Для атомов разных элементов с подобными электронными конфигурациями мы можем записать общие валентные электронные формулы: ns1 в первом случае и ns2np5 во втором. В случае атома титана 3d-ЭПУ заполнен электронами только частично, и его энергия больше, чем энергия 4s-ЭПУ, а 3d-электроны являются валентными.

Если вы внимательно посмотрели приложение 4, то, наверное, заметили, что у атомов некоторых элементов последовательность заполнения электронами орбиталей нарушается. Каждое из пяти 3d-облаков в этом случае образовано одним электроном. Как вы уже знаете из § 4 этой главы, общее электронное облако таких пяти электронов имеет шарообразную форму, или, как говорят, сферически симметрично.

6.6. Особенности электронного строения атомов хрома, меди и некоторых других элементов

Поэтому у атома марганца опять появляется второй электрон на 4s-АО. Сферической симметрией обладает общее облако любого подуровня, заполненного электронами как наполовину, так и полностью. Уменьшение энергии в этих случаях носит общий характер и не зависит от того, наполовину или полностью заполнен электронами какой-либо подуровень. А раз так, то следующее нарушение мы должны искать у атома, в электронную оболочку которого последним «приходит»девятый d-электрон.

Это и есть принцип подобия электронных оболочек

Электронные облака внешних электронов имеют максимальный радиус (и максимальное значение главного квантового числа). Валентные электроны занимают валентные орбитали, которые в свою очередь образуют валентные подуровни. Валентные подуровни могут быть заполнены электронами частично или полностью, а могут и вообще оставаться свободными.

Четвертый и пятый периоды, содержащие по 18 элементов, называются длинными периодами

Энергия полностью заполненных d- и f-подуровней уменьшается настолько сильно, что они перестают быть валентными. В приведенных примерах мы анализировали валентную электронную конфигурацию атомов титана и мышьяка.

Элементы s- и p-блоков образуют А-группы, а элементы d -блока – В-группы системы химических элементов

А раз так, то электронные облака таких атомов и соответствующие им валентные конфигурации можно назвать подобными. Для этого воспользуемся сделанным вами естественным рядом элементов. Сложим получившиеся «периоды» так, чтобы они стали строками таблицы (см. рис. 6.20). В результате подобные электронные конфигурации будут только у атомов первых двух столбцов таблицы.

Для этого вырежем из 6-го и 7-го периодов элементы с номерами 58 – 71 и 90 –103 (у них происходит заполнение 4f- и 5f-подуровней) и поместим их под таблицей. Как видите, использовав ЕРЭ и применив принцип подобия электронных оболочек, нам удалось систематизировать химические элементы.

Полученная нами таблица (рис. 6.21) представляет собой один из способов графического изображения естественной системы элементов и называется длиннопериодной таблицей химических элементов. Строки этой таблицы, как вы уже знаете, называются «периодами «элементов. Периоды нумеруются арабскими цифрами от 1 до 7. В первом периоде всего два элемента. Второй и третий периоды, содержащие по восемь элементов, называются короткими периодами.

По закону Кулона сила притяжения, действующая на каждый из электронов атома гелия, в два раза больше силы притяжения электрона к ядру атома водорода

Столбцы этой таблицы называются группами элементов. Элементы первого периода – водород и гелий – являются s-элементами и могут быть помещены в IA и IIA группы. Появление в периодах s-, p-, d- или f-элементов полностью соответствует последовательности заполнения s-, p-, d- или f-подуровней электронами. Эта особенность системы элементов позволяет, зная период и группу, в которые входит данный элемент, сразу же записать его валентную электронную формулу.

Валентные электроны – электроны, которые могут принимать участие в образовании атомом химических связей. Зная валентную электронную формулу, можно записать и полную электронную формулу атома (см. далее). В основу систематизации химических элементов положен естественный ряд элементови принцип подобия электронных оболочек их атомов. Пример – валентная электронная формула титана (4-й период, IVB группа): 4s23d2.