Литий экранирование ядра

При сравнении металлов, занимающих то или иное положение в периодической системе, за меру их химической активности — восстановительной способности — принимается величина энергии ионизации свободных атомов. Действительно, при переходе, например, сверху вниз по главной подгруппе I группы периодической системы энергия ионизации атомов уменьшается, что связано с увеличением их радиусов (т. е. с большим удалением внешних электронов от ядра) и с возрастающим экранированием положительного заряда ядра промежуточными электронными оболочками. Поэтому атомы калия проявляют большую химическую активность — обладают более сильными восстановительными свойствами, чем атомы натрия, а атомы натрия — большую активность, чем атомы лития. [c.329]

Ковалентные и ионные радиусы уменьшаются при движении слева направо по периодам Периодической таблицы. В первом коротком периоде (11 — Р) заряд ядра атома увеличивается от 3 до 9. Из-за увеличения заряда ядра К-электроны приближаются к ядру и радиус Д -оболочки уменьшается. Влияние этого обстоятельства на электроны -оболочки осложняется тем, что они экранированы от ядра Л -оболочкой и эффективно действующий ядерный заряд оказывается меньше действительного заряда ядра атома. Например, у лития внешний электрон притягивается ядром с зарядом - -3, экранированным двумя электронами. Вследствие чего значение действующего заряда оказывается ближе к +1, чем к +3. У бериллия -электроны экранированы двумя электронами, что приводит к уменьшению действующего на них заряда от +4 приблизительно до +2. Тем не менее при движении по периоду слева направо эффективные заряды ядер увеличиваются, что является причиной постепенного уменьшения атомных радиусов (см. рис. 15.4, б). Радиусы ионов с одинаковыми зарядами (например, M + ) изменяются аналогично. [c.361]

Естественно, что такая сокращенная форма таблицы не имеет каких-либо преимуществ перед обычной развернутой таблицей, однако она четко-выявляет дифференциацию строения двух электронных оболочек, находящихся под самыми внешними электронами, а следовательно, и причину отличия свойств водорода, лития, натрия от свойств тяжелых щелочных металлов в первой группе. Она указывает также на особую роль гелия,, являющегося не только первым наиболее легким инертным газом, но и элементом, которым начинаются почти совершенно не похожие на него во всех отношениях, кроме строения внешней электронной оболочки, щелочноземельные металлы. В этой таблице очень ясно видна значительная разница между электронным строением бериллия и магния и заметное отличие магния от щелочноземельных металлов. Чем левее расположен элемент в I и II группах этой таблицы, тем слабее связь его внешних электронов с ядром, экранированным в той или иной степени внутренними оболочками. Мерой прочности этой связи и металличности элемента может служить потенциал ионизации, т. е. энергия, которую необходимо затратить на отрыв внешних электронов. Ионизационные потенциалы, соответствующие отделению последнего валентного электрона или всех внешних электронов (см. рис. 2), подтверждают правильность смещения элементов в I и II группах на основании анализа их внешних электронных конфигураций. Эти смещения отражают различное экранирование заряда ядра внутренними электронными оболочками и дают объяснение различий свойств элементов с одинаковым строением внешних оболочек. Наиболее разительной оказывается разница между водородом и литием с одним электроном на внешней s-оболочке и между гелием и бериллием с двумя электронами на внешней s-оболочке. У более тяжелых элементов эта разница не столь велика, но также может быть весьма существенной. [c.30]

Первые энергии ионизации атомов щелочных металлов составляют (в эВ) 5,39(и), 5,14(Ма), 4,34(К), 4,18(кЬ), 3,89(Сз). Энергии ионизации данных элементов имеют наиболее низкие значения. Это объясняется сильным экранированием заряда ядра внутренними электронными слоями, которые предшествуют внешнему электрону. Уменьшение энергии ионизации от лития к-цезию обусловлено возрастанием расстояния электрона от ядра по мере увеличения размера атомов. [c.46]

Экранирование. Энергия электрона в атоме — функция Z lri . Заряд ядра (или порядковый номер) возрастает быстрее, чем главное квантовое число (например, при п = I значения Z равны 1 и 2, при п = 2 Z = 3—10 и т. д.), и можно было бы ожидать, что энергия, необходимая для отрыва электрона от атома, должна непрерывно увеличиваться с возрастанием Z. Однако это не так, что можно видеть из сравнения энергии ионизации водорода (Z = 1) и лития (Z = 3) первая энергия ионизации для Н и Li составляет соответственно 1312 и 520 кДж/моль. Меньшее значение энергии ионизации для лития объясняется двумя причинами. Во-первых, среднее расстояние 25-электрона от ядра больше, чем у 1 s-электрона (см. рис. 2.5). Во-вторых, 25 -электрон атома лития отталкивается от внутренних 1 2-электронов, что облегчает его отрыв. Внутреннее отталкивание можно объяснить также экранированием ядра внутренними электронами, в результате притяжение валентных электронов обусловлено лишь частью общего заряда ядра. Эта часть заряда называется эффективным ядерным зарядом Z, для Li он соответствует интервалу Z = = 1—2 (вместо Z = 3). [c.41]

