Перейти на главную страницу
Поиск по сайту

Список химических элементов по электронной конфигурации

Менделеева, естественная классификация химических элементов, являющаяся табличным или др. Попытки систематизации химических элементов предпринимались различными учёными в Германии, Франции, Англии, США с 30-х годов 19 в. Предшественники Менделеева - Дюма, французский химик Однако эти учёные не шли дальше установления частных закономерностей внутри групп. Мейер на основании данных об атомных весах предложил таблицу, показывающую соотношение атомных весов для нескольких характерных групп элементов. Теоретических сообщений из своей таблицы Мейер не сделал. На протяжении последующих двух лет автор совершенствовал эту таблицу, ввёл представления о группах, рядах и периодах элементов; сделал попытку оценить ёмкость малых и больших периодов, содержащих, по его мнению, соответственно по 7 и 17 элементов. В 1870 он назвал свою систему естественной, а в 1871 - периодической. Список химических элементов по электронной конфигурации тогда структура Чрезвычайно важным для эволюции Опираясь на это представление, Менделеев пришёл к выводу о необходимости изменения принятых тогда атомных весов некоторых элементов U, In, Ce и его аналоговв чём состояло первое практическое применение Классическим список химических элементов по электронной конфигурации является предсказание "экаалюминия" будущего Ga, открытого Лекоком де Буабодраном в 1875"экабора" Sc, открытого шведским учёным Нильсоном в 1879 и "экасилиция" Ge, открытого немецким учёным Кроме того, Менделеев предсказал существование аналогов марганца будущие Тс и Reтеллура Poиода Atцезия Frбария Raтантала Pa. Тем не менее Поэтому вплоть до физического обоснования периодического закона и разработки теории Так, неожиданным явилось открытие в конце 19 список химических элементов по электронной конфигурации. Открытие многих "радиоэлементов" в начале 20 в. Это противоречие было преодолено в результате открытия изотопов. Наконец, величина атомного веса атомной массы как параметра, определяющего свойства элементов, постепенно утрачивала своё значение. Одна из главных причин невозможности объяснения физического смысла периодического закона и Поэтому важнейшей вехой на пути развития На её основе голландский учёный Это было экспериментально подтверждено Так удалось установить, что периодичность изменения свойств элементов зависит от атомного номера, а не от атомного веса. В результате на научной основе была определена нижняя граница Оставался, однако, неясным вопрос о точном числе редкоземельных элементов, и что особенно важно не были вскрыты причины периодического изменения свойств элементов в зависимости от Эти причины были найдены в ходе дальнейшей разработки теории Физическое обоснование периодического закона и открытие явления изотонии позволили научно определить понятие "атомная масса" "атомный вес". Прилагаемая периодическая система см. В квадратных скобках приведены массовые числа наиболее долгоживущих изотопов радиоактивных элементов. Вместо массовых чисел наиболее устойчивых изотопов 99Tc, 226Ra, 231Pa и 237Np указаны атомные массы этих изотопов, принятые 1969 Международной комиссией по атомным весам. За всю историю Наибольшее распространение получили три формы Длинную форму также разрабатывал Менделеев, а в усовершенствованном виде она была предложена в 1905 Лестничная форма предложена английским учёным Бейли 1882датским учёным Томсеном 1895 и усовершенствована Каждая из трёх форм имеет достоинства и недостатки. Фундаментальным принципом построения Каждая группа в свою очередь подразделяется на главную а и побочную б подгруппы. В каждой подгруппе содержатся элементы, обладающие сходными химическими свойствами. Элементы а- и б-подгрупп в каждой группе, как правило, обнаруживают между собой определённое химическое сходство, главным образом в высших степенях окисления, которые, как правило, соответствуют номеру группы. Периодом называется совокупность элементов, начинающаяся щелочным металлом и заканчивающаяся инертным газом особый случай - первый период ; каждый период содержит строго определённое число элементов. Специфика первого периода в том, что он содержит всего 2 