* Данный текст распознан в автоматическом режиме, поэтому может содержать ошибки

317 ATOM 318 можно объяснить периодичность свойств химия, эле­ ментов. Наиболее устойчивым состоянием А. является такое, в к-ром электроны связаны наиболее прочным образом. Поэтому ядро А. сперва связывает электроны с п — 1, присоединяющиеся наиболее прочно, затем электроны с п = 2, 3, 4, и т. д. При заданном п сперва связываются s-электроны (I — 0), затем р-, d-, f- электроны (I — 1, 2, 3). В табл. дана периодич. система элементов Менделеева в форме, показывающей порядок заполнения электронных оболочек А. Для каждого элемента в табл. указана электронная конфи­ гурация (т. е. распределение электронов по оболочкам), соответствующая наиболее прочной связя электронов в нейтральном А. (нормальная или основная электрон­ ная конфигурация нейтрального А.). Для элементов первого периода происходит заполнение оболочки Is, т. е. ЛГ-слоя, заканчивающееся у Не с электронной конфигурацией 1s , для элементов второго периода* — оболочек 2s и 2р, т. e.-L-слоя, заканчивающееся у Ne с электронной конфигурацией is 2s 2p . Для элемен­ тов третьего периода заполняются оболочки 3s и Зр. А. Аг имеет электронную конфигурацию 1 s 2s 2p 3$ 3p . Однако затем последовательность заполнения слоев нарушается вследствие к о н к у р е н ц и и электро­ нов As я 3d, близких по энергии связи; в четвертом периоде у переходных элементов от Sc до Zn происхо­ дит достройка более внутренней (с меньшим п) обо­ лочки 3d и окончательное заполнение М-слоя. В даль­ нейшем конкурируют электроны 5s и 4с? (в пятом пе­ риоде у переходных элементов от Y до Cd достраи­ вается оболочка 4с?), электроны 6s, 5с? и 4/ (в шестом периоде у лантанидов достраивается оболочка 4/ и у переходных элементов от Lu до Hg — оболочка 5с?), электроны 7s, 6с? и 5/ (в седьмом периоде у актини­ дов достраивается оболочка 5/, а у элемента с Z = 103 должна начаться достройка оболочки 6с?). В таблице приведены также значения энергии иони­ зации нейтрального А., т. е. энергии отрыва наиболее слабо связанного электрона; они периодически изме­ няются в зависимости от Z. Для атомов элементов с одним внешним электроном ns (начиная с Li) энер­ гии ионизации малы, для атомов элементов с двумя внешними s-электронами они значительно больше. По мере заполнения внешней оболочки пр (п = 2, 3, 4, 5, 6) энергии ионизации возрастают и особенно велики для атомов инертных газов с целиком запол­ ненной />-оболочкой. Для данной группы элемен­ тов с внешними электронами ns и пр (п = 2, 3, 4, 5, 6) энергии ионизации убывают, как правило, с увеличе­ нием п (от Li к Cs, от Be к Ва и т. д.). Для аналогич­ ных элементов с достраивающимися с?-оболочками в четвертом и в пятом периоде энергии ионизации близки друг к другу, а в шестом периоде неск. больше. Параллельно с энергиями ионизации изменяются и размеры А., к-рые тем больше, чем слабее связан электрон; следует, однако, иметь в виду, что значе­ ния величин, характеризующих размеры А , — р а ­ д и у с а А., п о п е р е ч н о г о с е ч е н и я А. и о б ъ е м а А. — зависят, в большей или меньшей степени, от способа их определения. Это связано с тем, что А. не имеет строго определенных границ, в соот­ ветствии с постепенным убыванием электронной плот­ ности. Периодичность химич., оптич., электрич. и магнитных свойств А., в зависимости от Z, связаны со сходством в строении внешних электронных обо­ лочек, к-рыми определяются эти свойства. Способность А. вступать в химич. соединения с об­ разованием химической связи непосредственно зависит от строения его внешних электронных оболочек; валентность А. определяется числом электронов в этих оболочках, одинаковым для элементов, стоящих в одном вертикальном столбце периодич. системы. Для элементов с внешними $.- и />-электронами (левая 2 2 2 e 2 2 G 2 6 часть табл.) высшая валентность (положительная) равна общему числу электронов в оболочках ns и пр, совпадающему с номером группы и достигающему 7 для галогенов. Особой устойчивостью обладают инерт­ ные газы: Не с электронной конфигурацией Is и Ne, Аг, Кг, Хе, Rn с электронной конфигурацией ns*np* (п = 2, 3, 4, 5, 6). Эти элементы благодаря упрочне­ нию заполненных оболочек s и р (сравнить значения энергий ионизации) не образуют устойчивых химия, соединений и обладают валентностью, равной нулю (нульваленты). Для элементов с достраивающейся с?-оболочкой при ее заполнении не более чем наполо­ вину высшая валентность определяется общим чис­ лом электронов ns и (п — 1)с? (п = 4, 5, 6), также совпадающим с номером группы и достигающим 7 для Мп, Те и Re; при заполнении с?-оболочки более чем наполовину валентность уменьшается в соответ­ ствии с упрочнением с?-электронов, в частности Си, Ag и Аи с заполненной оболочкой (п — 1)с? могут быть 1-валентны и 2-валентны [в последнем случае наряду с электроном ns в образовании связи участвует один из электронов (п — 1)с?], a Zn, Cd и Hg 2-ва­ лентны в соответствии с наличием двух внешних электронов ns. Для элементов с достраивающейся /-оболочкой типичной является валентность, равная 3, и лишь в начале достройки /-оболбчки высшая валент­ ность совпадает с общим числом электронов ns, (п — 1)с? и (п — 2)/ (п — 6,7), достигая для ланта­ нидов 4 у Се, а для актинидов 6 у U. При образовании и о н н ы х связей одни атомы (электроположительные) отдают нек-рое число внешних электронов, равное положительной валент­ ности А., а другие атомы (электроотрицательные) присоединяют некоторое число электронов, раввое отрицательной валентности А., образуя обладающие наибольшей устойчивостью заполненные электронные оболочки, например в CaF А. кальция отдает два электрона 4s, а каждый А. фтора получает по одному электрону с образованием оболочек Зр , подобных оболочке А. аргона. Электроотрицательность А при этом может быть охарактеризована сродством к элект­ рону. В образовании ковалентных связей участвуют внешние электроны вступающих в соеди­ нение атомов, образуя т. наз валентные пары — пары электронов с противоположно направленными (ком­ пенсированными или с п а р е н н ы м и ) спинами. При этом существенно, чтобы А., вступающий в сое­ динение, находился в в а л е н т н о м состоя­ н и и , в к-ром спины отдельных внешних электронов параллельны и не компенсируют друг друга. Число электронов с некомпенсированными спинами опре­ деляет число ковалентных связей, к-рое может обра­ зовать А. При наличии двух или трех эквивалентных электронов с I 0 (напр., при электронной конфигу­ рации /> или /> ) А, будет находиться в валентном состоянии и соответственно образовывать две или три ковалентные связи. Для заполненных оболочек спины всегда взаимно компенсируются и поэтому оболочке s (как и оболочкам р , с? и / ) не соответствует валент­ ное состояние: валентным состоянием для А. с нор­ мальной электронной конфигурацией внешних элект­ ронов ns будет являться в о з б у ж д е н н о е со­ с т о я н и е , напр nsnp, в к-ром один из электро­ нов ns превратился в электрон пр. В случае А. угле­ рода нормальной электронной конфигурации 2s 2/> соответствует 2-валентное состояние (спины s-электронов спарены, спины />-электронов не спарены); 4-ва­ лентное состояние (четыре электрона с неспаренными спинами) соответствует возбужденной электронной конфигурации 2s2/> , к-рая сравнительно легко воз­ буждается, что объясняет 4-валеитность А углерода. Направленность валентности объясняется тем, что 2 2 в 2 3 2 в 10 1 4 2 2 2 3