ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Периодичность свойств химических элементов из "Неорганическая химия" Такие свойства атомов элементов, как их размер, энергия ионизации, сродство к электрону, электроотрицательность, степень окисления, связаны с электронной конфигурацией — распределением электронов в атоме. В их изменении с увеличением порядкового номера элемента наблюдается периодичность. [c.57] Атомные радиусы. Атомы не имеют строго определенных границ, что обусловлено волновой природой электронов. В расчетах пользуются так называемыми эффективными или кажущимися радиусами, т. е. радиусами шарообразных атомов, сближенных между собой при образовании кристалла. Обычно их рассчитывают из рентгенометрических данных. [c.57] Это уменьшение можно объяснить ростом силы притяжения электронов с увеличением заряда ядра. [c.58] Однако в больших периодах в пределах семейств й- и /-элементов наблюдается постепенное уменьшение радиусов атомов (Гд ). Уменьшение Га в ряду -элементов называется й-сжатием. -Сжатие особенно заметно у атомов элементов УШВ-группы. Например, г у Ре, Со и N1 соответственно равны 1,26 1,25 1,24А. Уменьшение с ростом порядкового номера в ряду лантаноидов называется лантаноидным сжатием. Оно происходит в результате усиления притяжения электронов к ядру с ростом заряда ядра. [c.58] В группах сверху вниз атомный радиус возрастает за счет возникновения новых электронных уровней. [c.58] Аналогичное уменьшение радиусов атомов происходит в ряду актиноидов, оно названо актиноидным сжатме.ч. [c.58] На примере атомных радиусов элементов 2-го периода и элементов 1А-группы видна периодичность изменения атомных радиусов с ростом порядкового номера (в максимумах находятся элементы, начинающие период, в минимумах — элементы, заканчивающие период). [c.58] Энергия ионизации и сродство к электрону. Энергией ионизации называется энергия, необходимая для отрыва наиболее слабо связанного электрона от атома с образованием соответствующего катиона. Эта энергия обычно выражается в электронвольтах. Энергия ионизации, выраженная в электронвольтах, численно равна потенциалу ионизации в вольтах, т. е. наименьшему напряжению поля, при котором происходит ионизация атомов. [c.58] Первый потенциал ионизации — это энергия отрыва от атома первого электрона. Второй потенциал ионизации — это энергия удаления второго электрона и т. д. Всегда I. / /д... (табл. 6). [c.59] Как видно из табл. 6, энергия ионизации для элементов одного периода увеличивается слева направо с ростом заряда ядра. Она возрастает также с числом отрываемых электронов образующийся катион имеет положительный заряд и с больщей силой притягивает оставшиеся электроны (см. 4, табл. 6). Из таблицы видно, что величина энергии ионизации связана с энергетическим состоянием электрона. Например, у бора и алюминия она ниже, чем у бериллия и магния, так как отрываются 2р-электроны, которые менее прочно связаны с ядром, чем 25-электроны. [c.59] В группах энергия ионизации в общем уменьшается сверху вниз вследствие увеличения расстояния электрона от ядра. [c.59] Периодичность изменения энергии ионизации с порядковым номером видна из рис. 10. Как и следовало ожидать, минимумы на кривой соответствуют элементам 1А-группы. Это объясняется сильным экранированием заряда ядра электронными оболочками, предшествующими внешнему элёктрону. Уменьшение же энергии ионизации в ряду Ы—Са вызвано ростом атомных радиусов. [c.59] Легко объяснимы отдельные неправильности в общем ходе кривой на рис. 10. Прежде всего энергия ионизации очень мало изменяется у переходных -элементов. В этих случаях влияние увеличивающегося заряда ядра компенсируется экранирующим действием электронов, занимающих нижележащие уровни. [c.59] Энергии ионизации у элементов, следующих за лантаноидами, болЬ ше, чем у стоящих над ними, что обусловлено лантаноидным сжатием. Пики у цинка, кадмия и ртути на кривой рис. 10 следует объяснять устойчивостью заполненного -подуровня, а минимумы у индия и таллия — сильным экранированием пары -электронов. [c.59] Электроотрицательность. Понятие электроотрицательности известно в химии более 150 лет, и с развитием учения о строении атомов и химической связи получило электронную интерпретацию. Современное определение этого понятия дал американский ученый Полинг в 1932 г. [c.61] Рассмотрим количественную характеристику электроотрицательности. Пусть атомы А и В образуют молекулу с ионной связью. Если неизвестно, какой из них легче отдает или присоединяет электроны, то можно предположить образование молекулы А В или В А . В первом случае для образования иона А надо отнять от атома А электрон, на что необходимо затратить энергию ионизации. Обозначим ее через /д. Оторванный свободный электрон тут же присоединяется к атому В, при этом выделяется энергия, равная энергии сродства к электрону. Обозначим сродство к электрону атома В через в- Очевидно, в Сумме затрата энергии на образование ионов А и В будет равна /д — в-Затрата энергии на образование ионов В+ и А во втором случае в сумме будет равна (/в — а). где /в — энергия ионизации атома В, а а — сродство атома А к электрону. [c.61] Опыт показывает, что легче возникают те ионы, на образование которых затрачивается меньше энергии. Если (/в — д) (/д — в) или (/в + в) (/а + Ер), то будет образовываться молекула А В-. [c.61] Мерой электроотрицательности предложено считать энергию, равную арифметической сумме энергии ионизации атома (/) и сродства к электрону ( ), т. е. X = I Е, где X — электроотрицательность атома, а значит и элемент . [c.61] В качестве примера определим электроотрицательность фтора и лития. Из данных табл. 6 и 7 найдем, что 1р = 17,42 эВ, Ер = = 3,62 эВ, а 1и = 5,39 эВ, Ец = 0,54 эВ. Тогда Хр = 17,42 + + 3,62 = 21,04 эБ, а Хь = 5,39 + 0,54 = 5,93 эВ. [c.61] У фтора значение I + Е наибольшее, поэтому его атом является наиболее электроотрицательным. [c.61] Вернуться к основной статье