Cтраница 3
В ряде калия начинает заполняться пустое Зс. Его, энергия уменьшается медленнее, чем энергии 3s - и Зр-со - Стояний, однако оно оказывается заполненным еще до того, как начнется заполнение 4 / з-состояния. Таким образом, на Sd-уровне атома скандия, находящегося в основном состоянии, имеется один электрон. Элементы, у которых некоторые - состояния являются занятыми, называются переходными металлами. [31]
Заполнение подуровней электронами происходит определенным образом. До элемента с атомным номером 20 ( кальций) при увеличении заряда-ядра растет количество электронов на внешних s - и / - подуровнях. После того, как у кальция заполняется 4 s2 - подуровень, дальнейшее пополнение более тяжелых атомов электронами происходит другим способом. У атома скандия ( атомный номер 24) новый электрон не становится на 4р - подуровень: новому электрону энергетически выгоднее поместиться на уровне с меньшим главным квантовым числом. Так начинает формироваться Sd-подуровень. Аналогично в пятом периоде у атома иттрия ( атомный номер 39) начинает формироваться 4й - подуровень, у лантана - 5 -подуровень, а у актиния - 6й - подуровень. На каждом d - подуровне может быть не более 10 электронов, которые располагаются на пяти орбиталях. Еще более сложно формирование 4 / - подуровня у группы редкоземельных элементов. Наиболее важно рассмотреть свойства элементов, имеющих с. Энергетические характеристики различных d - op - биталей довольно близки друг к другу. Поэтому а-электроны при наличии незаполненных орбиталей легко переходят в возбужденное состояние при действии даже слабых квантов видимой части спектра. Наличие d - электронов способствует легкому образованию разнообразных комплексов. [32]
Кристалл может оказать гостеприимство ионам с подходящим радиусом, но различным зарядом того же знака. Другими словами, кристаллическая решетка может принимать ионы с подходящим радиусом, хотя и разной валентности; так, магнезиальные минералы могут принимать скандий или литий. Ион с большим зарядом имеет преимущество перед другими ионами того же размера, но с меньшим зарядом. Так, атомы скандия входят в раннюю кристаллизацию магнезиальных минералов, особенно в пирокоены габбро и базальтов. [33]
Суть этого правила сводится к следующему. В том же случае, если возможны два или больше состояния электрона с одним и тем же значением этой суммы, электрон принимает то состояние, которому соответствует меньшее значение главного квантового числа. Аналогичное можно сказать и о всех щелочных элементах. Также двадцать первый электрон у атома скандия принимает состояние 3d ( п - - I 3 2 5), а не 4р ( п / 4 - f - 1 5), поскольку состоянию 3d соответствует меньшее значение главного квантового числа. На основании именно правила Клечковского в отечественной литературе появилось предположение о том, что ряды лантаноидов и актиноидов следует начинать соответственно с лантана и актиния, а не с церия и тория. [34]
Однако энергия связи электронов первых подгрупп данной оболочки может быть большей, чем энергия электронов последних подгрупп предыдущей оболочки. Поэтому 19 - й электрон атома калия и 20 - й электрон атома кальция не начинают постройки Sd-подгруппы, а занимают 4 - 5-положение, так как это соответствует большей энергии связи их в атоме. Таким образом, последовательность в образовании электронами оболочек атома в этом случае нарушается. И только когда наиболее выгодная в энергетическом отношении s - подгруппа четвертой оболочки достроена, следующие электроны в атомах скандия, титана, ванадия, хрома, марганца, железа, кобальта, никеля и меди окончательно достраивают третью оболочку. [35]
Как видно из рис. 8, энергия 4х - орбитали имеет меньшее значение, чем энергия Sd-орбитали. А потому в соответствии с принципом наименьшей энергии заполняется орбиталь 4s, хотя остались незаполненными пять Sd-орбиталей. Это так называемое перекрывание орбитами имеет место в последующих периодах у орбиталей nd и ( п 1) s, где п - номер периода. Заполнение электронами ( п - 1) d - орбиталей проис - ходит после того, как заполнится двумя электронами ns - орбиталь. Действительно, у атомов калия и кальция заполняется электронами 45-орбиталь, после чего у атома скандия начинается и у атома цинка заканчивается заполнение пяти d - орбита-лей. Затем с атома галлия начинается заполнение трех 4 / 7-орбиталей, которое заканчивается у инертного газа криптона. [36]
Однако энергия связи электронов первых подгрупп данной оболочки может быть больше, чем энергия связи электронов последней подгруппы предыдущей оболочки. Поэтому 19 - й электрон атома калия и 20 - й электрон атома кальция не начинают постройки Sd-подгруппы, а занимают 4з - положение, что соответствует большей энергии связи их в атоме. Этим нарушается последовательность в образовании электронами оболочек атома. Когда наиболее выгодная в энергетическом отношении s - подгруппа четвертой оболочки достроена, следующие электроны в атомах скандия, титана, ванадия, хрома, марганца, железа, кобальта, никеля и меди окончательно достраивают третью оболочку. То же самое повторяется и при заполнении следующих оболочек. Этим объясняется образование побочных групп в периодической системе элементов. [37]
Однако энергия связи электронов первых подуровней данной оболочки может быть большей, чем энергия электронов последних подуровней предыдущей оболочки. Поэтому 19 - й электрон атома калия и 20 - й электрон атома кальция не начинают постройки Зо. Таким образом, последовательность в образовании электронами оболочек атома в этом случае нарушается. И только когда наиболее выгодный в энергетическом отношении s - подуровень четвертой оболочки достроен, следующие электроны в атомах скандия, титана, ванадия, хрома, марганца, железа, кобальта, никеля и меди окончательно достраивают третью оболочку. [38]
Однако энергия связи электронов первых подуровней данной оболочки может быть большей, чем энергия электронов последних подуровней предыдущей оболочки. Так, первая электронная пара четвертой оболочки ( 45-электроны) обладает несколько большей энергией связи, чем электроны последнего подуровня третьей оболочки ( Зс. Поэтому 19 - й электрон атома калия и 20 - й электрон атома кальция не начинают постройки Sd-подуровня, а занимают 4-положение, так как это соответствует большей энергии связи их в атоме. Таким образом, последовательность в образовании электронами оболочек атома в этом случае нарушается. И только когда наиболее выгодный в энергетическом отношении s - подуровень четвертой оболочки достроен, следующие электроны в атомах скандия, титана, ванадия, хрома, марганца, железа, кобальта, никеля и меди окончательно достраивают третью оболочку. [39]