7. Периодическая система элементов

Периодическая система элементов
В основе конструкции периодической системы элементов лежит
электронная структура атомов.
На рисунке представлена схема конструкции периодической системы
на основе структуры электронных оболочек атомов.
Период 
s1
1
s2
(2)  Число элементов
p1………… p6
(8)
s2 p1…………. p6
(8)
2
s1 s2
3
s1
d1………… d10 p1……….. p6
(18)
s2 d1…………. d10 p1……….. p6
(18)
4
s1 s2
5
s1
«Вклинивание»
3d- и 4dподуровней
6
s1 s2
7
s1
d1 f1…………….. f14 d2 … ……. d10 p1….... p6
s2 d1 f1………..…… f14 d2……… d7 ……..
«Вклинивание»
4f- и 5fподуровней
Схема конструкции Периодической системы
(32)
(32)
Структура периодической системы
Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева
(короткопериодный вариант)
http://uchplakat.ru/chemi.html
Координатами каждого элемента периодической системы являются
номера периода и группы.
Период – горизонтальная последовательность
элементов, которая
начинается щелочным металлом (I период – водородом) и заканчивается
благородным газом с максимальным значением главного квантового числа n,
равным номеру периода.
Всего периодов – 7.
Группа
–
вертикальная
совокупность
элементов,
обладающих
однотипной электронной конфигурацией и определенным химическим
свойством.
В короткопериодном варианте периодической системы групп – 8,
каждая делится на главную (А) и побочную (В) подгруппы.
Семейства элементов: s- и p-элементы
В зависимости от того, какой подуровень заполняется последним
электроном, все элементы периодической системы Д.И. Менделеева делятся
на 4 семейства: s-, p-, d- и f-.
 последним заполняется s-подуровень,
 на внешнем электронном уровне находятся
s - элементы
1 или 2 s-электрона с предшествующей
конфигурацией благородного газа.
 располагаются в IA и IIA подгруппах ПС:
щелочные и щелочноземельные металлы.
Например, электронные формулы атомов натрия и кальция таковы:
11Na
1s22s22p63s1
20Ca
1s22s22p63s23p64s2
 последним заполняется p-подуровень,
 на внешнем электронном уровне находятся
p - элементы
2 s-электрона и от 1 до 6 p-электронов,
 располагаются в IIIA -VIIIA подгруппах
ПС: все неметаллы (О, Si, Cl и др.), некоторые
металлы (Sn, Al) и благородные газы (Kr, Ar и
др).
Например, электронные формулы атомов кислорода и алюминия
таковы:
8O
1s22s22p4
13Al
1s22s22p63s23p1
Семейства элементов: d- и f-элементы
 последним заполняется предвнешний
d-подуровень,
 на предвнешнем электронном уровне
d - элементы
находятся от 1 до 10 d-электронов, на
внешнем электронном уровне – 2 (реже - 1)
s-электрона,
 располагаются в IВ - VIIIВ подгруппах ПС:
металлы, переходные элементы (Fe, Cu, Pt и
др).
Например, электронные формулы атомов железа и технеция таковы:
26Fe
1s22s22p63s23p63d64s2
43Tc
1s22s22p63s23p63d104s24p64d55s2
 последним заполняется f-подуровень
третьего снаружи электронного уровня,
 на глубинном подуровне находятся от 1 до 14
f - элементы
f -электронов, на внешнем электронном
уровне – 2 s-электрона,
 располагаются в IIIВ подгруппе, всего 28
элементов: 14 лантаноидов и 14 актиноидов.
Например, электронная формула атома церия такова:
58Ce
1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f15s25p65d16s2
или в кратком виде:
58Ce
[Xe] 4f15d16s2
Подгруппы
Главные подгруппы (А) периодической системы включают все s- и
p-элементы. Суммарное число
внешних s- и
p-электронов в атоме
определяет номер группы периодической системы, в которой находится
элемент.
Например, электронная формула атома брома:
p-элемент (последним заполняется
35Br
[Ar]3d104s24p5. Это
p-подуровень). Суммарное число
внешних s- и p-электронов равно 7, следовательно, элемент располагается в
VIIA подгруппе четвертого периода периодической системы.
Побочные подгруппы (В) периодической системы включают все d- и
f-элементы. Номер группы, в которой находится элемент, в этом случае
определяется суммой внешних s- и предвнешних d-электронов. Кроме того,
если эта сумма равна 8, 9 или 10, то элементы располагаются в VIIIB
подгруппе, а если эта сумма равна 11 или 12, то элементы располагаются в IB
или IIB подгруппах соответственно.
Например, электронная формула атома скандия:
d-элемент (последним заполняется
21Sc
[Ar]3d14s2. Это
d-подуровень). Сумма внешних s- и
предвнешних d-электронов равна 3, следовательно, элемент располагается в
IIIB подгруппе четвертого периода периодической системы.
Электронная формула атома никеля:
28Ni
[Ar]3d84s2. Это также
d-элемент, который располагается в VIIIB подгруппе четвертого периода
периодической системы, так как сумма внешних s- и предвнешних
d-электронов равна 10.
Проскок (провал) электронов
У девяти d-элементов (24Cr,
79Au)
29Cu, 41Nb, 42Mo, 44Ru, 45Rh, 47Ag, 78Pt,
во внешнем уровне, т.е. на ns-подуровне содержится по одному
электрону, а у палладия на внешнем уровне вообще отсутствуют электроны.
Объясняется это тем, что у атомов этих элементов один электрон (а у Pd два)
«проскакивает» с внешнего s-подуровня на предвнешний d-подуровень. Этот
«проскок», или «провал», электронов сопровождается экзотермическим
эффектом и приводит к образованию более устойчивой электронной
конфигурации.
Наиболее устойчивые электронные состояния
состояния d0,
d5,
d-электронов - это
d10 (подуровень придает атому дополнительную
устойчивость, если он заполнен наполовину, заполнен полностью или пуст).
Так, вместо ожидаемой для атома хрома
24Cr
конфигурации
1s22s22p63s23p63d44s2 за счет проскока электрона с 4s-подуровня на 3dподуровень реализуется следующая конфигурация:
24Cr
1s22s22p63s23p63d54s1
Для атома меди вместо ожидаемой конфигурации
счет проскока электрона реализуется конфигурация:
29Cu
[Ar]3d104s1
29Cu
[Ar]3d94s2 за