Структура информационной ячейки
Каждая ячейка таблицы содержит базовый «паспорт» химического элемента. Данные распределены по строгому шаблону:
- В левом верхнем углу указывается порядковый номер, который соответствует заряду ядра.
- В правом верхнем углу приведена точная атомная масса элемента.
- В центре располагается химический символ и его русскоязычное название.
- В нижней части записана электронная конфигурация валентного слоя (заселенность внешних подуровней).
Для примера, ячейка углерода (6 C) содержит атомную массу 12,0107 и конфигурацию 2–2. У лития (3 Li) масса равна 6,941, а структура внешнего слоя записывается как 1–0.
Строение малых периодов (1–3)
Первые три горизонтальных ряда называются малыми. В них происходит последовательное заполнение s- и p-орбиталей.
- Первый период: включает только орбиталь 1s. Здесь располагается водород (1 H) с массой 1,00794 и конфигурацией 1, а также благородный газ гелий (2 He).
- Второй период: идет заполнение орбиталей 2s и 2p. Ряд начинается с щелочного металла лития (3 Li) и заканчивается неоном (10 Ne).
- Третий период: заполняются орбитали 3s и 3p. Включает элементы от натрия (11 Na) до аргона (18 Ar).
Особенности больших периодов (4–7)
С четвертого периода начинается заполнение d-орбиталей, поэтому ряды значительно расширяются. Порядок распределения электронов начинает зависеть от принадлежности к подгруппе.
- 4-й период: Для главных подгрупп (A) характерен порядок 4s–3d–4p (например, галлий 31 Ga имеет конфигурацию 2–10–1). Для побочных подгрупп (B) порядок меняется на 3d–4s–4p. Здесь появляются первые d-элементы: скандий, титан, медь и цинк.
- 5-й период: Аналогично заполняются орбитали 5s, 4d и 5p. Ряд тянется от рубидия (37 Rb) до ксенона (54 Xe).
- 6-й период: Появляется 4f-подуровень. Конфигурация главных подгрупп строится по схеме 4f–6s–5d–6p (например, свинец 82 Pb с массой 207,2 и конфигурацией 14–2–10–2).
- 7-й период: Самый тяжелый ряд. Заполняются орбитали 5f, 7s, 6d, 7p. Включает элементы вплоть до 118-го номера, некоторые из которых (113, 115, 117, 118) в таблице указаны без названия.
Различия главных (A) и побочных (B) подгрупп
Вертикальные столбцы объединены сходным строением валентного слоя, но сильно различаются в зависимости от подгруппы. Это хорошо видно при сравнении элементов:
- Группы VA и VB: Азот (7 N) и фосфор (15 P) из главной подгруппы имеют на внешнем слое конфигурацию 2–3. Элементы побочной подгруппы отличаются: ванадий (23 V) имеет структуру 2–3–0, а тантал (73 Ta) — 14–2–3–0.
- Группы VIA и VIB: Кислород (8 O) и сера (16 S) с конфигурацией 2–4 относятся к подгруппе A. Хром (24 Cr) с конфигурацией 1–5–0 и вольфрам (74 W) — к подгруппе B.
- Триады (VIIIA и VIIIB): Вместо классических групп здесь выделяют специфические тройки металлов. В таблице присутствуют триада железа (Fe, Co, Ni), триада палладия (Ru, Rh, Pd) и триада платины (Os, Ir, Pt). Также к VIIIB относятся тяжелые трансактиноиды: хассий, мейтнерий и дармштадтий.
Вынесенные ряды: f-элементы
Чтобы не нарушать визуальную компактность таблицы, элементы с заполняющимся f-подуровнем располагаются в отдельном нижнем блоке.
- Лантаноиды: Являются частью 6-го периода (орбитали 6s–4f–6d). Ряд начинается после лантана (57 La) и включает элементы от церия (58 Ce, масса 140,116) до лютеция (71 Lu).
- Актиноиды: Относятся к 7-му периоду (орбитали 7s–5f–6d). Начинаются после актиния (89 Ac). Включают такие элементы, как торий (90 Th), уран (92 U, конфигурация 2–3–1) и менделевий (101 Md).
Чтобы не путать подгруппы: в главных (A) конфигурация заканчивается электронами s- и p-подуровней, а у элементов побочных (B) подгрупп на конце записи валентного слоя появляется ноль (например, 2-5-0 у марганца), так как внешний слой сформирован, а заполняется предвнешний d-подуровень.
Вопросы с занятий и экзамена
Что означают цифры в самом низу ячейки элемента?
Эти цифры показывают заселенность внешних подуровней, то есть электронную конфигурацию валентного слоя. Они отражают, как именно распределены электроны, участвующие в образовании химических связей.
Почему лантаноиды и актиноиды находятся под основной таблицей?
Они представляют собой крупные семейства f-элементов из 6-го и 7-го периодов. Их выносят в нижний блок исключительно для того, чтобы сохранить логичную структуру главных и побочных подгрупп без разрыва таблицы.
Чем отличаются орбитали побочных подгрупп в 4-м периоде?
В главных подгруппах (A) электроны заполняют орбитали в порядке 4s–3d–4p. В побочных (B) этот порядок меняется на 3d–4s–4p, что отражается на химических свойствах образуемых d-элементов.
Что такое триады в Периодической системе?
В группах VIIIA и VIIIB элементы сгруппированы по три: триада железа (железо, кобальт, никель), триада палладия и триада платины. Они обладают схожей электронной структурой и атомной массой.
Что ещё разобрать по теме
- Детальный разбор электронных конфигураций триады платины и палладия
- Сравнение структур галогенов (VIIA группа) и элементов подгруппы марганца (VIIB группа)
- Электронная конфигурация тяжелых актиноидов на примере плутония и америция
- Аномалии порядка заполнения орбиталей у элементов побочных подгрупп
- Трансактиноиды 7-го периода: резерфордий, дубний, сиборгий и борий
Разберите тему целиком в курсе «Химия»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Структура периодов и групп Периодической системы» и ещё 3 009 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 95 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Глава 5. Строение вещества»
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.