Цирконий электронное строение

Благодаря тому, что атомы и ионы аналогичных элементов побочных подгрупп пятого и шестого периодов имеют не только сходное электронное строение, но и практически совпадающие размеры,— а их химических свойствах наблюдается гораздо более близкое сходство, чем в случае элементов четвертого и пятого периодов. Так, цирконий по своим свойствам значительно ближе к гафнию, чем к титану, ниобий сходен с танталом в большей степени, чем с ванадием и т. д. [c.642]

В V периоде элемент IV группы — цирконий — непосредственно следует за элементом П1 группы —. иттрием, а в VI пер1Иоде между элементом III группы — лантаном — и элементом IV группы — гафнием — вклиии-вается длииный ряд лантанидов. У лантанидов происходит достройка электродами третьего снаружи электронного слоя. С возрастанием за1ряда атомного ядра у них электронные оболочки все более стягиваются к ядру, и радиус атома уменьшается (табл. 13). Из-за этого, и у элементов, следующих за лантанидами, атомные радиусы оказываются относительно малым и близкими к атомным радиусам соответствующих элементов V периода. Сходство строения атомов здесь дополняется близостью. их радиусов. Поэтому и по химическим свойствам элементы цирконий и гаф,ний, ниобий и тантал, молибден и вольфрам и т. д. оказываются попарно чрезвычайно сходными. [c.152]

Рассмотрим возможные причины сходства элементов. Сходство элемента с его соседями сверху и снизу есть внутригрупповое сходство элементов-аналогов оно обусловлено прежде всего близким строением самых внешних электронных оболочек. Наибольшее сходство и изоморфизм проявляют тяжелые аналоги с близким строением внешних электронных оболочек, например калий и рубидий, серебро и золото, кальций и стронций, цинк и кадмий, скандий и иттрий, иттрий и гадолиний-лютеций, цирконий и гафний, ниобий и тантал, железо и никель, кобальт и никель и т. д. Значительные же различия свойств элементов-аналогов в высших валентных состояниях, когда все электроны уходят с внешней оболочки, большей частью обусловлено несходством строения внешних оболочек ионов (литий и натрий, бериллий и магний, бор и алюминий, углерод и кремний и т. д.). [c.158]

Работы Г. Мозли (1887—1915) показали, что действительной основой периодического закона являются не атомные массы, а положительные заряды ядер атомов, численно равные порядковому номеру элемента в периодической системе. На основании периодического закона и работ Г. Мозли был решен важный вопрос о числе еще неоткрытых злементов. Было установлено, например, что между водородом и гелием или между натрием и магнием новых элементов быть не может. Открытие и дальнейшее развитие периодического закона не только избавило исследователей во многих случаях от бесполезной и трудоемкой работы по поиску новых элементов, но и позволило установить число неоткрытых элементов и их порядковые номера в периодической системе. Однако знание только порядкового номера не давало еще оснований помещать элемент в определенную группу периодической системы. Этот вопрос решался с помощью электронной теории строения атома. Применение этой теории показало, например, что неоткрытый элемент № 72 должен быть аналогом циркония, а не лантаноидов. Элемент № 72 (гафний) действительно был найден в циркониевом минерале в 1923 г., а не в лантаноидах, где его много лет безуспешно искали, ошибочно считая аналогом лантаноидов. Даже спустя 70 лет после открытия периодического закона в таблице элементов до урана пустовали четыре клетки с номерами 43, 61, 85 и 87. Эти элементы — технеций, прометий, астат и франций — были [c.14]

