Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
§ 52. Периодическая система элементов Д. И. МенделееваПериодический закон был открыт Менделеевым в 1869 г. и является одним из важнейших законов природы. В основу своей системы Менделеев положил тот факт, что если расположить элементы в порядке возрастания атомных весов, то элементы с близкими химическими и физическими свойствами периодически повторяются. К моменту открытия периодического закона было известно лишь 63 элемента, атомные веса многих элементов были определены неправильно и Менделееву пришлось их изменить Открытый Менделеевым закон первоначально был чисто эмпирическим. Никакого объяснения периодичности свойств элементов во времена Менделеева не было, да и не могло быть, ведь электрон был открыт Томсоном в 1897 г., а атомное ядро—Резерфордом в 1910 г. Объяснение периодического закона во всем объеме является сложной задачей квантовой химии, однако понять природу периодичности свойств элементов можно уже в рамках упрощенной модели атома, описанной в § 50. Напомним, что эффективный потенциал для электрона в атоме Чтобы понять принцип, по которому происходит деление элементов по периодам, укажем на следующую особенность d- и f-электронов, отличающую их от s- и р-электронов. Расчеты показывают, что плотность функции распределения координат Это значит, что d- и f-электроны в среднем находятся значительно ближе к ядру, чем s- и р-электроны. Поэтому элементы, в которых происходит заполнение d- и особенно f-оболочек обладают сходными химическими свойствами. (Химические свойства в основном зависят от состояний периферических электронов атома. Объяснение этого утверждения дает квантовая теория валентности.) Первым элементом каждого периода таблицы Менделеева является элемент, у которого начинает заполняться s-оболочка. Все эти элементы, за исключением водорода, — щелочные металлы. Последним элементом каждого периода является элемент, у которого завершается заполнение р-оболочки (исключение представляет первый период, элементы которого, водород и гелий, не содержат р-электронов). Последние элементы периодов являются благородными газами. Конфигурации атомов благородных газов состоят из заполненных оболочек. Можно показать, что соответствующие состояния преобразуются при вращениях по неприводимому представлению Последовательность электронных оболочек разбивается по периодам следующим образом:
Номера периодов обозначены римскими цифрами. Справа указано число элементов периода. Это число легко находится, если вспомнить, что число одноэлектронных состояний с квантовыми числами n и Элементы, содержащие заполненные d- и f-оболочки (или не содержащие таких оболочек), называются элементами главных групп. Элементы, в которых происходит заполнение d- и f-оболочек, называются элементами промежуточных групп, Элементы промежуточных групп имеют близкие химические свойства, в особенности это справедливо для групп, в которых происходит заполнение f-оболочек (оболочка Отметим, что при заполнении d- и f-оболочек иногда наблюдаются отклонения от указанного выше порядка. Например, конфигурациями основных состояний атомов
Рис. 15. Оказывается, что конфигурация В заключение проследим за изменением энергии связи электрона в атомах. Этот параметр тесно связан с химическими свойствами элементов и характеризует способность атомов «отдавать» электрон, вступая в химические соединения. Вспомним, что эффективный потенциал атома соответствующие одиоэлектроиные уровни энергии для последующего атома лежат глубже, чем для предыдущего. Поэтому энергия связи должна возрастать в ряду элементов, соответствующем заполнению некоторой оболочки. Однако при переходе к заполнению следующей оболочки энергия связи может падать. Особенно сильное падение энергии связи наблюдается в начале каждого периода, когда начинает заполняться новая s-оболочка. На рис. 15 нанесены экспериментальные значения энергии связи для различных элементов. По горизонтальной оси отложен атомный номер элемента Z. Из рисунка видно, что для каждого периода минимальное значение энергии связи имеют щелочные металлы, а максимальное — атомы благородных газов. Химическая инертность благородных газов в значительной степени объясняется большой величиной энергии связи.
|
1 |
Оглавление
|