Пособие по неорганической химии

Шестой период состоит из 32 элементов. Это 2 s-элемента, 10 d-элементов, 6 р-элементов и 14 f-элементов, которые вынесены за пределы таблицы.

Седьмой период незавершенный. Заполнение электронами электронных уровней аналогично 6-ому периоду. После заполнения 7s-подуровня у франция (Z=87) и радия (Z=88) электрон актиния поступает на 6d-подуровень, после которого начинается заполнение 5f-подуровня 14 электронами. Это происходит у атомов элементов актиноидов с Z=90…103. После 103-го элемента идет заполнение 6d-подуровня: у резерфордия (Z=104), дубния (Z=105), сиборгия (Z=106), бория (Z=107) и т.д. Актиноиды, как и лантоноиды, обладают многими сходными химическими свойствами.

От всех других групп отличается VIII группа. Помимо главной подгруппы имеется побочная подгруппа, состоящая и из 9 элементов: семейство железа (Fe, Co, Ni) и семейство платины (Ru, Rh, Pb, Os, Ir, Pt).

В главную подгруппу входят s- и р-элементы, а в побочную d-элементы.

Таким образом, структура периодической системы связана с электронной структурой элементов. В периодической системе все химические элементы располагаются в порядке возрастания атомных номеров элементов. Величина атомного номера соответствует положительному заряду ядра атома соответствующего элемента. В периодической системе 7 периодов и 18 групп (8 групп А и 10 групп В). С увеличением зарядов ядер происходит постепенное заполнение электронных структур атомов в соответствии с принципами заполнения. Следовательно, структура периодической системы связана с электронной структурой элементов.

В зависимости от того, какой энергетический подуровень заполняется электронами последним, различают четыре типа элементов:

1) s-элементы (завершается s-подуровень),

2) р-элементы (заполняется р-подуровень),

3) d-элементы (заполняется d-подуровень предвнешнего энергетического уровня) и

4) f-элементы (заполняется предпредвнешний энергетический уровень, f-подуровень).

Номер периода указывает на число энергетических уровней, на которых находятся электроны в атомах конкретного элемента, и именно в этом заключается физический смысл номера периода. В периоде с увеличением заряда ядра атомов наблюдается постепенное изменение свойств от металлических к неметаллическим. Такое изменение свойств объясняется увеличением числа электронов на внешнем энергетическом уровне атомов. Первые три периода содержат только s- и р-элементы, последующие три включают в свой состав также также d-и f-элементы, которые образуют В-группы (побочные).

В группах объединены элементы, которые имеют сходное электронное строение внешнего энергетического уровня.

Номер группы, в которой находится элемент, указывает на максимальное число электронов, которое может участвовать в образовании химических связей, т.е. валентных электронов. В этом состоит физический смысл номера группы.

Связь периодической системы элементов с теорией строения атомов

1. Порядковый номер элемента соответствует значению заряда ядра (количество протонов) и числу электронов на энергетических уровнях в его атоме.

Возрастание положительных зарядов атомных ядер от 1 до 107 приводит к периодическому повторению строения электронных оболочек атомов, от чего зависят химические свойства элементов.

2. Номер периода соответствует числу энергетических уровней в атомах данного элемента.

3. Периодичность изменения химических свойств элементов зависит от периодичности расположения электронов по энергетическим уровням.

4. Возрастание высших степеней окисления в соединениях с кислородом и уменьшение степеней окисления в соединениях с водородом в периодах слева направо объясняется увеличением числа электронов на внешних энергетических уровнях.

5. В периодах слева направо заряд ядра постепенно увеличивается, и расстояние между ядром и внешними электронами сокращается. В связи с этим отдача электронов постепенно затрудняется, и металлические свойства ослабевают.

В больших периодах с ростом заряда ядер заполнение электронов происходит сложнее – в четных рядах с ростом положительного заряда ядра число электронов во внешнем уровне остается постоянным и равно 2, редко 1, идет заполнение предпоследнего уровня, и свойства элементов изменяются очень медленно.

6. Номер группы указывает на число электронов, которые могут участвовать в образовании химической связи. Высшая степень окисления с кислородом соответствует числу электронов, находящихся на внешнем энергетическом уровне (число валентных электронов соответствует номеру группы). Baлентность в соединении с водородом определяется числом электронов, недостающих до числа 8.

Деление на подгруппы основано на различии в заполнении электронами энергетических уровней.

У элементов главных подгрупп заполняются или s-подуровни, или р-подуровни внешних уровней.

У элементов побочных подгрупп заполняются d-подуровни второго снаружи уровня.

В каждой подгруппе объединены элементы, атомы которых имеют сходное строение внешнего электронного уровня.