Dərslik respublikanın universitetlərinin fizika fakültələrinin tələbələri üçün "Atom fizikası"
Download 18.1 Mb. Pdf ko'rish
|
|
Cədvəl 109.1
726 ИС ТЕМ И Cədvəl 109.2
Д .И . МЕНД ЕЛ ЕЙЕВ ИН ЕЛ
ЕМЕНТЛ Я Р ИН ДЮ
ВР И СИ СТЕМИ
727 58 ≤z≤71 intervalında yerləşən 14 element xüsusi qrup təşkil edir. Bu 14 element nadir rpaq elementləri və ya lantanidlər adlanır və onların kimyəvi xassələri bir-birinə o qədər axındır ki, kimyaçı üçün həmin elementləri bir-birindən ayırd etmək çox çətin bir işdir. i sı
rıca verilir. Altıncı dövr təsirsiz qaz olan rutenium (z=86) ilə bitir. Yeddinci dövr yenə də qələvi metal olan fransium elementi ilə (z=87) başlayır və hələlik tamamlanmamışdır. Bu dövrə təbii radioaktivlik xassəsinə malik olan dayanıqsız elementlər daxildir. Təbiətdə rast gəlinən ən ağır element olan uran (z=92), yuxarıda qeyd etdiyimiz kimi, uzun müddət dövrü sistemin son elementi hesab olunurdu. Lakin sonralar sıra nömrəsi z=109-a qədər olan bir sıra transuran elementlər süni yolla alınmışdır. Bu elementlərin kimyəvi xassələrinin tədqiqi və onlardan qabaqda yerləşən uyğun elementlərin xassələri ilə müqayisə nəticəsində müəyyən edilmişdir ki, aktiniumdan (z=89) sonra gələn torium (z=90) elementindən başlayaraq 14 dənə elementin (90 ≤z≤103) də kimyəvi xassələri bir-birinə çox yaxındır. Məhz buna görə də dövri sistemi təsvir edən cədvəldə bu 14 element üçün, lantanidlərə oxşar olaraq bir dənə yer (xanə) ayrılır və bütün sıra ayrıca göstərilir. Aktiniumdan sonra gəldiyi üçün 14 elementdən ibarət olan bu sıra aktinidlər adlanır. Qeyd edək ki, dövri sistem üçün qısaperiodlu cədvəldən (cədvəl 109.2) də geniş istifadə edilir. Bu cədvəlin əsas üstünlüyü onun kompakt (yığcam) olmasından ibarətdir. Nöqsanı isə odur ki, elementlərin səkkiz qrup üzrə paylanması süni yolla əlavə qruplar və "triadalar" daxil edilməklə təsvir olunur Mendeleyev cədvəlini 1922-ci ildə N. Bor özünün yaratdığı atomun quruluş nəzəriyyəsi əsasında izah etmişdir. Bu zaman, o, belə bir fikri əsas götürmüşdür ki, kimyəvi elementlərin sistemləşdirilməsi atom kütləsinə görə deyil, atom nüvəsinin yükünə görə aparılmalıdır. Elektrik yükünün vahidi kimi elementar yük (elektronun yükü e götürülsə, onda nüvənin yükü tam ədədlə ifadə olunar ki, bu tam ədədi də z ilə işarə etmək qəbul olunmuşdur. Bu z ədədi isə dövri sistemdə kimyəvi elementin sıra nömrəsinə bərabərdir. Nüvənin müsbət yükü z neytral atomda nüvənini əhatə edən elektron örtüyündəki elektronların sayına bərabərdir. Elementin xassələri isə hər şeydən qabaq onun atomundakı elektronların sayından və elektron örtüyünün quruluşundan asılıdır. Elementin kimyəvi xassələri isə atomun elektron örtüyündəki xarici elektronlarla müəyyən edilir. Dövri sistemin izahı 1925-ci ildə, yəni Pauli prinsipi (Ё107) kəşf olunduqdan sonra (1924) əsaslı surətdə təkmilləşdirildi. Bu prinsip atomun hər bir elektron təbəqəsində yerləşə biləcək elektronların maksimal sayını təyin etməyə imkan verdi (ЁЁ107,108). Yalnız bundan sonra kimyəvi elementlərin dövri sistemin qrupları və dövrləri üzrə Mendeleyev tərəfindən empirik yolla tapdığı paylanması başa düşüldü. Kimyəvi elementlərin xassələrinin periodik təkrarlanması əslində atomların elektron təbəqələrinin daxili quruluşunun xarici təzahürüdür. Elementlərin dövri sisteminin nəzəriyyəsinin qurulması da məhz bu quruluşun öyrənilməsinə gətirilir. Dövri sistemin hal-hazırda mövcud olan nəzəriyyəsində atomun elektron örtüyünün bütövlükdə halı deyil, atomda ayrı-ayrı elektronların halları xarakterizə olunur ki, bu da, əlbəttə, həmin nəzəriyyənin nöqsanıdır. Atomun elektron örtüyünün halı onun bütün elektronlarının koordinatlarından asılı olan dalğa funksiyası ilə təsvir olunmalıdır və özü də elektronlar arasında qarşılıqlı təsir olduqda bu koordinatlar ayrılmır, yəni dalğa to y