Заполнение 4/ -оболочки оказывает весьма существенное влияние на строение электронных оболочек, атомные радиусы и физико-химические свойства металлов, следующих за лантаноидами (гафний, тантал, рений, вольфрам и т. д.), т. е. лантаноидное сжатие проявляется и за лантаноидами. Действительно, оно приводит, например, к тому, что металлический и ионный радиусы, возрастающие от титана к цирконию, от ванадия к ниобию и от хрома к молибдену, почти не изменяются при переходе к гафнию, танталу, вольфраму. Точно так же почти не увеличиваются металлические радиусы и ионные радиусы, отвечающие высшим валентным состояниям, при переходе от элементов ряда технеций—палладий к их аналогам рению—платине соответственно. Именно лантаноидное сжатие, происходящее в результате заполнения 4/ -оболочки, приводит к сближению свойств 5d- и 4с -переходных металлов, резко отличающихся по свойствам от более легких Зй-переходных металлов. Оно проявляется и на теплотах образования ионных соединений этих металлов и других химических характеристиках (см. главу II). Лантаноидное сжатие, а также заполнение 5й -оболочки, заканчивающееся у платины—золота, приводит к дополнительному сжатию внешних оболочек у последующих элементов ряда золото—радон, что отражается на возрастании ионизационных потенциалов последующих элементов. Вследствие этого потенциалы ионизации франция, радия, актиния оказываются соответственно выше потенциалов ионизации цезия, бария и лантана (см. рис. 6). В результате этого первые более тяжелые элементы оказываются менее электроположительными, чем последние. Сжатие внешних оболочек вследствие заполнения внутренних Af - и 5й -оболочек приводит к повышению энергии связи внешних электронов актиноидов по сравнению с их аналогами — лантаноидами. На это указывают данные, правда, пока довольно ограниченные по их потенциалам ионизации и имеющиеся уже более подробные сведения об их атомных радиусах (см. главу III). [c.51]

Между титаном и цирконием имеется несомненное сходство, но есть и различие. Между цирконием и гафнием наблюдается исключительное химическое родство, объясняемое не только подобием строения электронных оболочек, но и тем, что их атомные и ионные радиусы почти одинаковы (следствие лантаноидного сжатия ). Атом же титана значительно меньше, поэтому валентные электроны у циркония и гафния расположены на больших расстояниях от ядра, более эффективно экранированы от него внутренними электронными оболочками и, следовательно, менее прочно связаны с ядром. Потенциалы иониза- [c.208]

Гафний. Гафний непосредственно, следует за редкоземельными металлами. До появления теории строения атомов элемент с порядковым. номером 72 искали в редкоземельных минералах. Но из теории строения атомов следовало, что достройка третьего (снаружи) электронного слоя у редкоземельных металлов заканчивается у элементов с порядковым номером 71, и элемент с порядковым номером 72 должен по строению атома быть сходным уже не с редкоземельными металлами, а с ти-таном и цирконием. После этого гафний незамедлительно и был открыт при помощи рентгеноспектрального анализа в циркониевых рудах. [c.481]

Физические свойства. Одним из важнейших свойств гафния является способность испускать электроны как в металлическом, так и в солеобразном состояниях. Поэтому он применяется в рентгено- и радиотехнике. По физическим свойствам он больше всего похож на цирконий, ближайшим аналогом которого является, что обусловливается одинаковым построением электронной оболочки, близкими величинами радиусов атомов и ионов одинаковой зарядности и одинаковым кристаллическим строением. Место его в таблице Менделеева определено на основании рентгеновского спектра. В чистом виде гафний, как и цирконий, — металл серебристо-белого цвета, твердый, хрупкий плотность 13,31, очень тугоплавкий (т. пл. 2222° С). [c.302]

Необходимо отметить весьма важные свойства металлов переходных групп, с которыми, несомненно, связаны и их высокая способность к пассивированию и их растворение. Известно, что поведение этих металлов в водных растворах является весьма сложным и зависит от множества факторов. Оно определяется возможностью протекания различных процессов на их поверхности комплексообразования, гидролиза, а также полимеризации, что обусловливается особенностью строения их электронных оболочек. Многие металлы, в том числе титан, цирконий, ниобий, тантал, молибден, ванадий, [c.74]

Введение в ионообменную хроматографическую систему комплексообразующих реагентов кардинально расширило возможности метода. В образовании комплексных соединений проявляются тонкие особенности электронного строения атомов элементов, более полно выявляется индивидуальность их свойств, поэтому резко повысилась степень однократного разделения смесей, во многом определяющая эффективность хроматографического опыта в целом. Образование многими металлами отрицательно заряженных комплексов не только позволило облегчить перемещение многозарядных катионов по слою катионита, но и широко использовать аниониты. Не случайно поэтому именно хроматографические системы с комплексообразующими реагентами привлекли особое внимание как специалистов в области комплексных соединений [7], так и аналитиков. В качестве иллюстрации достаточно упомянуть хроматографическое разделение смесей, включающих цинк, кадмий, индий, галлий, титан, цирконий, торий [8—И]. Заслуживают также упоминания систематические исследования хроматографических свойств практически всех метал,лов в растворах фто- [c.231]

