Elektronske konfiguracije atoma elemenata periodnog sistema.

Raspodjela elektrona preko različitih AO naziva se elektronska konfiguracija atoma... Najniža energetska elektronska konfiguracija odgovara osnovno stanje atom, na koje se odnose druge konfiguracije uzbuđena stanja.

Elektronska konfiguracija atoma prikazana je na dva načina - u obliku elektronskih formula i dijagrama difrakcije elektrona. Prilikom pisanja elektronskih formula koriste se glavni i orbitalni kvantni brojevi. Podnivo je označen glavnim kvantnim brojem (cifra) i orbitalnim kvantnim brojem (odgovarajuće slovo). Broj elektrona na podnivou karakteriše superskript. Na primjer, za osnovno stanje atoma vodika, elektronska formula je: 1 s 1 .

Struktura elektronskih nivoa može se potpunije opisati korišćenjem dijagrama difrakcije elektrona, gde je raspodela po podnivoima predstavljena u obliku kvantnih ćelija. U ovom slučaju, orbitala se konvencionalno prikazuje kao kvadrat, u blizini kojeg se stavlja oznaka podnivoa. Podnivoi na svakom nivou treba da budu malo pomereni po visini, jer se njihove energije malo razlikuju. Elektroni su prikazani strelicama ili ↓, u zavisnosti od predznaka spin kvantnog broja. Dijagram difrakcije elektrona atoma vodika:

Princip konstruisanja elektronskih konfiguracija atoma sa više elektrona je dodavanje protona i elektrona atomu vodika. Distribucija elektrona po energetskim nivoima i podnivoima se pridržava prethodno razmatranih pravila: princip najmanje energije, Paulijev princip i Hundovo pravilo.

Uzimajući u obzir strukturu elektronskih konfiguracija atoma, svi poznati elementi u skladu sa vrijednošću orbitalnog kvantnog broja posljednjeg ispunjenog podnivoa mogu se podijeliti u četiri grupe: s-elementi, str-elementi, d-elementi, f-elementi.

U atomu helijuma He (Z = 2), drugi elektron zauzima 1 s-orbitala, njena elektronska formula: 1 s 2. Elektronski dijagram:

Prvi najkraći period periodnog sistema elemenata završava se helijumom. Označena je elektronska konfiguracija helijuma.

Drugi period otvara litijum Li (Z = 3), njegova elektronska formula: Elektronski dijagram:

Slijede pojednostavljeni dijagrami difrakcije elektrona atoma elemenata čije se orbitale istog energetskog nivoa nalaze na istoj visini. Unutrašnji potpuno popunjeni podnivoi nisu prikazani.

Nakon litijuma slijedi berilijum Be (Z = 4), u kojem se dodatni elektron naseli 2 s-orbitalna. Elektronska formula Be: 2 s 2

U osnovnom stanju, sledeći elektron bora B (z = 5) zauzima 2 R-orbitalna, B: 1 s 2 2s 2 2str jedan ; njegov dijagram difrakcije elektrona:

Sljedećih pet stavki je elektronski konfigurisano:

C (Z = 6): 2 s 2 2str 2 N (Z = 7): 2 s 2 2str 3

O (Z = 8): 2 s 2 2str 4 F (Z = 9): 2 s 2 2str 5

Ne (Z = 10): 2 s 2 2str 6

Zadate elektronske konfiguracije određene su Hundovim pravilom.

Prvi i drugi energetski nivo neona su potpuno ispunjeni. Označimo njegovu elektronsku konfiguraciju i koristićemo je dalje radi sažetosti za pisanje elektronskih formula atoma elemenata.

Natrijum Na (Z = 11) i Mg (Z = 12) otvaraju treći period. Vanjski elektroni zauzimaju 3 s-orbitalna:

Na (Z = 11): 3 s 1

Mg (Z = 12): 3 s 2

Zatim, počevši od aluminijuma (Z = 13), 3 se puni R-podnivo. Treći period završava argonom Ar (Z = 18):

Al (Z = 13): 3 s 2 3str 1

Ar (Z = 18): 3 s 2 3str 6

Elementi trećeg perioda razlikuju se od elemenata drugog po tome što imaju slobodne 3 d-orbitale, koje mogu učestvovati u formiranju hemijskih veza. Ovo objašnjava valentna stanja manifestovana elementima.

U četvrtom periodu, u skladu sa pravilom ( n+l), za kalijum K (Z = 19) i kalcijum Ca (Z = 20) elektroni zauzimaju 4 s-podnivo, ne 3 d.Počevši sa skandijem Sc (Z = 21) i završavajući sa cinkom Zn (Z = 30), dolazi do punjenja3 d-podnivo:

Elektronske formule d-elementi se mogu predstaviti u ionskom obliku: podnivoi su navedeni uzlaznim redoslijedom glavnog kvantnog broja i konstantno n- prema rastućem orbitalnom kvantnom broju. Na primjer, za Zn takav zapis će izgledati ovako: Oba ova zapisa su ekvivalentna, ali formula za cink koja je ranije data ispravno odražava redoslijed popunjavanja podnivoa.

U redu 3 d-elementi za hrom Cr (Z = 24), postoji odstupanje od pravila ( n+l). U skladu s ovim pravilom, konfiguracija Cr bi trebala izgledati ovako: Utvrđeno je da je njegova prava konfiguracija - Ponekad se ovaj efekat naziva "dip" elektrona. Takvi efekti se objašnjavaju povećanim otporom za polovicu ( str 3 , d 5 , f 7) i potpuno ( str 6 , d 10 , f 14) popunjeni podnivoi.

Odstupanja od pravila ( n+l) se također primjećuju u drugim elementima (tabela 6). To je zbog činjenice da se s povećanjem glavnog kvantnog broja razlike između energija podnivoa smanjuju.

Zatim dolazi do punjenja 4 str-podnivo (Ga - Kr). Četvrti period sadrži samo 18 elemenata. Punjenje 5 s-, 4d- i 5 str- podnivoi u 18 elemenata petog perioda. Imajte na umu da energija 5 s- i 4 d- podnivoi su vrlo blizu, a elektron sa 5 s-podnivo može lako preći na 4 d-podnivo. U 5 s-podnivo Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Ag ima samo jedan elektron. Osnovno stanje 5 s- Pd podnivo nije popunjen. Uočen je "pad" od dva elektrona.

U šestom periodu nakon popunjavanja 6 s-podnivo cezijuma Cs (Z = 55) i barijuma Ba (Z = 56) sledeći elektron, po pravilu ( n+l) trebalo bi da traje 4 f-podnivo. Međutim, za lantan La (Z = 57), elektron stiže na 5 d-podnivo. Do pola popunjena (4 f 7) 4f-podnivo ima povećanu stabilnost, stoga gadolinijum Gd (Z = 64), a zatim europijum Eu (Z = 63), za 4 f-podnivo, prethodni broj elektrona (7) se zadržava, a novi elektron stiže na 5 d-podnivo, kršenje pravila ( n+l). U terbijumu Tb (Z = 65), sljedeći elektron zauzima 4 f-podnivo i postoji prelaz elektrona sa 5 d- podnivo (konfiguracija 4 f 9 6s 2). Punjenje 4 f-podnivo završava na iterbijumu Yb (Z = 70). Sljedeći elektron atoma lutecijuma Lu zauzima 5 d-podnivo. Njegova elektronska konfiguracija razlikuje se od konfiguracije atoma lantana samo kada je potpuno ispunjen 4 f-podnivo.

Tabela 6

Izuzeci od ( n+l) - pravila za prvih 86 elemenata

Element	Elektronska konfiguracija
po pravilu ( n+l)	stvarni
Cr (Z = 24) Cu (Z = 29) Nb (Z = 41) Mo (Z = 42) Tc (Z = 43) Ru (Z = 44) Rh (Z = 45) Pd (Z = 46) Ag ( Z = 47) La (Z = 57) Ce (Z = 58) Gd (Z = 64) Ir (Z = 77) Pt (Z = 78) Au (Z = 79)	4s 2 3d 4 4s 2 3d 9 5s 2 4d 3 5s 2 4d 4 5s 2 4d 5 5s 2 4d 6 5s 2 4d 7 5s 2 4d 8 5s 2 4d 9 6s 2 4f 1 5d 0 6s 2 4f 2 5d 0 6s 2 4f 8 5d 0 6s 2 4f 14 5d 7 6s 2 4f 14 5d 8 6s 2 4f 14 5d 9	4s 1 3d 5 4s 1 3d 10 5s 1 4d 4 5s 1 4d 5 5s 1 4d 6 5s 1 4d 7 5s 1 4d 8 5s 0 4d 10 5s 1 4d 10 6s 2 4f 0 5d 1 6s 2 4f 1 5d 1 6s 2 4f 7 5d 1 6s 0 4f 14 5d 9 6s 1 4f 14 5d 9 6s 1 4f 14 5d 10

Trenutno u periodnom sistemu elemenata D.I. Mendeljejev, pod skandijem Sc i itrijum Y su ponekad lutecij (a ne lantan) kao prvi d-element, i svih 14 elemenata ispred njega, uključujući lantan, izdvajajući u posebnu grupu lantanidi izvan Periodnog sistema elemenata.

Hemijska svojstva elemenata su uglavnom određena strukturom vanjskih elektronskih nivoa. Promjena broja elektrona na trećoj vanjskoj strani 4 f- podnivo ima mali uticaj na hemijska svojstva elemenata. Dakle, sva 4 f-Elementi su slični po svojim svojstvima. Zatim, u šestom periodu, 5 d-podnivo (Hf - Hg) i 6 str-podnivo (Tl - Rn).

U sedmom periodu 7 s-podnivo je ispunjen francuskom Fr (Z = 87) i radijumom Ra (Z = 88). Kod anemona postoji odstupanje od pravila ( n+l), a sljedeći elektron popuni 6 d-podnivo, ne 5 f... Nakon toga slijedi grupa elemenata (Th - No) sa popunjavanjem 5 f-podslojevi koji čine porodicu aktinidi... Imajte na umu da 6 d- i 5 f- podnivoi imaju tako bliske energije da elektronska konfiguracija atoma aktinida često ne poštuje pravilo ( n+l). Ali u ovom slučaju, tačna vrijednost konfiguracije je 5 f t 5d m nije toliko važno, jer prilično slabo utiče na hemijska svojstva elementa.

Lawrence Lr (Z = 103) prima novi elektron na 6 d-podnivo. Ovaj element se ponekad stavlja u periodni sistem pod lutecijumom. Sedmi period nije završen. Elementi 104 - 109 su nestabilni i njihova svojstva su malo poznata. Dakle, s povećanjem nuklearnog naboja, slične elektronske strukture vanjskih nivoa se periodično ponavljaju. U tom smislu treba očekivati ​​periodične promjene u različitim svojstvima elemenata.

Imajte na umu da se opisane elektronske konfiguracije odnose na izolovane atome u gasnoj fazi. Konfiguracija atoma elementa može biti potpuno drugačija ako je atom u čvrstoj tvari ili otopini.

Struktura elektronskih omotača atoma elemenata prva četiri perioda: $ s- $, $ p- $ i $ d- $ elemenata. Elektronska konfiguracija atoma. Osnovno i pobuđeno stanje atoma

Koncept atoma nastao je u antičkom svijetu za označavanje čestica materije. U prijevodu s grčkog, atom znači "nedjeljiv".

Elektroni

Irski fizičar Stoney je na osnovu eksperimenata došao do zaključka da elektricitet nose najmanje čestice koje postoje u atomima svih kemijskih elemenata. Godine 1891, Stoney je predložio da se te čestice nazovu elektrona, što na grčkom znači "ćilibar".

Nekoliko godina nakon što je elektron dobio ime, engleski fizičar Joseph Thomson i francuski fizičar Jean Perrin dokazali su da elektroni nose negativan naboj. Ovo je najmanji negativni naboj, koji se u hemiji uzima kao jedinica od $ (- 1) $. Thomson je čak uspio odrediti brzinu kretanja elektrona (jednaka je brzini svjetlosti - 300.000 km/s) i masu elektrona (to je 1836 $ puta manje od mase atoma vodika) .

Thomson i Perrin su spojili polove izvora napajanja na dvije metalne ploče - katodu i anodu, zalemljene u staklenu cijev iz koje je evakuiran zrak. Kada je napon od oko 10 hiljada volti doveden na ploče-elektrode, u cijevi je zabljesnulo svjetlosno pražnjenje, a čestice su poletjele sa katode (negativnog pola) na anodu (pozitivni pol), koju su naučnici prvi nazvali katodne zrake a onda su shvatili da je to bio tok elektrona. Elektroni koji udaraju u posebne tvari nanesene, na primjer, na TV ekran, uzrokuju sjaj.

Zaključeno je da se elektroni izbacuju iz atoma materijala od kojeg je napravljena katoda.

Slobodni elektroni ili njihov tok mogu se dobiti na druge načine, na primjer, zagrijavanjem metalne žice ili upadnom svjetlošću na metale formirane od elemenata glavne podgrupe I grupe I periodnog sistema (na primjer, cezijum).

Stanje elektrona u atomu

Stanje elektrona u atomu shvata se kao skup informacija o energije određeni elektron unutra svemir u kojoj se nalazi. Već znamo da elektron u atomu nema putanju kretanja, tj. možemo samo da pričamo vjerovatnoće pronalazeći ga u prostoru oko jezgra. Može se nalaziti u bilo kojem dijelu ovog prostora koji okružuje jezgro, a ukupnost njegovih različitih položaja smatra se elektronskim oblakom određene gustine negativnog naboja. Slikovito, ovo se može zamisliti na sljedeći način: kada bi bilo moguće, nakon stotih ili milionitih dijelova sekunde, fotografirati položaj elektrona u atomu, kao u fotofinišu, tada bi elektron na takvim fotografijama bio predstavljen kao tačka. Preklapanje bezbrojnih takvih fotografija rezultiralo bi slikom elektronskog oblaka s najvećom gustinom gdje ima najviše ovih tačaka.

Na slici je prikazan "rez" takve elektronske gustine u atomu vodonika koji prolazi kroz jezgro, a isprekidana linija definira sferu, unutar koje je vjerovatnoća detekcije elektrona $90% $. Kontura najbliža jezgru pokriva područje prostora u kojem je vjerovatnoća detekcije elektrona $10% $, vjerovatnoća detekcije elektrona unutar druge konture iz jezgra je $20% $, unutar treće - $ ≈ 30% $, itd. Postoji određena nesigurnost u stanju elektrona. Kako bi okarakterizirao ovo posebno stanje, njemački fizičar W. Heisenberg uveo je koncept princip neizvesnosti, tj. pokazao da je nemoguće istovremeno i tačno odrediti energiju i lokaciju elektrona. Što je preciznije određena energija elektrona, to je njegov položaj nesigurniji, i obrnuto, nakon određivanja položaja, nemoguće je odrediti energiju elektrona. Područje vjerovatnoće detekcije elektrona nema jasne granice. Međutim, moguće je izdvojiti prostor u kojem je vjerovatnoća pronalaska elektrona maksimalna.

Prostor oko atomskog jezgra, u kojem se najvjerovatnije nalazi elektron, naziva se orbitala.

Sadrži otprilike 90% $ elektronskog oblaka, što znači da je oko 90% $ vremena elektron u ovom dijelu svemira. Prema obliku, postoji 4 $ trenutno poznatih tipova orbitala, koje se označavaju latiničnim slovima $ s, p, d $ i $ f $. Na slici je prikazan grafički prikaz nekih oblika elektronskih orbitala.

Najvažnija karakteristika kretanja elektrona na određenoj orbitali je energija njegove veze sa jezgrom. Elektroni sa bliskim energijama čine jedno elektronski sloj, ili nivo energije... Energetski nivoi su numerisani počevši od jezgra: 1, 2, 3, 4, 5, 6 $ i 7 $.

Cijeli broj $ n $ koji označava broj energetskog nivoa naziva se glavni kvantni broj.

Karakterizira energiju elektrona koji zauzimaju dati energetski nivo. Najmanju energiju imaju elektroni prvog energetskog nivoa, koji je najbliži jezgru. U poređenju sa elektronima prvog nivoa, elektroni narednih nivoa karakteriše velika zaliha energije. Posljedično, elektroni vanjskog nivoa su najmanje čvrsto vezani za jezgro atoma.

Broj energetskih nivoa (elektronskih slojeva) u atomu jednak je broju perioda u sistemu DI Mendeljejeva, kome pripada hemijski element: atomi elemenata prvog perioda imaju jedan energetski nivo; drugi period - dva; sedmi period je sedam.

Najveći broj elektrona na energetskom nivou određen je formulom:

gdje je $ N $ maksimalni broj elektrona; $ n $ - broj nivoa, ili glavni kvantni broj. Prema tome: na prvom energetskom nivou najbližem jezgru ne može biti više od dva elektrona; na drugom - ne više od 8 $; na trećem - ne više od 18 $; na četvrtom - ne više od 32 dolara. A kako su, zauzvrat, raspoređeni energetski nivoi (elektronski slojevi)?

Počevši od drugog energetskog nivoa $ (n = 2) $, svaki od nivoa je podeljen na podnivoe (podslojeve) koji se malo razlikuju jedan od drugog u energiji vezivanja sa jezgrom.

Broj podnivoa jednak je vrijednosti glavnog kvantnog broja: prvi energetski nivo ima jedan podnivo; drugi - dva; treći - tri; četvrti je četiri. Podnivoe, pak, formiraju orbitale.

Svaka vrijednost od $ n $ odgovara broju orbitala jednakih $ n ^ 2 $. Prema podacima prikazanim u tabeli, moguće je pratiti odnos glavnog kvantnog broja $ n $ sa brojem podnivoa, vrstom i brojem orbitala i maksimalnim brojem elektrona na podnivou i nivou.

Glavni kvantni broj, vrste i broj orbitala, maksimalni broj elektrona na podnivoima i nivoima.

Energetski nivo $ (n) $	Broj podnivoa jednak $ n $	Orbitalni tip	Orbitale		Maksimalni broj elektrona
			u podnivou	na nivou jednakom $ n ^ 2 $	u podnivou	na nivou jednakom $ n ^ 2 $
$ K (n = 1) $	$1$	1s $	$1$	$1$	$2$	$2$
$ L (n = 2) $	$2$	2s $	$1$	$4$	$2$	$8$
		$ 2p $	$3$		$6$
$ M (n = 3) $	$3$	3s $	$1$	$9$	$2$	$18$
		$ 3p $	$3$		$6$
		3d $	$5$		$10$
$ N (n = 4) $	$4$	$ 4s $	$1$	$16$	$2$	$32$
		$ 4p $	$3$		$6$
		$ 4d $	$5$		$10$
		$ 4f $	$7$		$14$

Podnivoi se obično označavaju latiničnim slovima, kao i oblikom orbitala od kojih se sastoje: $ s, p, d, f $. dakle:

• $ s $ -podnivo - prvi, najbliži atomskom jezgru, podnivo svakog energetskog nivoa, sastoji se od jedne $ s $ -orbitale;
• $ p $ -podnivo - drugi podnivo svakog, osim prvog, energetskog nivoa, sastoji se od tri $ p $ -orbitale;
• $ d $ -podsloj - treći podnivo svakog, počevši od trećeg, energetskog nivoa, sastoji se od pet $ d $ -orbitala;
• $ f $ -podsloj svakog, počevši od četvrtog, energetskog nivoa, sastoji se od sedam $ f $ -orbitala.

