Инертные газы атомы, ионизация

Нельзя сказать, чтобы исследования химических свойств этих соединений и теоретический анализ природы связи дали четкий ответ на вопрос, как же распределены электроны, например, во фторидах ксенона. Трудности применения методов молекулярных орбиталей и валентных связей обусловлены большим числом электронов в атомах ксенона и трудностью даже приближенного вычисления волновых функций. Все же большинство авторов, занимавшихся этой проблемой, считают, что низкие потенциалы ионизации инертных газов облегчают перенос заряда от атома ксенона к атому фтора, и поэтому в галогенидах инертных газов атом инертного газа является донором, а атом фтора или другого галогена — акцептором электрона. [c.199]

Энергия, необходимая для отрыва одного электрона от атома, называется первым потенциалом ионизации. Если атом имеет несколько электронов, то он соответственно характеризуется несколькими потенциалами ионизации — вторым потенциалом, т. е. энергией, необходимой для отрыва второго электрона от однозарядного иона, третьим — энергией, необходимой для отрыва электрона от двухзарядного иона, и т.д. Каждый последующий потенциал всегда больше предыдущего, так как по мере увеличения положительного заряда атомного остова он все более прочно удерживает остающиеся электроны в результате усиления кулоновского притяжения. Например, для алюминия первые три потенциала ионизации равны соответственно 6,0 18,8 и 28,4 эВ. Зависимость первых потенциалов ионизации от положения элемента в периодической системе приведена на рис. 13. Видно, что наблюдается отчетливая периодичность в изменении потенциалов ионизации, причем максимумы соответствуют инертным газам, имеющим заполненные электронные оболочки, а минимум — щелочным металлам, имеющим единственный электрон вне конфигурации инертного газа. [c.48]

Как и потенциал ионизации, сродство атома к электрону определяется его электронной конфигурацией. Галогены имеют самое высокое сродство к электрону, так как при присоединении одного электрона к их атому он приобретает законченную электронную конфигурацию инертного газа. Следует отметить, что прямое определение сродства к электрону из-за больших экспериментальных трудностей сделано лишь для небольшого числа элементов, например галогенов. Большинство значений получено путем соответствующих расчетов. Значения сродства к электрону (эВ) для некоторых атомов приведены ниже [c.55]

При образовании простых соединений атом титана прежде всего отдает 2 спаренных 45-электрона в этом случае степень окисления минимальна и равна П. Затем он может отдавать один или оба неспаренных ( -электрона, что соответствует степеням окисления И1 и IV. Однако отрыв всех четырех электронов требует большой затраты энергии, что видно из потенциалов ионизации, поэтому ион Т1 реально не существует. Связи в соединениях Т1(1У) имеют преимущественно ковалентный характер, в соединениях Т1 (П) для связей характерно преобладание ионной составляющей. Наиболее устойчивая степень окисления титана IV, поскольку в этом состоянии он имеет устойчивую конфигурацию, соответствующую конфигурации инертного газа (Аг). Низшие степени окисления реализуются только в соединениях, существующих в определенных условиях на воздухе или Б водных растворах Т1 (II) и Т1 (III) быстро окисляются до Ti (IV). [c.208]

Высоковольтная десорбция электроотрицательных загрязнений происходит в соответствии с уравнением (46). Когда ионный уровень снижается до атомного, происходит высоковольтная ионизация и ион удаляется. Таким образом, здесь начинает сказываться глубина потенциальной ямы, связывающей атом, а также энергия ионизации, и именно эти величины оказываются во многих системах теми скрытыми факторами, которые делают энергию активации десорбции более высокой, чем это нужно для возникновения изображения. Поля, необходимые для десорбции загрязнений, в ряде случаев способны вызвать испарение чистой поверхности самого эмиттера, и это обстоятельство устанавливает верхний предел. Однако электрическое поле спадает при переходе от верхушки острия к основанию. Как ясно из рис. 58, высоковольтная десорбция действительно очищает только маленький кончик на самой верхушке эмиттера. Поэтому для того, чтобы получить поверхность, которая уже не будет загрязняться за счет диффузии с основания, необходимо попеременно проводить нагревание и высоковольтную десорбцию. Вызываемое высоковольтной десорбцией и нагреванием затупление острия можно ликвидировать ионной бомбардировкой [44а], как описано в разделе И, Б, 2. Используя затупленное острие в качестве автоэлектронного эмиттера в инертном газе, например в аргоне (при р 0 мм-рт.ст.), можно снова получить очень тонкие и чистые острия. Последующее высоковольтное испарение сглаживает такую сильно поврежденную поверхность и делает эмиттер вновь пригодным для дальнейших наблюдений методом ионного проектора. [c.220]

