Строение атома и периодическая система элементов. Хови А.М. - 31 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

31
Òàê, â ïåðâîì êâàíòîâîì ñëîå (n=1) ýëåêòðîíû ìîãóò ðàçëè÷àòüñÿ òîëü-
êî çíà÷åíèÿ ñïèíîâ è â ïåðâîé ýëåêòðîííîé îáîëî÷êå ìîæåò áûòü òîëüêî
äâà ýëåêòðîíà, à ñëåäîâàòåëüíî, òîëüêî äâà ýëåìåíòà
*
.
Âî âòîðîì êâàíòîâîì ñëîå (n=2) âîçìîæíû âîñåìü ðàçëè÷íûõ êîìáèíà-
öèé êâàíòîâûõ ÷èñåë, íå ïîâòîðÿþùèõ äðóã äðóãà ñëåäîâàòåëüíî â ýòîì
ñëîå ìîãóò íàõîäèòüñÿ âîñåìü ýëåêòðîíîâ, çàñåëÿþùèõ ÷åòûðå îðáèòàëè:
*
Ä.È. Ìåíäåëååâ îòêðûë Ïåðèîäè÷åñêèé çàêîí â 1869 ãîäó, êîãäà ýëåêòðîííîå ñòðîåíèå àòîìîâ
áûëî íåèçâåñòíî. Ïîýòîìó íåêîòîðîå âðåìÿ îí ïûòàëñÿ íàéòè íåäîñòàþùèå, ïî åãî ìíåíèþ,
øåñòü ýëåìåíòîâ â ïåðâîì ïåðèîäå.
Ñëåäîâàòåëüíî, âî âòîðîì ïåðèîäå ìîæåò íàõîäèòüñÿ íå áîëåå âîñü-
ìè ýëåìåíòîâ (êîðîòêèé ïåðèîä).
 òðåòüåì êâàíòîâîì ñëîå (n=3) ÷èñëî îðáèòàëåé äîñòèãàåò äåâÿòè:
3
2
1
0
2, 1, 0, 1, 2
1, 0, 1
0
1
1
1
2
2
2
l
l
l
s
s
s
n
l
l
l
m
m
m
m
m
m
p
s
=
=
=
=
=+ + − −
=+ −
=
=±
=±
=±
↑↓
↑↓ ↑↓ ↑↓
 ýòèõ äåâÿòè îðáèòàëÿõ ìîãëî áû ðàçìåñòèòüñÿ 18 ýëåêòðîíîâ è, â
òàêîì ñëó÷àå, òðåòèé ïåðèîä áûë áû óæå äëèííûì, à íå êîðîòêèì. Îäíà-
êî, êàê èçâåñòíî, â òðåòüåì ïåðèîäå íàõîäÿòñÿ òîëüêî âîñåìü ýëåìåíòîâ,
ò.ê. d-îðáèòàëè â äàííîì êâàíòîâîì ñëîå íå çàïîëíÿþòñÿ:
p
s
↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓
è òðåòèé ïåðèîä òàêæå ÿâëÿåòñÿ êîðîòêèì.
3d-îðáèòàëè çàïîëíÿþòñÿ òîëüêî ïîñëå çàïîëíåíèÿ 4s-îðáèòàëåé, êî-
òîðûå ðàñïîëîæåíû ýíåðãåòè÷åñêè íèæå, ÷åì 3d-îðáèòàëè (ðèñ.28).
Ýòà çàêîíîìåðíîñòü òðåáóåò îòäåëüíîãî îáúÿñíåíèÿ.
2
1
0
1, 0, 1
0
1
1
2
2
l
l
s
s
n
l
l
m
m
m
m
p
s
=
=
=
=+ −
=
=±
=±
↑↓
↑↓ ↑↓ ↑↓
   Òàê, â ïåðâîì êâàíòîâîì ñëîå (n=1) ýëåêòðîíû ìîãóò ðàçëè÷àòüñÿ òîëü-
êî çíà÷åíèÿ ñïèíîâ è â ïåðâîé ýëåêòðîííîé îáîëî÷êå ìîæåò áûòü òîëüêî
äâà ýëåêòðîíà, à ñëåäîâàòåëüíî, òîëüêî äâà ýëåìåíòà*.
   Âî âòîðîì êâàíòîâîì ñëîå (n=2) âîçìîæíû âîñåìü ðàçëè÷íûõ êîìáèíà-
öèé êâàíòîâûõ ÷èñåë, íå ïîâòîðÿþùèõ äðóã äðóãà – ñëåäîâàòåëüíî â ýòîì
ñëîå ìîãóò íàõîäèòüñÿ âîñåìü ýëåêòðîíîâ, çàñåëÿþùèõ ÷åòûðå îðáèòàëè:
                     n =2          l =0              l =1
                                   ml = 0            ml = +1,0, −1
                                            1                 1
                                   ms = ±            ms = ±
                                            2                 2
                                      s                  p
                                     ↑↓              ↑↓ ↑↓ ↑↓
   Ñëåäîâàòåëüíî, âî âòîðîì ïåðèîäå ìîæåò íàõîäèòüñÿ íå áîëåå âîñü-
ìè ýëåìåíòîâ (êîðîòêèé ïåðèîä).
   òðåòüåì êâàíòîâîì ñëîå (n=3) ÷èñëî îðáèòàëåé äîñòèãàåò äåâÿòè:

       n =3           l =0             l =1                   l =2
                      ml = 0           ml = +1,0, −1          ml = +2, +1,0, −1, −2
                               1                1                      1
                      ms = ±           ms = ±                 ms = ±
                               2                2                      2
                         s                    p
                        ↑↓                ↑↓ ↑↓ ↑↓

    Â ýòèõ äåâÿòè îðáèòàëÿõ ìîãëî áû ðàçìåñòèòüñÿ 18 ýëåêòðîíîâ è, â
òàêîì ñëó÷àå, òðåòèé ïåðèîä áûë áû óæå äëèííûì, à íå êîðîòêèì. Îäíà-
êî, êàê èçâåñòíî, â òðåòüåì ïåðèîäå íàõîäÿòñÿ òîëüêî âîñåìü ýëåìåíòîâ,
ò.ê. d-îðáèòàëè â äàííîì êâàíòîâîì ñëîå íå çàïîëíÿþòñÿ:
                        s               p
                       ↑↓           ↑↓ ↑↓ ↑↓

è òðåòèé ïåðèîä òàêæå ÿâëÿåòñÿ êîðîòêèì.
   3d-îðáèòàëè çàïîëíÿþòñÿ òîëüêî ïîñëå çàïîëíåíèÿ 4s-îðáèòàëåé, êî-
òîðûå ðàñïîëîæåíû ýíåðãåòè÷åñêè íèæå, ÷åì 3d-îðáèòàëè (ðèñ.28).
   Ýòà çàêîíîìåðíîñòü òðåáóåò îòäåëüíîãî îáúÿñíåíèÿ.
*
 Ä.È. Ìåíäåëååâ îòêðûë Ïåðèîäè÷åñêèé çàêîí â 1869 ãîäó, êîãäà ýëåêòðîííîå ñòðîåíèå àòîìîâ
áûëî íåèçâåñòíî. Ïîýòîìó íåêîòîðîå âðåìÿ îí ïûòàëñÿ íàéòè íåäîñòàþùèå, ïî åãî ìíåíèþ,
øåñòü ýëåìåíòîâ â ïåðâîì ïåðèîäå.

                                                                                      31

Страницы