Atomsko jezgro

Ali elektroni nisu jedini sastojci atoma. Fizičar Henri Becquerel otkrio je da prirodni mineral koji sadrži uranijumovu so također emituje nepoznato zračenje, osvjetljavajući fotografske filmove koji su skriveni od svjetlosti. Ovaj fenomen je dobio ime radioaktivnost.

Postoje tri vrste radioaktivnih zraka:

1. $ α $ -zrake, koje se sastoje od $ α $ -čestica koje imaju naboj $2 $ puta veći od naboja elektrona, ali sa pozitivnim predznakom, i masu $4 $ puta veću od mase atoma vodonika;
2. $ β $ -zrake predstavljaju protok elektrona;
3. $ γ $ -zrake su elektromagnetski talasi zanemarljive mase koji ne nose električni naboj.

Posljedično, atom ima složenu strukturu - sastoji se od pozitivno nabijenog jezgra i elektrona.

Kako radi atom?

1910. godine, u Kembridžu, blizu Londona, Ernest Rutherford je sa svojim studentima i kolegama proučavao rasipanje $ α $ čestica koje prolaze kroz tanku zlatnu foliju i padaju na ekran. Alfa čestice su obično odstupale od prvobitnog pravca samo za jedan stepen, potvrđujući naizgled ujednačenost i uniformnost svojstava atoma zlata. I odjednom su istraživači primijetili da su neke od $ α $ -čestica naglo promijenile smjer svog puta, kao da su naletjeli na neku prepreku.

Postavljanjem ekrana ispred folije, Rutherford je uspio otkriti čak i one rijetke slučajeve kada su $ α $ čestice, reflektirane od atoma zlata, letjele u suprotnom smjeru.

Proračuni su pokazali da bi se uočeni fenomeni mogli dogoditi ako se cijela masa atoma i sav njegov pozitivan naboj koncentrišu u malom centralnom jezgru. Radijus jezgra, kako se ispostavilo, je 100.000 puta manji od radijusa cijelog atoma, područja u kojem se nalaze elektroni s negativnim nabojem. Ako primenimo figurativno poređenje, onda se ceo volumen atoma može uporediti sa stadionom u Lužnikiju, a jezgro - sa fudbalskom loptom koja se nalazi u centru terena.

Atom bilo kog hemijskog elementa je uporediv sa sićušnim Sunčevim sistemom. Stoga se ovaj model atoma, koji je predložio Rutherford, naziva planetarnim.

Protoni i neutroni

Ispostavilo se da se sićušna atomska jezgra, u kojoj je koncentrisana cijela masa atoma, sastoji od dvije vrste čestica - protona i neutrona.

Protoni imaju naboj jednak naboju elektrona, ali suprotan predznakom $ (+ 1) $, i masu jednaku masi atoma vodika (u hemiji se uzima kao jedinica). Protoni su označeni znakom $ ↙ (1) ↖ (1) p $ (ili $ p + $). Neutroni ne nose naelektrisanje, neutralni su i imaju masu jednaku masi protona, tj. 1 $. Neutroni su označeni znakom $ ↙ (0) ↖ (1) n $ (ili $ n ^ 0 $).

Protoni i neutroni zajedno se nazivaju nukleoni(od lat. jezgro- jezgro).

Zove se zbir broja protona i neutrona u atomu ogroman broj... Na primjer, maseni broj atoma aluminija:

Pošto se masa elektrona, koja je zanemarljiva, može zanemariti, očigledno je da je čitava masa atoma koncentrisana u jezgru. Elektroni se označavaju ovako: $ e↖ (-) $.

Budući da je atom električno neutralan, to je također očigledno da je broj protona i elektrona u atomu isti. On je jednak rednom broju hemijskog elementa dodijeljena mu u periodnom sistemu. Na primjer, jezgro atoma željeza sadrži $26 $ protona, a $26 $ elektrona kruže oko jezgra. Kako odrediti broj neutrona?

Kao što znate, masa atoma se sastoji od mase protona i neutrona. Poznavajući redni broj elementa $(Z)$, tj. broj protona i maseni broj $(A)$, jednak zbroju brojeva protona i neutrona, možete pronaći broj neutrona $(N)$ po formuli:

Na primjer, broj neutrona u atomu željeza je:

$56 – 26 = 30$.

Tabela prikazuje glavne karakteristike elementarnih čestica.

Osnovne karakteristike elementarnih čestica.

Izotopi

Raznolikost atoma istog elementa, koji imaju isti nuklearni naboj, ali različite masene brojeve, nazivaju se izotopi.

Riječ izotop sastoji se od dvije grčke riječi: isos- isto i topos- mjesto, znači "zauzeti jedno mjesto" (ćelija) u periodnom sistemu elemenata.

Prirodni hemijski elementi su mješavina izotopa. Dakle, ugljenik ima tri izotopa sa masama 12, 13, 14 $; kiseonik - tri izotopa sa masama od $16, 17, 18 $, itd.

Obično se daje u periodnom sistemu, relativna atomska masa hemijskog elementa je prosečna vrednost atomskih masa prirodne mešavine izotopa datog elementa, uzimajući u obzir njihov relativni sadržaj u prirodi, dakle, vrednosti atomske mase su često frakcijske. Na primjer, prirodni atomi hlora su mješavina dva izotopa - 35 $ (75% njih u prirodi) i 37 $ (njih 25% $); stoga je relativna atomska masa hlora 35,5 $. Izotopi hlora se pišu na sljedeći način:

$ ↖ (35) ↙ (17) (Cl) $ i $ ↖ (37) ↙ (17) (Cl) $

Hemijska svojstva izotopa hlora su potpuno ista, kao i izotopi većine hemijskih elemenata, na primjer kalija, argona:

$ ↖ (39) ↙ (19) (K) $ i $ ↖ (40) ↙ (19) (K) $, $ ↖ (39) ↙ (18) (Ar) $ i $ ↖ (40) ↙ (18 ) (Ar) $

Međutim, izotopi vodika se jako razlikuju po svojstvima zbog naglog višestrukog povećanja njihove relativne atomske mase; čak su im dodijeljena pojedinačna imena i hemijski znaci: protij - $ ↖ (1) ↙ (1) (H) $; deuterijum - $ ↖ (2) ↙ (1) (H) $, ili $ ↖ (2) ↙ (1) (D) $; tricijum - $ ↖ (3) ↙ (1) (H) $, ili $ ↖ (3) ↙ (1) (T) $.

Sada možete dati modernu, rigorozniju i naučniju definiciju hemijskog elementa.

Hemijski element je skup atoma s istim nuklearnim nabojem.

Struktura elektronskih ljuski atoma elemenata prva četiri perioda

Razmotrimo prikaz elektronskih konfiguracija atoma elemenata po periodima sistema D.I.Mendelejeva.

Elementi prvog perioda.

Dijagrami elektronske strukture atoma pokazuju distribuciju elektrona po elektronskim slojevima (energetski nivoi).

Elektronske formule atoma pokazuju distribuciju elektrona preko energetskih nivoa i ispod nivoa.

Grafičke elektronske formule atoma pokazuju distribuciju elektrona ne samo po nivoima i ispod nivoa, već i po orbitalama.

U atomu helijuma, prvi elektronski sloj je kompletan - u njemu se nalazi 2 $ elektrona.

Vodik i helijum su $ s $ -elementi, $ s $ -orbitala ovih atoma je ispunjena elektronima.

Elementi drugog perioda.

Za sve elemente drugog perioda, prvi elektronski sloj je popunjen, a elektroni ispunjavaju $ s- $ i $ p $ -orbitale drugog elektronskog sloja u skladu sa principom najmanje energije (prvo $ s $, a zatim $ p $) i pravila Paulija i Hunda.

U atomu neona, drugi elektronski sloj je kompletan - u njemu se nalazi 8 $ elektrona.

Elementi trećeg perioda.

Za atome elemenata trećeg perioda, prvi i drugi elektronski sloj su završeni, pa je ispunjen treći elektronski sloj u kojem elektroni mogu zauzeti 3s, 3p i 3d podnivo.

Struktura elektronskih ljuski atoma elemenata trećeg perioda.

Elektronska orbitala od 3,5 $ se dovršava na atomu magnezijuma. $ Na $ i $ Mg $ su $ s $ -elementi.

U aluminijumu i naknadnim elementima, $3d $ podnivo je ispunjen elektronima.

$ ↙ (18) (Ar) $ Argon

$ 1s ^ 2 (2) s ^ 2 (2) p ^ 6 (3) s ^ 2 (3) p ^ 6 $

U atomu argona na vanjskom sloju (treći elektronski sloj) nalazi se 8 $ elektrona. Kako je vanjski sloj završen, ali ukupno u trećem elektronskom sloju, kao što već znate, može biti 18 elektrona, što znači da elementi trećeg perioda ostaju nepopunjeni $ 3d $ orbitala.

Svi elementi od $ Al $ do $ Ar $ - $ p $ -elementi.

$ s- $ i $ p $ -elementi formu glavne podgrupe u periodnom sistemu.

Elementi četvrtog perioda.

Pojavljuje se četvrti elektronski sloj za atome kalija i kalcijuma i popunjava se $4s $ -podnivo, jer ima manje energije od $3d $ podnivoa. Da pojednostavimo grafičke elektronske formule atoma elemenata četvrtog perioda:

1. označimo grafičku elektronsku formulu argona na sljedeći način: $ Ar $;
2. nećemo prikazivati ​​podnivoe koji nisu ispunjeni u ovim atomima.

$ K, Ca $ - $ s $ -elementi, uključeni u glavne podgrupe. U atomima od $ Sc $ do $ Zn $, 3d podnivo je ispunjen elektronima. Ovo su $3d $ elementi. Oni su uključeni u bočne podgrupe, njihov pred-eksterni elektronski sloj je ispunjen, oni se nazivaju prelaznih elemenata.

