Благородные газы, электронное строение

Строение многоэлектронных атомов. Принцип заполнения. Принцип запрета Паули и спаривание спинов. Правило Гунда. Эффективный заряд ядра. Орбитальная конфигурация и энергия ионизации. Валентные электроны и валентные орбитали. Типические элементы, внутренние переходные металлы, переходные металлы и благородные газы. Сродство к электрону. [c.385]

Естественно, что фундаментальный закон химии, открытый Д. И. Менделеевым, — периодический закон—должен найти себе объяснение в закономерности строения атоМов, вскрываемой квантовой механикой. Периодичность в изменении химических свойств элементов при возрастании заряда ядра определяется периодическим повторением у определенных атомов строения внешних электронных оболочек. Легко заметить, что число электронов в последовательности от 5 до ближайшей конфигурации (первый период) или (остальные периоды) равно 2, 8, 8, 18, 32 (табл. 3), т. е. совпадает с числом элементов в периодах системы Д. И. Менделеева и объясняет, почему именно столько элементов содержится в данном периоде. Период начинается элементом, у которого впервые в системе возникает новый квантовый слой, содержащий один л-электрон (щелочной металл), и оканчивается элементом, у которого впервые в этом квантовом слое достраивается шестью электронами -подоболочка (благородные газы). Очевидно, что номер периода )авен главному квантовому числу электронов внешнего слоя. Например, атом натрия, открывающий третий период, и атом аргона, заканчивающий его, имеют конфигурации К 13л и К соответст- [c.60]

Обобществление фосфором с окружающими его атомами 10 электронов, а серой с ее окружением 12 электронов, очевидно, не согласуется с правилом октета. Причину его нарушения позволяет понять теория строения атома. В третьем периоде, к которому принадлежат фосфор и сера, благородным газом является аргон. В электронной оболочке аргона за- [c.475]

После заполнения Зd-пoдypoвня (п = 3, / = 2) электроны, в соответствии со вторым правилом Клечковского, занимают подуровень 4р (п = 4, / = 1), возобновляя тем самым построение Л -слоя. Этот процесс начинается у атома галлия (2 = 31) и заканчивается у атома криптона Е = 36), электронное строение которого выражается формулой 1з 2з 2р 38 Зр Зс °4з Ар . Как и атомы предшествующих благородных газов — неона и аргона, атом криптона характеризуется структурой внешней электронной оболочки пз пр , где тг — главное квантовое число (неон — 2з 2р , аргон — 3в23р , криптон — Аз Ар ). [c.68]

При рассмотрепии кобальта с порядковым числом 27 становится очевидным, что образование, подобное строению благородного газа, в этом случае маловероятно, так как трудно предположить, чтобы этот металл при соединении только лишь с окисыо углерода был насыщенным в своей внешней оболочке. Оп обязательно будет иметь слишком мало пли слишком много электронов. Поэтому молекула карбонила кобальта содержит не один атом металла, а представляет дикобальтоктокарбопил — С02 (СО)в, состоящий [c.700]

В таком кристалле, как КС1, в котором положительный и отрицательный ионы соответственно являются ионами, образующимися из атома щелочного металла и атома галоида, непосредственно предшествующего и непосредственно следующего в периодической таблице элементов за данным благородным газом, электронное строение совершенно одинаково, и разница заключается только в зарядах их ядер. Очевидно, что в ионе К+, имеющем больший заряд ядра, чем 1 , электроны упакованы более плотно, и, следовательно, К" имеет меньший размер, чем 1 . Различие в размерах связано с эффективным зарядом внешних электронов, [c.219]

Другая общая особенность электронного строения г- и р-элементов состоит в том, что после отделения электронов внешнего слоя остается ион, имеющий конфигурацию атома благородного газа Is или ns np для р-элементов четвертого и следующих периодов образуется ион, имеющий 18-ти электронную оболочку ns np nd . У таких ионов не проявляются специфические эффекты, о ясняемые теорией кристаллического поля (см. разд. 2.7), связанные с симметрией (/-орбиталей. У ионов с электронной конфигурацией атома благородного газа /-электронов на внешнем слое нет, а у ионов с 18-ти электронной оболочкой все (/-орбитали заполнены и невозможен переход (/-электронов с /г -орбитали на орбиталь eg (в октаэдрическом окружении), а также невозможно образование донорно-акцепторных связей с участием свободных (/-орбиталей. [c.316]

