d-ЭЛЕМЕНТЫ

d-Элементы принято также называть главными переходными элементами. Их атомы характеризуются внутренней застройкой d-подоболочек. Дело в том, что s-орбиталь их внешней оболочки обычно заполнена уже до того, как начинается заполнение d-орбиталей в предшествующей электронной оболочке (рис. 14.1). Это означает, что каждый «новый» электрон, добавляемый в электронную оболочку очередного d-элемента, в соответствии с принципом заполнения (см. разд. 1.2), попадает не на внешнюю оболочку, а на предшествующую ей внутреннюю подоболочку. Химические свойства этих элементов определяются участием в реакциях электронов обеих указанных оболочек.

d-Элементы образуют три переходных ряда в 4-м, 5-м и 6-м периодах соответственно. Первый переходный ряд включает 10 элементов, от скандия до цинка (рис. 14.2). Он характеризуется внутренней застройкой -орбиталей (табл. 14.1). Причина того, что 48-орбиталь оказывается заполненной раньше пяти Bd-орбиталей, заключается в том, что она имеет более низкую энергию, чем Bd-орбитали (рис. 14.1).

Следует, однако, отметить существование двух аномалий. Хром и медь имеют на своих -орбиталях всего по одному электрону. Дело в том, что полузаполненные или заполненные подоболочки обладают большей устойчивостью, чем частично заполненные подоболочки. В атоме хрома на каждой из пяти 3d-opбитaлeй, образующих Bd-подоболочку, имеется по одному электрону. Такая подоболочка является полу-заполненной. В атоме меди на каждой из пяти Bd-орбиталей находится по паре электронов.

Рис. 14.1. Энергетические уровни орбиталей М- и N-оболочек в атомах d-элементов первого переходного ряда (т. е. 4-го периода).

Рис. 14.2. d-Элементы первого переходного ряда (т. е. 4-го периода).

Таблица 14.1. Электронные конфигурации элементов четвертого периода от скандия до цинка