Расположение элементов в периодической системе  Д.И. Менделеева. Последовательность заполнения атомных орбиталей (Правило Клечковского)

 

Свойства химических элементов


Задача 3.
Открытие какого закона позволило объяснить причину кажущегося несоответствия  в расположении некоторых элементов в периодической системе  Д.И. Менделеева?
Решение
В 1869 г. Д. И. Менделеев на основе анализа свойств простых веществ и соединений сформулировал Периодический закон.
Свойства простых тел. и соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины атомных масс элементов. 
На основе периодического закона была составлена периодическая система элементов. В ней элементы со сходными свойствами оказались объединены в вертикальные столбцы - группы. В некоторых случаях при размещении элементов в Периодической системе приходилось нарушать последовательность возрастания атомных масс, чтобы соблюдалась периодичность повторения свойств. Например, пришлось "поменять местами" теллур и йод, а также аргон и калий. Причина состоит в том, что Менделеев предложил периодической закон в то время, когда не было ничего известно о строении атома. После того, как в XX веке была предложена планетарная модель атома, периодический закон формулируется следующим образом. 
Свойства химических элементов и соединений находятся в периодической зависимости от зарядов атомных ядер.
Заряд ядра равен номеру элемента в периодической системе и числу электронов в электронной оболочке атома.
Эта формулировка объяснила "нарушения" Периодического закона. В Периодической системе номер периода равен числу электронных уровней в атоме, номер группы для элементов главных подгрупп равен числу электронов на внешнем уровне.Причиной периодического изменения свойств химических элементов является периодическое заполнение электронных оболочек. После заполнения очередной оболочки начинается новый период.
 


Правило Клечковского

Задача 4.
Какой энергетический подуровень будет заполняться электронами в первую очередь: 4d,5s,4р,5d,5р,4f?  Ответ мотивируйте.
Решение:
Электронные формулы отображают распределение электронов в атоме по энергетическим уровням, подуровням (атомным орбиталям). Электронная конфигурация обозначается группами символов nlx, где n главное квантовое число, lорбитальное квантовое число (вместо него указывают соответствующее буквенное обозначение – s, p, d, f), xчисло электронов в данном подуровне (орбитали). Устойчивому (невозбужденному) состоянию многоэлектронного атома отвечает такое распределение электронов по атомным орбиталям, при котором энергия атома минимальна. Поэтому они заполняются в порядке последовательного возрастания их энергий. Этот порядок заполнения определяется правилом Клечковского (правило n + l ):
– заполнение электронных подуровней с увеличением порядкового номера атома элемента происходит от меньшего значения (n+l) к большему значению (n + l );
– при равных значениях (n + l ) заполняются сначала энергетические подуровни с меньшим значением n
Последовательность заполнения энергетических уровней и подуровней, указанных условием задачи следующая:
4р>5s>4d>5р>4f>5d