svir edən cədvəldə onlar üçün bir dənə yer (xanə) ayrılır və bütün lantanidlər sıra tə ay 728
funksiyası ayrı-ayrı elektronların dalğa funksiyalarının hasili şəklində (və ya bu hasillərin antisimmetrikləşdirilmiş xətti kombinasiyasından alınmış determinant şəklində, Ё107) göstərilə bilməz. Bu isə o deməkdir ki, atomun elektron örtüyündəki ayrı-ayrı elektronların halı deyil, atomun elektron örtüyünün bütövlükdə halı dəqiq mənaya malikdir. Lakin klassik mexanikanın məşhur çox cisim (xüsusi halda, üç cisim) məsələsinə nisbətən, bir-biri ilə qarşılıqlı təsirdə olan çoxlu hissəciklərdən ibarət sistemin dalğ , atoma yeni birləşmiş elektronun rabitə enerjisi mümkün qədər mak qında spektroskopik faktlardan istifadə etmək lazı onlu atomlarda mərkəzi sahə yaxınlaşmasında elektronun enerjisi həm n baş məlidir. Əgər bu qay a funksiyasının tapılması məsələsi müasir riyazi metodlar üçün imkan xaricindədir. Bu səbəbdən də atomda ayrı-ayrı elektronların halları haqqında təsəvvürə əsaslanan yaxınlaşmadan (sərbəst elektronlar modeli və ya mərkəzi sahə yaxınlaşması, Ё105) istifadə etmək lazım gəlir. Ona görə də belə demək olar ki, dövri sistemin müasir izahı atomlar üçün mərkəzi sahə yaxınlaşmasına (Ё105) əsaslanmışdır. Sıra nömrəsinin (z) artması ardıcıllığı üzrə bir atomdan digərinə keçdikdə elektron konfiqurasiyalarının necə dəyişməsinə baxaq. z vahid qədər artanda nüvənin yükü də vahid qədər artır və atomun elektron örtüyünə bir elektron əlavə olunur. Bu zaman elektron konfiqurasiyasının dəyişməsini müəyyən edən prinsip ondan ibarətdir ki, z+1 elektrondan ibarət olan yeni alınmış konfiqurasiya, onun üçün enerjinin kvant mexanikasına görə mümkün olan, bütün qiymətləri içərisində ən kiçik enerjiyə malik olmalıdır. Başqa sözlə simum olmalıdır. Lakin bu prinsipin faktik olaraq tətbiq edilməsi, çox cisim üçün kvantmexaniki məsələnin həllini tələb edir ki, bu da praktik cəhətdən mümkün deyildir. Ona görə də empirik yolla alınmış nəticələrdən, məsələn kimyəvi faktlardan və xüsusilə də atomların ionlaşma potensialları haq m gəlir. Bu isə dövri sistemin nəzəriyyəsinə yarımempirik və təsviri xarakter verir. Ona görə də yaxşı olardı ki, dövri sistemin nəzəriyyəsi əvəzinə bu paraqrafın adındakı kimi, dövri sistemin izahı deyilsin. İndi isə kvant mexanikası təsəvvürlərinə əsasən dövri sistemin izahına baxaq. Məlumdur ki, Şredinger tənliyi yalnız hidrogen atomu və hidrogenəbənzər ionlar üçün dəqiq həll olunur (Ё98). Çoxelektronlu atomlar üçün isə bu tənliyi, yuxarıda qeyd etdiyimiz kimi, dəqiq həll etmək qeyri-mümkündür və ona görə də həmin tənliyi mərkəzi sahə yaxınlaşmasından istifadə etməklə həll edirlər (Ё105). Bu yaxınlaşmada isə atomda hər bir elektronun enerjisi n baş və l orbital kvant ədədlərindən asılı olub, m l maqnit və m s
spin kvant ədədlərindən asılı deyildir: ε nl . Beləliklə, hidrogenəbənzər atomlardan fərqli olaraq, çoxelektr kvant ədədindən, həm də l orbital kvant ədədindən asılı olur və özü də n baş kvant ədədindən asılılıq, ümumiyyətlə, l orbital kvant ədədindən asılılığa nisbətən daha kəskindir. Bu isə o deməkdir ki, n baş kvant ədədinin verilmiş qiymətində l orbital kvant ədədinin mümkün olan bütün qiymətlərinə uyğun olan enerji səviyyələri, baş kvant ədədinin n+1 qiymətinə uyğun olan enerji səviyyələrindən aşağıda yerləş daya əməl olunsa, onda atomda elektron layları (Ё108) növbə ilə ardıcıl dolmalı və özü də hər bir layın daxilində s–,p–,d–,f– elektron təbəqələri ardıcıl surətdə dolmalıdır (bax: cədaəl 108.2): 1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f…
(109.1)
