3.2. Периодическая система элементов д.И. Менделеева и электронная структура атомов

Рассмотрим связь между положением элемента в периодической системе и электронным строением его атомов. У каждого последую­щего элемента периодической системы на один электрон больше, чем у предыдущего. Полные записи электронных конфигураций первых двух периодов приведены в таблице 8.

Первый период состоит из двух элементов: водорода и ге­лия. Атомом гелия заканчивается формированием К - оболочки атома, обозначим ее [Не]. Электрон, который последним заполняет орбитали атома, называется формирующим, и элемент относится к группе, называемой по формирующему электрону. В данном случае оба эле­мента имеют формирующие s-электроны и соответственно называют­ся s – элементами.

8. Электронные конфигурации элементов первых двух периодов

Атом-ный номер	Элемент	Электрон-ные кон-фигурации	Атом-ный номер	Элемент	Электрон-ные кон-фигурации
1	Водород	1s2	6	Углерод	1s22s22p2
2	Гелий	2s2	7	Азот	1s22s22p3
3	Литий	1s22s1	8	Кислород	1s22s22p4
4	Бериллий	1s22s2	9	Фтор	1s22s22p5
5	Бор	1s22s22p1	10	Неон	1s22s22p6

У элементов второго периода формируется L - оболочка, за­полняются s- и р-подоболочки. Формирующими электронами у пер­вых двух элементов являются s-электроны, поэтому Li и Be - отно­сятся к s-элементам. Остальные шесть элементов периода входят в число р - элементoв, так как формирование их орбиталей заканчивается р- электроном. У элемента Ne полностью заполнена 2р-подоболочка, обозначим его электронную конфигурацию как [Ne]. В таблице 9 даны в краткой записи электронные конфигурации элементов н основном состоянии. При этом не приводится полная запись конфигурации полностью заполненных подоболочек предыдущих периодов.

Третий период начинается с натрия, электронная конфигурация которого 1s²2s²2p⁶3s^l и заканчивается аргоном с электронной конфигурацией 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶ [Ar]. Хотя в третьем уровне (оболочка М) имеется подоболочка 3d, которая остается незаполненной, в четвертом периоде начинает формироваться следующая оболочка N (n = 4) и период начинается с s -элемента калия, [Аг]4s¹. Это обу­словлено тем, что энергия

п

Рис. 2 Примерная схема относительного располо-жения энергетических подуровней в многоэлект-ронных атомах

одуровня 4s несколько ниже, чем энергия подуровня 3d (см. рис. 2). В соответствие с правилом Клечковского n +1 у 4s (4ниже, чем n +1 у 3d (5). После заполнения 4s – подоболочки заполняется 3d -подоболочка. Элементы, начиная со Sc [Ar] 3d^l 4s² до Zn [Ar] 3d¹⁰ 4s², имеющие формирующие d-электроны, относятся к d- элементам. Как видно из таблицы 9, у хрома на 4s-подоболочке остается один электрон,

а на 3d -подоболочке вместо

четырех оказы­вается пять

d- электронов. Такое явление

получило название «провала»

электрона с s- на d-подоболочку. Это обусловлено более низкой энергией конфигурации 3d⁵4s^l по сравнению с конфигу­рацией 3d⁴ 4s². «Провал» электронов наблюдается и у других атомов, например у атомов Сu, Nb, Mo, Pt, Pd.