Периодический закон и периодическая система элементов д. И. Менделеева.

СВОЙСТВА АТОМОВ

1.Периодический закон и периодическая система Д. И.Менделеева.

2.Свойства атомов.

1. Периодический закон и периодическая система элементов

Д. И. Менделеева

1) Закон Менделеева. Закон Мозли.

2)Периодичность свойств элементов в периодической системе. Вторичная периодичность и диагональное сходство.

3)Строение периодической системы элементов Д.И.Менделеева

1) В своей классической формуле закон был эмпирическим и это признавал сам Менделеев, т.к. закон не опирался на математический аппарат ,не вскрывал причину периодичности свойств элементов, некоторые атомы элементов не соответствовали атомной массе размещенной в таблице .В 1914 г. Исследуя спектр рентгеновских излучений Мозгли установил, что все последующие элементы за атомом Н2 по своему спектру напоминают спектр атома Н2, только спектральные линии удаляются в более коротковолновую область. Мозли выводит √ из частоты характеристического спектра атома элемента пропорционального порядковому номеру Эл-та .

Работы Чадвига и Резерфорда подтвердили правильность закона Мозли. Действительно свойства элементов и их соединений измеряются по мере возрастания заряда ядер атомов. Периодический закон Менделеева нашел новую формулировку: свойства простых тем, а так же свойства их соединений находятся в периодической зависимости от порядкового номера атомов. Но закон оставался эмпирический. Закономерности изучения электронного строения атома позволили приобрести закону математический аппарат. При сопоставлении элементов и правил электронного строения атомов в периодической системе обнаружены следующие закономерности:

1) Номер периода соответствует n (главному квантовому числу)

2) На внешнем энергетическом уровне суммарное количество ē равно 8 (s² p⁶ )

3) На предвнешнем энергетическом уровне общее количество ē равно 18 (s²pd¹º)

4) Максимальное число ē определяется формулой 2n²

5) Свойства атомов элементов зависит от периодического изменения электронной структуры атомов.

2) Если рассматривать электронные структуры атомов в группах ,то наблюдается явление которое называется электронная аналогия элементов. Различают полные и неполные электронные аналогии. Например: 5гр N 1s²2s²2p³ максимальная валентность 3, т.к. у N отсутствует d подуровень.P 1s²2s²2p⁶3s²3p³максимальная валентность 5, т.к. в возбужденном состоянии электрон с 3s nодуровня. переходят на свободную орбиталь 3d nодуровня. Хотя ē конфигурация внешних наружных уровней N и P одинакова. Эти элементы неполными ē аналогами.

P и As (мышьяк) -полное ē аналоги, т.к. у них есть свободный d nодуровень. P иV-неполные ē аналоги, т.к. в переходе участвуют электроны разных n/уровней. По мере заполнения электронами у d и f элементов в атомной системе резко проявляются эффекты проникновения электронов в ядро, по этому для d и f элементов присуща вторичная или внутренняя периодичность. При этом отмечено, что атомный радиус элементов изменяется незначительно.

Например :у лантанидов, начиная от Эл-та и кончая атомные радиусы изменяются примерно на 0,3 нм, количество ē возрастает значительно, поэтому от церия до тербия 4f подуровень заполняется наполовину (max f 7),а затем до гафния происходит спаривание ē до f14-происходит так называемое «лантоидное сжатие» ,которое оказывает большое влияние на свойства последующих элементов.

Исключением из правила Клечковского являются лантан и актиний. У этих элементов вместо 4f и 5f заполняется подуровень 5d и 6d .Это связано с особенностями распределения электронной плотности на 4 и 5 уровнях.

3) Первый период состоит из 2-х элементов: водорода и гелия. У водорода ē находится на первом энергетическом уровне, электронная формула - 1 s¹, s - электронные облака имеют форму шара. В соответствие с принципом Паули на 1 орбитали может находится 2 ē, следовательно, у гелия 1 s².

2 и 3 периоды содержат по 8 элементов. У элементов 2 периода заполняется 2-ой слой (n=2), сначала 2 s орбиталь, а затем последовательно 3 2p- орбитали.

У неона Ne – 8 внешних ē образуют высокосеммитричную структуру из 4-х устойчивых двухэлектронных облаков. У атомов Na, P и Ar заполняются соответственно 3s¹, 3p³ и 3 p⁶ подуровни. 3d – орбитали остаются свободными.

Элементы у которых последним заполняется s- подуровень – s-элементы, а те, у которых последний p- подуровень – p-элементы.

4 и 5 периоды содержат по 18 элементов. В 4 периоде начинают заполнятся 4- s- орбиталь при свободной 3d – орбитали, так как это более выгодно энергетически. Далее начиная со скандия (Sc) начинают заполняться 3d орбитали (более энергетически выгодно)- так называемые d – элементы, а после них - заполняется 4- p подуровень. Аналогично и в 5 – ом периоде.

6 период содержит 32 элемента и 7 – незаконченный (25-27 элементов).

В 6 периоде начинает заполнятся после 6s – подуровня 4f- подуровень - лантаниды (церий – лютеций (Ce-Lu)). – f элементы. Потом заполняется 5d - подуровень, так как это более энергетически выгодно. В 7 периоде – после 7s заполняется 5f – подуровень – Актиниды (Th-Lr).

По мере роста заряда ядра происходит закономерная периодическая повторность сходных электронных структур, а следовательно и повторяемость свойств элементов.