Пример 2.

Определите, каким элементам соответствуют приведенные электронные структуры:

а) …. 4s² 3d⁶,

б) …. 6s² 5d¹ 4f⁷,

в) …. 5s² 4d¹⁰ 5p² ?

Решение.

В электронной формуле главное квантовое число n (пишется цифрой) определяет энергетический уровень и совпадает с номером периода в периодической таблице Д. И. Менделеева. Число валентных электронов (электроны последнего энергетического уровня) равно номеру группы, в котором находится элемент.

В примере 2а n = 4, следовательно, элемент находится в четвертом периоде. Число валентных электронов (показатель степени в электронной формуле) равно 2 + 6 = 8, т. е. элемент расположен в восьмой группе  это железо.

В примере 2б n = 6 элемент шестого периода заполняется электронами f-подуровень (7) при частично заполненном d-подуровне (1). Один электрон на d-подуровне имеет лантан № 57, за ним в таблице расположены лантаноиды (№ 5871, f-элементы) и семь электронов на f-подуровне у гадолиния.

В примере 2в n = 5, элемент пятого периода. Валентные электроны 2 + 2 = 4, т. е. это элемент четвертой группы  олово.

Пример 3.

Заряды ядер элементов в периодической системе непрерывно увеличи-ваются, а свойства простых веществ повторяются периодически. Как это объяснить?

Решение.

Д. И. Менделеев заметил, что свойства элементов периодически повто-ряются с возрастанием значений их массовых чисел. Он расположил открытые к тому времени 63 элемента в порядке увеличения их атомных масс с учетом химических и физических свойств. Менделеев считал, что открытый им периодический закон является отражением глубоких закономерностей во внутреннем строении веществ, он констатировал факт периодических изменений свойств элементов, но причины периодичности не знал.

Дальнейшее изучение строения атома показало, что свойства веществ зависят от заряда ядра атомов, и элементы можно систематизировать, основываясь на их электронной структуре. Свойства простых веществ и их соединений зависят от периодически повторяющейся электронной структуры атомов и «электронные аналоги» являются также и «химическими аналогами».

Распишем электронные формулы атомов элементов главных подгрупп второй и седьмой групп.

Элементы второй группы имеют общую электронную формулу валентных электронов ns². Распишем их электронные формулы:

Be 1s² 2s²,

Mg 1s² 2s² 2p⁶ 3s²,

Ca 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s²,

Sr 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s².

У элементов седьмой группы общая электронная формула валентных электронов ns² np⁵, а полные электронные формулы имеют вид:

F 1s² 2s² 2p⁵ ,

Cl 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵ ,

Br 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁵ ,

I 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁵ .

Итак, электронные структуры атомов периодически повторяются у эле-ментов одной группы, поэтому периодически повторяются и их свойства, так как они зависят в основном от электронного строения валентных электронов. Элементы одной группы имеют общие свойства, но есть и отличия. Это можно объяснить тем, что хотя атомы и имеют одинаковую электронную структуру валентных электронов, но эти электроны расположены на разном расстоянии от ядра, сила притяжения их к ядру при переходе от периода к периоду ослабевает, они становятся более подвижными, что отражается на свойствах веществ.