Файл: Столярчук В.Г. Строение атома и периодическая система элементов Д. И. Менделеева.pdf

шейся

энергии при образовании оксидов

типа

8 0 ^

из просты»

веществ для элементов главной подгруппы

1У группы

о т поряд ­

кового

номера, наблюдаетея явление вторичной

периодичности

( р и с . 2

2 ) .

Р а с ,

22.

Явление вторичной

периодичное ти­

на примере соединения ROg

Явление вторичной периодичности было установлено длн

маогях

с в о й с т в ,

в

частности, д л я

ионизационных а о т е н о м е И . Й ,

Оно

обусловлено

самой

структурой

периодической

сиотеии а,

как указал С М Я у к а р ё в ,

с в я з а н о

с

заполнением

в ow>v*a*-

ствуюшнх

местах

периодической

системы

у

элементов

d-н

ф -

орбиталей,

приводящих

к упрочению связи

с

ядром

внешних

3 - й

р

-

э л е к т р ш о в .

Это упрочение

сильнее

в с е г о

сказывается

на

свойствах

$ ~

электронов,

менее

на р

~

- электронах

и

ещё менее

на

d -

э л е к т р о н а х .

Поэтому

вторая

периодичность

проявляется

резче

на свойстпах

соединений

основных

подгрупп,

отвечающих

валентности, равной

или б л и з - •

кой

номеру

группы.

Это

подтверждается

также

и

тем, что с

четвёртого

ряда

н а ч ж а ю т с я

большие

периоды, состоящие

из двух

рядов

-

- ч ё т н о г о

и н е ч ё т н о г о .

Элементы этих рядов

относительно

друг

д р у г а

сдвинуты.

Элементы

с

большой

металличностью

-

- а

это элементы

S

и </ (чётнегяпные) - сдвинуты

влево,

а

менее металл и чес кие .особенно

, 0 - элементы, сдвинута

в п р а ­

во ( н е ч ё т н о р я д н ы е ) .

К одной

и той же подгруппе

периодичес ­

кой

системы

в с е г д а

принадлежат

те

элементы,

у

атомов

которых

в

наружной

электронной

о б о ­

лочке

находится

одинаковое число

электронов .

В настоящее

время

предложено

довольно

большое

число

вариантов

периодической

с и с т е ш

э л е м е н т о в ,

некоторые

из

них

приведены

в данной р а б о т е

(таблицы

9,10,11,12) .

[ 1 8 , 20 - 22,

2 4 . 2 8 ]

Основным

фактором,

определявшим

с в о й с т в а

а т о м а ,

з а в и с я ­

щие

от структуры

е г о

электронной

о б о л о ч к и ,

я в л я е т с я

э л е к т р о н ­

н а я

конфигурация

атома

в

д а н н о м с о с т о я н и и ;

под которой

п о н и м а ­

е т с я р а с п р е д е л е н и е э л е к т р о н о в

по

квантовым

с о с т о я н и я м ,

х а р а к ­

теризующимся

квантовыми

числами-:

п

,

ё

,

ttlg

я

fflg.

В инсгоэлектронном атоме электроны не

в е д у т с е б я

в о

внешней

поле

н е з а в и с и м о ,

а

связаны

д р у г

с д р у г о м .

Т а к ,

если

в атоме

и м е е т с я ' н е с к о л ь к о

э л е к т р о н о в ,

то

о р б и ­

тальные у г л о в ы е моменты

к о л и ч е с т в а

движения

отдельных

э л е к ­

тронов

связаны д р у г

с

д р у г о м

и дают ^результирующий

момент

количества

движения

L .

Подобным

же о б р а з у

между

собой

с в я з а н ы

спины

отдельных

э л е к т р о н о в ,

д а в а я р е з у л ь т и р у в д и й

спин

S

,

Кроме'тог о ,

о б р а -

- новавшиася

результирующие

моментч

L и

J

складываются

н д а ­

ют

результирующий полный

момент

к о л и ч е с т в а

движения

J

в с е ­

го

а т о м а .

Такая

с в я з ь

н а з ы в а е т с я

с в я з ь ю

(.схемой)

Р а с с е л а - С а -

ундерса

или

схемой

IS

- в з а и м о д е й с т в и я .

