ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Периодическая система элементов из "Основы кристаллохимии неорганических соединений" Тогда для каждого значения главного квантового числа возможны лишь такие комбинации других квантовых чисел, которые указаны в табл. 3.1. [c.45] Эта таблица сразу же показывает связь между максимальным числом электронов в каждой оболочке и длиной периода в периодической системе элементов. [c.45] Последовательно заполняя (в соответствии с табл. 3.1) электронами все квантовые состояния К, Ь,. ..-оболочек и увеличивая каждый раз заряд ядра на единицу, получим все элементы, как это показано в табл. 3.2, к которой сделаем лишь некоторые пояснения. [c.45] Пояснение ко второму периоду. С ато.ма лития, у которого появляется 25-электр он, начинается заполнение -оболочки. Соответствующий эффективный заряд ядра для 25-электрона атома составляет 2 фф = 1,26. Поскольку экранирование заряда ядра для 25-о6олочки слабее, чем для 2р-оболочки, второй -электрон, появляющийся у атома бериллия, идет на завершение 25-оболочки. Первые р-электроны появляются начиная с атома бора. Следующие -электроны (в атомах углерода и азота) по принципу минимума энергии всегда занимают те состояния, в которых притягивающее действие ядра экранируется в минимальной степени. Поскольку для электронов в одном и том же р-состоянии заряд ядра экранируется в большей мере, чем для электронов в различных р-состояниях, второй и третий р-электроны стремятся занять пустые р-состояния. Вообще в изолированных атомах сначала происходит однократное заполнение состояний, причем все спины оказываются параллельными (правило Хунда [2]). [c.50] Максимальное значение суммарного спина при этом для эле-.ментов второго периода достигается при трех р-электронах, т. е. у атома азота. Такая наполовину заполненная р-оболочка атома азота является особенно устойчивой, так что 2эфф, а вместе с ним и энергия связи для атома N оказывается больше, чем для следующего за ним атома О с четырьмя р-электронами. [c.50] Пояснение к третьему периоду. В третьем периоде начинается заполнение Л1-оболочки, которое, однако, обрывается, когда оказываются заполненными ее 3 - и Зр-состояния. Аргон является инертным газом, хотя имеет пустые Зс -орбитали. [c.50] Тояснение к четвертому периоду. Четвертый период является первым из так называемых длинных периодов периодической системы. Он начинается с появлением у атомов калия и кальция соответственно одного и двух 45-электронов, принадлежащих. -оболочке. Заполнение З -состояний Л1-оболочки начинается у скандия и продолжается далее у так называемых переходных элементов. [c.50] У хрома один из его двух 45-электронов переходит в состояние М, завершая построение наполовину заполненной Зс -оболочки. [c.50] Аналогичным образом ведет себя атом меди, где полное комплектование З -оболочки осуществляется также путем перехода одного из 45-электронов на Зй-уровень. Такое поведение атомов Сг и Си, как уже было указано выше, объясняется стремлением атома приобрести наполовину или целиком заполненную оболочку. [c.51] Подобные соображения, кстати, объясняют и легкость образования ионов Ре + и Мп +, так как в обоих этих случаях образуется наполовину заполненная -оболочка. Характер xи iичe-ской связи определяется многими факторами, поэтому атомы железа и марганца могут находиться и в других состояниях окисления. [c.51] Пояснение к пятому периоду. В пятом периоде начинается заполнение 55-, а затем и 4с(-оболочки. При этом конкуренция между 5- и -состояниями усиливается и случаи перехода 55-электронов на 4 -уровни становятся чаще. Соответственно для элементов пятого периода чаще наблюдаются различные состояния окисления. [c.51] Пояснение к шестому периоду. После заполнения б5-оболочки у атомов цезия и бария можно было бы ожидать заполнения -оболочки. Однако в шестом периоде появляются еще и 4/-состоя-ния, вступающие в конкуренцию с состояниями 5й. Соответственно у лантана появляется один 5 -электрон, а затем начиная с атома церия идет заполнение 4/-оболочки, причем с появлением первого /-электрона 5й-электрон изменяет свое состояние и становится вторым 4/-электроном атома церия. У следующих пяти элементов заполняются лишь /-состояния, и только у гадолиния, когда /-оболочка заполнена наполовину, его восьмой электрон опять переходит в 5й-состояние. [c.51] Валентность четырнадцати элементов от Ьа до УЬ, ]1азывае-мых редкоземельными элементами, равна, как правило, трем. Однако в тех случаях, когда у атома редкоземельного элемента имеется возможность образовать наполовину или полностью заполненную /-оболочку, наблюдается состояние окисления П или IV (например, Еи + и ТЬ +). [c.51] Пояснение к седьмому периоду. Дальнейшее построение периодической системы продолжается вплоть до актинидов, атомы которых могут находиться в разных состояниях окисления из-за сильно выраженной конкуренции 5/- и 6й-состояний. Это обстоятельство порождает значительные трудности в классификации актинидных элементов, так что электронную конфигурацию элементов начиная с берклия (табл. 3.1) вряд ли можно считать вполне достоверной. [c.51] ЛОВ ведет к значительному увеличению размеров атома, поскольку в выражении е эфф / главное квантовое число при этом изменяется на 1, а 2эфф относительно невелико. У следующих элементов каждого периода по мере увеличения атомного номера притяжение внешних электронов к ядру становится все сильнее, так что в направлении от щелочного металла к ближайшему инертному газу размеры атомов уменьшаются, хотя и не вполне монотонно. Наоборот, рассматривая последовательность щелочных или щелочноземельных металлов, можно обнаружить, что в этих рядах по мере увеличения атомного веса энергия ионизации уменьшается вполне монотонно (табл. 3.2). [c.52] Рассматривая, наконец, побочные подгруппы, необходимо отметить, во-первых, увеличение эффективных зарядов и потенциалов ионизации по сравнению с соответствующими элементами главных подгрупп и, во-вторых, иной характер зависимости этих величин от атомного номера. Как видно из табл. 3.2, у атомов щелочных и щелочноземельных металлов эффективный заряд и энергия ионизации убывают с ростом атомного номера. В то же время у атомов Аи и Hg обе эти величины заметно больше, чем V атомов Си и 2п. [c.52] Вернуться к основной статье