Электронные семейства элементов

В зависимости от того, какой подуровень последним заполняется электронами, все элементы делятся на четыре типа – электронные семейства:

1. s – элементы; заполняется электронами s – подуровень внешнего уровня. К ним относятся первые два элемента каждого периода. Валентными (электроны, способные участвовать в образовании химических связей в молекулах, ионах и т.д) являются электроны внешнего уровня.

2. p – элементы; заполняется электронами р – подуровень внешнего уровня. Это последние шесть элементов каждого периода (кроме I и VII). Валентными являются s- и p- электроны внешнего уровня.

3. d – элементы; заполняется электронами d – подуровень второго снаружи (предвнешнего) уровня, а на внешнем уровне – 1 или 2 электрона (₄₆Pd). К ним относятся элементы декад больших периодов, расположенных между s – и p – элементами (переходные элементы). Валентными являются s – электроны внешнего уровня и d – электроны предвнешнего уровня (второго снаружи).

4. f – элементы; заполняется электронами f – подуровень третьего снаружи (предпредвнешнего) уровня, а на внешнем уровне остается 2 электрона. Расположены в 6 (4f – элементы) и 7 (5f – элементы) периодах. 4f – элементы составляют семейство лантаноидов (лантанидов), а 5f – элементы – семейство актиноидов (актинидов).

В периодической системе s – элементов 14, p – элементов 30, d – элементов 38, f – элементов 28.

Атомы элементов с одинаковым заполнением внешнего энергетического уровня называют электронными аналогами.

Пример:

;

.

Атомы элементы с одинаковым строением внешнего и предвнешнего энергетических уровней называют полными электронными аналогами. Пример:

;

.

Периодический закон и периодическая система элементов д.И. Менделеева

1869 г. “Свойства элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел, стоят в периодической зависимости от их атомного веса”.

Графическим отображением этого закона стала периодическая система элементов.

Короткая и длинная формы периодической система элементов.

Физический смысл периодического закона: Периодичность изменения свойств химических элементов и их соединений зависит от периодически повторяющейся сходной структуры электронных оболочек атомов.

1913 г., установлено простое соотношение между длиной волны рентгеновских лучей и порядковым номером элемента (закон Мозли):

Корень квадратный из величины, обратной длине волны рентгеновских лучей, испускаемых атомами различных элементов, находится в линейной зависимости от порядкового номера элемента:

где  – длина волны; Z – порядковый номер элемента;  – постоянная, одинаковая для всех элементов.

Зная  и измерив , можно вычислить порядковый номер элемента.

Значение закона Мозли. Показано: 1) порядковый номер элемента, т.е. заряд ядра является главной характеристикой атома, 2) Д.И. Менделеев правильно расположил элементы в периодической системе, 3) установлено общее число элементов в каждом периоде. С помощью анализа рентгеновских спектров были открыты некоторые элементы (гафний, Z=72; рений, Z=75).

Современная формулировка: свойства химических элементов, а также формы и свойства их соединений находятся в периодической зависимости от величины заряда атомных ядер.