Гафний Hf (4,5-10 % по массе) очень походит по свойствам на цирконий и только с большим трудом может быть от него отделен. По-видимому, такое близкое сходство объясняется, помимо аналогии в строении электронных оболочек, еще и очень небольшим различием в величине радиусов атомов обоих элементов. Тягучесть металла, тугоплавкость и высокая электронная эмиссия (способность испускать электроны при нагревании) гафния поз- [c.275]

Сплавы титана с металлами. К числу наиболее существенных факторов, определяющих взаимодействие в металлических системах и поддающихся сценке, относятся соотношение размеров атомов, электронное строение и число валентных электронов, тип кристаллической структуры. Сходство ЕО взаимодействии титана, циркония и гафния с другими металлами обусловлено аналогичным строением их атомов, совпадением структур обеих полиморфных модификаций, а небольшое различие — тем, что атом титана имеет несколько мень- [c.237]

Высокие Гк, одинаковая кристаллическая структура нитридов циркония и ниобия свидетельствуют о возможном подобии их электронного строения, однако различный характер изменения Гк в областях гомогенности этих соединений указывает на их определенные различия. [c.160]

Цирконий соответственпо строению электронной оболочки н, следовательно, своему месту в периодической системе элементов Д. И. Менделеева является аналогом титана в физико-химическом отношении. Для металла циркония это выражается в подобии его титану в отношении физических, механических, технологических, коррозионных свойств и характера образуемых сплавов. Особенность циркония — низкое сечение захвата тепловых нейтронов — в сочетании с высокими конструкционными и коррозионными свойствами, тугоплавкостью сделала его очень ценным металлом в некоторых отраслях иромышленности. Поэтому в последние 15—20 лет происходит широкое освоение циркония разработка методов получения и осуществление производства циркония высокой чистоты, детальное исследование его свойств и сплавов. [c.3]

Нитриды. Нитрид титана (как и нитриды циркония и гафния) во многих отношениях близок к карбиду. Для нитридов характерно преобладание металлической связи они изоструктурны карбидам, имеют достаточно высокие температуры плавления и твердость. Однако существуют и различия, обусловленные особенностями строения атомов углерода и азота. Оболочка L атома азота имеет 5 электронов — 2s 2p , т. е. она более достроена до октета, чем оболочка L атома углерода, следовательно, более стабильна, поэтому у азота ослаблена до-норная и усилена акцепторная способность. В основном состоянии атом азота имеет три неспаренных (2р ) электрона, которые прежде [c.235]

Строение электронных оболочек атомов и ионов позволяет объяснить и предсказать действия многих реагентов. Если рассмотреть деление периодической системы на четыре блока (s-блок, р-блок, d-блок и f-блок), элементы -блока и /-блока образуют комплексные соединения. Для них также характерно взаимодействие с органическими реагентами и образование большого числа окрашенных соединений. Цирконий и торий (d- и /-блок) образуют с арсеназо 1П устойчивые комплексные соединения зеленого цвета. Магний и алюминий (s-и р-блок) не взаимодействуют с арсеназо П1. В s-блоке расположены элементы, в которых строится s-оболочка над электронной структурой инертного газа — это щелочные и щелочноземельные элементы. Элементы s-блока [c.283]

Подгруппа титана (Ti, Zr, Hf). Кристаллы каждого из этих элементов существуют в двух модификациях. Низкотемпературная а-модификация характеризуется гексагональной плотной упаковкой атомов -модификация обладает ОЦК структурой. Отношение параметров решетки da у гексагональных упаковок составляет около 1,59 оно несколько меньше, чем при гексагональной плотной упаковке шаров. Энтропия плавления титана, циркония и гафния мала. Хотя дифракционные исследования строения жидких фаз еще не производились, можно думать, что в окрестности температуры плавления среднее координационное число атомов жидкости остается почти таким же, как в ОЦК кристаллах (см. табл. 16). Температурный интервал существования жидкой фазы очень велик. У циркония он составляет более 2500 К, а у гафния — более 3000 К. Можно предполагать, что в жидкой фазе четыре валентных s- и d-электрона обобществлены и таким образом концентрация электронного газа (или электронной жидкости ) велика. Поэтому жидкая фаза сохраняет устойчивость до температур 4—5 тыс. градусов. С этих позиций можно пытаться истолковать и аномально большие энтропии испарения. Они могут быть обусловлены иониза- [c.189]

