Вьюник. Лекция № 7

Розвиток Перiодичного закону

Послiдовнiсть заповнення орбiталей

Розмiщення елементiв

Графiчне зображення

Елементи великих перiодiв

Правила Клечковського

3Заповнення оболонок (n+l) – груп завершується s−електронами, пiсля цього вiдбувається перехiд до заповнення слiдуючої

(n + l)-групи.

(n + l)	1	2	3	4	5	6	7	8
Рiвнi	1s	2s	2p3s	3p4s	3d4p5s	4d5p6s	4f5d6p7s	5f6d7p8s

Як уже було сказано довжину перiоду (L) згiдно класичним уявленням можна обчислити як L = 2n2. Проте, одержаний, таким чином, ряд: 2, 8, 18, 32,50,72, 98, який характеризує ємнiсть перiодiв вiдповiдно вiд 1-го до 7-го, не спiвпадає з рядом: 2, 8, 8, 18, 18, 32, 32, що випливає з Перiодичної системи.

Клечковським були одержанi рiвняння для обчислення дов-

жини перiоду: LN =

1

(k + 1)2

для непарних перiодiв; LN =

2

1

(k + 2)2

– для парних перiодiв; де k-

номер

перiоду.

2

21/33

Розвиток Перiодичного закону

Послiдовнiсть заповнення орбiталей

Розмiщення елементiв

Графiчне зображення

Елементи великих перiодiв

Зв‘язок послiдовностi заповнення з перiодами системи

Для встановлення зв‘язку цiєї послiдовностi з перiодами системи елементiв необхiдно взяти до уваги утворення замкненої конфiгурацiї як сукупностi електронних пiдгруп, заповнення яких завершується в кiнцi кожного перiоду.

В кожному перiодовi системи вiдбувається заповнення s− пiдгрупи, яка належить до (n + l) – групи iз значенням (n + l) – рiвним номеру перiода i усiх крiм s− пiдгрупи слiдуючої (n+l) – групи iз значенням (n+l) на 1-цю бiльше i заповнення такої сукупностi утворює зовнiшньо замкнуту групу в електроннiй оболонцi атомiв благородного газу.

Висказане iлюструють данi слiдуючої таблицi:

Перiоди	1	2	3	4	5	6	7	8
Рiвнi	1s	2s2p	3s3p	4s3d4p	5s4d5p	6s4f5d6p	7s5f6d7p	8s

22/33

Розвиток Перiодичного закону

Послiдовнiсть заповнення орбiталей

Розмiщення елементiв

Графiчне зображення

Елементи великих перiодiв

Це правило поширюється на всi перiоди, включаючи i перший, незважаючи на те, що вiн починається i закiнчується в межах однiєї першої (n + l) – групи, так як друга (n + l)

– група не має других пiдгруп, окрiм s.

Перехiднi елементи елементи у яких вiдбувається заповнення внутрiшнiх орбiталей (3d, 4d, 5d, 6d, 4f, 5f). Елементи (Zn, Cd, Hg) не вiдносяться IUPAC до перехiдних, оскiльки вони не мають частково заповнених d−орбiталей.

Провалювання e¯: Cr, Mo, Cu, Ag, Au, Nb, Rh, Pt, Pd (2-x). Цей процес вiдбувається з екзотермiчним ефектом.

23/33

Розвиток Перiодичного закону

Послiдовнiсть заповнення орбiталей

Розмiщення елементiв

Графiчне зображення

Розмiщення елементiв в Перiодичнiй системi

Розмiщення елементiв в Перiодичнiй системi. Загальна характеристика Перiодичної системи.

Положення окремих елементiв, а iнколи i цiлих груп елементiв в Перiодичнiй системi вiдбувалося по мiрi розвитку Перiодичного закону:

1Розмiщення H. Деякi властивостi гiдрогену нагадують лужнi метали: а) NA+ ·H2O, H+ ·H2O (H3O+); MEH, ME1−ME2. Менделєєв розмiстив гiдроген в 1-шу групу, пiдгрупу лужних металiв.

б) H2 та CL2. Це за звичайних умов гази, з активними металами утворюють солi. Як i галогени гiдроген типовий неметал, має високий потенцiал iонiзацiї.(NaCl, NaH; (CL−,H−). Така подвiйнiсть H закономiрна.

24/33

Розвиток Перiодичного закону

Послiдовнiсть заповнення орбiталей

Розмiщення елементiв

Графiчне зображення

Розмiщення елементiв в Перiодичнiй системi

2Розмiщення рiдкоземельних металiв в Перiодичнiй системi. Менделєєв помiстив Ce в 4-ту групу, U в 6-ту групу. Елементи з порядковими номерами 58 71 (лантаноїди) Бор помiстив в 3-ю групу як аналоги 6-го перiоду (4f1 −

4f145s25p66s2). Зовнiшнi орбiталi однаковi.

3За аналогiєю з лантаноїдами елементи з порядковими номерами 90 103 (5f 1 − 5f 146s26p67s2) помiстили в 3-тю

групу, 7-ий перiод.

