Периодическая система и изменение свойств элементов

Построение периодической системы и ее формы. Периодическая система элементов была установлена в 1869 г. Д.И. Менделеевым на основе химического опыта задолго до разработки электронной теории атома. Он установил закономерность, состоящую в том, что свойства элементов, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от их атомных масс.

Современный периодический закон отличается от установленного
Д.И. Менделеевым лишь тем, что свойства элементов и их соединений ставятся в зависимости от заряда ядра, а не от атомной массы. Периодическая система (ПС) в современном понимании является отражением электронного строения атомов.

Периодическая система элементов отражает электронное строение атомов в виде периодов и групп. Каждый период начинается элементом, в атоме которого появляется электрон с новым значением главного квантового числа n. При этом номер периода совпадает со значением " n" внешнего энергетического уровня.

В соответствии с числом электронов на внешнем уровне элементы подразделяются на группы. Группы состоят из главных и побочных подгрупп. Отличие элементов главных и побочных подгрупп состоит в том, что в главных подгруппах элементы имеют валентные s- и р- электроны, а в побочных - s-, d- и f- электроны.

Соответственно, элементы, имеющие в качестве валентных электронов только s-электроны, называют s-элементами (например, Li -...2s¹, Ca -...4s²). Элементы, имеющие в качестве валентных s- и р- электроны, являются р-элементами (например, N -….2s²2p³, S -...3s²3p⁴). Элементы с валентными s- и d- электронами - d-элементы (например, Sc -..4s²3d¹, Mo -.. 4d⁴5s²) а с s- и f-электронами - f-элементы (Nd -...4f⁴6s², U - …5f⁴6s²).

От строения электронной оболочки атомов зависят такие свойства, как размер атомов (r), энергия ионизации (Е_И), электроотрицательность (c), а от этих физических свойств зависят химические свойства: кислотно-основные, окислительно-восстановительные, устойчивость соединений. Физические характеристики r, Е_И и c определяются строением атома, устойчивостью его электронной конфигурации, то есть энергией связи внешних электронов с ядром.

Устойчивость орбитальных электронных конфигураций. Правила заполнения электронных подуровней Клечковского не являются точными, они нарушаются у некоторых элементов. Например, каноническая электронная формула Cr (хром) - 3d⁴4s², а в действительности – 3d⁵4s¹.

Эти нарушения объясняются особой устойчивостью некоторых электронных конфигураций. Качественно можно сформулировать следующие закономерности: