Энергия электронов как основа периодической системы

Таковы основные закономерности изменения энергии ионизации в периодической системе. Мы видим, что они получают простое истолкование на основе данных об электронном строении атомов элементов. [c.77]

Таким образом, теперь ясно видна необходимость использования трех квантовых чисел для описания энергии электрона. Каждое новое квантовое число вводилось для удовлетворения требований эксперимента. Однако даже с этими тремя квантовыми числами невозможно было полностью объяснить линейчатые спектры. Например, действие слабого магнитного поля приводит к так называемому аномальному эффекту Зеемана, который нельзя было понять на основе модели Бора — Зоммерфельда. Кроме того, у атома Бора и его вариантов было множество других недостатков. Одним из них, и, по-видимому, наиболее существенным, была невозможность применения теории Бора к более сложным атомам. Приложение ее к спектру даже такого простого атома, как атом гелия, приводило к полной неудаче, и все попытки понять основы периодической системы в рамках модели Бора были безуспешны. Это показывает, что все вышеизложенное верно только для одноэлектронной системы. Такое ограничение не имеет смысла, и поэтому очевидна необходимость найти что-то лучшее. [c.37]

Энергия электронов как основа периодической системы [c.130]

Как уже отмечалось выше, порядок заполнения электронами подуровней в атоме определяется величинами энергий. Энергии некоторых подуровней (см. рис. 12) близки друг к другу, а потому электрон может заполнять вышележащий подуровень. Так как самый длинный период содержит 32 элемента, то таблица периодической системы, отражающая строение электронной оболочки атомов, должна строиться на основе 32-клеточной формы. Такая форма системы называется длиннопериодным вариантом. [c.82]

Исходя из принципа Паули и правила Гунда, согласно которому электроны стремятся по возможности не образовывать пары, можно построить периодическую систему элементов на основе спектроскопических данных. Атом каждого последующего элемента образуется путем добавления протона и электрона к атому предыдущего элемента. В многоэлектронных атомах электроны заполняют соответствующие орбитали в порядке возрастания их энергии. Экспериментально установлен следующий ряд изменения энергий по орбиталям 15<25<2р<35<Зр<45<Зс <4/7<55<4 < <5/ <б5<4 <5( <6/7<75. Имеющиеся в периодической системе отклонения в порядке заполнения орбиталей (например, Сг, Си, группа РЗЭ) обусловлены особой стабильностью частично заполненных слоев. [c.20]

Электроотрицательность пропорциональна эффективному заряду ядра. В согласии с этим она растет в периодической системе слева направо по периодам и снизу вверх в группах. На основе энергетических данных (энергии связи, потенциалы ионизации,, сродство к электрону, спектры) можно- построить систему для численного выражения электроотрицательности. Несмотря на определенные теоретические упрощения при выводе понятия электроотрицательности, эта система непротиворечива (см. обзоры [3]). [c.57]

Но как устроены многоэлектронные атомы Нельзя ли попытаться решить обратную задачу на основе строения их спектров установить строение их электронной оболочки Это оказалось возможным спектры элементов и периодическая система — вот две путеводные звезды, которые вели за собой теорию строения атомов. Было установлено, что и многоэлектронные атомы до некоторой степени в о д о-р о д о п о д о б н ы , то есть и у них наблюдается закономерное распределение электронов на разных расстояниях от ядра, соответствующих разным значениям главного квантового числа п. Но, в отличие от атома водорода, у них на этих расстояниях находится уже вместо одного несколько электронов, обладающих примерно одинаковым запасом энергии и составляющих так называемый квантовый (энергетический) слой, как бы соответствующий определенной стационарной орбите или уровню энергии одного электрона в атоме водорода. Число электронов в разных квантовых слоях различно. Ввиду возрастания заряда ядра при переходе от водорода к последующим элементам эти квантовые слои будут находиться уже не точно на расстояниях радиусов стационарных орбит, а на все меньших и меньших электронные слои постепенно приближаются к ядру. Однако по мере усложнения атома и число слоев и объем всей электронной оболочки увеличиваются. [c.116]

Но как устроены многоэлектронные атомы Нельзя ли попытаться решить обратную задачу на основе строения их спектров установить строение их электронной оболочка Это оказалось возможным спектры элементов и периодическая система — вот две путеводные звезды, которые вели за собой теорию строения атомов. Было установлено, что и многоэлектронные атомы до некоторой степени водородоподобны , то есть и у них наблюдается закономерное распределение электронов на разных расстояниях от ядра, соответствующих разным значениям главного квантового числа п. Но, в отличие от атома водорода, у них на этих расстояниях находится уже вместо одного несколько электронов, обладающих примерно одинаковым запасом энергии и составляющих так называемый квантовый (энергетический) слой, как бы соответствующий определенной стационарной орбите или уровню энергии одного электрона в атоме водорода. Число электронов в разных квантовых слоях различно. Ввиду возрастания заряда ядра при переходе [c.111]

В 1925 г. швейцарский ученый Паули, подытоживая на основе изучения спектров картину квантования энергии электронов, то есть распределения их по разным квантовым слоям, подуровням и состояниям — ячейкам , сформулировал принцип, рассматриваемый ныне как ключ к пониманию многих сторон периодического закона и периодической системы в атоме нет даже двух электронов, которые имели бы вполне одинаковую полную энергетическую характеристику . [c.117]

Переходные элементы. В переходных элементах пс -элект-роны более полно экранируют ядро, чем (га- -1)5-электроны, поэтому орбитальные энергии и потенциалы ионизации увеличиваются в ряду Наблю-дается также рост величин I и Е с увеличением порядкового номера элемента вдоль периода. Для величин / это увеличение не носит в ряде случаев систематический характер, так как величина 1 зависит не только от радиальной части волновой функции рассматриваемого электрона, но и от числа неспаренных электронов. При переходе вдоль групп периодической системы для большинства случаев имеем /Зс >/4 > >Ш, /б5>/45>/5 (псг -2( 1)52). /б5>/55> >/45(псг -1(п+1)5) 1Ы>1Ъй>Ш (для элементов в начале периода при конфигурации и 13й>1Ы (для элементов в начале периода при конфигурации (см. табл. 19). Дать однозначное объяснение столь сложного хода потенциалов ионизации и, по-видимому, орбитальных энергий, см, табл. 19) для элементов одной группы не представляется возможным на основе только общих соображений. Очевидно, однако, что для соединений переходных элементов одной группы отклонения от систематического изменения электронных или химических характеристик весьма вероятны. [c.66]

Периодичность спектров более сложных атомов — явный признак важной закономерности их строения. Атомы каждого элемента содержат в своей электронной оболочке на один электрон больше, чем предыдущий элемент в периодической системе. Если известно расположение электронов в атомах предыдущего элемента, то проблема почти во всех случаях сводится к определению места этого последнего электрона. Путем изучения спектров было установлено, что электроны в атомах расположены в электронных оболочках, каждая из которых состоит из нескольких подоболочек с различными уровнями энергии (соответствующими орбитам в теории Бора). Подоболочки, а следовательно, и оболочки заселяются поочередно электронами сначала с низким уровнем энергии, затем с более высокой энергией. После заполнения электронной оболочки начинается заселение электронами следующей оболочки. Проблема состоит в определении числа существующих уровней энергии, т. е. числа электронов в каждой оболочке. Эта проблема не могла быть решена путем простого распространения соображений, лежащих в основе теории атома водорода Бора, на другие атомы. Она полностью была решена с помощью квантовой механики. [c.76]

Основное свойство периодов в периодической системе может быть легко объяснено на основе принципа Паули и четырех квантовых чисел п, I, т, т . Число электронов в атоме элемента равно его порядковому номеру. Уровень с наименьшей энергией обозначается через 1х, так как главное квантовое число и = 1, а азимутальное 1 = 0 (состояние с = О обозначают символом ). Поэтому единственный электрон атома водорода [c.500]

Как показал Лондон (1930) на основе квантовой механики, мгновенные диполи, возникающие в атомах и молекулах при вращении электронов, тоже вызывают взаимное притяжение молекул. Взаимное колебание атомов в молекулах и взаимные столкновения мо-лекул вызывают частые сближения их между собой. Быстрые вращения электронов в атомах (и молекулах) в этих условиях вызывают в них быстро сменяющиеся (т. е. коротко периодические) возмущения. Вращение электронов- в атомах происходит с гораздо большей частотой, чем колебания атомов в молекуле (и тем более, чем частота столкновений самих молекул). Поэтому сближение атомов отражается на движении электронов в атомах движение электронов в обоих атомах начинает совершаться в такт, ибо это отвечает меньшему запасу энергии системы и обусловливает взаимное притяжение молекул. Такое взаимодействие называется дисперсионным. (Название произошло от того, что количественная теория взаимодействия тесно связана с теорией дисперсии света.) Энергия дисперсионного взаимодействия дисп. не зависит от температуры и обратно пропорциональна шестой степени расстояния между молекулами. [c.84]