Obratite pažnju na strukturu elektronskih omotača atoma hroma i bakra. U njima jedan elektron "pada" sa $ 4s- $ na $ 3d $ podnivo, što se objašnjava višom energetskom stabilnošću rezultirajućih elektronskih konfiguracija $ 3d ^ 5 $ i $ 3d ^ (10) $:

$ ↙ (24) (Cr) $ $ 1s ^ (2) 2s ^ (2) 2p ^ (6) 3s ^ (2) 3p ^ (6) 3d ^ (4) 4s ^ (2)… $

$ ↙ (29) (Cu) $ $ 1s ^ (2) 2s ^ (2) 2p ^ (6) 3s ^ (2) 3p ^ (6) 3d ^ (9) 4s ^ (2)… $

Simbol elementa, redni broj, naziv	Elektronski strukturni dijagram	Elektronska formula	Grafička elektronska formula
$ ↙ (19) (K) $ Kalij		$ 1s ^ 2 (2) s ^ 2 (2) p ^ 6 (3) p ^ 6 (4) s ^ 1 $
$ ↙ (20) (C) $ Kalcijum		$ 1s ^ 2 (2) s ^ 2 (2) p ^ 6 (3) p ^ 6 (4) s ^ 2 $
$ ↙ (21) (Sc) $ Scandium		$ 1s ^ 2 (2) s ^ 2 (2) p ^ 6 (3) p ^ 6 (4) s ^ 1 (3) d ^ 1 $ ili $ 1s ^ 2 (2) s ^ 2 (2) p ^ 6 (3) p ^ 6 (3) d ^ 1 (4) s ^ 1 $
$ ↙ (22) (Ti) $ Titanijum		$ 1s ^ 2 (2) s ^ 2 (2) p ^ 6 (3) p ^ 6 (4) s ^ 2 (3) d ^ 2 $ ili $ 1s ^ 2 (2) s ^ 2 (2) p ^ 6 (3) p ^ 6 (3) d ^ 2 (4) s ^ 2 $
$ ↙ (23) (V) $ Vanadijum		$ 1s ^ 2 (2) s ^ 2 (2) p ^ 6 (3) p ^ 6 (4) s ^ 2 (3) d ^ 3 $ ili $ 1s ^ 2 (2) s ^ 2 (2) p ^ 6 (3) p ^ 6 (3) d ^ 3 (4) s ^ 2 $
$ ↙ (24) (Sr) $ Chrome		$ 1s ^ 2 (2) s ^ 2 (2) p ^ 6 (3) p ^ 6 (4) s ^ 1 (3) d ^ 5 $ ili $ 1s ^ 2 (2) s ^ 2 (2) p ^ 6 (3) p ^ 6 (3) d ^ 5 (4) s ^ 1 $
$ ↙ (29) (Cu) $ Chrome		$ 1s ^ 2 (2) s ^ 2 (2) p ^ 6 (3) p ^ 6 (4) s ^ 1 (3) d ^ (10) $ ili $ 1s ^ 2 (2) s ^ 2 (2 ) p ^ 6 (3) p ^ 6 (3) d ^ (10) (4) s ^ 1 $
$ ↙ (30) (Zn) $ Cink		$ 1s ^ 2 (2) s ^ 2 (2) p ^ 6 (3) p ^ 6 (4) s ^ 2 (3) d ^ (10) $ ili $ 1s ^ 2 (2) s ^ 2 (2 ) p ^ 6 (3) p ^ 6 (3) d ^ (10) (4) s ^ 2 $
$ ↙ (31) (Ga) $ Galij		$ 1s ^ 2 (2) s ^ 2 (2) p ^ 6 (3) p ^ 6 (4) s ^ 2 (3) d ^ (10) 4p ^ (1) $ ili $ 1s ^ 2 (2) s ^ 2 (2) p ^ 6 (3) p ^ 6 (3) d ^ (10) (4) s ^ (2) 4p ^ (1) $
$ ↙ (36) (Kr) $ Krypton		$ 1s ^ 2 (2) s ^ 2 (2) p ^ 6 (3) p ^ 6 (4) s ^ 2 (3) d ^ (10) 4p ^ 6 $ ili $ 1s ^ 2 (2) s ^ 2 (2) p ^ 6 (3) p ^ 6 (3) d ^ (10) (4) s ^ (2) 4p ^ 6 $

U atomu cinka, treći elektronski sloj je potpun - u njemu su popunjeni svi $ 3s, 3p $ i $ 3d $ podnivoi, sa ukupno $18 $ elektrona na njima.

U elementima nakon cinka, četvrti elektronski sloj, $4p $ podnivo, nastavlja da se puni. Elementi od $ Ga $ do $ Kr $ - $ p $ -elementi.

Kod atoma kriptona, vanjski (četvrti) sloj je kompletan, ima 8 $ elektrona. Ali ukupno u četvrtom elektronskom sloju, kao što znate, može biti 32 $ elektrona; za atom kriptona, $ 4d- $ i $ 4f $ podnivoi su i dalje prazni.

Elementi petog perioda su ispunjeni podnivoima u sledećem redosledu: $ 5s → 4d → 5p $. A tu su i izuzeci koji su povezani sa "potapanjem" elektrona, za $ ↙ (41) Nb $, $ ↙ (42) Mo $, $ ↙ (44) Ru $, $ ↙ (45) Rh $, $ ↙ ( 46) Pd $, $ ↙ (47) Ag $. U šestom i sedmom periodu pojavljuje se $ f $ -elementi, tj. elemenata, koji su ispunjeni, respektivno, $ 4f- $ i $ 5f $ -podnivoima trećeg elektronskog sloja izvana.

$ 4f $ -elementi su pozvani lantanidi.

$ 5f $ -elementi su pozvani aktinidi.

Redosled popunjavanja elektronskih podnivoa u atomima elemenata šestog perioda: $ ↙ (55) Cs $ i $ ↙ (56) Va $ - $ 6s $ -elementi; $ ↙ (57) La ... 6s ^ (2) 5d ^ (1) $ - $ 5d $ -element; $ ↙ (58) Ce $ - $ ↙ (71) Lu - 4f $ -elementi; $ ↙ (72) Hf $ - $ ↙ (80) Hg - 5d $ -elementi; $ ↙ (81) T1 $ - $ ↙ (86) Rn - 6d $ -elementi. Ali i ovdje postoje elementi u kojima je narušen redoslijed punjenja elektronskih orbitala, što je, na primjer, povezano s većom energetskom stabilnošću polu i potpuno ispunjenih $ f $ podnivoa, tj. $ nf ^ 7 $ i $ nf ^ (14) $.

Ovisno o tome koji je podnivo atoma posljednji ispunjen elektronima, svi elementi, kao što ste već shvatili, podijeljeni su u četiri elektronske porodice, ili blokove:

1. $ s $ -elementi; elektroni ispunjavaju $s $ -podnivo vanjskog nivoa atoma; $ s $ -elementi uključuju vodonik, helijum i elemente glavnih podgrupa grupa I i II;
2. $ p $ -elementi;$ p $ -podnivo vanjskog nivoa atoma je ispunjen elektronima; $ p $ -elementi obuhvataju elemente glavnih podgrupa III – VIII grupa;
3. $ d $ -elementi; elektroni ispunjavaju $d $ -podnivo pred-spoljnog nivoa atoma; $ d $ -elementi obuhvataju elemente sekundarnih podgrupa grupa I – VIII, tj. elementi plug-in decenija velikih perioda koji se nalaze između $ s- $ i $ p- $ elemenata. Takođe se zovu prijelazni elementi;
4. $ f $ -elementi; elektroni ispunjavaju $ f- $ podnivo trećeg izvan nivoa atoma; to uključuje lantanoide i aktinide.

Elektronska konfiguracija atoma. Osnovno i pobuđeno stanje atoma

Švicarski fizičar W. Pauli je 1925. godine to ustanovio u atomu na jednoj orbitali ne može biti više od dva elektrona imaju suprotne (antiparalelne) leđa (prevedeno sa engleskog - vreteno), tj. posjeduju takva svojstva koja se konvencionalno mogu zamisliti kao rotacija elektrona oko svoje imaginarne ose u smjeru kazaljke na satu ili suprotno od kazaljke na satu. Ovaj princip se zove Paulijev princip.

Ako postoji jedan elektron u orbitali, onda se to zove unpaired ako dva, onda ovo upareni elektroni, tj. elektrona sa suprotnim spinovima.

Na slici je prikazan dijagram podjele energetskih nivoa na podnivoe.

$ s- $ Orbital, kao što već znate, ima sferni oblik. Elektron atoma vodika $ (n = 1) $ nalazi se u ovoj orbitali i nije uparen. Dakle, njegova elektronska formula, ili elektronska konfiguracija, piše se ovako: $ 1s ^ 1 $. U elektronskim formulama, broj energetskog nivoa je označen brojem ispred slova $ (1 ...) $, latinično slovo označava podnivo (tip orbitale), a broj napisan u gornjem desnom uglu slovo (kao eksponent) pokazuje broj elektrona na podnivou.

