При строительстве элементов третьего периода опять, используя минимальное усложнение - увеличение энергии, переходим на третий уровень, и уже на нём начинаем располагать новые «добавленные» электроны: опять сложением - 11Na 3s1; умножением - 12Ma 3s2; сочетанием - 13Al 3s23p1, 14Si 3s23p2, ... 18Ar 3s23p6. Так Природа построила все элементы третьего периода.
Для строительства элементов четвёртого периода пространство третьего уровня позволяет располагать другие «добавленные» электроны, но минимальная энергия целого атома заставляет предварительно заполнить начало следующего, четвёртого уровня: опять сложением - 19K 4s1 и умножением - 20Ca 4s2. И только после этого продолжается заполнение ранее недостроенного третьего уровня на подуровне 3d следующим по сложности порядком Идеальной математики – размещением 4й ступени, опять минимальным: «по два из трёх» (aa,ab,ac,bc,ba,ca,cb,bb,cc). Но на третьем уровне часть комбинаций такого размещения (aa,ab,ac,bc) уже использована для строительства подуровней 3s2 (aa) и 3p6 (ab,ac,bc). Неиспользованными остаются только пять орбиталей для комбинаций (ba,ca,cb,bb,cc) – новый вклад, а их образуют десять «добавленных» электронов. Поэтому таким порядком строятся следующие десять элементов: 21Sc… 30Zn. При этом первые пять элементов от 21Sc 4s23d1 до 25Mn 4s23d5 образуются по комбинациям (ba,ca и начало cb), зеркально повторяющим комбинации(ab,ac и начало bc) сочетания, по которым строились элементы от 5B до 9F и от 13Al до 17Cl. Поэтому элементы Sc-Mn попадают в аналогичные группы Периодической таблицы Д.И.Менделеева, но по «зеркальным» свойствам выделены голубым цветом. Далее, по комбинациям (конец cb и bb,cc), «зеркально» повторяющим комбинацию (aa), образуется особая группа d-переходных металлов 26Fe 4s23d6, 27Co 4s23d7, 28Ni 4s23d8, а также 29Cu 4s13d10(4s23d9) и 30Zn 4s23d10 – все тоже «зеркальные» (например, построенным по комбинации aa: 3Li 1s22s1 и 4Be 1s22s2) и потому «голубые».
Четвёртый период таблицы Д.И.Менделеева заканчивается заполнением подуровня 4p обычным сочетанием «по два из трёх» шести элементов: 31Ga 4s23d104p1 … 36Kr 4s23d104p6.
Теперь понятна повторяющаяся логика усложнения электронных оболочек очередных элементов пятого периода: от 37Rb 5s1 до 54Xe 5s25p6.
Начало шестого периода – тоже стандартно: сложением - 55Cs 6s1 и умножением - 56Ba 6s2. Далее продолжает заполняться четвёртый уровень на подуровне 4f, перебором комбинаций теперь уже следующего порядка Идеальной математики с минимальным усложнением - размещением «по два из четырёх» электронов (обозначим их a,b,c,d), опять разнящихся своими квантовыми числами n,l,m,s. При этом всего возможных комбинаций должно быть (aa,ab,ac,bc,ba,ca,cb,bb,cc,ad,bd,cd,dd,da,db,dc). Но на четвёртом уровне, на подуровнях 4s2,4p6,4d10, уже заполнены комбинации (aa,ab,ac,bc,ba,ca,cb,bb,cc). Осталось заполнить только комбинации (ad,bd,cd,dd,da,db,dc), а в них – четырнадцать «добавляемых» электронов. Поэтому, таким порядком добавления электронов на подуровне 4f строятся следующие четырнадцать элементов: 57La…70Yb. Вот почему они «вывалились» в краткой и полудлинойформах Периодической таблицы (в таблице нет комбинаций, подобных им)в отдельную побочную подгруппу лантаноидов.
Остановимся на явлении «размывания периодичности».
Известно, что наибольшей устойчивостью обладают незаполненные (d0,f0), наполовину заполненные (d5,f7) и полностью заполненные (d10,f14) подуровни. Поэтому «добавляемому» электрону энергетически выгодно перейти на эти устойчивые или близкие к ним подуровни, нарушая, «размывая» периодичность. Поводом для перехода может служить малейшее возбуждение атома. И вариантов перехода может быть больше одного, например - 91Pa (7s25f3) 7s26d15f2, 7s26d25f1. Но этим сообщением подчёркивается, что в любом наблюдаемом случае «размывания периодичности» всегда имеется задуманная Природой единственная идеальная форма электронной оболочки атома (приведенная в круглых скобках), назовём её – нормальной. Ранее мы обошли вниманием примеры такого отклонения от нормы: уже пройденные 24Cr(4s23d4)4s13d5, 29Cu (4s23d9) 4s13d10, 41Nb(5s24d3) 5s14d4, 42Mo(5s24d4) 5s14d5, 44Ru (5s24d6) 5s14d7, 45Rh (5s24d7) 5s14d8, 46Pd (5s24d8) 5s04d10, 47Ag (5s24d9) 5s14d10 и следующие далее 78Pt (6s25d8) 6s15d9, 79Au (6s25d9) 6s15d10, 111Rg(7s26d9) 7s16d10, объединяемые в особую группу общим свойством – переходом «добавляемого» электрона с s-подуровня на более ближний, но более устойчивый вновь создаваемый d-подуровень.