Atomların elektron konfiqurasiyasının belə ardıcıllıqla təyin olunması kimyəvi elementlərin dövri sisteminin ideal sxemini verir. Deməli, Pauli prinsipindən istifadə etməklə alınmış bu sxemə görə kimyəvi elementlərin ideal dövri sistemi 108.2 cədvəlində göstərilmiş quruluşda olmalı və dövrlərdə bu cədvəldəki kimi 2,8,18,32,50 sayda element
729
yerləşməlidir. Lakin yuxarıda təsvir olunmuş real dövri sistem bu ideal sistemdən kəskin fərqlənir. Belə ki, real sistemdə dövrlərdəki elementlərin sayı 2,8,8,18,18,32 kimidir, yəni 8 və 18 iki dəfə təkrarlanır. Real və ideal sistemlər arasındakı bu uyğunsuzluğun səbəbi ondan ibarətdir ki, ideal dövri sistem həddən artıq ideallaşdırılmış bir sxemə əsaslanmışdır: fərz olunur ki, atomda hər bir elektron nüvənin yaratdığı Kulon sahəsində yerləşmişdir və elektronlar arasında heç bir qarşılıqlı təsir yoxdur, həqiqətdə isə bu, belə deyildir. Məhz ona görə də atomların elektron konfiqurasiyasını yazarkən (109.1) ardıcıllığı pozulur. Belə ki, bir sıra hallarda n baş kvant ədədinin böyük qiymətinə uyğun gələn enerji səviyyəsi (elektron təbəqəsi) daha tez dolur. Məsələn, 4s–,5s–,6s–,7s– təbəqələri, uyğun olaraq, 3d–,4d–,5d–təbəqələrindən tez, 4f– və 5f–təbəqələri isə, uyğun olaraq, hətta 5d– və 6d–təbəqələrindən tez dolur. Əlbəttə, (109.1) ardıcıllığından belə kənara çıxmaların yeganə səbəbi atomda enerji səviyyələrində elektronların enerjinin artmasına uyğun ardıcıllıqla yerləşməsi prinsipidir. Əgər, məsələn, 4s– səviyyəsi 3d– səviyyəsindən tez dolursa, deməli, 4s– səviyyəsi daha kiçik enerjiyə malikdir: ε 4s < ε 3d . Bu faktı isə, ciddi riyazi hesablamalar aparmadan, keyfiyyətcə aşağıdakı kimi izah etmək olar. Atomda hər bir elektronun ( )
1 + = l l M l h kimi təyin olunan orbital impuls momenti vardır. Ona görə də atomda elektronun rabitə enerjisi onun yalnız nüvənin və digər elektronların Kulon sahəsindəki potensial enerjisindən deyil, həm də ( ) 2
2 2 1 2 mr l l mr M l + = h
(109.2) kimi təyin olunan "mərkəzdənqaçma enerjisi"ndən də asılı olur. Burada r–elektronun nüvədən olan məsafəsidir. "Mərkəzdənqaçma enerjisi" və Kulon enerjisi əks işarəlidir və ona görə də elektrona əks istiqamətlərdə yönəlmiş qüvvələr təsir edir. Obrazlı desək, elektronun orbital hərəkəti zamanı yaranan mərkəzdənqaçma qüvvəsi onu atomun nüvəsindən uzaqlaşdırmağa çalışır. Bu səbəbdən də 3d–təbəqəsində yerləşən 10 elektronun hər birinin rabitə enerjisi 4s–təbəqəsində yerləşən 2 elektronun hər birinin rabitə enerjisindən az olur. Elə buna görə də baş kvant ədədinin böyük olmasına baxmayaraq, 4s–təbəqəsi elektronlar tərəfindən 3d–təbəqəsinə nisbətən daha tez tutulur. d–və f–təbəqələr üçün, uyğun olaraq, l(l+1)=6 və l(l+1)=12 olduğundan, "mərkəzdənqaçma enerjisi" xüsusilə böyükdür. Elektron təbəqələrinin dolması üçün (109.1) ideal ardıcıllığından yuxarıda qeyd olunan bəzi kənaraçıxmalar, məhz d–və f– təbəqələrin mövcudluğu ilə əlaqədardır. Elektron təbəqələrinin dolması ardıcıllığını müəyyən etmək üçün Kleçkovski qaydasından istifadə etmək əlverişlidir. Bu qaydaya görə, atomda elektron təbəqələrinin dolması n baş və l orbital kvant ədədlərinin n+l cəminin artmasına uyğun olaraq baş verir. Əgər iki təbəqə üçün n+l ədədi eynidirsə, onda n baş kvant ədədi kiçik olan təbəqə daha tez dolur. l orbital kvant ədədinin aldığı qiymətlərin n baş kvant ədədindən asılı olduğunu (l=0,1,2,…, n-1) nəzərə alaraq, dövri sistemin hər bir dövründə təbəqələrin dolması ardıcıllığını müəyyən etmək olar. Məsələn, bu ardıcıllıq dördüncü dövr üçün 4s(n+
beşinci dövr üçün 5s(n+l=5), 5d(n+l=6), 5p(n+l=6) altıncı dövr üçün
730
6s(n+l=6), 4f(n+l=7), 5d(n+l=7), 6p(n+l=7) kimi olmalıdır. l orbital kvant ədədinin verilmiş qiymətinə uyğun təbəqənin ilk dəfə dolmağa başladığı atomun sıra nömrəsi isə z=0,17(2l+1) 3