Za atom helijuma He, koji ima dva uparena elektrona u jednoj $ s- $ orbitali, ova formula je: $ 1s ^ 2 $. Elektronska ljuska atoma helija je kompletna i vrlo stabilna. Helijum je plemeniti gas. Na drugom energetskom nivou $ (n = 2) $ postoje četiri orbitale, jedna $ s $ i tri $ p $. Elektroni druge razine $ s $ -orbitale ($ 2s $ -orbitale) imaju veće energije, jer su na većoj udaljenosti od jezgra od elektrona $ 1s $ -orbitale $ (n = 2) $. Općenito, za svaku vrijednost od $ n $ postoji jedna $ s-$ orbitala, ali sa odgovarajućim skladištem energije elektrona na njoj i, prema tome, s odgovarajućim prečnikom koji raste kako se vrijednost $ n $ povećava. S-$ Orbital, kao što već znate, ima sferni oblik. Elektron atoma vodika $ (n = 1) $ nalazi se u ovoj orbitali i nije uparen. Stoga se njegova elektronska formula, odnosno elektronska konfiguracija, piše na sljedeći način: $ 1s ^ 1 $. U elektronskim formulama, broj energetskog nivoa je označen brojem ispred slova $ (1 ...) $, latinično slovo označava podnivo (tip orbitale), a broj napisan u gornjem desnom uglu slovo (kao eksponent) pokazuje broj elektrona na podnivou.

Za atom helijuma $ He $, koji ima dva uparena elektrona u jednoj $ s- $ orbitali, ova formula je: $ 1s ^ 2 $. Elektronska ljuska atoma helija je kompletna i vrlo stabilna. Helijum je plemeniti gas. Na drugom energetskom nivou $ (n = 2) $ postoje četiri orbitale, jedna $ s $ i tri $ p $. Elektroni drugog nivoa $ s- $ orbitala ($ 2s $ -orbitala) imaju veće energije, jer su na većoj udaljenosti od jezgra od elektrona $ 1s $ -orbitale $ (n = 2) $. Općenito, za svaku vrijednost od $ n $, postoji jedna $ s- $ orbitala, ali sa odgovarajućim skladištem energije elektrona na njoj i, prema tome, s odgovarajućim prečnikom koji raste kako se vrijednost $ n $ povećava.

$ p- $ Orbital ima oblik bučice, odnosno volumetrijske osmice. Sve tri $ p $ -orbitale nalaze se u atomu međusobno okomite duž prostornih koordinata povučenih kroz atomsko jezgro. Još jednom treba naglasiti da svaki energetski nivo (elektronski sloj), počevši od $ n = 2 $, ima tri $ p $ -orbitale. Kako vrijednost $ n $ raste, elektroni zauzimaju $ r $ -orbitale smještene na velikim udaljenostima od jezgra i usmjerene duž $ x, y, z $ osa.

Za elemente drugog $ (n = 2) $ perioda prvo se popunjava jedna $ s $ -orbitala, a zatim tri $ p $ -orbitala; elektronska formula $ Li: 1s ^ (2) 2s ^ (1) $. Elektron $ 2s ^ 1 $ manje je vezan za jezgro atoma, tako da ga atom litija može lako donirati (kao što se očito sjećate, ovaj proces se naziva oksidacija), pretvarajući se u litijum ion $ Li ^ + $.

U atomu berilijuma Be, četvrti elektron se takođe nalazi na $ 2s $ -orbitali: $ 1s ^ (2) 2s ^ (2) $. Dva vanjska elektrona atoma berilijuma se lako otkinu - $ B ^ 0 $ se oksidira u kation $ Be ^ (2 +) $.

Peti elektron atoma bora zauzima $ 2p $ -orbitala: $ 1s ^ (2) 2s ^ (2) 2p ^ (1) $. Zatim, $ C, N, O, F $ atomi su ispunjeni $ 2p $ -orbitalama, koje završavaju u plemenitom gasu neona: $ 1s ^ (2) 2s ^ (2) 2p ^ (6) $.

Za elemente trećeg perioda, $ 3s- $ i $ 3p $ -orbitale su popunjene, respektivno. U ovom slučaju, pet $ d $ -orbitala trećeg nivoa ostaje slobodno:

$ ↙ (11) Na 1s ^ (2) 2s ^ (2) 2p ^ (6) 3s ^ (1) $,

$ ↙ (17) Cl 1s ^ (2) 2s ^ (2) 2p ^ (6) 3s ^ (2) 3p ^ (5) $,

$ ↙ (18) Ar 1s ^ (2) 2s ^ (2) 2p ^ (6) 3s ^ (2) 3p ^ (6) $.

Ponekad je u dijagramima koji prikazuju distribuciju elektrona u atomima prikazan samo broj elektrona na svakom energetskom nivou, tj. zapišite skraćene elektronske formule atoma hemijskih elemenata, za razliku od gornjih potpunih elektronskih formula, na primjer:

$ ↙ (11) Na 2, 8, 1; $ $ ↙ (17) Cl 2, 8, 7; $ $ ↙ (18) Ar 2, 8, 8 $.

Za elemente velikih perioda (četvrti i peti), prva dva elektrona zauzimaju $ 4s- $ i $ 5s $ -orbitale, respektivno: $ ↙ (19) K 2, 8, 8, 1; $ $ ↙ (38) Sr 2, 8, 18, 8, 2. Počevši od trećeg elementa svakog velikog perioda, sljedećih deset elektrona će ući u prethodne orbitale $ 3d- $ i $ 4d- $ (za elemente bočnih podgrupa): $ ↙ (23) V 2, 8, 11, 2; $ $ ↙ ( 26) Fr 2, 8, 14, 2; $ $ ↙ (40) Zr 2, 8, 18, 10, 2; $ $ ↙ (43) Tc 2, 8, 18, 13, 2 $. Po pravilu, kada se prethodni $ d $ -podnivo popuni, spoljašnji ($ 4p- $ i $ 5p- $, respektivno) $ p- $ podnivo će početi da se popunjava: $ ↙ (33) Kao 2, 8, 18, 5; $ $ ↙ (52) Te 2, 8, 18, 18, 6 $.

U elementima velikih perioda - šestom i nedovršenom sedmom - elektronski nivoi i podnivoi su ispunjeni elektronima, po pravilu, na sledeći način: prva dva elektrona stižu na spoljašnji $ s- $ podnivo: $ ↙ (56) Ba 2 , 8, 18, 18, 8, 2; $ $ ↙ (87) Fr 2, 8, 18, 32, 18, 8, 1 $; sljedeći jedan elektron (y $ La $ i $ Ca $) na prethodni $ d $ -podnivo: $ ↙ (57) La 2, 8, 18, 18, 9, 2 $ i $ ↙ (89) Ac 2, 8, 18, 32, 18, 9, 2 $.

Tada će sljedećih $14 $ elektrona ući u treći vanjski energetski nivo, $ 4f $ i $ 5f $ -orbitale, respektivno, lantonoida i aktinida: $ ↙ (64) Gd 2, 8, 18, 25, 9, 2; $ $ ↙ (92 ) U 2, 8, 18, 32, 21, 9, 2 $.

Zatim će drugi vanjski energetski nivo ($ d $ -podnivo) za elemente sekundarnih podgrupa ponovo početi da se stvara: $ ↙ (73) Ta 2, 8, 18, 32, 11, 2; $ $ ↙ (104 ) Rf 2, 8, 18 , 32, 32, 10, 2 $. I, konačno, tek nakon potpunog punjenja $ d $ -podsloja sa deset elektrona, $ p $ -podnivo će biti ponovo ispunjen: $ ↙ (86) Rn 2, 8, 18, 32, 18, 8 $ .

Vrlo često se struktura elektronskih omotača atoma prikazuje pomoću energije, odnosno kvantnih ćelija - tzv. grafičke elektronske formule... Za ovu notaciju koristi se sljedeća notacija: svaka kvantna ćelija je označena ćelijom koja odgovara jednoj orbitali; svaki elektron je označen strelicom koja odgovara smjeru spina. Prilikom pisanja grafičke elektronske formule, treba imati na umu dva pravila: Paulijev princip, prema kojem u ćeliji (orbitali) ne može biti više od dva elektrona, ali sa antiparalelnim spinovima, i F. Hundovo pravilo, prema kojem elektroni zauzimaju slobodne ćelije prvo jednu po jednu i imaju istu vrijednost spina, pa se tek onda uparuju, ali će spinovi, prema Paulijevom principu, već biti suprotno usmjereni.

Švicarski fizičar W. Pauli je 1925. godine ustanovio da u atomu na jednoj orbitali ne može biti više od dva elektrona koji imaju suprotne (antiparalelne) spinove (prevedeno s engleskog kao "vreteno"), odnosno posjeduju takva svojstva koja se mogu konvencionalno predstavljao se kao rotacija elektrona oko njegove zamišljene ose: u smeru kazaljke na satu ili suprotno od kazaljke na satu. Ovaj princip se zove Paulijev princip.

Ako postoji jedan elektron u orbitali, onda se naziva nesparen, ako dva, onda su to upareni elektroni, odnosno elektroni sa suprotnim spinovima.

Slika 5 prikazuje dijagram podjele energetskih nivoa na podnivoe.

S-Orbitala je, kao što već znate, sferna. Elektron atoma vodika (s = 1) nalazi se u ovoj orbitali i nije uparen. Stoga će se njegova elektronska formula ili elektronska konfiguracija napisati na sljedeći način: 1s 1. U elektronskim formulama, broj energetskog nivoa je označen brojem ispred slova (1...), latinično slovo označava podnivo (tip orbitale), a broj ispisan u gornjem desnom uglu slova (kao eksponent) pokazuje broj elektrona na podnivou.

Za atom helija He, koji ima dva uparena elektrona u jednoj s-orbitali, ova formula je: 1s 2.

Elektronska ljuska atoma helija je kompletna i vrlo stabilna. Helijum je plemeniti gas.

Na drugom energetskom nivou (n = 2) postoje četiri orbitale: jedna s i tri p. Elektroni s-orbitala drugog nivoa (2s-orbitale) imaju veću energiju, jer su na većoj udaljenosti od jezgra od elektrona 1s-orbitale (n = 2).

Općenito, za svaku vrijednost n postoji jedna s-orbitala, ali sa odgovarajućim skladištem energije elektrona na njoj i, prema tome, s odgovarajućim prečnikom koji raste kako se vrijednost n povećava.