Ионизационный потенциал характеризует энергию связи электрона в атоме. Периодичность хорошо наблюдается на примере изменения потенциала ионизации первого электрона в зависимости от порядкового номера элемента. Резкие максимумы наблюдаются у атомов инертных газов, обладающих наиболее устойчивой конфигурацией. В минимумах кривой находятся щелочные металлы. В пределах одного периода потенциал ионизации изменяется не монотонно. На кривой наблюдаются вторичные максимумы, менее резко выраженные, соответствующие заполнению -оболочки у элементов II группы — Ве Mg, 2п, Сд и Н . Следующие максимумы наблюдаются у элементов V группы — М, Р, Аз, что соответствует энергетически выгодному половинному заполнению р-оболочки, содержащей три неспаренных электрона. В пределах одной группы с увеличением порядкового номера величина потенциала ионизации в общем убывает, что связано с увеличением расстояния от ядра внешней электронной оболочки. Периодически изменяется и сродство к электрону, выражающее работу присоединения электрона к нейтральному атому. [c.7]

Сродство атома к электрону означает энергию, выделяющуюся при присоединении к нему электронов с образованием отрицательного иона. Измерение величины этой энергии гораздо труднее, чем определение энергии ионизации. Многие значения получены с помощью косвенных методов, которые будут рассмотрены ниже. В табл. 8 приведены значения сродства к электрону галогенов, водорода и элементов группы У1В (во всех случаях речь идет об образовании ионов с конфигурацией инертного газа). Сродство галогенов к электрону отрицательно это означает, что при присоединении электрона к нейтральному атому галогена с образованием иона галогена выделяется энергия. Это обстоятельство отражает большую устойчивость заполненной оболочки электронов. Другими словами, атом галогена, имеющий одну орбиту, занятую только одним электроном, и свободный электрон вместе образуют систему с большей энергией, чем ион галогена. Это не обусловлено непосредственно электростатическими силами, и простой зависимости между сродством к электрону и размерами атома не наблюдается. [c.79]

При столкновениях атомов инертных газов, находящихся в возбужденном метастабильном состоянии, с другими атомами сначала образуются квазимолекулы, как бывает при тушащих ударах второго рода [253]. При этом облегчается передача энергии возбуждения другому атому вероятность такого процесса увеличивается с уменьшением разницы энергетических уровней соударяющихся частиц. Однако возможна ионизация атома, находящегося в основном состоянии, когда его потенциал ионизации значительно меньше энергии возбужденного метаста--бильного атома (эффект Пеннинга) по схеме А + В - А + (В) +е-. [c.81]

Атом бериллия под периферийными электронами имеет также оболочку, характерную для наружного энергетического уровня инертного газа, но в отличие от других элементов главной подгруппы это гелиевая оболочка из двух s-электронов. Такое строение определило малый объем атома бериллия и его иона, недостаточную, экранизацию внешних электронов и связанные с этим характерные особенности бериллия (например, большую величину потенциала ионизации), отличающие его от других элементов главной под- [c.57]