элемента: H и He. Место H список химических элементов по электронной конфигурации системе неоднозначно: поскольку он проявляет свойства, общие со щелочными металлами и с галогенами, его помещают либо в I a- либо предпочтительнее в VII a-подгруппу. Гелий - первый представитель VII a-подгруппы однако долгое время Не и все инертные газы объединяли в самостоятельную нулевую группу. Второй период Li - Ne содержит 8 элементов. Он начинается щелочным металлом Li, единственная степень окисления которого равна Затем идёт Be - металл, степень окисления II. Металлический характер следующего элемента В выражен слабо степень окисления III. Идущий за ним C - типичный неметалл, может быть как положительно, так и отрицательно четырёхвалентным. Последующие N, O, F и Ne - неметаллы, причём только у N высшая степень окисления V соответствует номеру группы; кислород лишь в редких случаях проявляет положительную валентность, а для F известна степень окисления VI. Завершает период инертный газ Ne. Третий период Na - Ar также содержит 8 элементов, характер изменения свойств которых во многом аналогичен наблюдающемуся во втором периоде. Однако Mg, в отличие от Be, более список химических элементов по электронной конфигурации, равно как и Al по сравнению с В, хотя Al присуща. Si, Р, S, Cl, Ar - типичные неметаллы, но все они кроме Ar проявляют высшие степени окисления, равные номеру группы. Таким образом, в обоих периодах по мере увеличения Z наблюдается ослабление металлического и усиление неметаллического характера элементов. Менделеев называл элементы второго и третьего периодов малых, по его терминологии типическими. Список химических элементов по электронной конфигурации, что они принадлежат к числу наиболее распространённых в природе, а С, N и O являются наряду с H основными элементами органической материи органогенами. Все элементы первых трёх периодов входят в подгруппы а. По современной терминологии см. Для элементов малых периодов с возрастанием порядковых номеров сначала наблюдается уменьшение атомных радиусов, а затем, когда число электронов в наружной оболочке атома уже значительно возрастает, их взаимное отталкивание приводит к увеличению атомных радиусов. Очередной максимум достигается в начале следующего периода на щелочном элементе. Примерно такая же закономерность характерна для ионных радиусов. Четвёртый период K - Kr содержит 18 элементов первый большой период, по Менделееву. После щелочного металла K список химических элементов по электронной конфигурации щёлочноземельного Ca s-элементы следует ряд из десяти так называемых переходных элементов Sc - Znили d-элементов символы даны синим цветомкоторые входят в подгруппы б соответствующих групп Большинство переходных элементов все они металлы проявляет высшие степени окисления, равные номеру группы. Исключение - триада Fe - Co - Ni, где два последних элемента максимально положительно трёхвалентны, а железо в определённых условиях известно в степени окисления VI. Элементы, начиная с Ga и кончая Kr р-элементыпринадлежат к список химических элементов по электронной конфигурации а, и характер изменения их свойств такой же, как и в соответствующих интервалах Z у элементов второго и третьего периодов. Установлено, что Kr способен образовывать химические соединения главным образом с Fно степень окисления VIII для него неизвестна. Пятый период Rb - Xe построен аналогично четвёртому; в нём также имеется вставка из 10 переходных элементов Y - Cdd-элементов. Специфические особенности периода: 1 в триаде Ru - Rh - Pd только рутений проявляет степень окисления VIII; 2 все элементы подгрупп а проявляют высшие степени окисления, равные номеру группы, включая и Xe; 3 у I отмечаются слабые металлические свойства. Таким образом, характер изменения свойств по мере увеличения Z у элементов четвёртого и пятого периодов более сложен, поскольку металлические свойства сохраняются в большом интервале порядковых номеров. Шестой период Cs - Rn включает 32 элемента. В нём помимо 10 d-элементов La, Hf - Hg содержится совокупность из 14 f-элементов, лантаноидов, от Ce до Lu символы чёрного цвета. Элементы от La до Lu химически весьма сходны. В короткой форме Этот приём несколько неудобен, поскольку 