Сложение

орбитальных

моментов

к о л и ч е с т в а

движения

э л е к т р о н о в

Т о ч н о

т а к

же

к а к £

в

виде

" / } ( ( * / } .

о п р е д е л я е т

о р о и т а л ь -

ный

угловой

момент одного

э л е к т р о н а ,

в в е д е н о

квантовое

ч и с - -

/

»

л о . L, котор-ое в

виде

Y I (с*>)

д а ё т

общий

орбитальный

угловой

момент

а т о м а .

-

12ч

-

Обозначение

используют,

чтобы

п р е д с т а в и т ь

компонен­

ты

L

вдоль

н е к о т о р о г о

з а д а н н о г о

направления

аналогично

обозначению fpg"

д л я д а н н о г о

э л е к т р о н а .

При некотором сложении орбитальных моментов к о л и ч е с т в а

движения

э л е к т р о н о в

должны

быть

соблюдены

о г р а н и ч е н и я ,

н а ­

лагаемые

квантовой

м е х а н и к о й , ' а

именно,

к в а н т о в о е чиоло L

результирующего

момента

должно

быть

равным, нулю

или

д а л о -

мг ч и с л у .

Кроме

т о г о при

сложении

моментов

необходимо

у ч е с т ь ,

что

замкнутые оболочки

S

,

Р

,

,

и

я

|

имеют

р е з у л ь ­

тирующий

момент

к о л и ч е с т в а

движения

равный

нулю,

{

О

-/

2

10-1

-2

и

if н

и

Заполненные

подоболочки

не

в н о с я т . вкладов

ни

в

L

, ни

в 5

ибо

суммарный

момент

к о л и ч е с т в а

движения

L

•= О и

5

=

О. Т а к ,

например,

Р

-

подоболочки

полный

вклад от

д в у х

э л е к т р о н о в с

tll^

=

+

I компенсируется

от

д в у х

э л е к т р о ­

нов

с

ОТ =

-

I .

Суммарный

спиновый

момент

р а в е н

нулю

т а к

к а к

их

спины

а нтип аралл ел ь ны.

l b г д а . ф а к т и ч е с к и складываются

моменты

количества

движения

э л е к т р о н о в ,

находящихся

в

незаполненных

уровнях

или

п о д ­

у р о в н я х .

Квантовое

число

&

д л я о т д е л ь н о г о

электрона . можно

р а с с м а ­

тривать

к а к

в е к т о р

с

компонентой

Ше

в

направлении

п р и л о ­

женного

п о л я .

Суммарный

в е к т о р L

б у д е т

иметь

максимальную

компоненту,

равную

сумме

отдельных

компонент

.

(О

<г>

a)

<J>>

ми = т^ + mt

+ m&

f . . . w

,

значения

me для

n-го

электрона в

атоме,

адездеи

в с е г о / ;

электронов. Но

в

случае группы

электродов,

которые

полнееты>

заполняют любую группу орбита!ев ( 5

,

/>

,

ж f

\

ввы

дают вое

вместе

нулевой

вклад

ъ

ML

.

№лн в атоме одиа электрон, то результирующее квантовое

число

L

совпадает

с квантовым числом

ё (

Me

) . Для

случая

двух электронов о квантовыми числами Bt

( / % )

и. #г (

/77в

)

в о з -

моеаые

значения

Z,

будут:

( ^ Ч - ' / 1 ,

fa**,-')-it,-te).

При

ЭТОМ

«7

> ^ 2

'

Слоени е

момента спина

*

При наличия в атоме нескольких электронов

отдельные

векто ­

ры спина складываются друг с

другом,

ф а н т о в о е - ч ф л о

У

для

обозначен» я общего спинового углового момента электронов,

равного У$(S+l)[

есть

как

квантовое

число

»ц

.

для

о д ­

ного электрона.

Различие здесь заключается в том, что квантовое

число т$ о г ­

раничивается

значением

± —-

,

в то

время как $

(квантовое

число) мзеет

принимать

целые

и

полуцелое значения,

начиная .

с н у л я .