(109.3) düsturuna əsasən təyin edilə bilər. l=1,2,3 qiymətləri üçün bu düstur yuvarlaqlaşdırmadan sonra düzgün qiymətlər verir: z=5;21;58. l=4 qiyməti üçün bu düstura əsasən z=124 alınır ki, bu da g–elektronların 124-cü elementdə ilk dəfə meydana çıxacağını göstərir. Lakin müasir dövrdə sıra nömrəsi z=172 olan atoma qədər Xartri-Fok metodu (Ё135) ilə ağır hipotetik atomların elektron konfiqurasiyasının çox dəqiq hesablanması göstərir ki, g– təbəqənin ilk dəfə dolması sıra nömrəsi z=125 olan atomdan başlanmalıdır. İndi isə qurma prinsipindən (Ё108) və Kleçkovski qaydasından istifadə etməklə atomların elektron konfiqurasiyasını yazmaq və Mendeleyev cədvəlində dövrlərin quruluşunu müəyyən etmək olar. Bu məqsədlə hidrogen atomundan başlayaraq hər dəfə atom orbitallarına bir elektron əlavə e in yükünü də vahid qədər "artırmaq" lazımdır (bu zaman yadda saxlamaq lazımdır ki, eyni bir elementin izotoplarının elektron quruluşu eynidir). Aydındır ki, bu zaman kimyəvi elementin adının və işarəsinin heç bir rolu yoxdur və onun yalnız z sıra nömrəsi məna kəsb edir. Lakin kimyəvi el tmək və nüvən ementlər üçün tarixən müəyyən edilmiş ad və işarələrdən istifadə edilməsinin yəqin ki, nı da
yoxdur. n s l yerləşə bilər. Mərkəzi sahə 2p
–orbitallar yalnız fəzada olmaqla, bütün xassələrinə görə bir-birinə ekvivalentdirlər. Ona görə 5 şinci elektron bu orbi ə yerləşdirilə bilər. Altıncı elektron karbon atomunda 2 p 2 . Lakin 2p–təbəqəsindəki x –,2p y – və 2p z –orbitalların birində spinləri antiparalel yönəlməklə deyil, Hund qaydasına görə (Ё108) müxtəlif orbitallarda, özü də spinləri paralel olmaqla heç bir ziya =1 elektron layı yalnız bir dənə 1 təbəqəsindən ( =0) ibarətdir. Hidrogen atomunda bu təbəqədə (yəni, 1s halında) bir dənə elektron yerləşir. Helium atomunda isə bu təbəqəyə daha bir elektron əlavə olunur və Pauli prinsipinə görə bu elektronların spinləri bir-birinə antiparalel olmalıdır. Helium atomunda bir elektronun orta rabitə enerjisi hidrogen atomundakı elektronun orta rabitə enerjisindən təqribən iki dəfə çoxdur. Bu onunla izah olunur ki, helium atomunun nüvəsinin yükü hidrogen atomunun nüvəsinin yükündən iki dəfə çoxdur və ona görə də helium atomunun normal halında elektron hidrogen atomundakına nisbətən nüvəyə daha yaxın yerləşir. İkinci elektronun olması isə birinci elektronun rabitə enerjisini azaldır. Dövri sistemin birinci dövrü bu iki elementdən, yəni hidrogen və heliumdan ibarətdir. İndi isə atomun nüvəsinin yükünü vahid qədər artıraraq eyni zamanda bir dənə də elektron əlavə edək. Bu üçüncü elektron K layında (n=1) yerləşə bilməz, çünki bu lay tamamilə dolmuşdur: 1s 2 . Ona görə də o, növbəti L layının (n=2) 2s–təbəqəsində yerləşə bilər. Beləliklə, qələvi metal olan Li elementi alınır. Dördüncü elektron da 2s halında yerləşir və bu, Be atomuna uyğun gəlir. Beşinci elektron artıq 2s–təbəqəsində yerləşə bilməz, çünki bu təbəqə tamamilə dolmuşdur (spinləri antiparalel olmaqla iki elektron yerləşmişdir). Ona görə də beşinci elektron 2p təbəqəsində yerləşir, yəni sıra nömrəsi z=5 olan B elementində ilk dəfə p–təbəqəsi dolmağa başlayır /bax: (109.3)/. 2p–təbəqəsi bir- birindən m kvant ədədi ilə fərqlənən 2p –,2p – və 2p –atom orbitallarından ibarətdir ki, bunların da hər birində Pauli prinsipinə görə spinləri antiparalel yönəlməklə iki elektron 4 5 l x y z yaxınlaşmasında bu 2p x –,2p y – və
yönəlmələri istisna də B atomunda be talların hər hansı birind
2 2s 2 2 bu iki elektron 2p 731
yerləşir. Azot atomund qəsindəki üç elektron olmaqla 2p
–,2p y –,2p z –orbitallarda yerləşir. Səkkizinci elektron da x y z n h
ə yerl ir və n
atomunda bu orbitalların birində spi l lan 2 ektron n hər