R-Orbital ima oblik bučice ili volumetrijske osmice. Sve tri p-orbitale nalaze se u atomu međusobno okomite duž prostornih koordinata povučenih kroz jezgro atoma. Još jednom treba naglasiti da svaki energetski nivo (elektronski sloj), počevši od n = 2, ima tri p-orbitale. Sa povećanjem vrijednosti n, elektroni animiraju p-orbitale smještene na velikim udaljenostima od jezgra i usmjerene duž osa x, y, r.

Za elemente drugog perioda (n = 2) prvo se popunjava jedna p-orbitala, a zatim tri p-orbitale. Elektronska formula 1L: 1s 2 2s 1. Elektron je slabije vezan za jezgro atoma, pa ga atom litija lako može odati (kao što se očito sjećate, ovaj proces se naziva oksidacija), pretvarajući se u Li + ion.

U atomu berilijuma Be 0, četvrti elektron se takođe nalazi na 2s orbitali: 1s 2 2s 2. Dva vanjska elektrona atoma berilijuma se lako otkinu - Be 0 se oksidira u kation Be 2+.

Peti elektron atoma bora zauzima 2p orbitala: 1s 2 2s 2 2p 1. Dalje, kod C, N, O, E atoma, 2p-orbitale se popunjavaju, što završava plemenitim gasom neona: 1s 2 2s 2 2p 6.

Za elemente trećeg perioda, Sv i 3p orbitale su popunjene, respektivno. U ovom slučaju pet d-orbitala trećeg nivoa ostaje slobodno:

Ponekad je u dijagramima koji prikazuju distribuciju elektrona u atomima naznačen samo broj elektrona na svakom energetskom nivou, odnosno napisane su skraćene elektronske formule atoma hemijskih elemenata, za razliku od potpunih elektronskih formula datih gore.

U elementima velikih perioda (četvrti i peti), prva dva elektrona zauzimaju 4. i 5. orbitale, respektivno: 19 K 2, 8, 8, 1; 38 Sr 2, 8, 18, 8, 2. Počevši od trećeg elementa svakog velikog perioda, sljedećih deset elektrona će ući u prethodne 3d i 4d orbitale, respektivno (za elemente bočnih podgrupa): 23 V 2, 8, 11, 2; 26 Tr 2, 8, 14, 2; 40 Zr 2, 8, 18, 10, 2; 43 Tg 2, 8, 18, 13, 2. Po pravilu, kada se prethodni d-podnivo popuni, vanjski (4p- odnosno 5p) p-podnivo će početi da se popunjava.

U elementima velikih perioda - šestom i nedovršenom sedmom - elektronski nivoi i podnivoi su ispunjeni elektronima, po pravilu, na sledeći način: prva dva elektrona će ići na spoljašnji B-podnivo: 56 Va 2, 8, 18, 18, 8, 2; 87Gg 2, 8, 18, 32, 18, 8, 1; sljedeći elektron (za Na i Ac) na prethodni (p-podnivo: 57 La 2, 8, 18, 18, 9, 2 i 89 Ac 2, 8, 18, 32, 18, 9, 2.

Tada će sljedećih 14 elektrona ući u treći vanjski energetski nivo na 4f i 5f orbitalama, respektivno, za lantanide i aktinide.

Tada će drugi vanjski energetski nivo (d-podnivo) ponovo početi da se izgrađuje: za elemente sekundarnih podgrupa: 73 Ta 2, 8,18, 32,11, 2; 104 Rf 2, 8, 18, 32, 32, 10, 2, - i, konačno, tek nakon potpunog punjenja sa deset elektrona ovog jednakog nivoa, vanjski p-podnivo će biti ponovo ispunjen:

86 Rn 2, 8, 18, 32, 18, 8.

Vrlo često se struktura elektronskih omotača atoma prikazuje pomoću energetskih ili kvantnih ćelija - pišu se takozvane grafičke elektronske formule. Za ovu notaciju koristi se sljedeća notacija: svaka kvantna ćelija je označena ćelijom koja odgovara jednoj orbitali; svaki elektron je označen strelicom koja odgovara smjeru spina. Prilikom pisanja grafičke elektronske formule treba imati na umu dva pravila: Paulijev princip, prema kojem u ćeliji (orbitali) ne može biti više od dva elektrona, ali sa antiparalelnim spinovima, i F. Hundovo pravilo, prema kojem elektroni zauzimaju slobodne ćelije (orbitale), nalaze se u njima prvo jedna po jedna i imaju istu vrijednost spina, pa se tek onda uparuju, ali će spinovi biti suprotno usmjereni prema Paulijevom principu.

U zaključku ćemo još jednom razmotriti prikaz elektronskih konfiguracija atoma elemenata po periodima sistema D. I. Mendeljejeva. Dijagrami elektronske strukture atoma pokazuju distribuciju elektrona po elektronskim slojevima (energetski nivoi).

U atomu helija, prvi elektronski sloj je potpun - u njemu se nalaze 2 elektrona.

Vodik i helijum su s-elementi, s-orbitala ovih atoma je ispunjena elektronima.

Elementi drugog perioda

Za sve elemente drugog perioda, prvi elektronski sloj je popunjen i elektroni ispunjavaju e- i p-orbitale drugog elektronskog sloja u skladu sa principom najmanje energije (prvo s-, a zatim p) i Paulijevim i Hundovim pravila (Tabela 2).

U atomu neona, drugi elektronski sloj je kompletan - sadrži 8 elektrona.

Tabela 2 Struktura elektronskih omotača atoma elemenata drugog perioda

Kraj stola. 2

Li, Be - B-elementi.

B, C, N, O, F, Ne - p-elementi, ovi atomi su ispunjeni elektronima p-orbitale.

Elementi trećeg perioda

Za atome elemenata trećeg perioda, prvi i drugi elektronski sloj su završeni, pa je ispunjen treći elektronski sloj u kojem elektroni mogu zauzeti Zs-, 3p- i Zd-podnivo (tabela 3).

Tabela 3 Struktura elektronskih omotača atoma elemenata trećeg perioda

Na atomu magnezija, orbitala Zs-elektrona se dovršava. Na i Mg — s-elementi.

U atomu argona na vanjskom sloju (treći elektronski sloj) nalazi se 8 elektrona. Kao vanjski sloj, on je kompletan, ali ukupno u trećem elektronskom sloju, kao što već znate, može biti 18 elektrona, što znači da elementi trećeg perioda ostaju nepopunjeni 3d-orbitalama.

Svi elementi od Al do Ar su p-elementi. s- i p-elementi čine glavne podgrupe u periodnom sistemu.

Za atome kalija i kalcija pojavljuje se četvrti elektronski sloj, 4s-podnivo je ispunjen (tablica 4), jer ima nižu energiju od 3d-podnivoa. Da bismo pojednostavili grafičke elektronske formule atoma elemenata četvrtog perioda: 1) označavamo uslovno grafičku elektronsku formulu argona na sledeći način:
Ar;

2) nećemo prikazivati ​​podnivoe koji nisu ispunjeni u ovim atomima.

Tabela 4 Struktura elektronskih omotača atoma elemenata četvrtog perioda

K, Ca - s-elementi uključeni u glavne podgrupe. U atomima od Sc do Zn, 3d podnivo je ispunjen elektronima. Ovo su 3 elementa. Uključeni su u bočne podgrupe, njihov pred-eksterni elektronski sloj je ispunjen, nazivaju se prelaznim elementima.

Obratite pažnju na strukturu elektronskih omotača atoma hroma i bakra. U njima dolazi do „propadanja“ jednog elektrona sa 4. na 3. podnivo, što se objašnjava višom energetskom stabilnošću nastalih elektronskih konfiguracija Zd 5 i Zd 10:

U atomu cinka treći elektronski sloj je potpun - u njemu su ispunjeni svi podnivoi 3s, Zp i Zd, sa ukupno 18 elektrona na njima.

U elementima nakon cinka, četvrti elektronski sloj, 4p-podnivo, nastavlja da se popunjava: Elementi od Ga do Kr su p-elementi.

Kod atoma kriptona vanjski sloj (četvrti) je kompletan, ima 8 elektrona. Ali ukupno u četvrtom elektronskom sloju, kao što znate, može biti 32 elektrona; za atom kriptona, 4d i 4f podnivoi su još prazni.

Za elemente petog perioda, podnivoi se popunjavaju sljedećim redoslijedom: 5s-> 4d -> 5p. A postoje i izuzeci povezani sa "uronom" elektrona, u 41 Nb, 42 MO, itd.

U šestom i sedmom periodu pojavljuju se elementi, odnosno elementi u kojima su ispunjeni 4f i 5f podnivo trećeg vanjskog elektronskog sloja.

4f-elementi se nazivaju lantanidi.

5f-elementi se nazivaju aktinidi.

Redosled popunjavanja elektronskih podnivoa u atomima elemenata šestog perioda: 55 Ss i 56 Va - 6s-elementi;

57 La ... 6s 2 5d 1 - 5d-element; 58 Ce - 71 Lu - 4f-elementi; 72 Hf - 80 Hg - 5d-elementi; 81 Tl— 86 Rn - 6p-elementi. Ali čak i ovdje postoje elementi u kojima je "narušen" red punjenja elektronskih orbitala, što je, na primjer, povezano s većom energetskom stabilnošću polu i potpuno ispunjenih f podnivoa, odnosno nf 7 i nf 14.

U zavisnosti od toga koji je podnivo atoma poslednji ispunjen elektronima, svi elementi, kao što ste već razumeli, dele se u četiri elektronske porodice ili blokove (slika 7).