Ионы щелочных металлов с зарядом +1 (Ы+, Ыа+, К+, КЬ+...) имеют устойчивую электронную оболочку, как в атомах инертных газов, а следовательно, и очень высокую энергию ионизации и возбуждения. По сложности и структуре спектр иона щелочного металла аналогичен спектру соответствующего инертного газа (с тем же числом электронов), но все линии в спектре иона смещены в коротковолновую область. Например, ион натрия цКа+ 8 -2з р имеет точно такое же строение электронных оболочек, как и атом неона юМе Поэтому их уровни имеют одинаковую струк- [c.40]

В данном случае литий при ионизации отдает внешний электрон. Тогда электронная оболочка лития будет содержать два электрона и по своему характеру имитировать инертный газ гелий, а фтор, восприняв электрон, будет иметь на внешней оболочке восемь электронов и поэтому соответствовать инертному газу неону. То же самое можно сказать о натрии, калии, рубидии при их реагировании с любым галоидом, только в отличие от лития при отдаче электрона они будут иметь, как и галоиды, на внешней оболочке по восьми электронов. Атом магния, стоящий во второй группе таблицы Менделеева, имеет на внешней оболочке два электрона, которые он может отдать, атом алюминия, относящийся к третьей группе, имеет три электрона. [c.67]

Если проследить по периодам периодической таблицы, то можно видеть, что ПИ, как правило, возрастают слева направо, причем наименьшие значения ПИ характерны для атомов щелочных металлов, а наибольшие — для атомов инертных газов. Однако это правило в ряде случаев нарушается, поскольку у атомов с заполненными или наполовину заполненными подоболочками потенциалы ионизации оказываются выше ожидаемых. Например, атом Ве ([Не]252) имеет ПИ1 =9,320 эв, а у [c.43]

Число электронов в оболочках инертных газов. Нейтральный атом гелия имеет, как было показано, два электрона, которые в нормальном состоянии оба находятся на орбитах с главным квантовым числом и = 1. Следующий за гелием элемент, литий, имеет, как будет показано в гл. 6, всего три электрона. Один из них, как следует из величины потенциала ионизации, приведенной в табл. 23, связан очень слабо, два же других, напротив, связаны [c.128]

Весьма распространены газовые электроды сравнения — водородный, хлорный, кислородный. В таких электродах газ пропускают через электролит. Электрический контакт с внешней цепью осуществляется с помощью инертного по отношению к газу проводника тока. В случае водородного и кислородного электродов применяется платина, а в случае хлорного — графит. В растворе электролита, через который пропускают газ, протекает окислительно-восстановительная реакция с диссоциацией газа на атомы и их ионизацией. Например, в хлорном электроде сравнения хлор, адсорбируясь иа графите, погруженном в расплав или водный раствор хлористой соли, диссоциирует С12 2С1, а ато- [c.190]

Для щелочноземельных металлов II группы потеря двух внешних электронов соответствует более устойчивой конфигурации соседнего инертного газа. Как видно из табл. 6, первый потенциал ионизации этих элементов выше, чем для щелочных металлов, а второй потенциал ионизации еще больше. В общем случае образование двухвалентных положительных ионов, следовательно, происходит [ с большим трудом, чем одновалентных положительных ионов. При потере двух электронов атом магния становится катионом М 2+, атом кальция — катионом Са2+ и т. д. Например, имеем [c.50]

С помощью ультразвука научились получать высокостабиль-иые дисперсные системы и аэрозоли, осуществлять, синтез сложных органических соединений и многие гидрометаллургические г.роцессы. Установлено, что скорость и направление химических реакций, протекающих в жидких средах в ультразвуковом поле, з В(лсят от природы газов, содержащихся в облучаемой среде, Например, в присутствии водорода в облучаемой воде ингибируются процессы окисления ионов иода, но одновременно иод ато-мизируется и энергично взаимодействует с водородом. Течение и скорость химической реакции в ультразвуковом поле можно регулировать путем насыщения озвучиваемой среды инертными газами. Последние усиливают процессы ионизации, в частности диссоциацию молекул воды. В ультразвуковом поле можно осуществить синтез аммиака, насыщая воду предварительно азотом и водородом. Под действием ультразвука в воде, насыщенной оксидом углерода (II) и водородом, образуется формальдегид в [c.107]

