Периодический закон в свете учения о строении атома. Лекция 1

Шанкуртуа
(1864 г.)

График Мейера (кривая атомных объемов элементов)
(1870 г.)

начала ко всей совокупности элементов, пай которыхъ извђетень съ достовђрностiю. На этотъ разъ я и желалъ преимущественно найдти общую систему элементовъ. Вотъ этотъ опытъ:

Приведение элементов в порядок

1869 г. – статья в «Журнале русского химического общества»

Д.И. Менделеев впервые подробно изложил основы Периодической системы элементов

свойства соединений элементов находятся в прямой зависимости от атомных весов элементов»

Резерфорд

В 1911 г. – планетарная модель

Н. Бор

В 1913 г. – постулаты Бора

… Размещение электронов на стационарных орбитах было очень важным шагом в понимании строения атома…

электрон двигается по стационарным орбитам вокруг ядра
при нормальных условиях не поглощал и не испускал энергию.

…при движении электрона по орбите он должен был терять потенциальную энергию и в конце концов "упасть" на ядро и атом должен был прекратить свое существование…

противоречие с классической механикой:

1920 -е годы –
Л. де Бройль, В. Гейзенберг, Э. Шреденгер, П. Дирак

(протоны, нейтроны) и электроны

Электроны – определяют химические свойства

Ядро (протоны и нейтроны) –
определяют массу атома, заряд ядра и радиоактивные свойства

Изотопы – разновидности атомов одного и того же химического элемента , различающиеся массовыми числами, но имеющие одинаковый заряд ядра

Устойчивость атомного ядра:

«число нейтронов/число протонов»

Легкие элементы: ~ 1

Тяжелые элементы: ~ 1.6

частицы фундаментальным образом взаимосвязаны…

В. Гейзенберг

1927 г.

Принцип неопределенности

точку с координатами x, y, z. Электронная плотность

Уравнение Шредингера

Состояние электрона в атоме полностью определяется четырьмя квантовыми числами, три из которых (n, l, ml) характеризуют электронную орбиталь, а четвертое (ms) – собственный момент электрона

Область пространства, в которой вероятность нахождения электрона составляет не менее 95%, называется
атомной орбиталью, она характеризуется определенной формой и расстоянием от ядра

заряд меньшего истинного заряда ядра
В многоэлектронном атоме подуровни имеют различную энергию. Для одноэлектронного приближения их распределение по энергиям показано далее…
Зависимость энергии орбитали от заряда ядра носит сложный немонотонный характер

такая конфигурация, для которой достигается минимум полной энергии. В первую очередь заполняются орбитали с наименьшей энергией, т.е. выполняется последовательность:
1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p<5s<4d<5p<6s<4f<5d<6p<7s<6d<5f
Энергия орбиталей увеличивается в порядке возрастания суммы квантовых чисел n+l, а при одинаковой сумме этих чисел – в порядке возрастания главного квантового числа
(Правило Клечковского)

состояние которых описывается одинаковым набором квантовых чисел (n, l, ml, ms).
Следовательно на одной орбитали (она характеризуется тремя квантовыми числами (n, l, ml) может находится не более двух электронов с разными значениями спинового квантового числа (↑и ↓).

Правило Хунда
В пределах одного подуровня (т.е. на орбиталях с одним и тем же значением l) Электроны распределяются так, чтобы суммарный спин (Σms) был максимален.

электрону
Спектральные характеристики
(спектры испускания и поглощения)
Магнитные свойства

радиусы

r-=a/2

из атома, находящегося в основном состоянии

X → X++ e-

I1< I2< I3…

- ПЕРВЫЙ ПОТЕНЦИАЛ ИОНИЗАЦИИ (I1)

Способность атома присоединять электрон с образованием отрицательно заряженного иона количественно характеризуется изменением энтальпии (энергии) процесса

X + e- →X-

- СРОДСТВО К ЭЛЕКТРОНУ(Ae)

момент электрона ф

Z>>30 – основной вклад: спин-орбитальное
взаимодействие

– суммарный спин атома

Т.к. в суммарный спин атома вклад вносят только неспаренные электроны (n), то

μэфф =0 (атом или ион, все электроны которого спарены)

ДИАМАГНЕТИК

μэфф ≠0 (атом или ион, имеющий неспаренные электроны)

ПАРАМАГНЕТИК

начала ко всей совокупности элементов, пай которыхъ извђетень съ достовђрностiю. На этотъ разъ я и желалъ преимущественно найдти общую систему элементовъ. Вотъ этотъ опытъ:

1869 г. – статья в журнале Русского Химического общества»

Периодический закон Д.И. Менделеева

«Свойства простых тел, а так же формы и свойства соединений элементов находятся в прямой зависимости от атомных весов элементов»

свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости
от заряда ядра атомов элементов»

«Свойства простых тел, а так же формы и свойства соединений элементов находятся в прямой зависимости от атомных весов элементов»

1869 г. – статья в «Журнале русского химического общества»