НОГО участия в связи. Два ее электрона надежно спрятаны и, если не учитывать их роли в экранировании ядра, забыты. Если мы будем подниматься вверх по диаграмме, то следующими на нашем пути окажутся ячейки 18 водорода и 25 лития. Как обычно, они образуют связывающую и разрыхляющую МО. Вторая пара из тех четырех электронов, которые нам нужно было расположить (три электрона [c.97]

Энергия связи внешнего электрона с ядром в многоэлектронных атомах понижается вследствие экранирующего действия других электронов. Фактически внешний электрон ведет себя так, как будто заряд ядра меньше истинного. Так, например, энергия, необходимая для отрыва внешнего 25-электрона от атома лития (энергия ионизации), составляет 5,39 эВ если рассчитать, какому заряду ядра отвечает эта энергия, то окажется, что заряд равен всего 1,26. Обозначим поправку на экранирование 5. [c.81]

Во II периоде при переходе от лития (2s ) к неону (2s 2p ) и в III периоде при переходе от натрия (3s ) к аргону (Ss Sp ) имеет место возрастание энергии ионизации. Вместе с тем это возрастание неравномерное, а именно у бора (2s 2p ), следующего за бериллием (2s ), и кислорода (2s 2p ), следующего за азотом (2s 2p ), равно, как и у их аналогов (элементов III периода), энергии ионизации ниже ожидаемых. Наблюдаемый эффект связан с ослаблением эффекта экранирования заряда ядра атомов элементов, следующих непосредственно за атомами элементов с заполненной ns и наполовину заполненной пр валентными орбиталями. В целом наименьшие значения энергии ионизации имеют атомы элементов I группы, наибольшие — атомы благородных газов. [c.399]

Уникальное положение водорода в Периодической системе. Водород — первый элемент и один из двух представителей первого периода системы. По электронной формуле 1.5 он формально относится к 5-элементам и является аналогом типически элементов I группы (лития и натрия) и собственно щелочных металлов (подгруппа калия). Это обусловливает сходство оптических спектров водорода и щелочных металлов. Водород и металлы 1А-группы проявляют степень окисления +1 и являются типичными восстановителями. Однако в состоянии однозарядного катиона И (протона) водород не имеет аналогов. В металлах 1А-группы валентный электрон экранирован электронами внутренних орбита-лей. У атома водорода отсутствует эффект экранирования, чем и объясняется уникальность его свойств. Кроме того, единственный электрон атома водорода является кайносимметричным, а потому исключительно прочно связан с ядром (Д = 13,6 В или 1312 кДж/моль). [c.292]

Литий имеет три электрона, два из которых находятся на уровне 15, а третий — на уровне 2 (п=2, /=0). Так как 25-электрон расположен гораздо дальше от ядра и частично экранирован двумя внутренними электронами от заряда ядра, равного +3, этот внешний электрон легко удалить и получить ион с электронным строением гелия. При переходе от лития к неону надо расположить восемь элементов этот ряд заканчивается неоном, который характеризуется устойчивой конфигурацией с восемью электронами (п=2). Следующий элемент, натрий, имеет один 35-электрон (п = 3, 1—0), который экранирован 10 внутренними электронами от заряда ядра, равного +И1 поэтому этот электрон связан слабо. [c.400]

В качестве иллюстрации можно привести пары элементов, различие в свойствах которых общеизвестно и может быть объяснено с точки зрения представления о кайносимметричных орбиталях. В самом деле, водород (1 5 ) значительно менее металличен , чем литий (2s ), а бор (2s 2/7 ) и углерод (2з 2р ) менее металличны, чем алюминий (Зс ЗрО и кремний (Зз Зр-). Эти особенности кайносимметричных элементов обусловлены меньшим экранированием валентных электронов. Внутренние максимумы радиального распределения электронной плотности для некайносимметричиых валентных орбиталей совпадают с аналогичными максимумами заполненных внутренних орбиталей той же симметрии. Вследствие этого некай-носимметричные электроны испытывают значительно больший эффект экранирования, из-за чего их связь с ядром существенно слабее по сравнению с кайносимметричными электронами. [c.14]

От лития к францию возрастает число заполняемых электронами уровней. Соответственно, электрон внешнего уровня оказывается более экранированным от ядра, и его взаимное притяжение с ядром ослабевает. При этом способность атома к отдаче этого валентного электрона увеличивается. [c.305]

Хартри-фоковские расчеты атомов и анализ атомных спектров показывают, что орбитальные энергии е, зависят не только от главного квантового числа п и заряда ядра Z, но и от орбитального квантового числа I. Если бы экранирование ядра внутренними электронами было полным, то энергетические уровни внешних электро-(юв были бы идентичны уровням атома водорода. Отклонение от уровней атома водорода является непосредственной мерой влияния неполного экранирования (так иазьшаемый эффект проникновения). Все уровни атома лития расположены ниже соответствующих уровней атома водорода, причем сдвиг их тем меньше, чем больше угловые моменты соответствующих орбиталей, т. е. 5-уровень сдви-[ ается сильнее э-уровня, /7-уровень — сильнее -уровня и т. д. Энергии орбиталей уменьшаются с возрастанием Z. Понижение энергии орбитали уменьшается с ростом главного квантового числа п. Рас-[цепление уровней с данным п возникает из-за межэлектронного отгалкивания. В пределе при Z—юо орбитали внутренних электронов с данными п снова становятся вырожденными по /, так как межэлектронное взаимодействие становится незначительным по сравнению с электронно-ядерным взаимодействием. [c.71]

На самом деле причина заключается во взаимном электронном отталкивании, которое оказывается большим и для эквивалентных электронов, составляющих одну пару и отталкивающихся друг от друга сильно, несмотря на малое геометрическое взаимное экранирование и на корреляцию их движений. На примере атомов лития были рассмотрены величины сдвига энергетических электронных уровней, который происходит при ионизации атомов все уровни углубляются при этом, приближаясь в той или иной степени к ядру. [c.153]

Интересно сравнить первые ионизационные потенциалы бериллия и соседних с ним элементов второго периода периодической системы. Во-первых, энергия ионизации бериллия больше, чем лития (8,635 10 дж, или 5,39 эв), потому что, хотя оба иона имеют 25-электроны, бериллий имеет заряд ядра больший, чем литий. Энергия ионизации Ве . Ве больше, чем энергия ионизации бора (13,297- Ю дж, или 8,3 эв), потому что у последнего электрон на 2р-подуровне экранируется 25-электронами. Это влияние достаточно велико, чтобы преодолеть влияние увеличения заряда ядра. У углерода и азота энергии ионизации увеличиваются соответственно до 18,079-10- дж и 23,301-10" дж (11,285 и 14,545 эв) благодаря увеличению заряда ядра, которое перекрывает влияние экранирования. [c.16]

У лития три электрона, два из них находятся в состоянии 1 , третий — в состоянии 2,8 п = 2, I = 0). Так как 25-электрон находится гораздо дальше от ядра и частично экранирован от его заряда -1-3 двумя внутренними электронами, то его можно легко удалить. При этом получается ион с электронной структурой гелия. При переходе от лития к неону [c.501]

Экранирование, выраженное в числе скомпенсированных ядерных зарядов, равно у гелия 2—1,345 = 0,655, у лития 3 — 1,26=1,74. В случае гелия имеем малое экранирование эквивалентным электроном, т. е. электроном того же 1.9-слоя у лития экранирование более полное, так как производится законченной оболочкой внутренних электронов, лежащих ближе к ядру, чем отрываемый внешний электрон. Каждый из вцутрен-них электронов лития экранирует 0,87е+, тогда как у гелия один эквивалентный электрон экранировал только 0,655е+. [c.16]

Молекула должна иметь основное состояние Д /Со-д25 скольку число разрыхляющих электронов меньше числа связывающих электронов, можно ожидать образования устойчивой молекулы. Такая молекула действительно наблюдается в парах лития. Но прочность связи в ней невелика (1,03 эв), а межъядерное расстояние большое (2,672 А), вероятно, из-за того, что 25-орбиты разделенных атомов Ы довольно диффуз-ны, так что электроны не могут сильно сконцентрироваться в связи между двумя ядрами. С другой стороны, связь в гораздо прочнее, чем этого можно было бы ожидать на основании поведения ст,,2х-орбит в Н,. Это обусловлено тем, что неполное экранирование ядра двумя 18-электронами в атоме в значительной мере смеи1ает облако 2з-электронов к ядру. Поэтому 2з-облако в Ь гораздо более диффузно, чем в атоме Н, и может приводить к более прочной связи. Этот эффект существен, поскольку связи с участием 2з-и 2р-злектронов между атомами первого периода периодической системы (от Гл до Р) очень прочные, а этого едва ли можно было бы ожидать на основании поведения молекулярных орбит Н . [c.306]

Резкое снижение энергии ионизации у Li связано с эффектом экранирования заряда ядра атома лития гелиевой электронной оболочкой (s ). Аналогичные перепады в значениях энергии ионизации имеют место и при переходе от Ne к Na, от Аг к К и т. д., поскольку сильным экранирующим эффектом характеризуется завершенная электронная структура атома любого другого благородного газа (rts rtpS). [c.399]

На валентный электрон в атомах элементов группы 1А (Е1, К, Се) действует эффективный заряд ядра приблизительно одинаковой величины. В случае лития этот заряд несколько меньше, чем для остальных элементов группы 1А, главным образом из-за того, что предшествующий валентному энергетический уровень занят всего двумя электронами. Эта особенность характерна и для других элементов второго периода и отличает их от других элементов соответствующих групп. Обращает на себя внимание большое отличие величин 2эфф для Е и Р, принадлежащих ко второму периоду. Это отличие показывает, насколько слабо экранирование электронами, находящимися на том же энергетическом уровне, что и рассматриваемый электрон именно это обстоятельство и приводит к уменьшению размеров атомов при переходе слева направо вдоль одного периода. [c.97]

Атом лития, следующий за гелием в периодической системе, содержит три электрона. По принципу минимума энергии два из них расположатся, как и в атоме гелия, на 18-орбитали. Третий электрон в соответствии с принципом Паули должен располагаться на АО с п = 2. Однако таких возможностей две - 2з- и 2/>-орбитали, и электрон будет иметь меньшую энергию на той из них, где он будет испытывать действие более высокого эффективного заряда. Рассмотрим с этой точки зрения кривые распределения электронной плотности в атоме лития в зависимости от расстояния от ядра (рис. 2.11). Из этих кривых хорошо видно, что замкнутый слой 1з расположен гораздо ближе к ядру, чем основная плотность 2з- или 2/>-электрона. Однако внутренний максимум 2з-электрона практически полностью проникает в 1й-электронную плотность в близкой к ядру области, и определенная часть его плотности чувствует на себе почти полный зяряд ядра 2 = +3. Единственный максимум 2/>-электрона далек от ядра, а в области сосредоточения 1й-элек-тронов находится лишь незначительная его часть. Следовательно, в атоме лития электрон на 2з-орбитали испытывает на себе действие несколько более высокого эффективного заряда, он несколько хуже экранирован от ядра 1й-электронами, чем электрон на 2/>-орбитали, и прочнее связан с ядром. Соответственно, в основном состоянии атом лития будет иметь электронную конфигурацию 18 28 а конфигурация 1з 2р отвечает возбужденному состоянию. [c.35]

ПЛОТНОСТИ 25- или 2р-электрона лежит внутри электронной плотности 15-электронов. Если провести точные вычисления, то окажется, что 25-орбиталь проникает через 15-орбиталь больше, чем 2р-ор-биталь. Поэтому электрон на 25-орбитали женее экранирован 15-электроном от влияния заряда ядра, чем 2р-электрон. Следовательно, если ]s-орбиталь занята, то 25-орбиталь будет иметь меньшую энергию, чем 2р-орбиталь. Разности энергий для гелия и лития в соответствующих электронных конфигурациях приведены ниже Разность энергии [c.53]

Пояснение ко второму периоду. С ато.ма лития, у которого появляется 25-электр он, начинается заполнение -оболочки. Соответствующий эффективный заряд ядра для 25-электрона атома составляет 2 фф = 1,26. Поскольку экранирование заряда ядра для 25-о6олочки слабее, чем для 2р-оболочки, второй -электрон, появляющийся у атома бериллия, идет на завершение 25-оболочки. Первые р-электроны появляются начиная с атома бора. Следующие -электроны (в атомах углерода и азота) по принципу минимума энергии всегда занимают те состояния, в которых притягивающее действие ядра экранируется в минимальной степени. Поскольку для электронов в одном и том же р-состоянии заряд ядра экранируется в большей мере, чем для электронов в различных р-состояниях, второй и третий р-электроны стремятся занять пустые р-состояния. Вообще в изолированных атомах сначала происходит однократное заполнение состояний, причем все спины оказываются параллельными (правило Хунда [2]). [c.50]

Весьма удивительным оказался тот факт, что аналогичные данные ЯМР на ядрах с использованием перхлората лития в качестве модельного соединения [21] оказалось невозможным связать с результатами, полученными для натрия различие это можно объяснить неодинаковым парамагнитным и диа.магнитным экранированием обоих ядер. Исследование ЯМР на ядрах ззСб обнаружило поведение, аналогичное наблюдаемому для систем, содержащих натрий [103]. [c.44]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология