ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

Электронное строение атомов

Из приведенного выше материала видно, что внешние (самые высокие по энергии) электронные оболочки атомов углерода С, кремния и германия заполнены электронами одинаково. В каждом случае имеется два электрона на -орбитали и два электрона на -орбиталях. Заметим, что все эти три элемента относятся к одной и той же группе периодической системы (рис. 1-2). К одной группе принадлежат

(кликните для просмотра скана)

менты, расположенные в одном вертикальном столбце таблицы. Конфигурация внешней электронной оболочки атомов фтора хлора и брома также одинакова (два s- и пять -электронов) . И эти элементы относятся к одной группе Атомы элементов одной группы имеют одинаковое строение внешней электронной оболочки. Именно поэтому такие элементы имеют сходные химические свойства. Химические свойства каждого элемента определяются электронным строением атомов этого элемента. Это основополагающий принцип современной химии. Именно он лежит в основе периодической системы.

Литий натрий и калий К представляют собой мягкие серебристые металлы, энергично реагирующие с водой. Они взаимодействуют с хлором, образуя соединения, соленые на вкус. Фтор хлор и бром являются неметаллами и реагируют с водородом, образуя вещества с кислым вкусом (кислоты)

Номер группы периодической системы соответствует числу электронов на внешней электронной оболочке атомов элементов этой группы. Номер периода (горизонтального ряда периодической таблицы) совпадает с номером высшей занятой электронной орбитали. Например, натрий и хлор - оба элементы периода и у обоих типов атомов высший, заполненный электронами,уровень - третий.

Строго говоря, число электронов на внешней электронной оболочке определяет номер группы только для так называемых непереходных элементов, расположенных в группах с буквенным индексом А. Однако только эти элементы и будут встречаться нам в этой книге.

Электронное строение атомов определяет химические и физические свойства элементов.

Размеры атомов

Нам следует остановиться еще на двух видах информации, получаемой из периодической системы. Первый из них - вопрос о размере (диаметре) атомов. Если двигаться вниз в пределах данной группы, переход к каждому следующему элементу означает заполнение электронами следующего, все более высокого уровня. В группе внешний электрон атома натрия находится на -орбитали, калия - на -орбитали, рубидия - -орбитали и т. д. Поскольку -орбиталь больше по размеру, чем -орбиталь, атом калия имеет большие размеры, чем атом натрия. По этой же причине в каждой группе размеры атомов возрастают сверху вниз (смотри стрелку на рис. 1-2).

При движении направо по периоду атомные массы возрастают, но размеры атомов, как правило, уменьшаются. Во периоде, например, атом неона имеет меньший размер, чем атом фтора, который, в свою очередь, меньше атома кислорода. Правда, имеется несколько исключений из этого правила.

Электроотрицательность

Другая тенденция, выявляемая с помощью периодической таблицы, — закономерное изменение электроотрицательности элементов, т. е. относительной способности атомов притягивать электроны, образующие связи с другими атомами. Например, атомы инертных газоу не склонны приобретать или терять электроны, тогда как атомы металлов легко отдают электроны, а атомы неметаллов охотно их принимают. Электроотрицательность (способность притягивать, приобретать электроны) возрастает слева направо в пределах периода и снизу вйерх в пределах группы. Последняя группа (инертные газы) выпадает из этих закономерностей.

Фтор расположенный в правом верхнем углу периодической системы, - наиболее электроотрицательный элемент, а франций находящийся в левом нижнем углу, наименее электроотрицателен. Изменение электроотрицательности также показано стрелками на рис. 1-2.

Пользуясь этой закономерностью, можно, например, утверждать, что кислород более электроотрицательный элемент, чем углерод или сера. Это значит, что атомы кислорода сильнее притягивают к себе электроны, чем атомы углерода и серы.

Электронное строение инертных газов

Элементы последней группы периодической системы называются инертными (благородными) газами. В атомах этих элементов, кроме гелия Не, на внешней электронной оболочке имеется восемь электронов. Инертные газы не вступают в химические реакции и не образуют никаких соединений с другими элементами (кроме очень немногих исключений). Это связано с тем, что конфигурация из восьми электронов на внешней электронной оболочке чрезвычайно стабильна. Атомы других элементов образуют химические связи таким образом, чтобы на их внешней оболочке оказалось восемь электронов. Это положение часто называют правилом октета.