Контрольная работа
Общие свойства d-металлов
1. Строение электронных оболочек атомов d-элементов
галоген гидроксид щелочь металл
Из всех элементов Периодической системы Д.И. Менделеева более 100 в виде простых веществ относятся к металлам. В соответствии с особенностями строения валентных энергетических уровней изолированных атомов все металлы делятся на простые и переходные.
В атомах простых металлов валентные электроны располагаются на внешних s- и p - подуровнях. Они занимают главные подгруппы в Периодической системе.
В атомах переходных металлов по мере возрастания зарядов ядер происходит постепенное заполнение предвнешних (второго снаружи у d- и третьего снаружи у f-элементов) энергетических подуровней. При этом число электронов на внешнем энергетическом уровне остается практически неизменным (чаще по 2 электрона). Переходные металлы занимают все побочные подгруппы в Периодической системе элементов
Химические элементы, в атомах которых происходит заполнение электронами предвнешнего d-подуровня, называются d-элементами.
Располагаются d-элементы в больших периодах, образуя декады (по числу электронов на пяти d - орбиталях):
IV период: Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn.период: Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, Cd.период: La, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg.
Известно, что электроны в атомах заполняют энергетические уровни и подуровни в соответствии с возрастанием их энергии. По мере увеличения зарядов ядер, энергия различных подуровней изменяется по-разному. В первых трех периодах происходит последовательное заполнение электронами s- и p - подуровней. В четвертом периоде для атомов с зарядом ядра Z = 19 и 20 энергия 4s - подуровня становится меньше, чем энергия вакантного 3d-подуровня (сказывается эффект экранирования ядра плотным слоем 3s23p6). В связи с отталкиванием от этого слоя девятнадцатого электрона атома калия и двадцатого электрона атома кальция, энергетически более выгодным становится 4s-состояние, вместо 3d-состояния:
19K 1s22s22p63s23p64s1
20Ca 1s22s22p63s23p64s2
У следующего элемента скандия (Sc) картина меняется: 3d-состояние энергетически выгоднее, чем 4p-состояние:
21Sc 1s22s22p63s23p6 3d14s2
Такое положение сохраняется до окончания заполнения 3d-подуровня (10 элементов). Затем начинает заполняться 4p-подуровень. Таким образом, в IV периоде последовательно заполняются 4s23d104p6 подуровни, и общее количество элементов становится равным 18.
Элементы IV периода
s-элементыd-элементыp-элементыK, CaSc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn.Ga, Ge, As, Se, Br, Kr
В V периоде последовательность заполнения энергетических подуровней аналогична IV периоду: 5s24d105p6. Общее число элементов также равно 18, в том числе, вставная декада d-элементов от иттрия (Y) до кадмия (Cd).
Элементы V периода
s-элементыd-элементыp-элементыRb, SrY, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag, CdIn, Sn, Sb, Te, I, Xe
VI период содержит две вставные группы: d- и f - элементов. Последовательность заполнения энергетических подуровней электронами следующая - 6s25d14f145d2-106p6. Общее число элементов возрастает до 32.
Элементы VI периода
s-элементыd-элементыp-элементыCs, BaLa*, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, HgTl, Pb, Bi, Po, At, Rn
* - f - элементы (лантаноиды): Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu
В седьмом периоде имеются два s-элемента: франций (Fr) и радий (Ra); за ними следуют один d-элемент - актиний (Ac) и четырнадцать f-элементов (Th - Lr); далее - снова располагаются d-элементы. В настоящее время VII период пока не завершен.
Элементы VII периода
s-элементыd-элементыp-элементыFr, RaAc*, Ku, Ns (период не завершен)……
* - f-элементы (актиноиды): Th, Pa, U, Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lr.
Электронные формулы d-элементов представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Электронные формулы d-элементов
Атомный номер элементаЭлементСтроение атома элементаIV период21Sc (скандий)1s22s22p63s23p63d14s222Ti (титан)1s22s22p63s23p63d24s223V (ванадий)1s22s22p63s23p63d34s224Cr (хром)1s22s22p63s23p63d54s125Mn (марганец)1s22s22p63s23p63d54s226Fe (железо)1s22s22p63s23p63d64s227Co (кобальт)1s22s22p63s23p63d74s228Ni (никель)1s22s22p63s23p63d84s229Cu (медь)1s22s22p63s23p63d104s130Zn (цинк)1s22s22p63s23p63d104s2V период39Y (иттрий)1s22s22p63s23p64d15s240Zr (цирконий)1s22s