Элементтердің периодтық жүйесінің физикалық түсіндірілуі

Элементтердің периодтық жүйесінің негізгі заңдылықтары: Менделеев кестесінің 1-ші және 2-ші периодтарының аумағында деңгейлердің толтырылу тәртібі сутегі атомындағы деңгейлердің үлгісімен сәйкес келеді.
n = 1 қабатта тек s қабық толтырылады; n=2 қабаттың алдымен s,одан кейін p қабығы толтырылады.
Егер күрделі атомдар үшін де осы идеал желі қолдануға жарайтын болса,онда калийда (z=19)3d-қабық толтырыла басталар еді.
Бірақ калийдің Бірақ калийдің 3d және 4s күйлеріндегі электрондардың энергиялары мынаған тең:
E_3d=-2πRħc/〖(3-0,146)〗^2 =-2πRħc/〖(2,584)〗^2 ,E_4s=-2πRħc/〖(4-2,23)〗^2 =-2πRħc/〖(1,77)〗^2
Осыдан E_3d>E_4s екендігі келіп шығады,сондықтан тереңірек орналасқан 4s деңгейі алдымен,одан кейін барып 3d деңгейі толтырылады.Демек,үшінші период,екінші период сияқты,тек 8 элементтен тұрады(11Na-18Ar) және атомдарының 3s және 3p қабықтары болады.
Бірінші период барлығы екі элементтен,екінші және үшінші периодтар 8 элементтен,төртінші және бесінші периодтар 18 элементтен,ал алтыншы және жетінші периодтар 32 элементтен тұрады(жетінші период аяқталмаған).
Периодтық жүйенің әр периоды сілтілік металдан басталады;оның электрондық конфигурациясында тек жалғыз сыртқы s электрон болады.Барлық элементтер ішінде сілтілік металдар атомдарының иондану потенциалы ең төмен.Сондықтан бұл атомдар сыртқы s электрондарын басқа элемент атомдарына оңай бере алады.Сілтілік металдардың жоғары химиялық активтілігі осыдан.
Әрбір период He,Ne,Ar,Kr,Xe,Rn инертті газдар атомымен аяқталады.Осы атомдардың сыртқы s-p-қабығы 8 электроннан тұрады(гелийден басқалары);бұлар ерекше ықшамды,симметриялы және берік байланысқан жүйе құрып тұрады.Сондықтан инертті газдар атомдарының иондану потенциалы ең жоғары.Бұлардың басқа атомдармен химиялық қосылысқа түспейтіндігі осыған байланысты.Керісінше,периодтық жүйенің көршілес жетінші тобындағы элементтері фтор,хлор,бром,иод – химиялық өте активті(белсенді).Мұның себебі бұлардың s-p-қабығы жеті электроннан тұрады;сондықтан ол тұйықталған қабық болуға жетіспейтін сегізінші электронды қосып алу арқылы оңай толықтырылуы мүмкін.
Периодтық жүйенің әрбір периодының жартысы ауыспалы элементтермен аяқталады.Бұлар үш үштен тұратын элементтер:темір,кобальт,никель,рутений,родий,палладий,осмий,иридий,платина.
Ерекше назар аударуға болатын церийден бастап лютецийға дейінгі 14 элемент лантанидтер немесе сирек жер элементтері деп аталады.Бұларда ішкі 4f-қабықша толтырылады.Сонда сыртқы қабықтар іс жүзінде өзгеріссіз қалатындықтан,барлық сирек жер элементтерінің химиялық қасиеттері бір біріне өте жақын болады.Сондықтан бұларды бірінен бірін ажырату қиын.
Лантанидтерге ұқсас актинидтер деп аталатын 14 элемент бар.Бұлар торийден бастап лоуренцийге дейінгі элементтер.Бұларда ішкі 5f-қабық толтырылады,ал сыртқы қабықтар іс жүзінде өзгеріссіз қалады.Сондықтан лантанидтер сияқты актинидтердің де химиялық қасиеттері өте ұқсас болады.