Другая общая особенность электронного строения i- и р-элементов состоит в том. что после отделения электронов внешнего слоя остается ион, имеющий конфигурацию атома благородного газа li или ns np -, для р-злементов четвертого и следующих периодов образуется ион, имеющий 18-ти электронную оболочку У таких ионов не проявляются специфи- [c.316]

Поляризуемость катионов с приблизительно равными размерами больше у тех, которые имеют 18 электронов на внешней орбите, чем у катионов, электронное строение которых аналогично благородным газам наибольшая поляризуемость наблюдается у катионов, которые имеют один или два электрона на 6 р уровне, как, например у свинца. За более подробными сведениями читателю следует обратиться к специальной литературе. [c.66]

Все устойчивые одноатомные анионы имеют электронное строение соответствующего для данного периода благородного газа, а простейшие катионы имеют электронное строение благородного газа, предшествующего данному периоду (сравните, например, Ыа" и Ке, и Аг и т. д.). В отличие от ковалентной ионная связь не обладает ни направленностью, ни насыщаемостью. Силы притяжения между зарядами не зависят от направления, по которому эти заряды сближаются (отсутствие направленности). Кроме того, два разноименных иона, связанные силами притяжения, не теряют своей способности взаимодействовать с ионами противоположного знака. В этом и проявляется отсутствие насыщаемости у ионной связи. Следствием этой особенности ионной связи является ассоциация [c.72]

В данной главе будет рассмотрен простой метод описания ковалентных связей с использованием структурных схем Льюиса. Мы занищем льюисовы структуры для известных молекул и ионов и дадим им объяснение, пользуясь представлениями об обобществлении электронных пар и построении замкнутых валентных оболочек такого типа, как у атомов благородных газов. Затем мы объясним степени окисления атомов в соединениях на основе соображений о неравномерности обобществления электронных пар атомами, обладающими разной электроотрицательностью, после чего перейдем к установлению взаимосвязи между кислотностью некоторых молекул и электронным строением их центрального атома. В последней части главы будет показано, как для предсказания формы молекул используется метод отталкивания валентных электронных пар (ОВЭП). [c.465]

На внешней электронной оболочке атомов галогенов содержатся семь электронов — два на S- и пять на р-орбиталях (ns np ). Галогены обладают значительным сродством к электрону (табл. 19.1) — их атомы легко присоединяют электрон, образуя однозарядные отрицательные ионы, обладающие электронной структурой соответствующего благородного газа (ns np ). Склонность к присоединению электронов характеризует галогены как типичные неметаллы. Аналогичное строение наружной электронной оболочки обусловливает большое сходство галогенов друг с другом, проявляющееся как в их химических свойствах, так и в типах и свойствах образуемых ими соединений. Но, как показывает сопоставление свойств галогенов, между ними имеются и существенные различия. [c.476]

В предыдуш,ем параграфе был сделан вывод, что валентность равна количеству неспаренных (валентных) электронов на внешней (валентной) электронной оболочке атома. Но у атома в основном состоянии количество неспаренных электронов на внешней электронной оболочке всегда одинаково, в то время как для большинства элементов характерна переменная валентность. Более того, атомы некоторых благородных газов, не содержащие неспаренных электронов вообще, образуют устойчивые химические соединения. Для иллюстрации сказанного рассмотрим строение внешних электронных оболочек атомов некоторых химических элементов, сопоставив с реально наблюдаемыми валентностями этих элементов (табл.7). [c.72]

Начало периода элементов совпадает с началом образования нового электронного слоя. Каждый период завершается благородным газом. У атомов благородных газов (кроме гелия) наружный слой состоит из 8 электронов и имеет строение П ГПр . [c.44]

Для натрия характерно образование устойчивого иона Ыа , обладающего электронным строением предшествующего ему благородного газа неона. У иона же хлора строение внешней оболочки соответствует конфигурации благородного газа аргона. [c.72]

Прежде всего обращает на себя внимание периодичность в изменении электронных конфигураций атомов элементов в зависимости от порядкового номера. Это указывает, что в основе систематики химических элементов лежит электронное строение атомов. Каждый период начинается элементом с новым значением п. В связи с этим номер периода совпадает с главным квантовым числом внешних электронов атома. Сам период можно характеризовать как совокупность элементов, начинающуюся с пз и завершающуюся гs rtp элементами, т, е. как совокупность их от щелочных металлов до благородных газов. Исключение составляет первый период, содержащий только водород и гелий. Число элементов в периодах соответственно равно 2, 8, 8, 18, 18, 32, Элементы подгрупп имеют сходные внешние электронные конфигурации, что обусловливает общность их химических свойств. К главной подгруппе относятся элементы, для атомов которых п [c.65]