14 элементов оказываются как бы вне таблицы. Подобного недостатка лишены длинная и лестничная формы Особенности периода: 1 в триаде Os - Ir - Pt только осмий проявляет степень окисления Список химических элементов по электронной конфигурации 2 At имеет более выраженный по сравнению с 1 металлический характер; 3 Rn, по-видимому его химия мало изученадолжен быть наиболее реакционноспособным из инертных газов. Fr и Ra - элементы соответственно I a- и II a -подгрупп s-элементыAc - аналог элементов III б -подгруппы d-элемент. Следующие 14 элементов, f-элементы с Z от 90 до 103составляют семейство актиноидов. В короткой форме В связи с этим в химическом отношении ряды лантаноидов и актиноидов обнаруживают заметные различия. В основе теории Это представление было развито Бором в 1913-21 с учётом характера изменения свойств химических элементов в В обозначениях, принятых в атомной физике, реальная схема формирования электронных конфигураций атомов по мере роста Z может быть в общем виде записана следующим образом: Вертикальными чертами разделены периоды Под обозначениями подоболочек проставлены значения главного n и орбитального l квантовых чисел, характеризующие последовательно заполняющиеся подоболочки. В соответствии с Паули принципом ёмкость каждой электронной оболочки равна 2n 2, а ёмкость каждой подоболочки - 2 2 l + 1. Из вышеприведённой схемы легко определяются ёмкости последовательных периодов: 2, 8, 8, 18, 18, 32, 32. Каждый период начинается список химических элементов по электронной конфигурации, в атоме которого появляется электрон с новым значением n. Первый - третий периоды Приведённая реальная схема формирования электронных конфигураций атомов не является безупречной, поскольку в ряде случаев чёткие границы между последовательно заполняющимися подоболочками нарушаются например, после заполнения в атомах Cs и Ba 6 s-подоболочки в атоме лантана появляется не 4 f- а 5 d-электрон, имеется 5 d-электрон в атоме Gd и т. Кроме того, первоначально реальная схема не могла быть выведена из каких-либо фундаментальных физических представлений; такой вывод стал возможным благодаря применению квантовой механики к проблеме строения атома. Типы конфигураций внешних электронных оболочек атомов на илл. Эти особенности являются специфическими для элементов а-подгрупп s-и р-элементыб-подгрупп d-элементы и f-семейств лантаноиды и актиноиды. Особый случай представляют собой элементы первого периода H и He. Высокая химическая активность атомарного водорода объясняется лёгкостью отщепления единственного ls-электрона, тогда как конфигурация атома гелия 1 s 2 является весьма прочной, что обусловливает его химическую инертность. Поскольку у элементов а-подгрупп происходит заполнение внешних электронных оболочек с n, равным номеру периодато свойства элементов заметно меняются по мере роста Так, во втором периоде Li конфигурация 2 s 1 - химически активный металл, легко теряющий валентный электрон, a Be 2 s 2 - также металл, но менее активный. Металлический характер следующего элемента B 2 s 2 p выражен слабо, а все последующие элементы второго периода, у которых происходит застройка 2 р-подоболочки, являются уже неметаллами. Восьмиэлектронная конфигурация внешней электронной оболочки Список химических элементов по электронной конфигурации 2 s 2 p 6 чрезвычайно прочна, поэтому неон - инертный газ. Аналогичный характер изменения свойств наблюдается у элементов третьего периода и у s-и р-элементов всех последующих периодов, однако ослабление прочности связи внешних электронов с ядром в а-подгруппах по мере роста Z определённым образом сказывается на их свойствах. Так, у s-элементов отмечается заметный рост химической активности, а у р-элементов - нарастание металлических свойств. В VIII a-подгруппе ослабляется устойчивость конфигурации ns 2np 6, вследствие чего уже Kr четвёртый период приобретает способность вступать в химические соединения. Специфика р-элементов 4-6-го периодов связана также с тем, что они отделены от s-элементов совокупностями элементов, в атомах которых происходит застройка предшествующих список химических элементов по электронной конфигурации оболочек. У переходных d-элементов б-подгрупп достраиваются