Чтобы составить уравнение окислительно-восстановительной реакции, необходимо знать, от каких участвующих в реакции атомов, молекул или ионов и к каким атомам, молекулам или ионам перелоЛят электроны и в каком количестве. Это можно установить на основе периодической системы Д. И. Менделеева, зная строение атомов и молекул, величины ионизационных потенциалов, сродства к электрону, электроотрицательности атомов, окислительно-восста-новцтельные потенциалы и стандартные изменения энергии Гиббса образования веществ. [c.64]

Разница во времени до разрушения при статическом разрушении и циклическом объясняется явлением саморазогрева при циклических нагрузках [92]. Такая реакция твердых тел на периодическое дискретное воздействие указывает на колебательные явления, лежащие в основе существования и движения дислокаций. Выделение энергии при движении дислокаций в виде тепла способствует перераспределению ее в системе и включению в движение дополнительного количества дислокации или их скоплений. Передача тепловой энергии электронами значительно эффективнее, чем передача волн деформации фононами, поэтому процессы разрушения термически активируемы. Именно в этом можно усмотреть различия между ползучестью, ма1юцикловой и термоусталостью, а также объяснить фактическое невыполнение линейного закона суммирования. [c.144]

При реакции происходит перемеще[[ие электронов от восстановителя к окислителю, т. к. в восстановителе они связаны с ядром слабее, чем в окислителе. Следовательно, предсказание осуществления окислительно-восстановительной реакции возможно на основе знания энергетических уровней электронов в исходных веществах. Энергетические уровни электронов у восстановителя и окислителя зависят от их природы, состояния и окружающей среды. Они характеризуются потенциалами ионизации, сродством к электрону и окислительно-восстановительным потенциалам. Рассмотрим с этих позиций в качестве примера взаимодействие магпия с хлором и определим направление этой окислительно-восстановительной реакции. Магний—элемент ПА группа периодической системы, активный металл, сильный восстановитель. Распределение электронов в атоме следующее—1 5 , 28 2р 35 . Энергия возбуждения одного из двух внешних электронов мала и полностью перекрывается энергией образования химических связей. Поэтому один из электронов 35—подуровня может перейти на Зр — подуровень. В этом случае электронная структура атома будет иметь два неспаренных электрона, и, следовательно,он может проявлять валентность, равную двум. [c.32]

Периодическая система Менделеева является естественной си-стематикой атомов химических элементов. Химический элемент — совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра и электронной оболочкой. Закономерности изменения свойств химических элементов определяются Периодическим законом. Учение о строении атома вскрыло физический смысл Периодического закона. Оказалось, что периодичность изменения свойств элементов и их соединений зависит от периодически повторяющейся сходной структуры электронной оболочки их атомов. Химические и некоторые физические свойства зависят от структуры электронной оболочки, особенно ее наружных слоев. Поэтому Периодическая система является научной основой изучения важнейших свойств элементов и их соединений кислотно-основных, окислительно-восстановительных, каталитических, комилексообразовательных, полупроводниковых, металлохимических, кристаллохимических, радиохимических и т. п. Помимо теории строения атома Периодическая система элементов сыграла колоссальную роль в учении о естественной и искусственной радиоактивности, освобождении внутриядерной энергии. В настоящее [c.10]

Уточнение периодической таблицы элементов. В ту эпоху, когда ничего не было известно ни о строении атома, ни об уровнях энергии электронов, путь к всеобщему признанию периодического закона был далеко не простым. Главным принципом, положенным в основу последовательности расположения элементов в предложенной им системе, Менделеев, как и Ньюлендс, считал изменение величин атомных весов. Следует, однако, учесть, что данные об атомных весах в то время были не очень точными иногда нельзя было сделать выбор между атомным весом и химическим эквивалентом. Например, атомный вес урана принимали равным 60 опираясь на периодический закон, Менделеев предположил, что атомный вес урана должен быть равен приблизительно 240. У отдельных находящихся по соседству элементов (Со и N1, Те и I) отмечался обратный порядок возрастания атомных весов, отличающихся на несколько десятичных знаков. Это относили за счет несо-верщенства техники экспериментальных измерений. (Для правильной интерпретации такого явления необходимо было дождаться открытия изотопов, гл. 2, разд. 1.) [c.28]