elə ki, kimya baxımından kalium atomu qələvi metal kimi, natrium və litiuma oxş
eçkovski qaydasına uyğun olaraq, 4d– və
a yeddi elektron vardır: N: 1s 2 2s 2 2p 3 . 2p–təbə spinləri paralel oksigen atomunda 2p–təbəqəsində yerləşir: O: 1s 2 2s 2 2p 4 . Lakin 2p–təbəqəsindəki 4 elektronun heç də hamısının spinləri bir-birinə paralel ola bilməz. Ona görə də 4-cü elektron 2p –,2p –,2p –orbitalları ər hansı birind əş əticədə oksigen nləri antiparale o el , digər ikisini birində isə 1 elektron yerləşir ki, Hund qaydasına görə onların spinləri bir-birinə paralel olmalıdır. Eyni qayda ilə flüor 9 F atomunun elektron konfiqurasiyası alınır: F: 1s 2 2s 2 2p 5 . 2p–təbəqəsindəki 5 elektronun 4-ü 2p x –,2p y –,2p z –orbitalların ikisində hər bir orbitalda antiparalel spinə malik iki elektron olmaqla yerləşir. 2p–təbəqənin dolması təsirsiz qaz olan
10 Ne elementində sona çatır və beləliklə də dövri sistemdə 8 elementdən ibarət olan ikinci dövr tamamlanır. Sonra qələvi metal atomu natriumdan ( 11 Na) etibarən M layının (n=3) dolması başlayır. Lakin 3s– və 3p–təbəqələrin dolmasından sonra bu lay təsirsiz qaz atomu olan arqonla ( 18 Ar) bitir. Beləliklə, yenə də 8 elementdən ibarət olan daha bir qısa dövr alınır. Məhz buradan da elektron laylarının və elektron təbəqələrinin dolmasındakı (109.1) ideal ardıcıllığı pozulur. Belə ki, 19-cu element olan kaliumdan etibarən 4s–təbəqə dolmağa başlayır. Bu təbəqə dolduqdan sonra sıra nömrəsi z=21 olan kaliumda ilk dəfə 3d– təbəqəsi dolmağa başlayır /bax: (109.3)/. İdeal sxemə görə kaliumun 19-cu elektronu 3d– təbəqəsində yerləşməli idi. Lakin bu, həm kimyəvi, həm də spektroskopik faktlara zidd olardı. B ar olaraq, dolmuş təbəqələrdən kənarda yerləşən bir dənə s valent elektronuna (baxılan halda 4s) malik olmalıdır. Buna oxşar hal rubidium atomunda da meydana çıxır. Belə ki, onun 37-ci elektronu ideal sxemə görə 4d–təbəqəsində yerləşməli olduğu halda, 5s– təbəqəsində yerləşmiş olur. Maraqlıdır ki, (109.1) ideal dolma ardıcıllığı ilə müqayisədə arada buraxılmış bu 3d–təbəqənin dolması zamanı da bəzi pozuntular müşahidə olunur (bax: cədvəl 109.4). 3d–təbəqə dolduqdan sonra 4p–təbəqənin dolması başlayır və təsirsiz qaz atomu olan kriptonda ( 36 Kr) sona çatır. Bununla da 18 elementdən ibarət olan dördüncü dövr tamamlanır. Beşinci dövr yenə də qələvi metal atomu olan rubidiumda ( 37 Rb) 5s–təbəqənin dolması ilə başlayır. Bu təbəqə dolduqdan sonra, Kl 5p–təbəqələri dolur. Bununla da 18 elementdən ibarət olan yeni bir dövr təsirsiz qaz atomu olan ksenonla ( 54 Xe) bitir. Altıncı dövr qələvi metal atomu seziumda ( 55 Cs) 6s–təbəqənin dolması ilə başlayır. Bu təbəqə dolduqdan sonra 57-ci elektron lantan atomunda 5d–təbəqəsində yerləşir (yenə də bir pozuntu). Lantandan sonra gələn 58-ci elementdən, yəni seriumdan ( 58 Ce) etibarən 4f–təbəqəsi /ilk dəfə f–təbəqəsi, bax: (109.3)/ dolmağı başlayır. Bu təbəqə tamamilə dolduqdan sonra, 5d– və 6p–təbəqələri dolur və altıncı dövr təsirsiz qaz atomu olan radonla ( 86 Rn) tamamlanır. Yuxarıda deyilənlərə əsasən Mendeleyev cədvəlində dövrlərin quruluşunu 109.3 cədvəlindəki kimi göstərmək olar. Axırıncı sətirdə sual işarəsi yeddinci dövrün hələ tamamlanmadığını göstərir. Bu cədvəldən görünür ki, dövri sistemdə atomların elektron konfiqurasiyasını müəyyən etmək üçün atom orbitallarının aşağıdakı ardıcıllığından istifadə etmək olar: 1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d. (109.4) Lakin bu ardıcıllıqdan istifadə edərkən nəzərə almaq lazımdır ki, d– və f–təbəqələrin
732 dolması zamanı da bəzi pozuntular meydana çıxır. Məhz ona görə də dövri sistemdə elementlərin atomlarının elektron konfiqurasiyasını tam dolğunluğu ilə əks etdirən 109.4 cədvəlindən istifadə etmək əlverişlidir.
