Atomun quruluşu. Dövri qanun və dövri sistem

Atom müsbət yüklü nüvədən və onun ətrafında hərəkət edən elektronlardan ibarətdir. Nüvədə protonlar (yükü $+1$, kütləsi təqribən 1 a.k.v.) və neytronlar (yüksüz, kütləsi təqribən 1 a.k.v.) var. Elektronun yükü $-1$, kütləsi isə protonun kütləsindən təqribən 1836 dəfə kiçikdir.

• protonların sayı = sıra nömrəsi $Z$ = neytral atomda elektronların sayı;
• kütlə ədədi $A=Z+N$, buradan neytronların sayı $N=A-Z$.

Məsələn, $^{39}_{19}\mathrm{K}$ atomunda 19 proton, 19 elektron və $39-19=20$ neytron var.

İzotoplar protonlarının sayı eyni, neytronlarının sayı fərqli olan atomlardır: $^{35}\mathrm{Cl}$ və $^{37}\mathrm{Cl}$; hidrogenin protium $^1\mathrm{H}$, deyterium $^2\mathrm{H}$ və tritium $^3\mathrm{H}$ izotopları. İzotopların kimyəvi xassələri eynidir, çünki elektron quruluşları eynidir. Kimyəvi element nüvə yükü eyni olan atomlar növüdür. Elementin nisbi atom kütləsi izotopların kütlələrinin təbiətdəki paylarına görə orta qiymətidir: $A_r(\mathrm{Cl})=35\cdot0{,}75+37\cdot0{,}25=35{,}5$.

Elektronlar enerji səviyyələrində ($n=1,2,3,\ldots$) yerləşir; səviyyədə ən çox $2n^2$ elektron ola bilər. Səviyyələr yarımsəviyyələrə bölünür: $s$ (1 orbital, ən çox 2 elektron), $p$ (3 orbital, 6 elektron), $d$ (5 orbital, 10 elektron), $f$ (7 orbital, 14 elektron).

Doldurulma qaydaları:

• Pauli prinsipi: bir orbitalda əks spinli ən çox 2 elektron ola bilər.
• Hund qaydası: eyni yarımsəviyyədə elektronlar əvvəlcə orbitallara bir-bir yerləşir.
• Kleçkovski qaydası: yarımsəviyyələr enerjinin artması ardıcıllığı ilə dolur: $1s\,2s\,2p\,3s\,3p\,4s\,3d\,4p$.

1–4-cü dövr elementlərindən nümunələr:

• $_{11}\mathrm{Na}$: $1s^22s^22p^63s^1$
• $_{17}\mathrm{Cl}$: $1s^22s^22p^63s^23p^5$
• $_{20}\mathrm{Ca}$: $1s^22s^22p^63s^23p^64s^2$ ($4s$ yarımsəviyyəsi $3d$-dən əvvəl dolur)
• $_{26}\mathrm{Fe}$: $1s^22s^22p^63s^23p^63d^64s^2$
• istisnalar: $_{24}\mathrm{Cr}$ $\ldots3d^54s^1$ və $_{29}\mathrm{Cu}$ $\ldots3d^{10}4s^1$ (bir elektron $4s$-dən $3d$-yə keçir).

Kation əmələ gələndə elektronlar əvvəlcə xarici $4s$ yarımsəviyyəsindən çıxır: $\mathrm{Fe^{2+}}$ $\ldots3d^6$, $\mathrm{Fe^{3+}}$ $\ldots3d^5$.

Elektronların sonuncu hansı yarımsəviyyəyə daxil olmasından asılı olaraq elementlər $s$-, $p$-, $d$- və $f$-elementlərə bölünür. $s$- və $p$-elementlər əsas yarımqruplarda, $d$-elementlər əlavə yarımqruplarda yerləşir.

Dövri qanun (D. İ. Mendeleyev, 1869): elementlərin və onların birləşmələrinin xassələri atom kütlələrindən dövri asılıdır. Müasir tərifə görə xassələr atom nüvəsinin yükündən dövri asılıdır. Dövriliyin səbəbi xarici elektron təbəqəsinin quruluşunun dövri təkrarlanmasıdır.

Dövri sistemdə 7 dövr var: 1, 2, 3-cü dövrlər kiçik (2, 8 və 8 element), 4–7-ci dövrlər böyük dövrlərdir (4-cü və 5-ci dövrdə 18 element). 8 qrupun hər biri əsas və əlavə yarımqrupa bölünür.

• dövrün nömrəsi = enerji səviyyələrinin sayı;
• əsas yarımqrup elementlərində qrupun nömrəsi = xarici təbəqədəki elektronların sayı = ən yüksək oksidləşmə dərəcəsi (flüor və oksigen istisnadır).

Dövr üzrə soldan sağa nüvənin yükü artır, atomun radiusu kiçilir, elektromənfilik artır. Metallıq xassələri zəifləyir, qeyri-metallıq xassələri güclənir. Oksid və hidroksidlərin xassələri əsasidən amfoterə, sonra turşu xassəsinə keçir: III dövrdə $\mathrm{Na_2O}$ və $\mathrm{MgO}$ əsasi, $\mathrm{Al_2O_3}$ amfoter, $\mathrm{SiO_2}$, $\mathrm{P_2O_5}$, $\mathrm{SO_3}$, $\mathrm{Cl_2O_7}$ turşu oksidləridir.

Əsas yarımqrupda yuxarıdan aşağı enerji səviyyələrinin sayı artır, radius böyüyür, xarici elektronlar nüvə ilə zəif saxlanılır. Metallıq xassələri güclənir, qeyri-metallıq xassələri və elektromənfilik azalır: Li, Na, K sırasında metalların aktivliyi artır, F, Cl, Br, I sırasında oksidləşdiricilik azalır.