Д. И. Менделеев предсказал существование гафния Н1. Свойства его были определены Н. Бором на основании периодической системы элементов, истолкованной им с точки зрения электронной теории строения атома. По Н. Бору, этот элемент, если исходить из строения атома, должен находиться в четвертой группе, быть аналогом циркония Ъх и сопутствовать этому элементу в природе. Основываясь на указании Н. Бора, венгерский химик Г. Хевеши совместно с голландским физиком Д. Костером рентгеноспектральным путем открывают этот элемент как спутник циркония. [c.120]

Вплоть до 1922 г. не было известно. Что цирконий и его соединения всегда содержат небольшие количества химического элемента с атомным номером 72. Существование этого элемента было предсказано Д. И. Менделеевым еще в 1870 г. На основании электронной теории строения атомов Н. Бор предсказал важнейшие свойства гафния. В 1922 г. Г. Хевеши и Д. Костер при рентгеноспектральном обследовании норвежских и гренландских цирконов обнаружили новые рентгеновские линии, которые совпали с характерными линиями, вычисленными для элемента с порядковым номером 72. [c.5]

К этому времени электронная модель атома, была разработана уже настолько, что на ее основе Нильс Бор смог объяснить периодичность строения атомов, объяснить особенности и порядок размещения элементов в периодической системе. На основании своих расчетов Бор заключил, что последним редкоземельным элементом должен быть элемент № 71 — лютеций, а элемент № 72, но его мнению, должен быть аналогом циркония. [c.120]

Одновременно раскрыта и причина деления элементов каждой группы периодической системы на главную и побочную подгруппы. У атомов элементов больших периодов после заполнения электронами подуровня наружного энергетического уровня очередные электроны размещаются на подуровне 3 второго снаружи энергетического уровня (стр. 41). Строение же наружного энергетического уровня в основном сохраняется у десяти элементов подряд. В каждой группе появляются элементы, в атомах которых строение наружного энергетического уровня не сходно с таковым для типических элементов группы. Например, структура наружного энергетического уровня у атомов типических элементов четвертой группы — углерода и кремния — пз пр у германия, олова и свинца — такая же структура — п8 пр -, у титана, циркония и гафния на наружном энергетическом уровне имеется только 2 -электрона (и ), а два электрона находятся на -подуровне второго снаружи энергетического уровня. Однако эти электроны принимают участие в образовании химической связи, поэтому максимальная валентность всех элементов этой группы одинакова и равна четырем. [c.51]

Подгруппа титана. Электронное строение атомов элементов подгруппы титапа (титап, цирконий, гафний и торий) характеризуется наличием восьми электронов на -орбите. У тория, вероятио, правильнее предполагать существование ( /-структуры. Однако, по входя глубоко в рассмотрение правильности представлений о группе актинидов, в плане данной статьи удобнее рассматривать торий как член подгруппы титана, поскольку но своим химическим свойствам он во многом близок к цирконию и гафнию. В свете представлений об электронных оболочках атомов этот факт отвечает тому, что энергии s d - и /-электроиов весьма близки между собой, вследствие чего цирконий, гафний и торий во всех своих соединениях яв-.1ЯЮТСЯ, как правило, четырехвалептпыми. Лишь титан можно восстановить до трех- и даже до двухвалентного состояния. Ионные радиусы элементов подгруппы титана, как это видно из приводимых ниже данных, закономерно возрастают от титана к торию [c.185]

В 1922 г. Нильс Бор на основании предложенной им теории строения электронных оболочек атома показал, что группа редкоземельных элементов заканчивается лютецием — элементом с атомным номером 71. Дополнительный электрон элемента 72 должен находиться на пятой электронной оболочке и действовать как валентный электрон. Поэтому элемент 72 должен быть четырехвалентным аналогом циркония, а не трехвалентным, как редкоземельные элементы [8, 9]. [c.5]

Из элементов подгруппы титана особенно близки друг к другу в химическом отношении цирконий и гафний. Большое сходство двух этих элементов объясняется тем, что атомы их имеют не только аналогичное строение электронных оболочек, но и вследствие лантаноидного сжатия, происходящего в семействе лантаноидов, очень близкие размеры радиусы атомов циркония и гафния соот- [c.443]

