ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Строение атомов, межатомная связь и периодическая система элементов Д. И. Менделеева из "Материаловедение " Кристаллическая структура и свойства элементов зависят от строения атомов (строения электронных оболочек — заряда ядра, идентичного атомному номеру Z). Количество электронов во внешних оболочках, распределение их по энергетическим уровням и определяют взаимодействие этих электронов. Тенденция к взаимной компенсации магнитных моментов, обеспечивающей прочную связь, характерна как для внутренних, так и для внешних электронов. [c.5] Два электрона с одинаковыми первыми (главными) квантовыми числами п, с тождественными вторыми квантовыми числами / и о идентичными третьими (магнитными) квантовыми числами /и,, орбиты которых находятся в одной плоскости, а механические моменты (спины) действуют в противоположных направлениях (в результате чего магнитный момент равен нулю), имеют наиболее прочную связь. [c.5] Межатомная связь, являющаяся основой кристаллического строения элементов, зависит от сил взаимосвязи атомов в результате взаимодействия их электронов. При взаимодействии атомы стремятся образовать завершенную электронную оболочку. [c.5] Металлическая связь возникает при образовании из внешних (относительно слабо связанных с ядром) электронов отрицательно заряженного элек-тронного газа , в результате чего положительно заряженные ионы создают плотную, но пластичную кристаллическую решетку. Электроны, свободно перемещаясь между атомами, обеспечивают высокую электропроводность металлов. Металлическая связь усиливается при повышении концентрации электронного газа . [c.6] Молекулярная связь (или связь Ван-дер-Ваальса) возникает вследствие смещения электрических зарядов в молекулах и атомах и появления слабого электрического притяжения. Этот тип межатомной связи характерен для инертных газов с завершенными электронными оболочками. [c.6] Кроме того, известны связи смешанных типов например, ковалентно-металлическая, ковалентно-молекулярная. [c.6] В зависимости от положения элементов в периодах и группах периодической системы Д. И. Менделеева изменяется и тип связи. Так, с уменьшением числа электронов на внешней оболочке и с ослаблением их притяжения ядром в результате возрастания числа внутренних эманирующих электронных оболочек усиливается связь металлического типа. С увеличением числа электронов на внешней оболочке до 4—7 и с усилением их притяжения ядром вследствие уменьшения числа внутренних электронных оболочек возрастает связь ковалентного типа. [c.6] Следовательно, у элементов, расположенных в периодической системе ниже и левее, усиливаются металлические свойства, тогда как у элементов, расположенных выше и правее усиливаются неметаллические свойства. [c.6] К металлам относится большая часть элементов периодической системы, обладающих характерными свойствами особым металлическим блеском, высокими электро- и теплопроводностью, ковкостью. Однако для смешанных типов межатомной связи проведение четкого разграничения между металлами и неметаллами затруднено. [c.6] В основу периодической системы положено изменение свойств элементов в зависимости от строения атомов при возрастании их атомного веса. [c.6] Все известные в настоящее время 104 элемента расположены по возрастанию атомных весов и образуют 7 горизонтальных периодов и 8 вертикальных групп периодической системы Д. И. Менделеева. Металлические свойства элементов возрастают справа налево по периодам и сверху вниз по группам. [c.6] Электроны вращаются вокруг ядра по определенным круговым и эллиптическим орбитам, размеры, эксцентриситет и пространственное расположение которых характеризуются первым (главным), вторым и третьим квантовыми числами. [c.7] Вследствие значительных скоростей вращения электронов по этим орбитам и отклонений размеров орбит статистическое распределение электронной плотности изображается электронным облаком , имеющим ббльщую плотность там, где наиболее вероятно нахождение электрона. [c.7] Второе квантовое число I характеризует эллиптичность орбиты и также может быть только целым числом /=0,1, 2, 3, 4,. .., п—1). При этом если эксцентриситет отсутствует, то 1=0, что соответствует круговым орбитам. [c.7] Третье (магнитное) квантовое число т определяет пространственное расположение орбиты и связано с орбитальным магнитным моментом электрона, возникающим вследствие его движения вокруг ядра /П принимает все значения целых чисел в интервале от —I до +/ или до величины 2/-Ы. Важным является взаимоортогональное расположение плоскостей орбит электронов р-подоболочки. [c.7] Четвертое квантовое число характеризует собственное вращение электрона, в результате чего возникают механический момент (спин) и магнитный момент. Оно принимает только два значения Э- /гИ— /3. [c.7] Энергетическое состояние, характеризующее место каждого электрона в атоме, определяется четырьмя квантовыми числами. Состояние электрона в атоме обозначают цифрами, указывающими номер оболочки (п), в которой он находится, и буквами 5, р, (I, /, к, соответствующими 1=0, 1, 2, 3, 4, 5. Степень означает число электронов. Так, например, Зр соответствует пяти электронам третьей оболочки, имеющим /=1, а электронная формула 1з , 25 , 2р , Зз — электронной конфигурации атома Ма. [c.7] У переходных металлов, расположенных в больших периодах, осуществляется достройка внутренних оболочек. Идентичность свойств и существование лантаноидов и актиноидов определяется застройкой п—2 (снаружи) оболочек при сохранении идентичных п—1 и п оболочек. Форма электронных облаков зависит от занимаемой электронами орбиты. Так, например, s-электроны, вращающиеся по круговым орбитам, образуют электронные облака в форме сферического слоя с максимальной плотностью на расстоянии от центра атома, убывающей с увеличением или с уменьшением величины /7-электроны, вращающиеся по эллиптическим орбитам, образуют электронные облака в форме прямоугольно расположенных гантелей , так что при заполнении р-оболочки шестью попарно связанными электронами возникают три перпендикулярно расположенные по осям координат гантели . Форма электронных облаков , создаваемых внешними электронами, обусловливает кристаллическую структуру элементов. [c.8] Вернуться к основной статье