d-Элементы

(элементы побочных подгрупп). У элементов побочных подгрупп (за исключением и ) заполняется соседний с внешним уровнем -подуровень. Иначе говоря, у d-элементов заполняются внутренние (n-1) d-оболочки, где n — номер периода, в котором находится элемент. Во внешнем слое у них находится 2 электрона или реже 1 электрон (у палладия во внешнем слое их нет вследствие того, что оба s-электрона находятся на подуровне d соседнего уровня). Элементов этого типа 32.

d-Элементы проявляют различную валентность и степень окисления, так как в химических процессах у них участвуют не только электроны внешнего слоя, расположенные на подуровне или, значительно реже, , но и часть электронов nd-подуровня. Поэтому, как правило, общее число валентных электронов наружного и соседнего с наружным слоем равно номеру группы. Так, например, в подгруппе скандия в возбужденном состоянии валентными электронами являются не только 2 электрона внешнего уровня (на s-подуровне), но и 1 электрон, расположенный на d-подуровне предпоследнего уровня (табл. 22—23).

В химических реакциях элементы подгруппы скандия действительно проявляют валентность и степень окисления +3, соответствующую номеру группй.

У элементов седьмой и восьмой подгруппы , Со, валентными являются соответственно электроны, расположенные на подуровнях . Поэтому они имеют много степеней окисления, например марганец +7, +6, +5, +4, +3, +2.

Для некоторых d-элементов общее число валентных электронов из наружного и соседнего с наружным квантовым уровнем не равно номеру группы. Так, например, медь, серебро и золото находятся в I группе, но они могут проявлять степень окисления не только +1, но и +2 и +3. Из элементов VIII подгруппы только рутений и осмий проявляют высшую степень окисления +8 у всех же других она меньше. Восстановительная активность d-элементов в подгруппах возрастает снизу вверх (за исключением подгруппы Sc-Ac).

Распределение электронов по подуровням изображают электронной формулой.

Так, например, атом Al находится в III периоде, а следовательно, имеет 3 квантовых уровня; электроны в атоме Al распределяются следующим образом: на первом квантовом уровне 2, на втором 8 и на третьем 3, т. е. 2)8)3) или по подуровням .

В электронных формулах цифры перед буквами обозначают главное квантовое число, а буква — побочное квантовое число или подуровень.

Таблица 22. Число электронов у d-элементов на d- и s- подуровнях

Таблица 23. Распределение электронов по энергетическим уровням и подуровням у некоторых d-элементов

Продолжение табл. 23

Продолжение табл. 23

Цифры вверху справа от букв s, p, d, f — число электронов на этих подуровнях.

Следовательно, и из электронной формулы для атома алюминия видно, что на первом энергетическом уровне имеется два s-электрона ; на втором — два s-электрона и, шесть р-электронов и на третьем два s-электрона и один р-электрон .

Элемент № 36 относится к p-элементам. Напишем его электронную формулу. Он находится в IV периоде и, значит, имеет 4 электронных слоя.

Атом имеет следующее распределение электронов по квантовым слоям: 2)8)18)x)=36 откуда x=8. Его электронная структура:

Это элемент криптон Kr.

Дан элемент с Z=42 и указано, что он относится к группе dэлементов. Требуется написать его электронную формулу. Элемент находится в 5-ом периоде и, следовательно, имеет 5 квантовых уровней, из которых на последнем уровне находится 1 электрон, а на предпоследнем 8+х электронов. Отсюда заполнение квантовых уровней: 2)8)18)8+х)2)=42 откуда х=5. Электронная формула атома: . Это элемент молибден с металлическим характером и низшей степенью окисления 2; он может иметь и более высокую степень окисления (до 6) за счет еще 4 электронов предпоследнего уровня.