Из этих примеров видно, что основным во всяком ионообменном процессе является подыскание подходящих условий разделег ния ионов. Сорбируемость ионов определяется положением соответствующих им элементов в периодической системе Д. И. Менделеева. Кроме расположения элементов по группам, для хроматографического разделения существенным является и принадлежность элементов к различным семействам по горизонтальному направлению (А. Е. Фep мaн) Таковы семейство железа, включающее элементы от титана до меди, семейство молибдена, включающее элементы от циркония до палладия, и семейство вольфрама, включающее элементы от тантала до платины и золота. Сходство химических свойств в горизонтальном направлении зависит от сходства в строении их электронных оболочек (заполнение электронами более глубоких слоев). Элементы, принадлежащие к различным семействам, например железо и молибден, ванадий и молибден, молибден и рений, ниобий и вольфрам и другие, можно разделять хроматографически, решая тем самым наиболее трудные задачи количественного анализа. [c.119]

Исследования элементов при высоких давлениях, кардинальным образом изменяющих строение и степень перекрытия внешних электронных оболочек, привели к обнаружению неизвестных ранее модификаций рубидия, цезия, бария, галлия, индия, таллия, кремния, германия, олова, свинца, сурьмы, висмута, титана, циркония и других элементов. Круг полиморфных металлов расширился настолько, что можно полагать, что в природе вообще не существует элементов, сохраняющих одну и ту же структуру в достаточно широком диапазоне давлений и температур. [c.196]

Разногласия между результатами исследований Урбэна и теоретическими выводами Бора заинтересовали химика Хевеши и физика Костера, и они начали поиски элемента 72. Основываясь на выводах Бора, предсказавшего электронное строение атома элемента 72 и его основную валентность (4), и руководствуясь периодическим законом Д. И. Менделеева, они искали аналог циркония в минералах, содержащих последний. С этой целью методом рентгеноспектрального анализа были исследованы минералы циркония и в образце циркона из Норвегии установлено наличие нового элемента. Из циркониевых препаратов методом фракционной кристаллизации комплексных фтористых солей циркония с примесью гафния и калия или аммония были сконцентрированы и выделены препараты нового элемента. Совпадение линий рентгеновских спектров нового элемента с вычисленными по закону Мозли для элемента 72 позволило Хевеши и Костеру в январе 1923 г. сообщить об открытии нового элемента (10—12]. В честь города, в котором было совершено это открытие, элемент 72 назвали гафнием (Hafnia — латинское название Копенгагена). [c.6]

Отвечая на второй вопрос, учащиеся должны отметить, что в отлнчие от строения атомов всех другнх элементов атомы элементов главной подгруппы IV группы на внещнем слое имеют четыре электрона. Этим элементы подгруппы углерода отличаются п от элементов подгруппы титана. Атомы титана, циркония, гафния, курчатовия имеют во внешнем слое лишь два электрона. [c.131]

Близость химических свойств циркония и тафнйя Обмсняеэся, наряду с Другими причинами, сходством строения внешних электронных оболочек и близостью размеров атомов циркония и гафния. Атомные и ионные (для Ме ) раДиусы и атомный объем этих элементов (в А) следующие [7371 [c.8]

Цирконий существует в двух аллотропических модификациях до 860°С а-цирконий с гексагональной нлопюупаковаипой кристаллической решеткой, имеющей периоды а = 0,3223 пм с = 0,5147 нм координационное число 6 6 выше 862 С — Р-циркоиий с о. ц. к. решеткой, имеющей период а = 0,361 нм. Строение внешних электронных оболочек 4р 4й . [c.251]

Такое сложное поведение циркония в растворе объясняется большой химической активностью этого элемента. Препаративный цирконий (очищенный от гЮа) вступает во множество реакций, образуя простые и сложные соединения. Секрет повышенной химической активности циркония кроется в строении его электронных оболочек. Атомы циркония построены таким образом, что им свойственно стремление присоединить к себе как можно больше других ионов если таких ионов в растворе недостаточно, то ионы циркония соединяются между собой и происходит полимеризация. При этом химическая активность циркония утрачивается реакционная способность полимеризованных ионов циркония намного ниже, чем неполимеризованных. При полимеризации лшеньшается и активность раствора в целом. [c.201]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология