,
Не 1s
.
Во 2 периоде 8 элементов, и заполняется второй электронный слой:
С 1s
2
2p
;
O 1s
2s
2p
;
Ne 1s
2s
2p
;
F 1s
2s
2p
.
Третий период начинается с натрия (Na), электроны заполняют третий энергетический уровень:
Na1s
2s
2p
3s
. Завершается его заполнение у инертного газа аргона:
Ar 1s
2s
2p
3s
3p
.
Четвертый период начинается калием (
К 1s
2s
2p
3s
3p
4s
), его 19-й электрон занял 4s-подуровень, энергия которого ниже энергии 4d-подуровня.
В конце периода находится элемент, у которого внешний электронный слой атома заполнен. Его конфигурация включает восемь электронов.
Таким образом, с увеличением заряда ядра наблюдается периодическая повторяемость электронных конфигураций внешнего слоя атомов s- и р-элементов.
Малые периоды отличаются от больших прежде всего числом элементов, а значит и их строением. Разное число элементов в периодах объясняется закономерностью заполнения электронных оболочек атомов.
Первые три периода малые (1–2 электрона, 2 и 3–8 электронов).
В 4-ом периоде 18 элементов, два первых – это s-элементы (К, Са), в атомах которых заполняется внешний электронный слой (4 s-орбиталь). Последние 6 элементов – это р-элементы. В их атомах заполняется внешний слой (4р-орбиталь). Между s- и р-элементами расположены 10 d-элементов. В их атомах заполняются d-орбитали предвнешнего электронного слоя.
Подобная же картина наблюдается в 5-ом периоде, состоящем из 18 элементов. В нем также 2 s-элемента, 10 d-элементов и 6 р-элементов.
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.
Атомы элементов главных подгрупп содержат на внешних уровнях число электронов, равное номеру группы. Побочные же подгруппы включают элементы, атомы которых имеют на внешнем уровне по два или по одному электрону.
У элементов побочных подгрупп валентными электронами являются не только электроны внешнего уровня, но и предпоследнего. В этом их отличие.