Лантаноиды образуются заполнением 4f подуровня. В то же время совсем рядом расположен незаполненный 5d подуровень, а разница энергий между ними настолько мала, что при незначительном возбуждении один или даже два электрона легко переходят с 4f на 5d и становятся валентными.
Родоначальник группы - 57La (6s24f1)6s25d1 – первый пример отклонения от нормы такого рода: его «добавляемый» (первый для 4f) электрон располагается на 5d1, ради создания более устойчивого 4f0. Вместе со следующими далее: 58Ce (6s24f2)6s25d14f1, 64Gd (6s24f8)6s25d14f7, 89Ac (7s25f1)7s26d1, 90Th (7s25f2)7s26d2, 91Pa (7s25f3)7s26d15f2,7s26d25f1 92U (7s25f4)7s26d15f3, 96Cm (7s25f8)7s26d15f7 - эти примеры «размывания периодичности» объединяются в другую особую группу общим свойством – переходом «добавляемого» электрона с f-подуровня на более дальний d-подуровень, ради более устойчивого оставляемого f-подуровня.
За этими исключениями опять следуют нормальные лантаноиды 59Tc 6s24f3…63Eu 6s24f7 и 65Tb 6s24f9 …70Yb 6s24f14.
Сам 57La (6s24f1)6s25d1 справедливо будет поместить первым в верхнем ряду побочной группы, чтобы теперь все 14 лантаноидов (в их нормальной, невозбуждённой форме) были, наконец, вместе рядом, выстроенные по количеству «добавляемых» 4f электронов, от 4f1 до 4f14. Тогда 64Gd (6s24f8)6s25d14f7 переместится с последнего в верхнем ряду на почётное для его особого статуса место - первое в нижнем ряду. При такой трансформации таблицы становится очевидной природа условного деления лантаноидов на два семейства: цериево – верхний ряд семи элементов 57La…63Eu, построенных по комбинациям (ad,bd,cd и начало dd); тербиево (чаще - иттриево) – нижний ряд семи элементов 64Gd…70Yb, построенных по комбинациям (da,db,dc и конец dd) . Многие свойства этих семейств «зеркально» изламываются на Gd, например: величины ионных радиусов; кристаллографические данные; тетрад-эффект устойчивости комплексных соединений и др. Причина «зеркальности» 4f подуровня подобна рассмотренной выше «зеркальности» 3d подуровня (сравните соответствующие комбинации).
Несмотря на устоявшееся мнение, что следующий элемент 71Lu 6s25d1 тоже относится к лантаноидам и даже размещается вместе с ними (последним) в этой побочной группе, данным сообщением он доказательно исключается из неё. Но, благодаря своим свойствам, очень родственным лантаноидам, он заслуженно размещается в почётной клеточке таблицы, занимаемой прежде самим лантаном. Такое перемещение 71Lu будет справедливым по отношению к 21Sc 4s23d1 и 39Y 5s24d1, с которыми лантаноиды образуют особую группу редкоземельных элементов (сравните их комбинации). Теперь все нелантаноиды (Sc,Y,Lu) среди редкоземельных элементов окажутся на таблице в равных условиях.
Далее, аналогично подуровням четвёртого и пятого периодов, в шестом периоде продолжают заполняться: подуровень 5d - размещением «по два из трёх» от 71Lu 6s25d1до 80Hg 6s25d10, образуя особую группу d-переходных металлов Os,Ir,Pt, а также Au и Hg – все «голубые»; подуровень 6p – сочетанием «по два из трёх», образуя элементы от 81Tl 6s25p1 до 86Em 6s26p6. Так Природа построила все элементы шестого периода.
Аналогично шестому, усложняются элементы седьмого периода от 87Fr 7s1 до 118Uuo 7s27p, только «ещё формируемые» подуровни возрастают на единицу.
Так, на подуровне 5f размещением «по два из четырёх» строятся очередные 14 элементов, вновь образующие отдельную побочную подгруппу – актиноидов.
У актиноидов различие энергетических состояний электронов подуровней 5f и 6d ещё меньше, чем у лантаноидов 4f и 5d. Поэтому «добавленные» электроны первых актиноидов легко переходят на 6d, становясь валентными, повышая общую валентность элемента вплоть до +6. Эта сверхлёгкая возбудимость актиноидов создаёт трудности точного установления их действительных электронных конфигураций. От Th до Am энергии заполняемых орбиталей подуровней 5f, 6d, 7s и 7p очень близки, они способны перекрываться, а энергии перехода электронов между ними лежат в пределах обычных химических связей. Но чётко установленная данным сообщением нормальная форма элементов (в круглых скобках) позволяет выстроить актиноиды по-новому.
Отдельная группа актиноидов должна начинаться с самого 89Ac (7s25f1)7s26d1. Далее идут: 90Th (7s25f2)7s26d2, 91Pa (7s25f3)7s26d15f2,7s26d25f1, 92U (7s25f4)7s26d15f3, 93Np 7s25f5, 94Pu 7s25f6, 95Am 7s25f7 – верхний ряд, построенный комбинациями (ad,bd,cd и начало dd); 96Cm (7s25f8) 7s26d15f7, 97Bk 7s25f9, 98Cf 7s25f10, 99Es 7s25f11, 100Fm 7s25f12, 101Md 7s25f13, 102No 7s25f14 – нижний ряд, построенный комбинациями (da,db,dc и конец dd). «Зеркальный» излом свойств актиноидов - на 96Cm (сравните соответствующие комбинации).