Поясним это рисунком 4-1 на примере элементов от Z=3 (Li) до Z=11 (Na) и далее до элемента с Z=19 (K):
Это явление легко объяснимо с точки зрения электронного строения атомов. Действительно, если электронные уровни заполняются от элемента к элементу постепенно, то рано или поздно электронные конфигурации внешних электронных оболочек должны повторяться. А раз так, то должны повторяться и химические особенности в поведении элементов.
Оказывается, свойства этих элементов меняются постепенно по мере заполнения внешних электронных оболочек все возрастающим числом электронов. Но только до определенного предела! Элемент с зарядом ядра Z=10 (инертный газ неон) уже очень сильно отличается по своим свойствам от элемента Li, но буквально следующий за неоном элемент Na (Z=11) является химическим аналогом лития!
Но в этом случае зададимся вопросом: если Li (Z=3) и Na (Z=11) являются однотипными элементами, то что происходит "на пути" от Li к Na, то есть при возрастании заряда ядра от 3 до 11? Какие свойства имеют элементы с Z = 4, 5, 6, ... 10?
Таким образом, несмотря на некоторые различия в свойствах, все элементы из табл. 4 1 можно считать определенной группой схожих между собой элементов.
Исключение должен составлять ВОДОРОД ему до завершенной электронной оболочки 1s2 не хватает всего 1 го электрона, поэтому атом водорода образует с другим атомом водорода не металлическую, а обыкновенную ковалентную связь H:H.
В третьих, сами эти элементы должны быть металлами, потому что их атомы могут связываться между собой только металлической связью. Как вы помните, малое число валентных электронов не дает возможности атомам элемента связаться между собой октетными, завершенными молекулярными электронными оболочками, поэтому они образуют ионную кристаллическую решетку, которую омывает "электронный газ" (именно такой вид химической связи называется металлической связью).
Иными словами, все перечисленные в таблице 4-1 элементы должны быть хорошими восстановителями, легко отдающими свои электроны окислителям. В своих соединениях с другими элементами они, как уже отмечалось выше, должны быть одновалентны, а в ионных соединениях существовать в виде однозарядных положительных ионов. Чаще всего их степень окисления должна быть равна +1. Покажем это на примерах изменения степеней окисления в окислительно восстановительных реакциях с участием Na и K:
Na (1s12s22p63s1) 1e = Na+ (1s12s22p6 оболочка инертного газа неона Ne)
Во вторых, все перечисленные элементы должны охотно отдавать свой единственный внешний электрон в химических реакциях с другими атомами. Действительно, для них это самый быстрый путь приобретения завершенной электронной оболочки, подобной внешней оболочке одного из инертных газов. Например, металл натрий должен легко превращаться в ионы натрия Na+:
Все эти элементы должны иметь сходные химические и физические свойства. Во первых, они должны быть одновалентны, потому что могут отдавать с внешнего уровня только один электрон для образования одной пары электронов, поделенной с атомом какого нибудь другого элемента.
Валентная оболочка
Таблица 4-1. Одна из групп элементов с похожими валентными оболочками.
Водород Н (заряд ядра Z=1) имеет валентную оболочку 1s1. Аналогичную валентную оболочку только на более далеком от ядра уровне 2s1 имеет элемент литий Li (Z=3). Валентную оболочку 3s1 имеет элемент натрий Na (Z=11), валентную оболочку 4s1 элемент калий K (Z=19), оболочку 5s1 рубидий Rb (Z=37), оболочку 6s1 цезий Cs (Z=55) и, наконец, самую удаленную от ядра валентную оболочку такого типа 7s1 имеет элемент франций Fr (Z=87) таблица 4-1.
Выберем среди элементов те, которые имеют похожие валентные оболочки. Для этого заглянем в таблицу электронных конфигураций элементов (с 1 по 36).
Мы уже знаем, что химические свойства элемента определяются его внешней электронной оболочкой. Поскольку именно эти внешние электроны ответственны за образование связей с другими атомами, такие электроны называются валентными электронами.
О каких свойствах пойдет речь? Это может быть валентность, степень окисления, тип химической связи, формулы соединений с водородом и кислородом, окислительные и восстановительные свойства.
Теперь, когда мы умеем составлять электронные формулы самых разных элементов и знаем основные типы химической связи, можно сравнить элементы между собой и выбрать среди них те, которые проявляют похожие химические свойства.
W4.1 Электронные оболочки атомов и Периодический закон.
W4.1 Электронные оболочки атомов и Периодический закон.
Комментариев нет:
Отправить комментарий