S- p- d- f- элементы. Взаимосвязи между электронным строением, химическими свойствами и положением в периодической системе

s p d f–элементы– элементы, у которых происходит заполнение соответствующих подуровней

В характере изменения свойств элементов по периоду проявляется внутренняя периодичность, а по группе — вторичная периодичность

В характере изменения свойств s - и р -элементов в подгруппах отчетливо наблюдается вторичная периодичность Для её объяснения привлекается представление о проникновении электронов к ядруэлектрон любой орбитали определенное время находится в области, близкой к ядру. Иными словами, внешние электроны проникают к ядру через слои внутренних электронов. Как видно из рисунка 9, внешний 3 s -электрон атома натрия обладает весьма значительной вероятностью находиться вблизи ядра в области внутренних К - и L -электронных слоев.

Концентрация электронной плотности (степень проникновения электронов) при одном и том же главном квантовом числе наибольшая для s -электрона, меньше — для р -электрона, ещё меньше — для d -электрона и т. д. Например, при n = 3 степень проникновения убывает в последовательности 3 s >3 p >3 d

Во внешнем слое у атомов d -элементов (за исключением Pd) находятся 1—2 электрона (ns -состояние). Остальные валентные электроны расположены в (n—1) d -состоянии, т. е. в предвнешнем слое.

В подгруппах d -элементов значения энергии ионизации атомов в общем увеличиваются. Это можно объяснить эффектом проникновения электронов к ядру. Так, если у d -элементов 4-го периода внешние 4 s -электроны проникают под экран 3 d -электронов, то у элементов 6-го периода внешние 6 s -электроны проникают уже под двойной экран 5 d - и 4 f -электронов.

В подгруппах d -элементов радиусы атомов в общем увеличиваются. Важно отметить следующую особенность: увеличение атомных и ионных радиусов в подгруппах d -элементов в основном отвечает переходу от элемента 4-го к элементу 5-го периода. Соответствующие же радиусы атомов d -элементов 5-го и 6-го периодов данной подгруппы примерно одинаковы. Это объясняется тем, что увеличение радиусов за счет возрастания числа электронных слоев при переходе от 5-го к 6-му периоду компенсируется f -сжатием, вызванным заполнением электронами 4 f -подслоя у f -элементов 6-го периода. В этом случае f -сжатие называется лантаноидным. При аналогичных электронных конфигурациях внешних слоев и примерно одинаковых размерах атомов и ионов для d -элементов 5-го и 6-го периодов данной подгруппы характерна особая близость свойств.

Отмеченным закономерностям не подчиняются элементы подгруппы скандия. Для этой подгруппы типичны закономерности, характерные для соседних подгрупп s -элементов.