При образовании стабильных карбонилов металлов они приобретают электронную оболочку благородного газа, для чего требуется 12 электронов для металлов VI группы, 11 для металлов VII группы и 10 для металлов VIII группы. Поэтому карбонилы Ш и Мо взаимодействуют с 12 я-электронами шести групп СО и образуют октаэдрические молекулы [46]. Карбонил Ке присоединяет 5 групп СО (10 электронов) и образует двуядерный карбонил за счет связи Не—Ке. Молекулу этого карбонила можно построить из двух октаэдров, в каждом из которых в центральном положении находится один атом металла, пять вершин заняты группами СО, а шестая — вторым атомом металла. Молекула карбонила железа с пятью группами СО имеет строение тетрагональной пирамиды. Но известно, что пять эквивалентных гибриди-зованных связей не образуется, юэтому одна из связей Ре—С ослаблена, что подтверждается измерениями дипольного момента. В карбониле кобальта также одна из связей (Со—Со) отлична от других (Со—С). [c.110]

Согласно теории Г. Льюиса, химическая связь в подобных молекулах обусловлена образованием электронных пар, которые принадлежат одновременно двум атомам. Такая электронная пара расположена между двумя соединяющимися в молекулу атомами и взаимодействует с их положительно заряженными ядрами, как бы стягивая их вместе. Кроме того, при образовании молекулы каждый из атомов приобретает внешнюю электронную оболочку благородных газов, т. е. состоящую из двух или восьми электронов. Пользуясь схемами рис. XII.1, ХП.2 или ХП.З и обозначая электроны водорода точками, а электроны хлора и азота крестиками, можно представить строение молекул, например На, НС1 и NH3 следующими формулами [c.153]

У элементов второго периода начинается заполнение -энергетического уровня, или -слоя. Второй период начинается с Li, в атоме которого имеется три электрона. Два из них находятся в К-слое, как и у атома гелия, третий электрон располагается в -слое. У элементов второго периода также сначала заполняется s-подуровень, а затем р-подуровень. У последнего элемента этого периода — неона все s- и р-орбитали при п = 2 заполнены. Элементы, в атомах которых в последнюю очередь заполняется s-подуровень, называются s-э л е м е н т а м и, а р-подуровень — р-э л е м е н т а м и. Электронное строение атомов благородных газов служит остовом строения атомов последующих элементов. [c.23]

Основополагающим понятием современной химии является понятие о химическом элементе , т. е. виде атомов с определенной совокупностью свойств. Под свойствами изолированных атомов подразумеваются заряд ядра и атомная масса, особенности электронного строения, потенциалы ионизации, сродство к электрону и электроотрицательность, атомные, орбитальные и ионные радиусы н т. д. Однако необходимо иметь в виду, что изолированные атомы как форма организации вещества могут существовать в природе лишь при достаточно высоких температурах в виде моноатомного пара. Единственным исключением являются благородные газы, для которых при любых условиях и в любом агрегатном состоянии структурной единицей является атом. Все остальные элементы существуют в природе в виде более сложных агрегатов молекул и кристаллов. Таким образом, следует строго различать понятия элемента как вида изолированных атомов и простого вещества как формы существования элемента в свободном состоянии. Следует особо подчеркнуть нетождественность этих понятий хотя бы потому, что один элемент может существовать в виде нескольких простых веществ (аллотропия) . [c.26]

Отсутствие неспаренных электронов указывает на невозможность образования соединений за счет ковалентной связи, поэтому молекулы простых веществ, образуемых этими элементами, одноатомны. Особенности строения и высокая химическая инертность определили групповое название — благородные газы. [c.227]

С атомом какою благородного газа и с ионом какого галогена сходна по электронному строению частица, образующаяся при отрыве от атома алюминия его валентных электронов [c.256]

Строение электронных оболочек атомов объясняет расположение элементов в семи периодах каждый период — это ряд элементов, начинающийся с активного щелочного металла и завершающийся благородным газом. [c.42]