В качестве основы для сравнения можно использовать изоэлектрон-ные соединения, т. е. простые структуры, содержащие одно и то же число электронов во внешней или валентной оболочке. Так, соединения, содержащие 14 электронов в незамкнутых оболочках, изоэлектронны с перекисью водорода в эту категорию входят такие молекулы, как Р.,, О , Н0 , Н,8 и СЮ. Приложение изоэлектронного принципа особенно подходит для элементов, находяпщхся рядом в периодической системе JM ндeлeeвa. В углеродных соединениях, которые могут быть сравнены с перекисью водорода, значение гибридных орбит в структуре является причиной значительных различий в энергии связи частичный 5-характер углеродных связей значительно повышает их прочность. Это заметно для этана, изоэлектронного углеродного производного для ацетилена, по формуле аналогичного перекиси водорода, сравнение оказывается более затруднительным, поскольку в ацетилене имеется --связь (а в перекиси водорода -однократная связь). Такое же возражение можно выдвинуть и при попытках поисков параллели с дифтордиазином N,JF., [94] или его водородным аналогом Н. Ы., (пока еш,е не обнаруженнь1м). В литературе [c.287]

Инертные элементы (подгруппа УП1А) играют большую роль в теории периодической системы. В оболочке их атомов завершается построение периферического энергетического уровня — вся электронная оболочка атома становится устойчивой. Весь атом данного инертного элемента приобретает характер прочного очередного атомного остова, как основы для построения последующего периода (см. рис. 4-3), причем ход заполнения элементами нового периода как бы повторяется по сравнению с предыдущим отчетливо проявляется периодичность в изменении электронной структуры, а следовательно, и химических свойств элементов в пределах каждого данного периода. Однако в этой периодичности нет простого повторения развития по замкнутому кругу каждый последующий период, как это видно из рисунка 4-3, по сравнению с предыдущим в своей основе имеет иной ядерно-электронный остов соответствующего инертного элемента. Структура этого остова от периода к периоду изменяется, его конфигурация усложняется, что существенным образом влияет на химические свойства каждого элемента периода на энергию связи валентных электронов с атомом, на свойства соединений, даже у элементов прн проявлении ими одинаковой валентности. Это в основном зависит [c.65]

С ГЛ. 6). Из школьного курса. химии вы должны были усвоить понятия химических символов, атомных весов и молярных величин, получить представление о периодической системе элементов и химических формулах, узнать о динамическом равновесии, растворимости, кислотно-основных и окислительно-восстановительных реакция.х, о константах равновесия, основах современной оиисательной химии, природе химической связи и о связи между строением и свойствами молекул. Предполагается также, что из школьного курса физики вы должны были получить представление о волновой и корпускулярной теориях света (соотношение Е = /IV), о законе Кулона (Е = д21г ), существовании и свойствах электронов, ядерной модели атома, кинетической энергии (равной ту2/2), силе, давлении, механическом имяульсе и абсолютной температуре. Предварительное или параллельное изучение физики в институте, несомненно, поможет извлечь из данного курса химии гораздо большую пользу. В средней школе вы должны быти научиться решать простые алгебраические уравнения, записывать с помощью алгебраических символов задачи, сформулированные обычным языком, и после их решения делать выводы снова в описательной форме. Начиная с гл. 6 предполагается, что вы уже прослушали или слушаете параллельно курс вычислительной математики. [c.9]

Еще С. В. Дайн предложил качественно оценивать окислительную и восстановительную способности атомов по их положению в периодической системе, а именно при соединении элементов одной подгруппы (50) выше стоящий (О) играет роль окислителя, ниже стоящий (5) — восстановителя при соединении же элементов одного периода (Ср4) окислителем является элемент, расположенный правее (Р), восстановителем — левее (С). На основе этого метода нельзя определить взаимную роль элементов разных подгрупп и разных периодов (НР РВгз ). Это можно сделать лишь на основе количественной оценки этих свойств атома по величинам энергии ионизации и сродства к электрону. [c.147]

