§ 38. Периодическая система элементов (псэ)

ПСЭ, которая должна быть:

	0 S	1 p	2 d	3 f	4 g
1K	2	-	-	-	-	2
2L	2	6	-	-	-	8
3M	2	6	10	-	-	18
4N	2	6	10	14	-	32
5O	2	6	10	14	18	50

Говорят, что слой состоит из двух оболочек:

Докажем, что в замкнутой оболочке атома электроны имеют нулевые результирующие моменты импульсов. Будем следовать принципам Паули методом индукции.

1. Рассмотрим - оболочку

2. Рассмотрим замкнутую - оболочку

Элементы в ПСЭ расположены по возрастанию зарядового числа , определяющего количество электронов в атоме. Все физико – химические свойства атомов определяются числом и расположением внешних валентных электронов.

Любой период или строка ПСЭ начинается с заполнения электронами нового слоя, поэтому периодичность застройки электронных оболочек ведет к периодичности свойств атомов.

В идеальной ПСЭ периоды должны содержать элементы со следующим количеством электронов:

	В идеальной ПСЭ	В реальной ПСЭ
1	2	2
2	8	8
3	18	18
4	32	18
5	50	32

Построение реальной ПСЭ отличается от идеальной в связи с невозможностью пренебрежения взаимодействием между электронами и, как следствие, отклонением поля, в котором они движутся, от Кулоновского. Учет взаимодействия электронов позволяет полностью объяснить построение ПСЭ.

Основные принципы, которыми определяется порядок заполнения различных состояний:

1. Принцип Паули.

2. Принцип минимума энергии.

Каждый вновь присоединившийся электрон связывается в состояние с наименьшими допустимыми принципом Паули квантовыми числами т.о., чтобы энергия СС была минимальна.

Существует импирическое правило Хунда (Гунда):

Если электронная оболочка заполнена меньше, чем на половину, то каждый вновь присоединенный электрон связывается так, чтобы результирующий механический момент оболочки был максимальным.

В начале ПСЭ, когда число электронов в атомах не велико, заполнение электронных состояний происходит без особенностей (изаполняются регулярно). Начиная с четвертого периода, сначала заполняются– состояния, затем, т.к., в соответствии с принципом минимума энергии, более выгодным оказывается присоединить электрон с большими меньшим, чем наоборот.

Z	элемент	K	L		M			N		термы
		1s	2s	2p	3s	3p	3d	4s	4p
1	H	1	_	_	_	_	_	_	_
2	He	2	_	_	_	_	_	_	_
3	Li	2	1	_	_	_	_	_	_
4	Be	2	2	_	_	_	_	_	_
5	B	2	2	1	_	_	_	_	_
_
10	Ne	2	2	6	_	_	_	_	_
11	Na	2	2	6	1	_	_	_	_
_
18	Ar	2	2	6	2	6	_	_	_
19	K	2	2	6	2	6	_	1	_
20	Ca	2	2	6	2	6	_	2	_
21	Sc	2	2	6	2	6	1	2	_

Отдельно за ПСЭ вынесли лантаноиды (редкоземельные) и актиноиды. У этих элементов происходит застройка внутренних исостояний, а т.к. количество валентных электронов на внешнихиоболочках у них одинаково, то все их свойства идентичны и их, фактически, можно поместить в одну клетку ПСЭ.

В настоящее время в природе зарегистрировано 90 стабильных элементов, последний из них – уран. Элементы: технеций и прометий в природе в естественных условиях не встречаются, т.к. они радиоактивны и их период полураспада меньше возраста Земли.

Все трансурановые элементы радиоактивны, т.е. неустойчивы относительно спонтанного деления атомных ядер. Это связано с тем, что для данных элементов кулоновское отталкивание между протонами играет большую роль, чем силы ядерного притяжения между нуклонами.