ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Аналитические группы катионов и периодическая система элементов Менделеева из "Аналитическая химия" Аналитическая классификация катионов, сложившаяся на осно-ве многолетних лабораторных исследований, долгое время счита-лась условной. Один из основоположников системы — H.A. Мен-I шуткин считал созданную им сульфидную систему искусственной, М построенной на свойствах и реакциях некоторых химических соеди-нений, применяемых в анализе Зарубежные школы химиков также л рассматривали аналитическую классификацию как чисто условную группировку, основанную на специфической растворимости солей, не связанную с классификацией общих химических свойств элементов . [c.17] На Эрзаце приведена периодическая система Д. И. Менделеева. В электронной конфигурации показан подуровень, на котором согласно правилу Хунда и правилам В. М. Клечковского размещается электрон, завершающий строение нейтрального атома , обладающего наименьшей возможной энергией. [c.18] По правилу Хунда устойчивому состоянию атома соответствует такое распределение электронов в пределах энергетического подуровня, при котором абсолютное значение суммарного спина атома максимально. Анализ атомных спектров элементов показывает, что орбитали данного подуровня заполняются сначала по одному, а затем по другому электрону. При этом электроны с противоположными сп Ьнами спариваются, образуя электронное облако, и тогда их суммарный спин становится равным нулю. Следовательно, максимальное значение суммарного спина атома соответствует наибольшему числу неспаренных электронов, имеющих одинаковый спин. [c.18] 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. [c.18] Энергия электрона в многоэлектронном атоме определяется значениями не только главного, но и орбитального квантового числа. Зависимость энергии электрона от главного и орбитального квантовых чисел была исследована советским ученым В. М. Клеч-ковским, который установил, что энергия электрона возрастает по мере увеличения суммы этих двух квантовых чисел, т. е. величины п + I). Он сформулировал два правила. Первое — при увеличении заряда ядра атома последовательное заполнение электронных орбиталей происходит от орбиталей с меньшим значением суммы главного и орбитального квантовых чисел ( + /) к орбиталям с большим значением этой суммы. Второе правило утверждает, что при одинаковых значениях суммы п + /) заполнение орбиталей происходит последовательно в направлении возрастания значения квантового числа п. [c.18] Такой же повышенной энергетической устойчивостью обладают и электронные конфигурации с ровно наполовину заполненным подуровнем. Этим объясняется провал одного 4з-электрона в атоме хрома на 3 -подуровень, в результате которого атом хрома приобретает устойчивую электронную структуру 15 25 2р 35 3у0 3с 45 с ровно наполовину заполненным 3 -подуровнем. Аналогичный провал бх-электрона на 4 -подуровень происходит и в атоме молибдена. Такие же провалы имеют место и в атомах ниобия, рутения, родия, палладия и платины. [c.19] Как известно из курса неорганической химии, химические и и химико-аналитические свойства атомов элементов и их ионов зависят от следующих факторов от электронной конфигурации атомов и их ионов, от заряда и радиуса иона, от ионного потенциала и потенциала ионизации, от окислительно-восстановительного потенциала, от основности, амфотерности и кислотности анализируемого вещества, от способности образовывать комплексы, от поляризуемости ионов и их способности вызывать поляризацию других ионов, от pH раствора. [c.19] Одной из важнейших химико-аналитических характеристик ионов является ионный потенциал = 2// г, где Z — заряд иона, а / — ионный радиус. Ионным потенциалом называется отношение числа электрических зарядов иона к ионному радиусу, что характеризует плотность заряда. [c.19] Блок нашла, что если ионный потенциал меньше 4, то гидроксид — основание, при Р), равном 4 — 6, гидроксид амфоте-зен, если же ионный потенциал больше 6, гидроксид — кислота. 1онный потенциал Р, находится делением заряда иона на ионный радиус. [c.19] Для вычисления lg /р г, нужно знать потенциал ионизации, выражаемый в электрон-вольтах, и ионный радиус, выражаемый в ангстремах. [c.20] Потенциал ионизации /р характеризует способность нейтрального атома терять часть своих электронов. Он измеряется энергией, необходимой для отрыва электрона от атома или иона, и количественно характеризует прочность связи данного электрона с атомом. Особенно характерны первые потенциалы ионизации, отвечающие отщеплению первого электрона от нейтрального атома. Чем меньше потенциал ионизации, тем легче атом теряет электрон. Потенциал ионизации химических элементов находится в периодической зависимости от заряда ядра атома. [c.20] У атомов одной и той же подгруппы периодической системы с увеличением порядкового номера элемента и заряда ядра атома потенциал ионизации уменьшается, что свидетельствует об усилении металлических и ослаблении неметаллических свойств. Эта закономерность связана с возрастанием радиусов атомов и уменьшением эффективного заряда ядра вследствие увеличени-я числа промежуточных электронных слоев, расположенных между ядром атома и внешними электронами. Следовательно, растущее удаление внешних электронов от ядра и уменьшение его эффективного заряда приводит к ослаблению связи внешних электронов с ядром и к уменьшению потенциала ионизации (табл. 4). [c.20] При вычислении Ig /р Г( берут первый потенциал ионизации щелочных металлов, второй потенциал щелочноземельных металлов и третий потенциал ионизации металлов, образующих полуторные окислы (А1, In, Сг, Fe и т. д.). [c.20] По данным Ф. М. Шемякина, произведение квадрата суммы потенциалов ионизации на ионный радиус есть величина постоянная (табл. 5). [c.21] Ознакомившись с основными химико-аналитическими характеристиками атомов и их ионов, рассмотрим состав и основные особенности катионов аналитических групп кислотно-щелочной системы анализа. [c.21] К первой аналитической группе катионов относится также катион аммония который по ионному радиусу занимает промежуточное положение между К и и вступает в реакции с реагентами на ион К . [c.22] При анализе полного состава катионы первой группы подразделяют на две подгруппы первая подгруппа — К , НЬ , Сз+ и Рг+ она осаждается общими реагентами Кад [Со (N02)0] или же КаНС4Н40в вторая подгруппа (Ы , N8 ) общего реагента не имеет. [c.22] Катионы группы щелочных металлов и аммония входят в первую аналитическую группу кислотно-щелочной системы. К этой группе относятся ионы щелочных металлов, составляющих IА подгруппу периодической системы элементов Д. И. Менделеева. Атомы их обладают единственным -электроном, расположенным на внешнем подуровне. Эти элементы характеризуются минимальным значением ионизационных потенциалов и образованием катионов сферической симметрии, которая обусловливает их устойчивость, отсутствие окраски и слабую поляризуемость. Химические свойства катионов первой аналитической группы определяются главным образом электростатическими взаимодействиями. Химические связи их имеют обычно ионный характер, и только литий, характеризующийся небольшой величиной атомного и ионного радиусов, обладает поляризующей способностью и образованием ковалентных связей в литийорганических соединениях типа (С2Н5Ь1)4. [c.22] Вернуться к основной статье