ной оболочки атома сле-

дующего элемента второго периода — бериллия (Z = 4) — выра-

жается схемой „

2s

Be

или формулой ls22s2. Таким образом, как и в первом периоде, построение второго периода начинается с элементов, у которых впервые появляются 5-электроны нового электронного слоя. Вследствие сходства в структуре внешнего электронного слоя, такие элементы проявляют много общего и в своих химических свойствах. Поэтому их принято относить к общему семейству s-элементов.

В

Электронная структура атома следующего за бериллием элемента — бора (Z — 5) изобразится схемой

2s f

1L

и может быть выражена формулой ls22s22p4.

При увеличении заряда ядра еще на единицу, т. е. при переходе к углероду (Z = 6), число электронов на 2р-подуровне возрастает до 2: электронное строение атома углерода выражается формулой ls22s22p2. Однако этой формуле могла бы соответствовать любая из трех схем:

2р

с

т I

(1)

(2)

Согласно схеме (1), оба 2р-электрона в атоме углерода занимают одну и ту же орбиталь, т. е. их магнитные квантовые числа одинаковы, а направления спинов противоположны; схема (2) означает, что 2р-электроны занимают разные орбитали (т. е. обладают различными значениями т) и имеют противоположно направленные спины; наконец, из схемы (3) следует, что двум 2р-электронам соответствуют разные орбитали, а спины этих электронов направлены одинаково.

Анализ атомного спектра углерода показывает, что для невоз-буждеиного атома углерода правильна именно последняя схема, соответствующая наибольшему возможному значению суммарного спина атома (так называется сумма спинов всех входящих в состав атома электронов; для схем атома углерода (1) и (2) эта сумма равна нулю, а для схемы (3) равна единице).

Такой порядок размещения электронов в атоме углерода представляет собой частный случай общей закономерности, выражаемой правилом Хуида: устойчивому состоянию атома соответствует такое распределение электронов в пределах энергетического подуровня, при котором абсолютное значение суммарного спина атома максимально.

Отметим, что правило Хунда не запрещает другого распределения электронов в пределах подуровня. Оно лишь утверждает, что максимальное значение суммарного спина атома соответствует устойчивому, т. е. невозбужденному состоянию, в котором атом обладает наименьшей возможной энергией; при любом другом распределении электронов энергия атома будет иметь большее значение, так что он будет находиться в возбужденном,, неустойчивом состоянии.

Пользуясь правилом Хунда, нетрудно составить схему электронного строения для атома следующего за углеродом элемента — азота (Z = 7);

f f t

Этой схеме соответствует формула ls22s22p5.

Теперь, когда каждая из 2р-орбиталей занята одним электроном, начинается попарное размещение электронов на 2р-орбита-лях. Атому кислорода (Z — 8) соответствует формула электронного строения ls22s22p4 и следующая схема:

1 1

У атома фтора (Z = 9) появляется еще один 2р-электрон. Его электронная структура выражается, следовательно, формулой

ls22s2p5 и схемой:

25

tUtll f f

Наконец, у атома неона (Z = 10) заканчивается заполнение 2р-подуровня1 а тем самым заполнение второго энергетического уровня (L-слоя) и построение второго периода системы элементов.

Таким образом, начиная с бора (Z = 5) и заканчивая неоном (Z ~ 10), происходит заполнение р-подуровня внешнего электронного слоя; элементы этой части второго периода относятся, следо-вательно, к семейству р-э лементов.

3d

Атомы натрия (Z=ll) и магния (Z — 12) подобно первым элементам второго периода — литию и бериллию — содержат во внешнем слое соответственно один или два s-электрона. Их строению отвечают электронные формулы ls22s22p63s'1 (натрий) и ls22s22p63s2 (магний) и следующие схемы:

3d

3Р 1—I I I I 2р

3s

Na

t

зр

Далее, начиная с алюминия (Z=13), происходит заполнение подуровня Зр. Оно закапчивается у благородного газа аргона (Z = 18), электронное строение которого выражается схемой

3d

3$

н м и

и формулой ls22s22p63s23pe.

Таким образом, третий период, подобно второму, начинается с двух s-элементов, за которыми следует шесть р-элементов. Структура внешнего электронного слоя соответствующих элементов второго и третьего периодов оказывается, следовательно, аналогичной. Так, у атомов лития и натрия во внешнем электронном слое находится по одному s-электрону, у атомов азота и фосфора — по два s- и по три р-электрона и т. д. Иначе говоря, с увеличением заряда ядра электронная структура внешних электронных слоев атомов периодически повторяется. Ниже мы увидим, что это справедливо и для элементов последующих периодов. Отсюда следует, что расположение элементов в периодической системе соответствует электронному строению их атомов. Но электронное строение атомов определяется зарядом их ядер и, в свою очередь, определяет свойства элементов и их соединений. В этом и состоит сущность периодической зависимости свойств элементов от заряда ядра их атомов, выражаемой период