В табл. 6 приведены потенциалы ионизации инертных газов и металлов первых трех групп. Значения потенциалов ионизации даны в вольтах и численно равны энергиям ионизации в электрон-вольтах (один электрон-вольт равен энергии, которую приобретает электрон, ускоренный прохождением через разность потенциалов в один вольт). Если отнести энергию ионизации к грамм-атому элемента, а не к одному атому, то энергия ионизации в один электрон-вольт соответствует 23,07 ккал1г атом. [c.74]

Значение энергии ионизации 5,98 эв по порядку величины соответствует теплоте химической реакции с участием одного атома алюминия или в акого-либо другого металла так, например, теплота окисления А1 до Уг А12О3 (теплота, выделяющаяся при окислении алюминия) равна 190 ккал молъ, что соответствует 8,24 ав на 1 атом алюминия. Следовательно, силы взаимодействия между атомами алюминия и кислорода могут отнять один электрон от атома алюминия (перенести его к атому кислорода). Значение энергии ионизации 18,82 эв намного превышает первую величину она почти такова же, как и первая ступень энергии ионизации (21,56 зв) инертного газа неона, который удерживает электроны настолько прочно, что не образует химических связе1[ ни с какими атомами. Следовательно, маловероятно, чтобы атом алюминия в химических реакциях мог потерять второй электрон, и еще менее вероятно, что он будет терять третий электрон. [c.194]

Одна со неспособность к существованию (соответственно нестабильность) солеобразных соединений инертных газов обусловлена не столько высоким потенциалом их ионизации, а скорее тем, что высокая энергия, затрачиваемая для ионизации, не компенсируется соответствующей высокой энергией решетки образуюш егося соединения. Например, энергия, которая до (жна быть затрачена для отрыва двух электронов от атома Ве (632 ккал г-атом), значительно больше той энергии, которая должна быть затрачена для отрыва электрона от N6 (495 ккал г-атом). Однако в случае образования соединений Ве энергия решетки соответственно выше в случае Ве 2 она равна примерно 826 ккал моль, в то время как для NeF рассчитана энергия около181 ккал моль. Итак, следует иметь в виду для возможности образования соединений решающее значение имеют не абсолютные величины работ ионизации, а отношение этих величин к величинам энергии, получаемой в результате образования противоположно заряженными ионами молекул или кристаллов (а при данных условиях также в результате действия других факторов, например дополнительного присоединения молекул НгО). [c.174]

I группы или щелочных металлов Li, Na, К, Rb, s, (Fr), атом которых обладает единственным электроном на s-орбитали уровня, следующего за восьмиэлектронным уровнем атома инертного газа (в отличие от Си, Ag, Au). Химия этих элементов является наиболее простой по сравнению с химией элементов любой другой группы. Здесь также сходство между первым членом группы и родственными элементами значительно больше, хотя исключительно небольшие размеры атома и иона лития приводят к некоторым заметным отличиям в химических свойствах, которые будут подробнее рассмотрены в дальнейшем. Низкий потенциал ионизации (5,39 эе) обусловливает легкое образование иона Li , который существует как таковой в кристаллических солях, например Li l. В растворах ион сильно сольватирован, и в водном растворе его можно представить в виде Li (aq). Литий образует ковалентные связи Li — X. Вблизи точки кипения пар металла лития преимущественно одноатомен, но содержит около 1"/о двухатомных молекул Lig. Такие молекулы были обнаружены по характерному полосатому спектру. Несмотря на то что в первом приближении можно считать, что связь Li — Li обусловлена s—s-нерекрыванием, более подробное изучение свидетельствует о том, что имеется некоторая s—р-гибридизация, Б результате которой связь приобретает на 14 /о р-характер. Энергия связи Li —Li (27 ккал моль) довольно низка, а межатомное расстояние Li — Li равно 2,67 А. Существуют соединения лития, подобные gHgLi и gH-Li, которые проявляют свойства типичных ковалентных соединений, будучи довольно летучими и растворимыми в неполярных растворителях. В настоящее время не только не известны другие степени окисления лития, отличные от -fL но их нельзя ожидать вследствие того, что Li" обладает конфигурацией [c.57]