Cədvəl 109.3 Dövrlər Elektron halları Kimyəvi elementlərin sayı 1 2
1s 4 5 6 7 4s 3d 4p 5s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 2
8 8 10 6 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 14 5d 10 6p 6 7s 2 5f 14 6d 10 7p 6 ?
18 32
…
109.4 cədvəlini sxematik olaraq 109.1 şəklindəki kimi də göstərmək olar. Bu şəkli çoxelektronlu atomların enerji səviyyələrinin sxemi də adlandırırlar. 109.4 cədvəlində hər bir elementin atomu üçün əsas halın elektron konfiqurasiyası verilmişdir. Bütün elementlər iki hissəyə bölünmüşdür. Birinci hissəyə aid olan elementlər sol tərəfdə, ikinci hissəyə aid olan elementlər isə sağ tərəfdə yazılmışdır. Dövri sistemin uzun periodlu 109.1 və qısa periodlu 109.2 cədvəllərində də həmin kimyəvi elementlər sol və sağ tərəfdə olmaqla yazılır ki, oxşar xassəli kimyəvi elementlər bir-birinin altında yerləşmiş olsun və kimyəvi elementlərin xassələrindəki və optik spektrlərindəki periodiklik dərhal nəzərə çarpsın. Məsələn, Li, Na, K, Rb, Cs və Fr atomlarının hamısı bir-birinin altında yerləşir və onların hamısında dolmuş təbəqələrdən kənarda s–təbəqəsində bir dənə elektron vardır. Bu valent elektronu və ya optik elektron həmin elementlərin kimyəvi xassələrini və optik spektrlərini müəyyən etdiyindən, belə nəticəyə gəlmək olar ki, bütün qələvi metalların kimyəvi xassələri və optik spektrləri bir- birinə oxşar olmalıdır. Məsələn, bütün qələvi metalların optik spektrlərində bir-birinə oxşar olaraq s–, p–, d– və f–spektral seriyalar müşahidə olunur (Ё100). Deməli, dövri sistemdə hər bir dövr bitəndən sonra yeni dövr qələvi metal atomu ilə başlanır, yəni qələvi metalların kimyəvi xassələri və optik spektrləri periodik olaraq təkrarlanır. Buna oxşar olaraq da Be, Mg, Ca və s. elementlər də (bunlara bəzən qələvi torpaq elementləri də deyilir) dövri sistemdə bir-birinin altında yerləşir və onların xarici elektron təbəqəsi s 2
2 ,3s 2 ,4s 2 və s.). Bu, o deməkdir ki, həmin elementlərin də kimyəvi xassələri və optik spektrləri bir-birinə oxşardır və deməli, periodik olaraq təkrarlanır. Dövri sistemdə oxşar kimyəvi xassələrə və optik spektrlərə malik olan kimyəvi elementlər 8 dənə qrupda bir-birinin altında yerləşirlər. Hər bir qrup əsas və əlavə yarımqrup olmaqla iki yerə bölünür. Əsas yarımqrupun elementləri sol tərəfdə, əlavə yarımqrupun elementləri isə sağ tərəfdə bir-birinin altında yerləşdirilir.
733 734
735
736
737
738
739
Cədvəl 109.4 Dövr Kimyəvi element Elektron konfiqurasiyası İonlaşma potensialı, eV Əsas term 1
2 3 4 5 1 H hidrogen 1s 1 13,539 2 S 1/2
I 2 He helium 1s 2 24,45 1 S 0 Heliumun konfiqurasiyası +
3 Li litium 2s 1
5,37
2 S 1/2
4 Be berilium 2s 2 9,48
1 S 0 5 B bor 2s 2 2r 1 8,4
2 P 1/2
6 C karbon 2s 2 2r 2 11,217
3 P 0 7 N azot 2s 2 2r 3 14,47
4 S 3/2
8 O oksigen 2s 2 2r 4 13,56
3 P 2 9 F flüor 2s 2 2r 5 18,6
2 P 3/2
II 10 Ne neon 2s 2 2r 6 21,48
