Структура периодической системы

Период – это ряд элементов, начинающийся щелочным металлом и заканчивающийся благородным газом. Номер периода равен главному квантовому числу внешнего электронного уровня. Каждый период, кроме первого, начинается типичным металлом, слева направо происходит ослабление металлических свойств и нарастание неметаллических (типичные неметаллы – галогены). Благородный газ отделяет типичный металл и типичный неметалл.

1 – 3 периоды короткие, остальные длинные. 2 и 3 содержат по 8 элементов. 4 и 5 периоды имеют по 18 элементов. Эти периоды содержат вставные декады элементов, характерной особенностью их строения является неполное заполнение электронами d-орбиталей. Элементы вставных декад, которые образуют побочные подгруппы, называются переходными элементами. Наличие в больших периодах вставных декад приводит к тому, что между типичным металлом и типичным неметаллом находится уже не 6, а 16 элементов. Поэтому соседние элементы в больших периодах отличаются по химическим свойствам гораздо меньше, чем в малых периодах.

В 6-м и незаконченном 7-м периодах вставная декада начинается с лантана и актиния соответственно, следующие электроны размещаются на 4f (или 5f)-орбиталях и только после их полного заполнения происходит заселение 5d-орбиталей.

f-элементы очень мало отличаются друг от друга по химическим свойствам, т.к. различия в электронных структурах наблюдаются в третьем снаружи электронном слое.

Увеличение сходства в свойствах между соседними элементами при переходе от коротких к длинным периодам наблюдается не только для d- и f-элементов, но и для р-элементов. Рядом стоящие элементы 1 и 2 периодов резко отличаются по свойствам. Менделеев назвал их типическими элементами.

Деление групп на подгруппы и принадлежность к группе зависит от структуры двух внешних электронных слоев. Элементы разделены на 8 групп в соответствии с максимально возможным числом электронов во внешнем слое.

Главные подгруппы составляют s- и р-элементы, начинающиеся с типических. Элементы вставных декад - переходные элементы – образуют побочные подгруппы (в VIII группе – элементы триад). Элементы главной и побочной подгрупп в каждой группе отличаются по свойствам, особенно сильно – в I, II, VII и VIII группах, менее всего – в III и IV группах. Самая многочисленная – III группа, т.к. в нее входят 4f и 5f-элементы.

 

ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ

 

Благодаря химической связи из атомов образуются молекулы (а также радикалы, кристаллы и др. сложные частицы). Образование связи происходит с выделением энергии.

Уже в 1916 г Льюис разработал теорию химической связи, которая объяснила широкий круг фактов, но, однако, не объяснила причины образования связи. Согласно этой теории, химическая связь – это результат образования общей электронной пары между двумя атомами. В общую электронную пару каждый атом вносит по одному электрону. Так образуется ковалентная связь.

Например:..

Н₂ - Н:Н, NH₃ - H:N:Н

Н

В результате образования связи каждый атом имеет устойчивую 2-х (для Н) или 8-и электронную конфигурацию.

Причина образования химической связи за счет обобществления электронной пары становится ясной с позиций квантовой механики. Образование общих электронных пар – это результат перекрывания электронных облаков. В результате по линии, соединяющей ядра атомов, возникает повышенная электронная плотность, которая стягивает положительно заряженные ядра. Т.е. именно электрические силы способствуют образованию связи – электрическая природа химической связи. Химическая связь осуществляется за счет электростатического взаимодействия положительно заряженных ядер и отрицательно заряженных электронов. Это приводит к понижению суммарной энергии системы.

Метод описания химической связи, образование которой связано с общей электронной парой, называется методом валентных связей (МВС).

С квантовомеханической точки зрения перекрывание электронных облаков или «спаривание» электронов может происходить только в том случае, если их спины противоположны. Иначе не будет соблюдаться принцип Паули.