Характеристика элемента. Атом алюминия значительно больше, чем бора, и меньше атома магния. На внешнем уровне у него три электрона в соответствии с конфигурацией 1з 2з 2р Зз ЗрК Для заполнения Зр-орбитали ему не хватает пяти электронов, а для того, чтобы обнажилась устойчивая структура типа инертного газа, алюминию следует отдать 3 электрона. Из-за сравнительно малого радиуса полностью отдать все три электрона с внешнего уровня он не может слишком велика сумма энергий ионизации 11 + 12 тЬ = = 53,254 эВ. Легче и энергетически выгоднее образовать три ковалентные связи с участием одного электрона в Зр- и двух в Зх-со-стояниях. Однако при трех связях на внешнем уровне у алюминия будет только 6е Зз Зр ), а для создания завершенной оболочки необходимо 8е-. Чтобы заполнить уровень, нужно перетянуть на него еще 2 е- Следовательно, алюминий должен проявлять акцепторные свойства. Из опытных данных следует, что он может акцептировать электроны не только извне, но и со своих же орбиталей из внутрилежащего 2р-подуровня. Для этого требуется некоторая затрата энергии и ее тонкое дифференцирование. [c.250]

Н и т. д., получающиеся присоединением протона к молекуле. Изучение рекомбинации ионов в П. инертных газов указывает на существенную роль диссоциативной рекомбинации с участием молекулярных ионов типа Не , N62 , Аг " и т. д., в то время как нейтральные молекулы такого состава неизвестны. Наряду с химич. реакциями, большое значение имеют физич. процессы резонансной передачи энергпи. Так, быстрый ион может отнимать электрон у медленного атома. При этом процессе перезарядки образуются быстрые нейтральные атомы, уносящие энергию из магнитных ловушек. Метастабильный возбужденный атом при столкновении с нейтральным атомом может вызывать его ионизацию. Если энергия возбуждения одного атома близка к энергии ионизации другого, то процесс приобретает резонансный характер, т. е. вероятность его резко возрастает. Так объясняется облегчение электрич. пробоя в аргоне при добавлении неона. [c.21]

Допустим, что нри соударениях с атомами чистого инертного газа электроны обладают энергиями, большими, чем энергия возбуждения мстастабильного состояния основного газа еС/ мет. но меньшими, чем энергия ионизации этого газа, и давление г аза подобрано так, что вероятность столкновения метастабильного атома с новым электроном слишком мала, чтобы благодаря таким столкновениям произошла заметная ионизация газа. Но если в том же газе есть частицы примеси, ионизационный потенциал которых ниже, чем 6 мет основного газа, то прп встрече метастабильных атомов с частицами примеси могут произойти соз да-рения второго рода. Метастабильный атом передаёт свою энергию позбуждепия частице примеси и таким путём ионизует её. В то же время вероятность ионизации атомов и,пи молекул примеси путём непосредственного пх соударения с электронами во много раз меньше вероятности соударений частиц примеси с метастабиль-ными атомами основного газа, так как число соударений атомои примеси с электронами много меньше, чем чис,яо встреч этих атомов с метастабильными атомами газа. [c.252]

Наряду с возбуждёнными нейтральными атомами в газовом разряде имеются также и возбуждённые ионы. Переход их в одно из энергетически более низких состояний сопровождается излучением так называемых искровых линий. Спектры нейтрального атома и ионов какого-либо элемента принято обозначать римскими цифрами, относя цифру I к нейтральному атому, II — к однократно ионизованному, III — к двукратно ионизованному и т. д. Например, спектр Не II — это спектр иона гелия, состоящего из а-частицы и одного электрона, аналогичный спектру водорода. Таковы же спектры Li III, Be IV и т. д. спектр С III — спектр дважды ионизованного атома углерода. Нетрудно сообразить, что каждый акт ионизации делает спектр похожим на спектр атомов предыдущей группы элементов. Так, спектр Ве II вместо триплетного спектра приобретает характер дублетных спектроб элементов I группы. Спектры Na II и Mg III подобны спектрам инертных газов. Это правило носит в спектроскопии название закона смещения. [c.337]

