Химия
Уроки по Химии
Все предметы
ВНО 2016
Конспекты уроков
Опорные конспекты
Учебники PDF
Учебники онлайн
Библиотека PDF
Словари
Справочник школьника
Мастер-класс для школьника

Химия подготовка к ЗНО и ДПА
Комплексное издание

ЧАСТЬ И

ОБЩАЯ ХИМИЯ

СТРОЕНИЕ АТОМА

Строение электронных оболочек атомов и структура Периодической системы

 

Число химических элементов в периодах

 

Структура Периодической системы полностью определяется принципами строения электронной оболочки атомов. Число химических элементов, содержащихся в каждом периоде, определяется вместимостью соответствующих энергетических слоев. Число орбиталей на каждом энергетическом уровне определяется по формулю n2, где n - номер энергетического уровня. Поскольку каждая орбиталь содержит максимум два электрона, то максимальное число электронов на каждом энергетическом уровне будет 2n2.

Первый энергетический уровень может содержать максимально два электрона, поэтому первый период состоит только из двух элементов - Водорода и Гелия. В атоме Гелия первый энергетический уровень завершен.

В атомах всех элементов второго периода первый энергетический уровень также завершен и постепенно заполняется второй энергетический уровень. Он может содержать не более восьми электронов (2 22 = 8), поэтому второй период включает восемь химических элементов. В атоме Неона, элемента, который завершает второй период, и первый, и второй энергетические уровни оказываются завершенными.

В атомах химических элементов третьего периода происходит заполнение электронами третьего энергетического уровня (n = 3); он может максимально содержать 18 электронов (2-32 =18). Однако в третьем периоде всего восемь элементов. Это объясняется тем, что на внешнем уровне не может находиться более восьми электронов. Заполнение третьего энергетического уровня до 18 электронов происходит в атомах элементов четвертого периода, где этот уровень уже не будет внешним.

В атоме Аргона, что завершает третий период, полностью «заселены» электронами 3s- и 3р-подуровне, а 3d-подуровень остается свободным. Третий уровень еще не завершен.

В четвертом периоде в атомах первых двух элементов - Калия и Кальция - электроны заселяют четвертый энергетический уровень (4s-подуровень), а затем в последующих десяти элементов от скандия до цинка завершается заполнение третьего энергетического уровня (3d-подуровня). За счет этого четвертый период уже содержит 18 химических элементов. Несмотря на то, что четвертый энергетический уровень может содержать максимально 32 электроны (2 42 = 32), полностью он может заполниться только в элементов шестого периода. Благодаря этому шестой и седьмой периоды уже содержат по 32 элементы.

 

Классификация химических элементов

 

Атомные орбитали разделяют по типам на s, р, d и f. По этому же принципу можно классифицировать и химические элементы. Если в атомах химического элемента последним заполняется s-подуровень, то такие элементы относят к s-элементам. В Периодической системе ячейки с такими элементами обычно закрашивают в красный цвет. Если последнее заполняется р-подуровень, то такой элемент называют р-элементом, и его ячейку в Периодической системе закрашивают, как правило, в желтый цвет. d-Подуровень заполняется в d-элементов (синий цвет в Периодической системе) и f-подуровень у f-элементов (зеленый цвет).

На каждом энергетическом уровне s-подуровень, что максимально содержит два электрона и среди других подуровней определенного электронного слоя всегда заполняется первым. Это обусловливает то, что каждый период Периодической системы начинается с двух s-элементов.

Начиная со второго энергетического уровня, существует р-подуровень, что максимально содержит шесть электронов, ведь и в каждом периоде, начиная со второго, есть по шесть г-элементов. Так же каждый период, начиная с четвертого, содержит по десять d-элементов, а начиная с шестого - еще по четырнадцать f-элементов, которые образуют два семейства элементов - лантаноїди и актиноїди.

В d- и f-элементов происходит заполнение подуровней не внешнего энергетического уровня. Да, у d-элементов заполняется передзовнішній d-подуровень (у d-элементов четвертого периода, в которых внешним является четвертый энергетический уровень, заполняется d-подуровень третьего уровня - 3d, а в d-элементов пятого периода заполняется 4d-подуровень т.п.).

Химические элементы, в атомах которых происходит заполнение электронами передзовнішнього энергетического уровня, называют переходными.

В f-элементов электронами заполняется передзовнішній f-подуровень: у f-элементов шестого периода (лантаноидов) электроны заселяют f-подуровень четвертого уровня (4f), а у f-элементов седьмого периода (актиноидов) - 5f.

Таким образом, порядок заполнения орбиталей в электронной оболочке атомов полностью отражается на структуре Периодической системы.

 

Строение электронных оболочек и группы Периодической системы

 

Рассмотрим строение электронных оболочек атомов следующих химических элементов: Лития, Натрия, Кислорода и Серы. После их сравнения становится очевидным, что элементы одной группы имеют сходную электронную конфигурацию атомов. В атомах Лития и Натрия которые расположены в первой группе Периодической системы, на внешнем слое содержится по одному электрону на s-орбиталях. Отличие заключается только в том, что в атомах Лития внешним является второй энергетический уровень, а в атомах Натрия - третий. Это касается и атомов Кислорода и Серы. Эти два элемента входят к шестой группе, и на внешних уровнях их атомов расположены по шесть электронов, которые одинаково распределены по s- и р-подуровням, ведь эти две пары элементов являются электронными аналогами.

 

 

Если рассмотреть электронные конфигурации двух d-элементов одной группы Периодической системы, то мы увидим такое же сходство.

На основании электронного строения атомов можно утверждать, что сходство элементов одной группе Периодической системы, в первую очередь, обусловливается электронной аналогии. Строение внешнего электронного слоя атомов химических элементов, входящих в одной подгруппы, подобная.

Распределение элементов главных и побочных подгруппах также обуславливается строением электронных оболочек. В главных подгрупп входят только s- и р-элементы, в которых заполняется внешний энергетический уровень, а в побочных групп входят d-элементы, у которых заполняется передзовнішній электронный слой.