в то в р е ­

мя

ка к каждый элемент

5</ о т д е л ё н от соответствующего

э л е м е н ­

т а

4</ 32 элементами .

Однако

добавочные

1ч элементов

образуют

внутренний

переходный

р я д , в

котором

электроны

входят на ч | -

-

о р б и т а л и . Так как

-

подуровень

на дв а квантовых

у р о в н я

ниже внешнего

в а л е н т н о г о

подуровня,

происходит

п о с т е п е н н о е

уменьшение

р а з м е р а атома

от л а н т а н а

д о л ю т е ц и я .

Правильное

уменьшение

р а з м е р а атомов

л а н т а н о и д о в

и аж т р е х -

зарядных ионов

н а з ы в а е т с я

лантаноидным

сжатием

( т а б л и ц а IS}*

Табдац-а 16

ИОННЫЕ РАДИУСЫ ЛАНТАНОИДОВ

Элемент

Радиус

С А 0 )

1,061 1,Ш 1,013 0,995 {s^SIS)

%m

0,950