1 S 0 Neonun konfiqurasiyası +
11 Na natrium 3s 1
2,12
2 S 1/2
12 Mg maqnezium 3s 2 7,61
1 S 0 13 Al alüminium 3s 2 3r 1 5,96
2 P 1/2
14 Si silisium 3s 2 3r 2 7,39
3 P 0 15 P fosfor 3s 2 3r 3 10,3
4 S 3/2
16 S kükürd 3s 2 3r 4 10,31
3 P 2 17 Cl xlor 3s 2 3r 5 12,96
2 P 3/2
III 18 Ar arqon 3s 2 3r 6 15,69
1 S 0
Cədvəl 109.4 (davamı)
1 2 3 4 5 Arqonun konfiqurasiyası +
19 K kalium 4s 1
4,32
2 S 1/2
20 Ca kalsium 4s 2 6,09
1 S 0 21 Sc skandium 4s 2 3d 1 6,57
2 D 3/2
22 Ti titan 4s 2 3d 2 6,80
3 F 2 23 V vanadium 4s 2 3d 3 6,76
4 F 3/2
24 Cr xrom 4s 1 3d 5 6,74
7 S 3 25 Mn manqan 4s 2 3d 5 7,40
6 S 5/2
4s 2 3d 6 7,83
5 D 4 4s 2 3d 7 7,81
4 F 9/2
и елементляр кечид ⎪ ⎩ ⎪ ⎨ ⎧ никел Ni кобалт Co 28 27 дямир Fe 26
4s 2 3d 8 7,61
3 F 4 29 Cu mis 4s 1 3d 10 7,62
2 S 1/2
30 Zn sink 4s 2 3d 10 9,35
1 S 0 31 Ga qalium 4s 2 4p 1 3d 10 5,27
2 P 1/2
32 Ge germanium 4s 2 4p 2 3d 10 7,85
3 P 0 33 As arsen 4s 2 4p 3 3d 10 9,4
4 S 3/2
34 Se selen 4s 2 4p 4 3d 10 9,75
3 P 2 35 Br brom 4s 2 4p 5 3d 10 11,84
2 P 3/2
IV 36 Kr kripton 4s 2 4p 6 3d 10 13,94
1 S 0 Kriptonun konfiqurasiyası +
37 Rb rubidium 5s 1
4,16
2 S 1/2
V 38 Sr stronsium 5s 2 5,67 1 S 0
Cədvəl 109.4 (davamı)
1 2 3 4 5 39 Y ittrium 5s 2 4d 1 6,5
2 D 3/2
40 Zr sirkonium 5s 2 4d 2 6,84
3 F 2 41 Nb niobium 5s 1 4d 4 6,88
6 D 1/2
42 Mo molibden 5s 1 4d 5 7,10
6 S 3 43 Tc texnesium 5s 2 4d 5 7,28
7 S 5/2
5s 1 4d 7 7,7
5 F 5 5s 2 4d 8 7,7
4 F 9/2
и елементляр кечид ⎪ ⎩ ⎪ ⎨ ⎧ палладиум Pd родиум Rh рутениум Ru 44 46 45
5s 0 4d 10 8,5
1 S 0 47 Ag gümüş 5s 1 4d 10 7,54
2 S 1/2
48 Cd kadmium 5s 2 4d 10 8,95
1 S 0 49 In indium 5s 2 5r 1 4d 10 5,76
2 P 1/2
50 Sn qalay 5s 2 5r 2 4d 10 7,37
3 P 0 51 Sb sürmə 5s 2 5r 3 4d 10 8,5
4 S 3/2
52 Te tellur 5s 2 5r 4 4d 10 9,01
3 P 2 53 J yod 5s 2 5r 5 4d 10 10,44
2 P 1/2
V 54 Xe ksenon 5s 2 5r 6 4d 10 12,08
1 S 0 Ksenonun konfiqurasiyası +
55 Cs sezium 6s 1
3,88
2 S 1/2
56 Ba barium 6s 2 5,19
1 S 0 VI 57 La lantan 6s 2 5d 1 5,61
2 D 3/2
Cədvəl 109.4 (davamı)
1 2 3 4 5 6s 2 4f 2 5,91
3 H 4 6s 2 4f 3 5,76
4 I 9/2
6s 2 4f 4 6,31
5 I 4 6s 2 4f 5 6,30
6 H 5/2
6s 2 4f 6 5,10
7 F 0 6s 2 4f 7 5,67
8 S 7/2
6s 2 5d 1 4f 4 11,40
9 D 2 6s 2 5d 1 4f 8 6,74
8 H 17/2
6s 2 4f 10 6,82
5 I 8 6s 2 4f 11 6,90
4 I 15/2
6s 2 4f 12 6,90
3 H 6 6s 2 4f 13 6,90
2 F 7/2
6s 2 4f 14 6,20
1 S 0
лантанидля ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎩ ⎪⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎨ ⎧
Lu иттербиум Yb тулиум Tm ербиум Er щолмиум Ho диспрозиум Dy тербиум Tb гадолиниум Gd йевропиум Eu самариум Sm прометиум Pm неодим Nd празедим сериум Ce 71 70 69 68 67 66 65 64 63 62 61 60 Pr 59 58
6s 2 5d 1 4f 14 5,0
2 D 3/2
72 Hf hafnium 6s 2 5d 2 4f 14 7,0
3 F 2 73 Ta tantal 6s 2 5d 3 4f 14 7,88
4 F 1/2
74 W volfram 6s 2 5d 4 4f 14 7,98
5 D 0 75 Re renium 6s 2 5d 5 4f 14 7,87
6 S 5/2
6s 1 5d 7 4f 14 8,70
