Зависимость свойств элементов от строения их атомов

Периодическое изменение свойств химических эле­ментов и их соединений при увеличении порядкового номера объясняется тем, что периодически повторяет­ся строение внешнего электронного слоя в атомах эле­ментов.

Число электронов на внешнем слое атомов элемен­тов главных подгрупп (кроме Н и Не) равно номеру группы, в которой находятся элементы.

Главная подгруппа — это вертикальный ряд эле­ментов, атомы которых имеют одинаковое число электронов на внешнем электронном слое. Это число равно номеру группы.

Элементы, которые находятся в одной подгруппе, яв­ляются  элементами-аналогами, так как они имеют не­которые общие свойства (одинаковую высшую валент­ность, одинаковые формы оксидов и гидроксидов и др.). Эти общие свойства объясняются одинаковым строени­ем внешнего электронного слоя.

При увеличении порядкового номера последовательно увеличивается общее число электронов в атомах элемен­тов, а число электронов на внешнем электронном слое изменяется периодически (в каждом периоде, кроме пер­вого, это число изменяется от 1 у первого элемента до 8 у последнего элемента периода).

В этом заключается физический смысл периодическо­го закона.

Все элементы разделяются на 4 электронных семей­ства.

s-Элементы (элементы s-семейства) — это элементы, в атомах которых последним заполняется s-подуровень внешнего электронного слоя.

Первые два элемента каждого периода — это s- элемен­ты. Они составляют главные подгруппы I и II групп.

р-Элементы (элементы р-семейства) — это элементы, в атомах которых, последним заполняется р-подуровень внешнего электронного слоя.

В каждом периоде (кроме первого и седьмого) имеется шесть р-элементов; они находятся в конце периода. р-Элементы составляют главные подгруппы III—VIII групп.

d-Элементы (элементы d-семейства) — это элементы, в атомах которых последним заполняется d-подуровень предвнешнего электронного слоя.

Побочная подгруппа — это вертикальный ряд d-элементов, которые имеют одинаковое суммар­ное число электронов на d-подуровне предвнеш­него слоя и s-подуровне внешнего слоя. Это чис­ло обычно равно номеру группы.

Например:

Побочная подгруппа IV группы ₂₂Ti ls²2s² 2p⁶3s²3p⁶ 4s²3d²

4е

Побочная подгруппа VI группы ₂₄Cr ls²2s² 2p⁶3s²3p⁶ 4s¹3d ⁵

6е

f-Элементы (элементы f -семейства) — это элементы в атомах которых последним заполняется f -подуровень тре­тьего снаружи электронного слоя.

f -Элементы находятся в VI и VII периодах Каждый из этих периодов содержит 14 f -элементов. f -Элементами яв­ляются лантаноиды и актиноиды, которые располагают­ся в нижней части периодической системы.

Теория строения атомов объясняет периодическое изменение свойств элементов при увеличении порядкового номера.

Важнейшими свойствами элементов являются металличность (металлические свойства) и неметалличность (неметаллические свойства).

Металличность — это способность атома элемента от­давать электроны. Количественной характеристикой металличности элемента является энергия ионизации (I).

Энергия ионизации атома — это количество энергии, которое необходимо для отрыва электрона от атома эле­мента (Э), т. е. для превращения атома в положительно заряженный ион:

Э° + I = Э⁺ +е^-.

Чем меньше энергия ионизации, тем легче атом отдает электрон, тем сильнее металлические свойства элемента.

Неметалличность — это способность атомов элемента присоединять электроны.

Количественной характеристикой неметалличности элемента является сродство к электрону (Е_ср).

Сродство к электрону — это энергия, которая выде­ляется при присоединении электрона к нейтральному ато­му, т. е. при превращении атома в отрицательно заря­женный ион:

Э°+е^- =Э^- + Е _ср

Чем больше сродство к электрону, тем легче атом при­соединяет электрон, тем сильнее неметаллические свой­ства элемента.

Универсальной характеристикой металличности и не­металличности элементов является электроотрицатель­ность элемента (ЭО).

Электроотрицательность элемента характеризует способность атома притягивать к себе электроны, других атомов в молекуле.

Чем больше металличностъ, тем меньше ЭО.
Чем больше неметалличностъ, тем больше ЭО.
При определении значений относительной электроот­рицательности различных элементов за единицу принята ЭО лития (табл. 4)

Таблица 4