1) s-elementi; ispunjen elektronima u podnivou vanjskog nivoa atoma; s-elementi uključuju vodonik, helijum i elemente glavnih podgrupa grupa I i II;

2) p-elementi; p-podnivo vanjskog nivoa atoma je ispunjen elektronima; p elementi obuhvataju elemente glavnih podgrupa III-VIII grupa;

3) d-elementi; d-podnivo pred-spoljnog nivoa atoma je ispunjen elektronima; d-elementi obuhvataju elemente sekundarnih podgrupa grupa I-VIII, odnosno elemente umetnutih decenija velikih perioda koji se nalaze između s- i p-elemenata. Nazivaju se i prijelaznim elementima;

4) f-elementi, ispunjeni elektronima f-podnivoa trećeg van nivoa atoma; to uključuje lantanoide i aktinide.

1. Šta bi se dogodilo da se Paulijev princip ne poštuje?

2. Šta bi se dogodilo da se ne poštuje Hundovo pravilo?

3. Napravite dijagrame elektronske strukture, elektronske formule i grafičke elektronske formule atoma sledećih hemijskih elemenata: Ca, Fe, Zr, Sn, Nb, Hf, Pa.

4. Napišite elektronsku formulu za element 110 koristeći simbol za odgovarajući plemeniti plin.

5. Šta je "dip" elektrona? Navedite primjere elemenata u kojima se uočava ova pojava, zapišite njihove elektronske formule.

6. Kako se utvrđuje pripadnost nekog hemijskog elementa određenoj elektronskoj porodici?

7. Uporedite elektronske i grafičke elektronske formule atoma sumpora. Koje dodatne informacije sadrži posljednja formula?

Raspored elektrona u energetskim nivoima i orbitalama naziva se elektronska konfiguracija. Konfiguracija se može prikazati u obliku takozvanih elektronskih formula, u kojima broj ispred označava broj energetskog nivoa, zatim slovo označava podnivo, a u gornjem desnom uglu slova - broj elektrona na ovaj podnivo. Zbir ovih brojeva odgovara vrijednosti pozitivnog naboja atomskog jezgra. Na primjer, elektronske formule sumpora i kalcija imat će sljedeći oblik: S (+ 16) - ls22s22p63s23p \ Ca (+ 20) - ls22s22p63s23p64s2. Punjenje elektronskih nivoa vrši se u skladu sa principom najmanje energije: najstabilnije stanje elektrona u atomu odgovara stanju sa minimalnom vrijednošću energije. Stoga se slojevi s najnižim energetskim vrijednostima prvo popunjavaju. Sovjetski naučnik V. Klečkovski je otkrio da energija elektrona raste sa povećanjem sume glavnog i orbitalnog kvantnog broja (n + /)> pa se punjenje elektronskih slojeva dešava redom povećanja sume glavni i orbitalni kvantni brojevi. Ako su za dva podnivoa sume (n -f1) jednake, tada se prvo popunjavaju podnivoi sa najmanjim n i najvećim l9, a zatim podnivoi sa većim n i manjim L. Neka je, na primjer, zbir (n + / ) «5. Ovaj zbir odgovara sledećoj kombinaciji da li je I: n = 3; / 2; n * "4; 1-1; l = / - 0. Na osnovu toga prvo treba popuniti d-podnivo trećeg energetskog nivoa, zatim 4p-podnivo i tek nakon toga popuniti s-podnivo petog energetskog nivoa. Sve navedeno određuje sljedeći redoslijed popunjavanja elektrona u atomima: Primjer 1 Nacrtajte elektronsku formulu atoma natrijuma. Rešenje Na osnovu položaja u periodnom sistemu, utvrđeno je da je natrijum element trećeg perioda. Ovo ukazuje da se elektroni u atomu natrijuma nalaze na tri energetska nivoa. Rednim brojem elementa određen je ukupan broj elektrona na ova tri nivoa - jedanaest. Na prvom energetskom nivou (nc1, / = 0; s-podnivo), maksimalni broj elektrona je // «2n2, N = 2. Raspodjela elektrona na s-podnivou I energetskog nivoa je prikazana pomoću zapis - Is2, Na II energetskom nivou, n = 2, I «0 (s-podnivo) i I = 1 (p-podnivo), maksimalni broj elektrona je osam. Pošto S-podnivo sadrži maksimalno 2d, p-podnivo će imati 6d. Raspodjela elektrona na II energetskom nivou prikazana je zapisom - 2s22p6. Na trećem energetskom nivou mogući su S-, p- i d-podnivoi. Kod atoma natrijuma na III energetskom nivou postoji samo jedan elektron, koji će po principu najmanje energije zauzeti Sv-podnivo. Kombinovanjem zapisa o distribuciji elektrona na svakom sloju u jedan, dobija se elektronska formula atoma natrijuma: ls22s22p63s1. Pozitivni naboj atoma natrijuma (+11) kompenzira se ukupnim brojem elektrona (11). Osim toga, struktura elektronskih ljuski prikazana je pomoću energije ili kvantnih ćelija (orbitala) - to su takozvane grafičke elektronske formule. Svaka takva ćelija je označena pravokutnikom Q, elektron t> smjer strelice karakterizira spin elektrona. Prema Paulijevom principu, jedan (nespareni) ili dva (uparena) elektrona se nalaze u ćeliji (orbita-li). Elektronska struktura atoma natrijuma može se predstaviti sljedećim dijagramom: Prilikom popunjavanja kvantnih ćelija potrebno je poznavati Gundovo pravilo: stabilno stanje atoma odgovara raspodjeli elektrona unutar energetskog podnivoa (p, d, f) pri kojoj je apsolutna vrijednost ukupnog spina atoma maksimalna. Dakle, ako dva elektrona zauzimaju jednu orbitu \] j \ \ \, tada će njihov ukupni spin biti jednak nuli. Ispunjavajući dvije orbitale elektronima 1 m 111 dat ću ukupan spin jednak jedinici. Na osnovu Gundovog principa, distribucija elektrona po kvantnim ćelijama, na primjer, za 6C i 7N atome, bit će sljedeća Pitanja i problemi za samostalno rješenje 1. Navedite sve osnovne teorijske odredbe potrebne za popunjavanje elektrona u atomima. 2. Pokazati valjanost principa najmanje energije na primjeru punjenja elektrona u atomima kalcijuma i skandijuma, stroncijuma, itrijuma i indija. 3. Koja je od grafičkih elektronskih formula atoma fosfora (nepobuđeno stanje) tačna? Motivirajte svoj odgovor koristeći Gundovo pravilo. 4. Zapišite sve kvantne brojeve za elektrone atoma: a) natrijum, silicijum; b) fosfor, hlor; c) sumpor, argon. 5. Napravite elektronske formule atoma s-elementa prvog i trećeg perioda. 6. Napravite elektronsku formulu atoma p-elementa petog perioda, čiji vanjski energetski nivo ima oblik 5s25p5. Koja su njegova hemijska svojstva? 7. Nacrtajte orbitalnu distribuciju elektrona u atomima silicijuma, fluora, kriptona. 8. Napravite elektronsku formulu elementa u čijem atomu je energetsko stanje dva elektrona vanjskog nivoa opisano sljedećim kvantnim brojevima: n - 5; 0; t1 = 0; ma = + 1/2; da je "-1/2. 9. Spoljni i pretposljednji energetski nivoi atoma imaju sljedeći oblik: a) 3d24s2; b) 4d105s1; c) 5s25p6. Napravite elektronske formule atoma elemenata. Navedite p- i d-elemente. 10. Napravite elektronske formule atoma d-elemenata koji imaju 5 elektrona na d-podnivou. 11. Nacrtajte raspodjelu elektrona po kvantnim ćelijama u atomima kalija, hlora, neona. 12. Vanjski elektronski sloj elementa izražava se formulom 3s23p4. Odredite serijski broj i naziv elementa. 13. Zapišite elektronske konfiguracije sljedećih jona: 14. Da li atomi O, Mg, Ti sadrže elektrone M-nivoa? 15. Koje čestice atoma su izoelektronske, odnosno sadrže isti broj elektrona: 16. Koliko je elektronskih nivoa atoma u stanju S2", S4+, S6+? 17. Koliko slobodnih d-orbitala u Sc, Ti, V atomi?Napišite elektronske formule atoma ovih elemenata 18. Navedite redni broj elementa koji: a) završava punjenje 4c1-podnivoa elektronima;b) punjenje 4p-podnivoa sa elektronima počinje 19. Navedite karakteristike elektronske konfiguracije atoma bakra i hroma 4b-elektroni se nalaze u atomima ovih elemenata u stabilnom stanju 20. Koliko slobodnih 3p-orbitala ima atom silicijuma u stacionarno i pobuđeno stanje?