5 D 4 6s 2 5d 7 4f 14 9,0
4 F 1/2
VI и елементляр кечид ⎪ ⎩ ⎪ ⎨ ⎧ палладиум Pt иридиум Ir 78 77 осмиум Os 76
6s 1 5d 9 4f 14 9,0
3 D 3
Cədvəl 109.4 (davamı)
1 2 3 4 5 79 Au qızıl 6s 1 5d 10 4f 14 9,22
2 S 1/2
80 Hg civə 6s 2 5d 10 4f 14 9,20
1 S 0 81 Tl tallium 6s 2 6p 1 5d 10 4f 14 10,59
2 P 1/2
82 Pb qurğuşun 6s 2 6p 2 5d 10 4f 14 7,39
3 P 0 83 Bi bismut 6s 2 6p 3 5d 10 4f 14 8,0
4 S 3/2
84 Po polonium 6s 2 6p 4 5d 10 4f 14 8,43
3 P 2 85 At astat 6s 2 6p 5 5d 10 4f 14 9,40
2 P 1/2
VI 86 Rn radon 6s 2 6p 6 5d 10 4f 14 10,69
1 S 0 Radonun konfiqurasiyası +
87 Fr fransium 7s 1
4,0
2 S 1/2
88 Ra radium 7s 2 5,28
1 S 0 89 Ac aktinium 7s 2 6d 1 5,5
2 D 3/2
7s 2 6d 2 5,7
3 F 2 7s 2 6d 1 5f 2 5,7
4 K 11/2
7s 2 6d 1 5f 3 4,0
5 L 6 7s 2 6d 1 5f 4
6 L 11/2
7s 2 5f 6
7 F 0 7s 2 5f 7
S 7/2
7s 2 6d 1 5f 7
D 2 7s 2 6d 1 5f 8
8 H 17/2
7s 2 5f 10
5 I 8 VII актинидля ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎩ ⎪⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎨ м ейнштейниу Es м калифорниу Cf берклиум Bk кцриум Cm амерсиум Am плутониум Pu нептуниум Np уран U ум протактини Pa 99 98 97 96 95 94 93 92 91 ⎧
Th 90
7s 2 5f 11
4 I 15/2
Cədvəl 109.4 (davamı)
1 2 3 4 5 7s 2 5f 12
3 H 6 7s 2 5f 13
F 7/2
7s 2 5f 14
1 S 0
⎪
⎩ ⎪ ⎪ ⎨ ⎧
Lr нобелиум No иум менделейев Md фермиум Fm 103
) ( ) ( 102
101 100
7s 2 6d 1 5f 14
D 1/2
104 (Ku) kurçatovium 7s 2 6d 2 5f 14
F 2 105 (Ns) nilsborium 7s 2 6d 3 5f 14
F 1/2
106 7s 2 6d 4 5f 14
D 0 107 7s 2 6d 5 5f 14
S 1/2
108 7s 2 6d 6 5f 14
VII 109 7s 2 6d 7 5f 14
113 * - – 118 * 7p 104 Ru
– 112 * 90 Th – 103
Lr 89 Ac 87 Fr - – 88 Ra 6d 5f 6d 7s (32) VII вбмк 81 Tl
Rn 6p 72 Hf
– 80 Hg 58 Ce – 71
Lw 57 La 55 Cs – 56 Ba 5d 4f (14) 5d 6s (32) VI вбмк 49 Jn
Xe 5p 39 V
Cd 37 Rb – 38 Sr 4d 5s (18) V вбмк 31 Ga
Kr 4p 21 Sc
– 30 Zn 19 K – 20
Ca 3d (10) 4s (18) IV вбмк 13 Al
Ar 3p 11 Na
– 12 Mg 3s (8) III вбмк 13 Al – 18 Ar 2p (6) 3 Li
– 4 Be 2s (8) II вбмк 1 H – 2 He 1s (2) (2) I вбмк 113
* - – 118 * 7p 104 Ru
– 112 * 90 Th – 103
Lr 89 Ac 87 Fr - – 88 Ra 6d 5f 6d 7s (32) VII вбмк 113 *
– 118 * 7p 104 Ru
– 112 * 90 Th – 103
Lr 89 Ac 87 Fr - – 88 Ra 6d 5f 6d 7s (32) VII вбмк 81 Tl
Rn 6p 72 Hf
– 80 Hg 58 Ce – 71
Lw 57 La 55 Cs – 56 Ba 5d 4f (14) 5d 6s (32) VI вбмк 81 Tl
Rn 6p 72 Hf
– 80 Hg 58 Ce – 71
Lw 57 La 55 Cs – 56 Ba 5d 4f (14) 5d 6s (32) VI вбмк 49 Jn
Xe 5p 39 V
Cd 37 Rb – 38 Sr 4d 5s (18) V вбмк 49 Jn
Xe 5p 39 V
Cd 37 Rb – 38 Sr 4d 5s (18) V вбмк 31 Ga
Kr 4p 21 Sc
– 30 Zn 19 K – 20
Ca 3d (10) 4s (18) IV вбмк 31 Ga
Kr 4p 21 Sc
– 30 Zn 19 K – 20
Ca 3d (10) 4s (18) IV вбмк 13 Al
Ar 3p 11 Na
– 12 Mg 3s (8) III вбмк 13 Al – 18 Ar 3p 11 Na
– 12 Mg 3s (8) III вбмк 13 Al – 18 Ar 2p (6) 3 Li
– 4 Be 2s (8) II вбмк 13 Al – 18 Ar 2p (6) 3 Li
– 4 Be 2s (8) II вбмк 1 H – 2 He 1s (2) (2) I вбмк 1 H – 2 He 1s (2) (2) I вбмк Download 18.1 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|