Тема 2.2. Періодичний закон і періодична система хімічних елементів Д.І.Менделеєва

1.Положення в періодичній системі хімічних елементів Д.І.Менделеєва:

а) гідрогену;

б) лантаноїдів;

в) актиноїдів;

г) штучно добутих елементів.

а) Положення в періодичній системі гідрогену:

Зпозицій будови атома можна пояснити положення гідрогену в періодичній системі. Атом гідрогену має один електрон, який він може віддавати атомам інших елементів. Оскільки подібну властивість виявляють атоми всіх елементів, які починають періоди, — Lі, Na, К, Pb, Сs, Fr, то й гідроген повинен міститися у головній підгрупі 1 групи. З другого боку, оскільки атом гідрогену здатний, подібно до атомів галогенів, приєднувати один електрон (Н + e^–= Н^– ), тобто виявляє неметалічні властивості, він повинен міститися у головній підгрупі VII групи. Така двоїстість у хімічній поведінці гідрогену є причиною того, що його розташовують у двох підгрупах. При цьому в одній з підгруп символ елемента беруть у дужки.

б) Положення в періодичній системі лантаноїдів:

До родини лантаноїдів належать 4f-елементи: Церій Се, Празеодим Рr, Неодим Nd, Прометій Рm, Самарій Sm, Європій Еu, Гадоліній Gd, Тербій Тb, Диспрозій Dy, Гольмій Но, Ербій Еr, Тулій Тm, Ітербій Yb і Лютецій Lu. Атоми цих елементів характеризуються заповненням 4f–підрівня третього з кінця рівня і містять однакові кількості електронів у зовнішньому (6s²) електронному шарі; в атомах більшості лантаноїдів однаковою є будова передостаннього шару (5s²5p⁶). Хімічні і спектроскопічні дослідження показали, що хоча енергетичні стани 4f і 5d досить близькі, для лантаноїдів 4f-стан атомів виявляється все ж енергетично вигіднішим. Тому в їхніх атомах 5 d-електрони переходять у 4f-стан. «Провалювання» електрона не характерне тільки для Gd (конфігурація 4f⁷5d¹6s²) і Lu (4f¹⁴5d^l6s²). Завершується 4f- підрівень в атомі Ітербію.

Наявність конфігурацій f⁷ (Eu, Gd) і f ¹⁴(Yb, Lu) зумовлена їхньою стійкістю, вони відповідають укомплектуванню 4 f- підрівня електронами наполовину і повністю.

За характером заповнення 4 f- підрівня лантаноїди іноді поділяють на підродини: підродина Церію (Се—Gd) і підродина Тербію (Tb—Lu). В атомах елементів підродини Церію, відповідно до правила Гунда, 4 f -підрівень заповнюється по одному електрону на кожній орбіталі, в атомах елементів підродини Тербію відбувається заповнення орбіталей 4 f-підрівня другим електроном.

Додатковий електрон надстійкої конфігурації f⁷ i f ¹⁴ у Gd і Lu, як і у La, перебуває на 5d-підрівні.

Лантаноїди дуже подібні до Скандію та його аналогів. Це пояснюється тим, що в разі незначного збудження один із 4 f-електронів (рідше два) переходить у 5d-стан, отже, властивості лантаноїдів в основному визначають 5d¹6s²-електрони і для них характерним ступенем окиснення є +3. Інші 4f-електрони на хімічні властивості більшості лантаноїдів не впливають.

Враховуючи стійкість 4f⁰-, 4f⁷- та 4f^І4-конфігурацій, елементи Еu ([Xe]4f⁷6s²) та Yb ([Xe]4f¹⁴6s²) можуть виявляти ступені окиснення +2, а Се ([Xe]4 f²6s²) та Тb ([Хе]4f⁹6s²) — навіть +4.

У табл. 2.2.1. подано деякі властивості лантаноїдів.

Із зростанням протонного числа атомів елементів родини лантаноїдів деякі їхні властивості змінюються монотонно, деякі — періодично. Монотонна зміна властивостей пояснюється лантаноїдним стисненням — поступовим зменшенням у ряду Се³⁺—Lu³⁺ йонних радіусів.

За вмістом у земній корі лантаноїди не поступаються перед такими елементами, як Йод, Стибій, Купрум. Проте вони дуже розсіяні у природі. Відомо близько 250 мінералів, які містять лантаноїди. Сумарний вміст РЗЕ у земній корі становить 0,016 %. Найпоширенішими є Церій, Неодим, Гадоліній, найрідкіснішими — Гольмій, Тулій, Лютецій.

Таблиця 2.2.1.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Лекція № 6	\|	Деякі властивості лантаноїдів

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.004 сек.