незавершённые оболочки с n, на единицу меньшим номера периода. Конфигурация внешних оболочек у них, как правило, ns 2. Поэтому все d-элементы являются металлами. Аналогичная структура внешней оболочки d-элементов в каждом периоде приводит к тому, что изменение свойств d-элементов по мере роста Z не является резким и чёткое различие обнаруживается лишь в высших степенях окисления, в которых d-элементы проявляют определённое сходство с р-элементами соответствующих групп Специфика элементов VIII б-подгруппы объясняется тем, что их d-подоболочки близки к завершению, в связи с чем эти элементы не склонны за исключением Ru и Os проявлять высшие степени окисления. У элементов I б-подгруппы Cu, Ag, Au d-подоболочка фактически оказывается завершенной, но ещё недостаточно стабилизированной, эти элементы проявляют и более высокие степени окисления до III в случае Au. В атомах лантаноидов и актиноидов происходит достройка ранее незавершённых f-подоболочек с n, на 2 единицы меньшим номера периода; конфигурация внешние список химических элементов по электронной конфигурации сохраняется неизменной ns 2 ; f-электроны у лантаноидов не оказывают существенного влияния на химические свойства. Лантаноиды проявляют преимущественно степень окисления III за счёт двух 6 s-электронов и одного d-электрона, появляющегося в атоме La ; однако такое объяснение не является достаточно удовлетворительным, так как 5 d-электрон содержится только в атомах La, Ce, Gd и Lu; поэтому считается, что в др. У актиноидов с Список химических элементов по электронной конфигурации ³ 96 предпочтительной становится степень окисления III. Оценка химических свойств К и элемента 105 позволяет считать, что в этой области Выше были в общих чертах объяснены причины и особенности периодического изменения свойств химических элементов по мере роста Это объяснение основано на анализе закономерностей реальной схемы формирования электронных конфигураций свободных атомов. Однако знание электронной конфигурации свободного атома часто не позволяет сделать однозначный вывод о важнейших химических свойствах, которые должен проявлять соответствующий элемент. Например, внешние электронные конфигурации атомов He и щёлочноземельных металлов совпадают ns 2но "сходство" гелия с последними ограничивается лишь определённой список химических элементов по электронной конфигурации в спектрах. Поэтому принцип периодического по мере возрастания Z повторения сходных типов электронных конфигураций лежит в основе периодической системы свободных атомов. Поэтому между свободными и связанными список химических элементов по электронной конфигурации существует определённое различие. В целом же сходство электронных список химических элементов по электронной конфигурации свободных атомов коррелирует с подобием химического поведения соответствующих элементов. Задача строгого количественного объяснения всей специфики проявляемых химическими элементами свойств и периодичности этих свойств оказывается чрезвычайно сложной, поэтому нельзя утверждать, что создана количественная теория Отдельные аспекты такой теории разрабатываются в русле современных методов квантовой механики см. Вопрос о пределе искусственного синтеза элементов также пока не решен. Все изотопы уже известных элементов с Z ³ 101 являются короткоживущими см. Это даёт основания рассчитывать на осуществление синтеза таких элементов. Оценка электронных конфигураций и важнейших свойств неизвестных элементов седьмого периода показывает, что эти элементы, по-видимому, должны быть аналогами соответствующих элементов шестого периода. Напротив, для восьмого периода состоящего, согласно теории, из 50 элементов предсказывается весьма сложный характер изменения химических свойств по мере роста Z, связанный с резким нарушением последовательности заполнения электронных подоболочек в атомах. Она явилась важнейшим достижением атомно-молекулярного учения, позволила дать современное определение понятия "химический элемент" и уточнить понятия о простых веществах и соединениях. История и теория, Открытия и хронология, Доклады на пленарных заседаниях, A history of the first hundred years, Amst.


Другие статьи на тему:



 
Copyright © 2006-2016
artvoroshilov.ru