у каких элементов есть проскок электрона
Атомы и электроны
Атомно-молекулярное учение
Описываемая модель атома называется «планетарной» и была предложена в 1913 году великими физиками: Нильсом Бором и Эрнестом Резерфордом
Запомните, что в невозбужденном состоянии атом содержит одинаковое число электронов и протонов. Так у кальция (порядковый номер 20) в ядре находится 20 протонов, а вокруг ядра на электронных орбиталях 20 электронов.
Я еще раз подчеркну эту важную деталь. На данном этапе будет отлично, если вы запомните простое правило: порядковый номер элемента = числу электронов. Это наиболее важно для практического применения и изучения следующей темы.
Электронная конфигурация атома
Электроны атома находятся в непрерывном движении вокруг ядра. Энергия электронов отличается друг от друга, в соответствии с этим электроны занимают различные энергетические уровни.
Состоит из s-подуровня: одной «s» ячейки (2s 2 ) и p-подуровня: трех «p» ячеек (2p 6 ), на которых помещается 6 электронов
Состоит из s-подуровня: одной «s» ячейки (3s 2 ), p-подуровня: трех «p» ячеек (3p 6 ) и d-подуровня: пяти «d» ячеек (3d 10 ), в которых помещается 10 электронов
Состоит из s-подуровня: одной «s» ячейки (4s 2 ), p-подуровня: трех «p» ячеек (4p 6 ), d-подуровня: пяти «d» ячеек (4d 10 ) и f-подуровня: семи «f» ячеек (4f 14 ), на которых помещается 14 электронов
Зная теорию об энергетических уровнях и порядковый номер элемента из таблицы Менделеева, вы должны расположить определенное число электронов, начиная от уровня с наименьшей энергией и заканчивая к уровнем с наибольшей. Чуть ниже вы увидите несколько примеров, а также узнаете об исключении, которое только подтверждает данные правила.
Подуровни: «s», «p» и «d», которые мы только что обсудили, имеют в определенную конфигурацию в пространстве. По этим подуровням, или атомным орбиталям, движутся электроны, создавая определенный «рисунок».
Правила заполнения электронных орбиталей и примеры
Должно быть, вы обратили внимание на некоторое несоответствие: после 3p подуровня следует переход к 4s, хотя логично было бы заполнить до конца 4s подуровень. Однако природа распорядилась иначе.
Запомните, что, только заполнив 4s подуровень двумя электронами, можно переходить к 3d подуровню.
Теперь мы располагаем указанное количество электронов на энергетических уровнях, руководствуясь правилами заполнения.
Обращаю ваше особе внимание: на 2p-подуровне углерода мы расположили 2 электрона в разные ячейки, следуя одному из правил. А на 3p-подуровне у серы электронов оказалось много, поэтому сначала мы расположили 3 электрона по отдельным ячейкам, а оставшимся одним электроном дополнили первую ячейку.
Внешний уровень и валентные электроны
Тренировка
Потренируйтесь и сами составьте электронную конфигурацию для магния и скандия. Определите число электронов на внешнем (валентном) уровне и число неспаренных электронов. Ниже будет дано наглядное объяснение этой задаче.
У каких элементов есть проскок электрона
** §4.4. f-Элементы. Открытие новых элементов. Ядерные реакции.
Еще раз проиллюстрируем здесь структуру длинной форму периодической таблицы:
Итак, f-элементами являются 14 лантаноидов и 14 актиноидов. Здесь мы вступаем в область довольно сложных, хотя и очень интересных деталей Периодического закона, поэтому при чтении этого параграфа вам следует при необходимости заглядывать в Приложение, где находятся таблицы электронных конфигураций элементов.
Но окончательно всё на свои места (в прямом смысле) расставляет сверхдлинная форма Периодической таблицы. В ней для f-элементов просто предусмотрен отдельный блок, а лютеций (Lu) и лоуренсий (Lr) сразу попадают на свои места в блоке d-элементов.
Периодическая таблица Д. И. Менделеева, сверхдлинная форма
Примечание. В сверхдлинной форме Периодической таблицы, как и в длинной, 18 групп: все лантаноиды и актиноиды включены в 3 группу.
У лантаноидов заполняются «глубинные» 4f-орбитали третьего снаружи уровня. На внешнем 6s-подуровне все они имеют по 2 электрона (. 6s 2 ) и обладают очень похожими химическими свойствами. Лантаноиды – активные металлы, все они реагируют с водой с образованием элементарного водорода и гидроксида металла. Их преимущественная степень окисления +3.
Заполнение 5f-оболочек у актиноидов заканчивается на элементе 102 (No, нобелий). Здесь в Периодической таблице расположены элементы с уже очень «тяжелыми» и поэтому неустойчивыми ядрами.
Немногие страны обладают научным и технологическим потенциалом, позволяющим проводить столь сложные исследования. Начиная с середины прошлого века, в открытии новых элементов соревновались в основном два исследовательских центра – Объединенный институт ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне (Россия) и Ливерморская национальная лаборатория в Беркли (США). Впоследствии к ним присоединились лаборатории в Лундте и Дармштадте (Германия), а также Институт физико-химических исследований RIKEN (Япония).
В качестве примера расскажем о работах по синтезу 110-го элемента, который получил название «дармштадтий» (происхождение названия, конечно, понятно – он был впервые получен в немецкой лаборатории). Для синтеза ядер этого элемента в лаборатории Дармштадта на мощном ионном ускорителе мишень из свинца-208 (изотопа свинца 82 Pb с массовым числом A = (Z + N) = 208) облучалась ядрами никеля-62 (изотопа никеля 28 Ni с массовым числом 62). Это приводило к образованию ядер 110-го элемента с числом протонов (82 + 28) = 110 и с числом нейтронов – 159 (т.е. изотопа 269 110 Ds). Схематично ядерную реакцию, использованную в Дармштадте, можно записать так::
208 82 Pb + 62 28 Ni → 269 110 Ds + 0 n (нейтрон)
244 94 Pu + 34 16 S → 273 110 Ds + 5 0 n.
Новый элемент не считается открытым до тех пор, пока одна группа исследователей не получит надежных результатов по исследованию его атомов и пока другая (независимая) группа ученых не подтвердит эти результаты. Поэтому дальние клеточки Периодической таблицы заполняются медленно.
В 1987 году Международные союзы чистой и прикладной химии (IUPAC) и физики (IUPAP) создали совместную международную комиссию, которая рассмотрела вопрос о приоритете в открытии новых элементов и сделала предложения относительно их наименований. А в январе 1997 г. специальный комитет IUPAC обнародовал решение по названиям элементов № 104–109. Позже состоялись аналогичные решения по другим вновь открытым элементам. Вероятно, эти названия уже сохраняться окончательно в Периодической таблице:
Продолжились работы по синтезу еще более тяжелых элементов, которые, по предсказаниям теоретиков, могли оказаться стабильнее, чем их более “легкие” предшественники. Эти предсказания (существование так называемого «островка стабильности» среди сверхтяжелых элементов) постепенно находят подтверждение.
В мае 2012 года IUPAC утвердил еще два новых названия – это элемент 114 флеровий (Fl), названный в честь советского физика-ядерщика Г. Н. Флерова (1913-1990), под руководством которого в ОИЯИ были синтезированы элементы 102-110, и элемент 116 ливерморий (Lv), названный в честь Ливерморской национальной лаборатории в США.
Открытые примерно в то же время элементы 113, 115, 117 и 118 получили свои имена позже – 8 июня 2016 года IUPAC официально рекомендовал принять следующие названия новых элементов:
— элемент 113 назван нихонием (Nt). Впервые он был получен почти одновременно в ОИЯИ и Ливерморской лаборатории. Совместные результаты российских и американских физиков были опубликованы в 2003 году, однако IUPAC не счел их достаточно убедительными. Когда в 2004 году этот элемент синтезировали японские исследователи из института RIKEN, приоритет был отдан им. Самоназвание Японии – Нихон, что в переводе – Страна восходящего солнца.
– элемент 115 назван московием (Mc). Он открыт в России и получил имя в честь Московской области, где в городе Дубна находится ОИЯИ.
– элемент 117 назван теннессином (Тc). Он синтезирован в США и получил название в честь американского штата Теннеси
– элемент 118 оганесон (Og) получен в ОИЯИ. Назван в честь академика Ю. Ц. Оганесяна, руководителя Лаборатории ядерных реакций. Это свидетельство высоких заслуг нашего соотечественника перед мировой наукой – до этого только еще один элемент был назван в честь действующего ученого (сиборгий, см. выше). Название оганесон (а не оганесий, как можно было ожидать согласно традиции) было выбрано в связи с тем, что в Периодической таблице 118-й элемент находится в группе инертных газов. А названия этих благородных элементов, за исключением гелия, заканчиваются на «он» – неон, аргон, криптон и т.д.
Еще предстоит большая работа по синтезу наиболее устойчивых изотопов недавно открытых элементов – это важно для поиска упомянутого выше «островка стабильности». Так, период полураспада наиболее стабильного изотопа нихония Nh-286 составляет 20 секунд, и среди других сверхтяжелых элементов он –настоящий «долгожитель». Приведенные здесь сведения о времени жизни, как и названия новых элементов на русском языке, опубликованы в журнале «Наука и жизнь», № 1 за 2017 г.
4.8. В 1963 г в Дубне группа академика Г.Н.Флерова открыла новый элемент при помощи ядерной реакции:
Какой элемент был открыт?