Взаимодействие излучения со средой приводит к появлению электронов в зоне проводимости диэлектрика. Движение свободных электронов в периодическом поле идеального кристалла рассматривается на основе квантовой механики. Хотя точное решение задачи встречает значительные трудности, обпщй характер его изучен достаточно хорошо. Энергетический спектр электрона представляет собой чередование разрешенных и запреш,енных зон энергии, а сам электрон представляет плоскую волну, амплитуда которой модулирована с периодом кристаллической решетки. В ряде случаев, однако, зонное состояние электрона проводимости не соответствует минимуму энергии системы и неустойчиво. [c.17]

При попытке определить реальную энергию разделения электронных пар возникают некоторые сомнения в основах этой теории. Так, эта теория предполагает, что РС1д существует потому, что возможно разделить пары электронов фосфора, не выходя за пределы оболочки с п=3. Но, как известно, при построении периодической системы 45-уровни заполняются раньше Зй -уровней. Конечно, нельзя утверждать, что порядок уровней у фосфора таков же, как у калия, — элемента, у которого появляется первый 45-электрон, но весьма вероятно, что не много достигается и тем, что при разделении электронной пары ни один из электронов не переходит на 45-уровень. Однако, кроме энергии, потребной для разделения электронной пары, в этой проблеме играет роль еще один фактор, а именно — энергия связи. Весьма вероятно, что связь, которая могла бы образоваться при возбуждении некоторых электронов до 45-уровня, окажется менее прочной, чем связь, [c.157]

Исследования относятся в основном к физ. химии. Совм. с П. Г. Меликишвили нашел (1889), что пероксидные неорг. соед. и надкисло-ты содержат группировку атомов кислорода, характерную для пероксида водорода, установил (1897) строение пероксидов металлов и показал (1902) зависимость устойчивости надкислот и их солей в пределах одной группы периодической системы от ат. м. образующих элем. Изучал (1903—1914) влияние р-рителя на константы равновесия и свободные энергии ионных р-ций. Установил (1905) правило постоянства предела произведения молярной электропроводности на вязкость, обнаружил (1912) зависимость термодинамики р-ций в р-рах от способности реагирующих в-в к образованию сольватов. Создал основы электронной теории окисл.-восстановит. р-ций. Предложил (1916) теорию гальванического элем., учитывающую термодинамическое равновесие между ионами и электронами в металле и между ионами в металле и их сольватами в р-ре и объяснившую происхождение электродных потенциалов и природу электролитической упругости р-рения металлов. Создал электронную теорию катализа. Ввел представление о роли электронов проводимости при взаимодействии кристалла тв. катализатора как единого целого с молекулой реагента. Изучил влияние различных факторов на каталитическую активность металлов. В учебнике Введение в химию (1926) впервые изложил весь материал химии с позиции электронной теории строения атомов и молекул. [c.348]

Энергетическая структура нолинентидных ценей. Пептидная группа характеризуется плоскостным расположением своих атомов (-HN- O-), при котором достигается наибольшая степень резонансного взаимодействия за счет перекрывания ра-орбиталей, образующих систему л-связей (см. рис. 1Х.2). На рис. ХП.12 показана схема электронных уровней и указаны орбитали, перекрытие которых обеспечивает стабильные связи в пептидной группе. Возможно слияние орбиталей разных пептидных групп, которые удерживаются водородными связями в периодической структуре белка с образованием единых энергетических зон. В такой системе в результате взаимодействия многих пептидных групп каждый молекулярный уровень расщепляется не на два, как в случае двух молекул (см. 1 гл. ХП), а на большое число уровней. С ростом числа групп в цепочке уменьшается разность энергий между расщепленными уровнями. Расстояниями между ними можно пренебречь, а сама область, образующаяся из слияния уровней, носит название энергетической зоны, т. е. каждый молекулярный уровень в твердом теле расщепляется в зону. В основе расчета положения уровней в зоне лежит метод кристаллических орбита-лей, представляющий собой обобщение простого метода ЛКАО. Волновые функции электронов получают из орбиталей всех атомов твердого тела путем их суммирования с соответствующими коэффициентами. Значения этих коэффициентов, так же как и в методе ЛКАО, должны быть такими, чтобы общая энергия твердого тела была минимальна. Однако, поскольку в данном случае твердое тело построено из одинаковых повторяющихся единиц, т. е. обладает трансляционной симметрией. [c.366]