Lewisov simbol: Elektronski dijagram: Jedan elektron atoma vodika može učestvovati u formiranju samo jedne hemijske veze sa drugim atomima: Broj kovalentnih veza , koji formira atom u datom spoju, karakterizira ga valencija ... U svim jedinjenjima, atom vodonika je jednovalentan. Helijum Helijum je, kao i vodonik, element prvog perioda. U svom jedinom kvantnom sloju, ima jedan s-orbitala koja sadrži dva elektrona sa antiparalelnim spinovima (usamljeni elektronski par). Lewisov simbol: ne:... Elektronska konfiguracija 1 s 2, njegov grafički prikaz: U atomu helijuma nema nesparenih elektrona, nema slobodnih orbitala. Njegov energetski nivo je potpun. Atomi sa kompletnim kvantnim slojem ne mogu formirati hemijske veze sa drugim atomima. Zovu se plemenito ili inertnih gasova. Helijum je njihov prvi predstavnik. DRUGI PERIOD Lithium Atomi svih elemenata sekunda period imaju dva nivoi energije. Unutrašnji kvantni sloj je završeni energetski nivo atoma helijuma. Kao što je gore prikazano, njegova konfiguracija izgleda kao 1 s 2, ali stenografska notacija se također može koristiti da se to prikaže:. U nekim literarnim izvorima označava se kao [K] (po imenu prve elektronske ljuske). Drugi kvantni sloj litijuma sadrži četiri orbitale (22 = 4): jednu s i tri R. Elektronska konfiguracija atoma litija: 1 s 22s 1 ili 2 s 1. Uz pomoć posljednjeg zapisa oslobađaju se samo elektroni vanjskog kvantnog sloja (valentni elektroni). Lewisov simbol za litijum je Li... Grafički prikaz elektronske konfiguracije:
Berilijum Elektronska konfiguracija - 2s2. Elektronski dijagram vanjskog kvantnog sloja:
Bor Elektronska konfiguracija - 2s22p1. Atom bora može prijeći u pobuđeno stanje. Elektronski dijagram vanjskog kvantnog sloja:

U pobuđenom stanju, atom bora ima tri nesparena elektrona i može formirati tri hemijske veze: BF3, B2O3. U ovom slučaju, atom bora zadržava slobodnu orbitalu, koja može sudjelovati u formiranju veze donor-akceptorskim mehanizmom. Karbon Elektronska konfiguracija - 2s22p2. Elektronski dijagrami vanjskog kvantnog sloja atoma ugljika u osnovnom i pobuđenom stanju:

Nepobuđeni atom ugljika može formirati dvije kovalentne veze zbog uparivanja elektrona i jednu putem mehanizma donor-akceptor. Primjer takvog spoja je ugljični monoksid (II), koji ima formulu CO i naziva se ugljični monoksid. Njegova struktura će biti detaljnije razmotrena u Odjeljku 2.1.2. Pobuđeni atom ugljika je jedinstven: sve orbitale njegovog vanjskog kvantnog sloja ispunjene su nesparenim elektronima, tj. broj valentnih orbitala i valentnih elektrona je isti. Idealan partner za njega je atom vodika, koji ima jedan elektron u jednoj orbitali. Ovo objašnjava njihovu sposobnost stvaranja ugljikovodika. Sa četiri nesparena elektrona, atom ugljenika formira četiri hemijske veze: CH4, CF4, CO2. U molekulima organskih jedinjenja atom ugljika je uvijek u pobuđenom stanju:
Atom dušika ne može biti pobuđen jer nema slobodne orbitale u njegovom vanjskom kvantnom sloju. Formira tri kovalentne veze zbog uparivanja elektrona:
Sa dva nesparena elektrona u vanjskom sloju, atom kisika formira dvije kovalentne veze:
Neon Elektronska konfiguracija - 2s22p6. Lewisov simbol: Elektronski dijagram vanjskog kvantnog sloja:

Atom neona ima potpuni vanjski energetski nivo i ne formira kemijske veze ni sa jednim atomom. Ovo je drugi plemeniti gas. TREĆI PERIOD Atomi svih elemenata trećeg perioda imaju tri kvantna sloja. Elektronska konfiguracija dva nivoa unutrašnje energije može se prikazati kao. Spoljni elektronski sloj sadrži devet orbitala, koje su naseljene elektronima, poštujući opšte zakone. Dakle, za atom natrija elektronska konfiguracija ima oblik: 3s1, za kalcij - 3s2 (u pobuđenom stanju - 3s13p1), za aluminijum - 3s23p1 (u pobuđenom stanju - 3s13p2). Za razliku od elemenata drugog perioda, atomi elemenata V - VII grupe trećeg perioda mogu postojati kako u osnovnom tako iu pobuđenim stanjima. Fosfor Fosfor je element pete grupe. Njegova elektronska konfiguracija je 3s23p3. Kao i dušik, ima tri nesparena elektrona na vanjskom energetskom nivou i formira tri kovalentne veze. Primjer je fosfin koji ima formulu PH3 (uporedi s amonijakom). Ali fosfor, za razliku od dušika, sadrži slobodne d-orbitale u vanjskom kvantnom sloju i može prijeći u pobuđeno stanje - 3s13p3d1:

To mu daje priliku da formira pet kovalentnih veza u, na primjer, spojevima kao što su P2O5 i H3PO4.

Sumpor Elektronska konfiguracija osnovnog stanja je 3s23p4. Elektronska karta:
Međutim, može se pobuditi prijenosom elektrona prvi od R- na d-orbitalni (prvo pobuđeno stanje), a zatim s s- na d-orbitalna (drugo pobuđeno stanje):
U prvom pobuđenom stanju, atom sumpora formira četiri hemijske veze u jedinjenjima kao što su SO2 i H2SO3. Drugo pobuđeno stanje atoma sumpora može se prikazati pomoću elektronskog dijagrama:

Ovaj atom sumpora formira šest hemijskih veza u SO3 i H2SO4.

1.3.3. Elektronske konfiguracije atoma velikih elemenata periodi ČETVRTI PERIOD

Period počinje sa konfiguracijom elektrona kalijuma (19K): 1s22s22p63s23p64s1 ili 4s1 i kalcijuma (20Ca): 1s22s22p63s23p64s2 ili 4s2. Dakle, u skladu s pravilom Klečkovskog, nakon p-orbitala Ar, ispunjava se vanjski 4s-podnivo, koji ima nižu energiju, jer 4s orbitala prodire bliže jezgru; 3d podnivo ostaje nepopunjen (3d0). Počevši od skandijuma, orbitale 3d podnivoa su naseljene u 10 elemenata. Zovu se d-elementi.

U skladu sa principom sekvencijalnog punjenja orbitala, elektronska konfiguracija atoma hroma treba da bude 4s23d4, ali ima elektronsko "klizanje" koje se sastoji u prelasku 4s elektrona u 3d orbitalu sa bliskom energijom (sl. 11).

Eksperimentalno je utvrđeno da su stanja atoma, u kojima su p-, d-, f-orbitale napola popunjene (p3, d5, f7), potpuno (p6, d10, f14) ili slobodne (p0, d0, f0), imaju povećanu stabilnost. Stoga, ako atomu nedostaje jedan elektron do pola ili završetka podnivoa, uočava se njegovo "klizanje" sa prethodno popunjene orbitale (u ovom slučaju 4s).

Sa izuzetkom Cr i Cu, svi elementi od Ca do Zn imaju isti broj elektrona na vanjskom nivou - dva. Ovo objašnjava relativno malu promjenu svojstava u nizu prelaznih metala. Ipak, za navedene elemente, i 4s-elektroni vanjskog i 3d-elektroni pred-vanjskog podnivoa su valentni (osim atoma cinka, u kojem je treći energetski nivo potpuno završen).

	31Ga 4s23d104p1 32Ge 4s23d104p2 33As 4s23d104p3 34Se 4s23d104p4 35Br 4s23d104p5 36Kr 4s23d104p6

4d i 4f orbitale su ostale slobodne, iako je četvrti period završen.

PETI PERIOD

Redoslijed popunjavanja orbitala je isti kao u prethodnom periodu: prvo, 5s orbitala ( 37Rb 5s1), zatim 4d i 5p ( 54Xe 5s24d105p6). 5s i 4d orbitale su još bliže po energiji, stoga se za većinu 4d elemenata (Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag) uočava prelaz elektrona sa 5s na 4d podnivo.

ŠESTI I SEDMI RAZDOBLJE

Za razliku od prethodnog perioda, šesti period obuhvata 32 elementa. Cezijum i barijum su 6s elementi. Sljedeća energetski povoljna stanja su 6p, 4f i 5d. Suprotno pravilu Klečkovskog, za lantan nije ispunjena 4f već 5d orbitala ( 57La 6s25d1), međutim, 4f-podnivo ( 58Ce 6s24f2), u kojem postoji četrnaest mogućih elektronskih stanja. Atomi od cerijuma (Ce) do lutecijuma (Lu) nazivaju se lantanidi - to su f-elementi. U nizu lantanida ponekad dolazi do "klizanja" elektrona, kao iu nizu d-elemenata. Kada je 4f-podnivo završen, 5d-podnivo (devet elemenata) nastavlja da se popunjava i šesti period završava, kao i svaki drugi, osim prvog, šest p-elemenata.

Prva dva s-elementa u sedmom periodu su francij i radijum, nakon čega slijedi jedan 6d-element, anemone ( 89Ac 7s26d1). Nakon aktinijuma slijedi četrnaest 5f-elemenata - aktinida. Nakon aktinida mora slijediti devet 6d-elemenata i šest p-elemenata mora završiti period. Sedmi period je nepotpun.

Razmatrana pravilnost formiranja perioda sistema elementima i popunjavanja atomskih orbitala elektronima pokazuje periodičnu zavisnost elektronskih struktura atoma od nuklearnog naboja.

Period To je skup elemenata raspoređenih po rastućem naboju atomskih jezgara i karakteriziran istom vrijednošću glavnog kvantnog broja vanjskih elektrona. Na početku perioda, ns -, i na kraju - np -orbitalni (osim prvog perioda). Ovi elementi čine osam glavnih (A) podgrupa periodnog sistema D.I. Mendeljejev.

Glavna podgrupa To je skup hemijskih elemenata koji se nalaze okomito i imaju isti broj elektrona na vanjskom energetskom nivou.

Unutar perioda, s povećanjem naboja jezgra i sve većom silom privlačenja vanjskih elektrona na njega, radijusi atoma se smanjuju s lijeva na desno, što zauzvrat uzrokuje slabljenje metalnih svojstava i povećanje neaktivnosti jezgra. -metalne osobine. Per atomski radijus uzeti teoretski izračunatu udaljenost od jezgra do maksimuma elektronske gustine vanjskog kvantnog sloja. U grupama od vrha do dna povećava se broj energetskih nivoa, a samim tim i atomski radijus. U ovom slučaju se poboljšavaju metalna svojstva. Važna svojstva atoma, koja periodično variraju u zavisnosti od naelektrisanja atomskih jezgara, takođe uključuju energiju jonizacije i afinitet elektrona, što će biti razmotreno u Odeljku 2.2.