4Розмiщення трiад (Fe, Co, Ni), (Ru, Rh, Pd), (Os, Ir, Pt) та iнертнi гази помiщенi у 8-групу.

Пiсля вiдкриття Менделєєв помiстив їх у 0 - групу. Наявнiсть 9-ти груп протирiчила iснуванню восьмиелектронних конфiгурацiй. Тому цiлком обгрунтовано iнертнi гази i трiади розмiстили в Перiодичнiй системi як двi пiдгрупи 8-ої групи.

25/33

Розвиток Перiодичного закону

Послiдовнiсть заповнення орбiталей

Розмiщення елементiв

Графiчне зображення

Розмiщення елементiв в Перiодичнiй системi

Вони за властивостями вiдрiзняються мiж собою не бiльше, нiж елементи пiдгрупи Mn i галогени. Про це свiдчать, зокрема, їх сполуки у максимальному ступенi окиснення: OsO4, RuO4,XeO4 i iншi.

Коли усi елементи були розмiщенi Перiодична система мала 7 перiодiв та 8 груп, в яких мiститься 110 елементiв. Це коротка форма Перiодичної системи.

Кожна група починається 2-ма або 3-ма типовими елементами, а потiм роздiляється на двi пiдгрупи: головну i побiчну.

Елементи любої пiдгрупи називаються повними електронними аналогами.

Елементи 2-х пiдгруп однiєї i тiєї ж групи неповнi електроннi аналоги.

26/33

Розвиток Перiодичного закону

Послiдовнiсть заповнення орбiталей

Розмiщення елементiв

Графiчне зображення

Розмiщення елементiв в Перiодичнiй системi

За способом забудови електронних оболонок атомiв елементи подiляються на s−,p−,d−,f − елементи: s 14, розмiщенi в 1 – 7 перiодах, 1 – 2 груп; p 30, розмiщенi у 2 – 6 перiодах, 3 – 8 груп.

Уd− елементiв забудовується d− пiдрiвень сусiднього з наружним(зовнiшнiм) шаром: вiдомо всього 38, розмiщенi вiдповiдно у 4, 5, 6 -му перiодах по 10, у 7-му 8 (Ac, Rf, Db, Sg, Bh, Hs, Mt, Unn.

Уf − елементiв забудовується третiй ззовнi f − пiдрiвень. Всього f − елементiв 28 по 14 у 6-му (4f ) та 7-му (5f ) перiодах.

27/33

Розвиток Перiодичного закону

Послiдовнiсть заповнення орбiталей

Розмiщення елементiв

Графiчне зображення

Графiчне зображення Перiодичної системи

Iснує багато варiантiв зображення Перiодичної системи Д.I. Менделєєва ( 500).

Серед них найбiльш розповсюдженi: клiточнi, а серед них - 8-ми, 18-ти та 32-х клiточнi.

8-ми клiточний варiант називається ще короткою формою Перiодичної системи був запропонований Д.I.Менделєєвим i в модернiзованому виглядi є найбiльш популярним i сьогоднi.

До незручностей цього варiанта вiдносяться:

1 Винесення за межi системи лантаноїдiв та актиноїдiв;

2Наявнiсть у 8-iй групi пустих клiток (мiсць), де не повино бути елементiв;

3 Розмiщення повних електронних аналогiв не має наочностi.

28/33

Розвиток Перiодичного закону

Послiдовнiсть заповнення орбiталей

Розмiщення елементiв

Графiчне зображення

Графiчне зображення Перiодичної системи

18-ти клiточний варiант (напiвдовгий). Лантаноїди та актиноїди винесенi за межi системи.Запропонував у 1893р. Р.Ренг, удосконалив А.Вернер. До незручностей 8-ми клiточного варiанту добавляється ще:

1 наявнiсть великої кiлькостi пустих клiток;

2Повнiстю вiдсутнiй зв‘язок мiж повними та неповними електронними аналогами.

Вмодернiзованому варiантi ця форма рекомендована мiжнародним союзом теоретичної та прикладної хiмiї (IЮПАК) для широкого використання. В модернiзованому варiантi 18 груп.

Групи нумеруються арабськими цифрами. Розподiл за групами здiйснюється у вiдповiдностi до числа валентних електронiв.

29/33

Розвиток Перiодичного закону

Послiдовнiсть заповнення орбiталей

Розмiщення елементiв

Графiчне зображення

Графiчне зображення Перiодичної системи

Перша та друга групи мiстять s−елементи.

3 12 групи мiстять декади d−елементiв, електронi оболонки яких починають заповнюватися у великих перiодах.

Пiсля декад d−елементiв число валентних електронiв можна визначити вiднiманням 10 iз номера групи.

Наприклад, нiтроген знаходиться в 15 групi, отже у нього 5 валентних e¯, Te в 16-iй групi має 6-ть електронiв.

Головнi групи: 1 (крiм H), 2, 13, 14, 15, 16, 17, 18. Побудована таким чином таблиця є доцiльною формою для розгляду електронної будови атомiв.

30/33