Третья группа. Для элементов подгруппы бора (за исключением таллия) характерна степень окисления +3. Последней соответствуют соединения Э(ОН)з. Происходит дальнейшее ослабление (от I группы к И, от И к П1) основных свойств. Если LiOH—основание, а Ве(0Н)2 — амфотерное соединение, то В(ОН)з —кислота. Таким.образом, при переходе к третьей группе мы впервые встречаемся с элементом, образуюш,им кислоту (этим бор отличается и от всех элементов И1 группы), и с иэополикислотами, которые также характерны для бора. В соответствии с увеличением радиусов ионов элементов ВН ряду А1(0Н)з —Т1(ОН)д происходит усиление основных свойств. Если 6а(ОН)з отличается практически одинаковой степенью диссоциации с отщеплением ионов 0Н и Н+, то у 1п(0Н)з несколько преобладают основные свойства, а у Т1(0Н)з амфотерные свойства выражены очень слабо. Обращает на себя внимание очень медленное усиление основных свойств в этом ряду соединений. Это объясняется тем, что если атомы элементов третьей главной подгруппы являются электронными аналогами (их внешний электронный слой имеет строение s p), то ионы В + и А1 + сильно отличаются от Ga +, и ТР+. Первые имеют наружные оболочки атомов благородных газов, а вторые — 18-электронные оболочки, содержащие 10 d-электронов. Вследствие этого увеличение радиусов ионов после алюминия становится менее значительным, что и приводит к медленному усилению основного характера соединений. Здесь, так же как и в предыдущей группе, наблюдается диагональное сходство амфотерные гидроксиды А и Ве близки по свойствам. [c.91]

Все устойчивые одноатомные анионы имеют электронное строение соответствующего для данного периода благородного газа, а простейшие катионы имеют электронное строение благородного газа, предшествующего данному периоду (сравните, например, N3" и N6, К- и Аг и т. д.). В от личие от ковалентной иогаая связь не обладает ни направленностью, ни насыщаемостью. Силы притяжения между зарядами пе зависят от направления, по которому эти заряды сближаются (отсутствие направленности). Кроме того, два разноименных иона, связанные силами притяжения, не теряют своей способности взаимодействовать с ионами противоположного знака. В этом и проявляется отсутствие насыщаемости у ионной сэязи. Следствием этой особенности ионной связи является ассоциация всех ионов с образованием ионного кристалла, в котором каждый ион окружен ионами противоположного знака. Число ионов противоположного знака, удерживающихся данным ионом на ближайшем расстоянии, получило название координационного числа данного иона. Ионы могут удерживать также и нейтральные молекулы. При большом размере катиона и малом радиусе аниона (соотношение кат "аи > 0 3) вокруг катиона (аниона) координирует 8 анионов (катионов). В результате образуется кристалл так называемой кубической структуры — 8 ионов одного знака располагаются в вершинах куба, в центре которого находится ион противоположного знака (тип СзС1 рис. 14). [c.82]

Наличие заполненных предвнешних (п—l)d- и (п—2)/-уровней сверх оболочки предыдущего благородного газа накладывает отпечаток на свойства элементов подгруппы мышьяка. Отметим, что между собой мышьяк, сурьма и висмут являются полными электронными аналогами и отличаются с точки зрения электронного строения от типических элементов VA-группы — азота и фосфора, т. е. по отношению к ним являются неполными электронными аналогами. [c.282]

Строение внешних электронных оболочек атомов щелочных металлов пх. Поэтому они имеют низкие энергии ионизации, уменыиаюищеся при переходе по подгруппе элементов сверху вниз. При этом ослабление связн электрона с ядром вызывается ростом радиуса атома (обусловленного увеличением главного квантового числа внешнего электрона) и экранированием заряда ядра предшествующими внешнему электрону оболочками. Поэтому данные элементы легко образуют катионы Э+, имеющие конфигурацию атомов благородного газа. [c.300]

Далее, начиная с алюминия (2 = 13), происходит заполнение подуровня Зр. Оно заканчивается у благородного газа аргона (2 = 18), электронное строение оторого выражается схемой [c.66]

Предполагается, что при образовании ионной связи атомы стремятся отдать или приобрести столько электронов, чтобы строение их внешней электронной оболочки оказа.пось аналогичным строению устойчивой внешней оболочки ближайшего по расположению в периодической системе благородного газа. [c.143]

Подобная близость свойств объясняется тем, что в высшей степени окисления атом элемента, находящегося в третьем периоде (в главной подгруппе) и атомы элементов побочной подгруппы приобретают сходное электронное строение. Например, атом хрома имеет электронную конфигурацию 1з Когда хром находится в степени окисления 4-6 (например, в оксиде СгОз), шесть электронов его атома (пять М- и один 4б-электрон) вместе с валентными электронами соседних атомов (в случае СгОз — атомов кислорода) образуют общие электронные пары, осуществляющие химические связи. Остальные электроны, непосредственно не участвующие в образовании связей, имеют конфигурацию отвечающую электронной структуре благородного газа. Аналогично у атома серы, находящегося в степени окисления -Ьб (например, в триокси-де серы ЗОз), шесть электронов участвуют в образовании ковалентных связей, а конфигурация остальных (1з 28 р ) также соответствует электронной структуре благородного газа. Короче говоря, сходство в свойствах соединений элементов побочной подгруппы и элемента третьего периода той же группы обусловлено тем, что их ионы, отвечающие высшим степеням окисления, являются электронными анапогами. Это легко видеть из данных табл. 21.1. [c.497]

Характеристика элементов У[11А-группы. Особенности гелия и неона. Все периоды системы завершаются элементами У1ПА-груп-пы. Эти элементы имеют полностью укомплектованные электронные оболочки п пр (у гелия 1х ). С точки зрения электронного строения неон и тяжелые благородные газы естественно поместить в УП1А-группу, поскольку на внешней оболочке они содержат 8 электронов и являются ЗуО-элементами. Гелий с этой точки зрения относится к -элементам (как и водород) и формально должен возглавлять ИА-группу. Однако у атома гелия отсутствует возможность промотиро- [c.388]

С развитием представлений об электронном строении атома стало ясным, что особая химическая инертность гелия, неона, аргона и их аналогов обусловлена повышенной устойчивостью полностью укомплектованных 5- и /3-оболочек. С учетом этого и были разработаны представления о ионной (Коссель, 1916) и ковалентной (Льюис, 1916) связи. Особая устойчивость электронного октета и стремление других атомов тем или иным способом приобрести электронную конфигурацию благородного газа на долгие годы стали краеугольным камнем теорий химической связи и кристаллохимического строения (правило Юм-Розери 8—Л, критерий Музера и Пирсона и др.). Нулевая группа стала своеобразной осью периодической системы, отражающей так называемое полновалентное правило (стабильность октетной конфигурации), подобно тому как УА-группа является осью, отражающей четырехэлектронное правило. [c.397]

Современная неорганическая химия состоит из многих самостоятельных разделов, например химии комплексных соединений, химии неорганических полимеров, химии полупроводников, металлохимии, физико-химического анализа, химии редких металлов, радиохимии и т. п. Неорганическая химия давно перешагнула стадию описательной науки и в настоящее время переживает свое второе рождение в результате широкого привлечения квантовохимических методов, зонной модели энергетического спектра электронов, открытия валентнохимических соединений благородных газов, целенаправленного синтеза материалов с особыми физическими и химическими свойствами. На основе глубокого изучения зависимости между химическим строением и свойствами она успешно решает главную задачу создание новых неорганических веи еств с заданными свойствами. Неорганическая химия, как и любая естественная наука, руководствуется методологией диалектического материализма, следовательно, опирается на ленинскую теорию отражения От живого созерцания к абстрактному мышлению и от него к практике... . Живое созерцание осуществляется, как правило, при помощи эксперимента — наблюдения явлений в искусственно созданных условиях. Из экспериментальных методов важнейшим является метод химических реакций. Химические реакции — превращение одних веществ в другие путем изменения состава и химического строения. Во-первых, химические реакции дают возможность исследовать химические свойства вещества. Аналитическая химия использует химические реакции для установления качественного и количественного состава вещества. Кроме того, но химическим реакциям исследуемого вещества можно косвенно судить о его химическом строении. Прямые же методы установления химического строения в большинстве своем основаны на использовании физических явлений. Во-вторых, на основе химических реакций осуществляется неорганический синтез. За последнее время неорганический синтез достиг большого успеха, особенно в получении особочистых соединений в виде монокристаллов. Этому способствовало применение высоких температур и давлений, глубокого вакуума, внедрение бесконтейнерных способов синтеза и т. п. [c.7]

Формирование -слоя ( = 2) начинается с лнтия, у которог-э имеется три электрона. Два первых электрона, как у гелия, заполняют 7(-слой. Третий электрон лития не может находиться в этом слое, так как на 1. -орбитали электронных вакансий нет. Помеп1,е-ние третьего электрона на 5-орбиталь, максимальная электронная емкость которой равна двум, противоречило бы принципу Паули. У последнего элемента второго периода неона все 5- и р-орбитали при п = 2 заполнены. Электронное строение атомов элементов в нормальном состоянии приведено в табл. 3. В ней квадратные скобки символизируют электронные структуры благородных газов, которые органически входят в строение атомов последующих элементов. [c.55]