На рис. V, 4 показана зависимость теплоемкости (Ср) для частиц различного рода. Атомы инертных газов и ионы, отвечающие им по структуре, в пределах температур до 6000° К за немногими исключениями сохраняют постоянное значение Ср = =4,97 кал град г-атом) [или кал (град г-ион)]. Частицы с другим строением электронных оболочек обладают обычно более низкими уровнями возбуждения. Их теплоемкость отклоняется от значения 4 97 кал град моль) уже при более низких температурах. На рйс. VI, 4, приведены некоторые характерные примеры таких частиц. Так, у атомов элементов подгруппы лития обнаруживаются в рассматриваемом пределе температур значительные отклонения Ср от указанного предельного значения, причем для Сз эти отклонения становятся заметными начиная с 1500° К, для КЬ и К —с 1700° К, для N3 —с 2100° К и для —с 1800° К. Это, естественно, приводит к усложнению зависимости от температуры и других термодинамических функций этих элементов. Поэтому процессы ионизации атомов Ы—Сз и процессы диссоциации на атомы двухатомных молекул этих элементов существенно отклоняются от однотипности уже при умеренно высоких температурах. Вещества неоднотипные (например, Ыа, Мо, Ре, РЬ, 51) имеют [c.176]

Чем большая затрата энергии требуется для отрыва электрона от атома инертного газа, тем труднее осуществить и обратное — присоединить к атому избыточный электрон, т. е. превратить его в отрицательный ион. Для атома гелия в данном случае понадобится приложить 0,37 эв, а неона — 0,25 эв. Веномним, что атомы большинства элементов не только не поглощают, но даже отдают энергию, присоединяя электроны. Значит, замкнутость электронных группировок служит причиной и высоких потенциалов ионизации, и низкого электронного сродства инертных газов. Здесь гы приведем основные константы инертных газо7 [c.24]

Критика ионной теории, основанная на экспериментальных данных, привела к новой трактовке химических реакций в электроразрядах, в которой, очевидно, очень важную роль играют процессы возбуждения, диссоциации, продукты, образуемые в результате этих процессов. Так, например, принимается, что при реакции соединения кислорода и водорода в электроразряде первичным процессом является не ионизация, а возбуждение молекул р ]. К этому выводу привело, между прочим, то обстоятельство, что скорость этой реакции в тлеющем разряде не меняется в соответствии с изменением степени ионизации, вызванным прибавлением инертных газов (N2, Ат, He)[ j, хотя в работах Брюэра Р ] такое изменение наблюдалось для многих реакций, что послужило ему лишним доводом в пользу статико-ионной теории. Опираясь на химическое и спектроскопическое исследования реакции разложения воды в электроразрядах, Бонхеффер и Пирсон Р [ предложили следующую схему реакции [c.41]

Нейтральный атом радона имеет электронную конфигурацию 5 / ° 65 6р . Оптический спектр радона похож на спектры атомов других благородных газов. Первый потенциал ионизации радона равен 10,745 эв. До недавнего времени (1962 г.) радон и другие благородные газы считались инертными, т. е. не образующими химических соединений. Однако ученым Англии и США удалось получить соединение ксенона с гексафторидом платины Хе(Р1Рб)2 и тетрафторид ксенона Хер4 [55]. При нагревании микроколичеств радона в смеси со фтором при 400° С в никелевом сосуде в течение 30 мин получается соединение радона со фтором, состав которого не установлен. Соединение весьма устойчиво и перегоняется в вакууме 10 —10 " мм рт. ст. при 230— 250° С. Полученное соединение можно восстановить до радона водородом при 500° С [55]. [c.217]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология