Периодические свойства атомов и ионов элементов

Положение водорода в периодической системе. Водород в природе. Положение элемента в периодической системе определяется его свойствами. Порядковый номер водорода . Его обычно помещают в I группу периодической системы, так как он подобно щелочным металлам — сильный восстановитель его атом в определенных условиях легко отдает электрон и превращается в положительно однозарядный ион. Однако водород проявляет и такие свойства, которыми он резко отличается от щелочных металлов. Так, щелочные металлы не образуют отрицательно заряженных ионов, т. е. их атомы не присоединяют электронов, а водород способен давать анион Н . Кроме того, по физическим свойствам водород как простое вещество гораздо ближе к фтору, чем к литию. Это позволяет помещать водород и в УП группу периодической системы. [c.202]

Алюминий, следующий за магнием, обладает заметной биологической активностью и является активатором некоторых энзимов,, а недостаток его в организме приводит к недостатку витамина Однако его роль все-таки значительно меньше, чем роль ионов натрия и магния. Атом алюминия слишком тян ел и велик для включения в структурную организацию клеток, а ион слишком мал и недостаточно поляризуем, чтобы попасть в число важнейших биологических катализаторов. Высокий заряд иона АР+ и склонность солей алюминия к гидролизу являются факторами, ограничивающими его роль в биохимических процессах. Другие качества, благоприятствующие участию в процессах жизнедеятельности (ковалентность связей, акцепторные свойства и т. п.) в большей степени присущи бору — аналогу алюминия во 2-м периоде. Предпочтительность бора, по сравнению с алюминием, доказывает предпочтительность элементов 2-го периода перед членами 3-го, Это становится особенно ясным при сравнении углерода с кремнием, который расположен в периодической системе под углеродом и так же как углерод способен к образованию четырех ковалентных связей. Кремния на Земле примерно в 135 раз больше углерода, но в биохимическую эволюцию включился все же углерод. Причина этого, в первую очередь, в стабильности связей С—С и 51—51. В первом случае расстояние между атомами в 1,5 раза меньше и соответственно энергия разрыва связи в 2 раза больше, т. е. связь С—С стабильнее. Поскольку построение организмов предполагает образование длинных цепей атомов, то устойчивые связи углерода имеют несомненное преимущество перед связями кремния. Кроме того, у кремния имеется лишь небольшая тенденция к образованию кратных связей. Все это делает соединения кремния неустойчивыми в присутствии воды, кислорода или аммиака. Однако кроме устойчивости другой очень важной особенностью биогенных элементов является способность к образованию кратных связей. Это можно проиллюстрировать сравнением свойств СОо и ЗЮг. В оксиде углерода (IV) между атомами С и О имеются кратные (двойные) связи, каждая из которых образована двумя парами общих электронов. Внешний слой каждого пз атомов в СОг приобретает стабильную структуру октета. Все возмол<-ности образования связей у этой молекулы исчерпаны. Благодаря легкости атомов и ковалентности связей СОг является газом, довольно легко растворяется в воде, реагирует с ней и в такой форме может быть использован живыми организмами. У кремния способность к образованию кратных связей практически отсутствует или, во всяком случае, гораздо ниже, чем у атома углерода. Поэтому атом 81 соединен с О простыми связями, при образовании которых остаются неспаренными два электрона у кремния и по одному у каждого из атомов кислорода. Лишенные возможно- [c.181]

СРОДСТВО к ЭЛЕКТРОНУ — количество энергии, выделяюш,ееся при присоединении электрона к атому, молекуле или радикалу. С. к э. количественно выражается в электрон-вольтах. Значение величины С. к э. важно для понимания природы химической связи и процессов образования отрицательных ионов. Чем больше будет С. к э., тем легче атом присоединяет электрон. С. к э. в атомах металлов равно нулю, а в атомах неметаллов оно тем больше, чем ближе располс-жен элемент к инертному газу в периодической системе элементов Д. И. Менделеева. Поэтому в пределах периода неметаллические свойства усиливаются по мере приближения к концу периода (инертному газу). [c.235]

Сродство к электрону — количество энергии, выделяющееся при присоединении Электрона к атому, молекуле или радикалу. С. к. э. выражается обычно в эВ на атом или в кДж на моль. Величина С. к. э. важна для понимания природы химической связи и процессов образования отрицательных ионов. Чем больше С. к.э., тем легче атом присоединяет электрон. Сродство атомов металлов к электрону равно нулю или приближается к не.му у атомов неметаллов С. к. э. тем больше, чем ближе стоит элемент (неметалл) к инертному газу в периодической системе Д. И. Менделеева. Поэтому в пределах периода усиливаются неметаллические свойства по мере приближения к концу периода. [c.126]

Какими свойствами должен обладать атом (ион) элемента, чтобы гидроксид его был амфотерным Где в периодической [c.203]

Г и д р и д ы. Атом водорода самый малый и самый типичный среди атомов внедрения. Заполнение атомами или ионами водорода октаэдрических и тетраэдрических пустот в решетках переходных металлов сопровождается меньшими искажениями, чем при внедрении других неметаллов. Характер связи в фазах внедрения определяется особым положением, которое занимает водород в периодической таблице это первый элемент, с которого начинаются как металлы, так и неметаллы, и в зависимости от условий он проявляет свойства как тех, так и других. В гидридных фазах состояние водорода самое различное. Крайние состояния — присутствие молекулярного водорода, который концентрируется на поверхности, границах зерен, возможно, на дислокациях, либо его протонизация, при которой отдаваемый электрон идет на вакантную -орбиталь переходного металла или присоединяется к свободным электронам, наличие которых характеризует металлическую связь. Между обоими крайними состояниями в гидридных фазах одного и того же металла есть промежуточные состояния. [c.232]

Первая попытка сопоставления атомных размеров была сделана на основе атомных объемов. Для этого послужила кривая атомных объемов Лотара Мейера, изображенная на рис. 3-2, принесшая ему больше славы, чем его периодическая система, основанная на физических свойствах элементов. Как было сказано, атомный объем получается путем деления атомного веса элемента на плотность элемента в свободном виде, и, следовательно, он верен только в том случае, если достоверна плотность. Но плотность элемента в свободном виде зависит в большей степени от его физического состояния, кристаллической структуры, аллотропического видоизменения и температуры, при которой определена плотность. Например, плотность белого олова 7,31, а серого — 5,75. Однако несмотря на все возможные факторы, которые могут влиять на атомный объем, удивительно, что кривая атомных объемов вполне правильно показывает периодичность свойств. Так как невозможно выделить отдельно атом или ион и измерить их радиус, следует полагаться на измерения, сделанные на большом количестве вещества, и допустить, что атомные модели правильны в отношении поведения атомов и ионов во всей структуре вещества. Вскоре стало ясно, что на соответствующие расчеты влияют многие факторы, в числе которых надо упомянуть характер связи (кратная ли связь или простая), степень ионного или [c.104]

Радиусы атомов элементов подгруппы незначительно отличаются от величин у предшествующих элементов периодической системы. Радиусы же нонов меньше, чем у щелочных металлов тех же периодов и нарастают по подгруппе сверху вниз. Различие между ат и / ион уменьшается от Си к Аи и нарастает с увеличением заряда катиона. Заряды ядер значительно выше, чем у щелочных металлов тех же периодов. Отсюда вытекают особенности свойств соединений этих элементов. Основные свойства гидроксидов у них выражены слабее, возрастают от Си к Ag и уменьшаются по мере увеличения заряда катиона. Гидроксиды неустойчивы и при нагре- [c.282]

Электроны находятся в оболочке атома, и их распределение в ней непосредственно определяет химические и физические свойства элементов. Строение оболочки обусловливает также образование и природу химической связи. Очевидно, что распределение электронов в оболочке зависит от их количества, а так как последнее связано с числом положительных зарядов ядра атома, т. е. протонов, то ядро тоже влияет на свойства атома. Порядковый номер атома в периодической системе совпадает с числом электронов в оболочке незаряженного атома, которые компенсируют заряд ядра если число электронов меньше или больше числа зарядов ядра, то образуется заряженный атом, атом-ион. [c.13]

На рис. 38 схематично изображена некоторая часть идеальной (простейшей) кристаллической решетки и указаны периоды идентичности. Как видно на рисунке, элементарная ячейка периодически повторяется в пространстве множество раз при переносе ее на расстояния а, Ь, с ъ направлении данных векторов. Это свойство определяет дальний порядок кристаллической решетки, который характеризуется тем, что любой структурный элемент решетки (например, определенный ион или атом или вся кристаллическая ячейка) встречается выданном направлении через равные интервалы 148, стр. 18Й]. Элементарная ячейка является как бы строительным [c.117]

Окислительно-восстановительные свойства нейтральных ато-ов и ионов можно легко объяснить с помощью периодической си-гемы элементов Менделеева (см. табл. И). [c.125]

Общими физическими свойствами, характеризующими металлы, обладают в свободном состоянии 82 элемента из 105. Естественно предположить, что атомы этих элементов должны быть сходными и по строению. Атомы элементов главных подгрупп I—III групп периодической системы на внешнем энергетическом уровне имеют мало электронов (от одного до трех) и, стремясь принять более устойчивое состояние (структуру атомов благородных газов), сравнительно легко отдают эти электроны, превращаясь в положительно заряженные ионы. Эта особенность обусловливает своеобразное строение кристаллической решетки металлов, которая состоит из положительных ионов и атомов, находящихся в узлах решетки. Между узлами находятся электроны, не принадлежащие каким-либо определенным атомам. Малые размеры электронов позволяют им более или менее свободно перемещаться по всему кристаллу металла, переходя от одного атома или иона к другому атому или иону. При достаточном сближении электронов с ионами образуются нейтральные атомы, которые снова распадаются на ионы и электроны. Следовательно, в кристалле металла существует своеобразное равновесие [c.390]

Непосредственное измерение сродства к электрону возможно лишь для весьма немногих элементов, а для остальных значения этой величины приходится устанавливать на основании исследования более сложных процессов, в которых одна из стадий теоретически рассматривается как присоединение электрона к нейтральному атому (см. гл. 10). Полученные таким образом значения в целом подтверждают ожидаемые изменения этого свойства у элементов в периодах и группах периодической системы. В табл. 6.4 приведены значения сродства к электрону для некоторых неметаллических элементов. Подобно последовательным потенциалам ионизации, можно определить сродство ко второму и третьему электронам одного и того же атома. Следует отметить, что присоединение электронов к отрицательно заряженным ионам всегда требует затраты большого количества энергии и поэтому сродство ко второму и следующим электронам оказывается отрицательным. [c.102]

Атомные радиусы. Радиусы атомов и ионов являются очень важной характеристикой. С учетом этого геометрического параметра объяснено большое число экспериментальных фактов и свойств химических элементов и их соединений. Атомные радиусы химических элементов изменяются периодически в зависимости от порядкового номера элемента (рис. 12). Уменьшаясь от щелочного металла до галогена, атомный радиус следующего щелочного металла снова увеличивается и становится больше радиуса атома предыдущего щелочного, металла. Так, атом натрия имеет радиус 0,186 нм, магния— 0,16 нм, хлора — 0,099 нм, а радиус атома калия вновь увеличивается и становится равным 0,231 нм. [c.73]

Если энергия ионизации служит мерой восстановительной способности атома, то сродство к электрону является мерой его окислительной способности чем больше сродство к электрону, т. е. чем легче атом присоединяет новый электрон, превращаясь в однозарядный отрицательный ион, тем он в большей степени проявляет неметаллические свойства. Способность присоединять электроны характерна для атомов элементов главных подгрупп IV—VII групп периодической системы Д. И. Менделеева, и особенно атомов галогенов, во внешнем слое которых находится по семь электронов. Галогены относятся к наиболее электроотрицательным элементам. Например, сродство к электрону составляет у атомов азота 0,08 ккал, у атомов кислорода — 63 ккал, а у атомов фтора — 83,5 ккал. [c.115]

Многие различия между органическими и неорганическими соединениями вытекают непосредственно из свойств атома углерода. Углерод — первый элемент IV группы периодической таблицы элементов. Теоретически атом углерода может отдавать или присоединять четыре электрона для образования устойчивого октета. Но на самом деле такие высокозаряженные ионы углерода не образуются. [c.152]

Атом водорода —простейший из всех, которые изучает химия. Решение уравнения Шредингера для него позволило определить стационарные состояния атома, рассчитать его спектр и распределение электронного заряда внутри атома и обьяснить на основе этого его химическое поведение. Обобщение получеггных выводов в сочетании с некоторыми добавочными принципами позволило понять физическую сущность периодического закона и объяснить химические свойства элементов. Поэтому знакомство с химическими системами начинаем с атома водорода и водородоподобных атомов (одноэлектронных атомов с зарядом ядра 4-Ze). Примером водородоподобных систем служат ионы Не , Li +, Ве - и т. д. [c.16]

Сера, селен, теллур — элементы VI группы периодической системы, они относятся к числу хорошо изученных веществ. В табл. 3 приведены некоторые свойства этих элементов, обладающих в элементарном состоянии полупроводниковыми свойствами. Изолированный атом халькогена имеет конфигурацию валентных электронов и стремится в соединениях к приобретению электронов с достройкой до наиболее стабильной восьмиэлектроп-ной конфигурации Однако известно большое число соединений, в которых атом халькогена отдает часть электронов с образованием связей /> -копфигурации. В ряду 8—Зе—Те температура плавления возрастает, а ширина запрещенной зоны (Eg), как и значение электроотрицательности, надает. Сера, селен и теллур обладают высокой химической активностью и образуют соединения почти со всеми элементами периодической системы. Образующиеся при этом халькогениды имеют самые различные кристаллические структуры и самые разнообразные свойства — от ионных до металлических. [c.12]

Среда также определяет, хотя и в меньшей степени, магнитные свойства захваченных атомов. Изучение этих систем составляет содержание пятой главы книги. В этой главе сперва излагаются современные представления о влиянии среды на магнитные свойства, а затем описываются экспериментальные данные для атомов водорода, щелочных металлов, серебра и атомов и атомарных ионов элементов V, VI и VII групп периодической системы. Атом . серебра включены в эту главу, поскольку для них получены иные результаты, чем для атомов щелочных металлов, а также потому, что они являются связующим звеном с кодшлексами переходных металлов, [c.10]

После того как экспериментально было доказано, что атом имеет сложное строение — состоит из положительно заряженных ионов и электронов, была предложена первая теория строения атома (в 1903 г. английским ученым Дж. Томсоном) — так называемая статическая или электронно-ионная. По теории Томсона атом состоит из положительно заряженной сферы (положительный заряд равномерно распределен по всему объему атома), в которую вкраплены отрицательные электроны. Электроны нейтрализуют положительный заряд. Они совершают колебательные движения (поэтому теория и назь]вается статической). Сходные элементы имеют сходную расстановку электронов в атомах (попытка объяснить периодическую повторяемость свойств элементов). [c.28]

Ионный тип связи возможен только мс жду атомами, которые резко отличаются по свойствам. Например, элементы I и II групп периодической системы (металлы) непосредственно соединяются с элементами VI и VII групп (неметаллами). Резкое отличие в свойствах элементов приводит к тому, что атом металла полностью теряет свои валентные электроны, а атом неметалла присоединяет их. Образовавшиеся в результате такого перераспределения электронов положительно и отрицательно заряженные ионы удерживаются в молекулах (в парообразном состоянии) и в кристаллической решетке силами электростатического притяжения. Такая связь и называется ионной. В качестве примеров веществ с ионной связью можно назвать MgS, Na l, AI2O3 и т. д. Образование подобных соединений происходит в соответствии с правилом об устойчивости восьми- или двухэлектронных оболочек. [c.75]

В главных подгруппах периодической системы химических элементов в направлении сверху вниз кислотные свойства высших оксидов неметаллов уменьшаются. Так, например, в главной подгруппе V группы оксид азота (V) обладает более сильными кислотными свойствами (образует одну из сильнейших кислот — азотную кислоту HNQ3). чем оксид фосфора (V) Р2О5. Это объясняется тем, что атом фосфора имеет больший атомный радиус по сравнению с атомом азота. Поэтому действие положительных ионов фосфора на ионы кислорода и водорода слабее, чем соответствующее действие положительных ионов азота, размер которых значительно меньше. [c.132]

При образовании гомоатомных соединений (простых веществ) все эффекты, связанные с разностью электроотрицательностей взаимодействующих атомов, исключаются. Поэтому в простых веществах не реализуются полярные, а тем более преимущественно ионные связи. Следовательно, в простых веществах осуществляется лишь металлическая и ковалентная связь. Следует при этом учесть и возможность возникновения дополнительного ван-дер-ваальсов-ского взаимодействия. Преобладание вклада металлической связи приводит к металлическим свойствам простого вещества, а неметаллические свойства обусловлены преимущественно ковалентным взаимодействием. Для образования ковалентной связи взаимодействующие атомы должны обладать достаточным количеством валентных электронов. При дефиците валентных электронов осуществляется коллективное электронно-атомное взаимодействие, приводящее к возникновению металлической связи. На этой основе в периодической системе можно провести вертикальную границу между элементами П1А- и 1УА-групп, слева от которой располагаются элементы с дефицитом валентных электронов, а справа — с избытком. Эта вертикаль называется границей Цинтля Ее положение в периодической системе обусловлено тем, что в соответствии с современными представлениями о механизме образования ковалентной связи особой устойчивостью обладает полностью завершенная октетная электронная 5 /гр -конфигурация, свойственная благородным газам. Поэтому для реализации ковалентного взаимодействия при образовании простых веществ необходимо, чтобы каждый атом пмел не менее четырех электронов. В этом случае возможно возникгювение четырех ковалентных связей (5/) -гибридизация ), что и реализуется у элементов 1УА-группы (решетка типа алмаза у углерода, кремния, германия и а-олова с координационным числом 4). Если атом имеет 5 валентных электронов (УА-группа), то до завершения октета ему необходимо 3 электрона. Поэтому он может иметь лишь три ковалентные связи с партнерами (к. ч. 3). В этом случае кристалл образован гофрированными сетками, которые связаны между собой более слабыми силами. Получается слоистая структура, в которой расстояние между атомами, принадлежащими одному слою, намного меньше, чем между атомами различных слоев (черный фосфор, мышьяк, сурьма) [c.29]

Когда электроны проявляют преимущественно корпускулярные свойства, выступают как целые частицы (полное удаление из атома или присоединение), то переход от атома к атому или от атома к иону и наоборот осуществляется как дискретный акт. Когда же образуется сложная система межатомных связей (образование соединения), то ведущую роль играют уже волновые свойства электрона (образование единого элекгроиного облака молекулы). Корпускулярные свойства электрона особенно наглядно проявляются в периодической системе, в частности, в резком дискретном переходе от элемента к элементу как в периодах и рядах, так и в группах. Такое свойство, как валентность атома элемента (как показатель возможности образования им определенного числа химических связей), определяемая целым числом электронов (валентных), также дискретно. Волновые же свойства валентных электронов обусловливают [c.237]

Следует, впрочем, отметить, что все обсуждавшиеся до сих пор ионы состоят из атомов с полностью занятыми орбиталями. Некоторые. многоатохмные ионы испытывают дополнительную стабилизацию вследствие резонанса. При рассмотрении кристаллов плн жидкостей, в которых могут содержаться ионы с не полностью занятыми орбиталями, появляются дополнительные проблемы. Так, напрпмер, представления о ионной связи, включающей лишь кулоновские взаимодействия, не позволяют правильно описать свойства треххлористого железа РеСЬ и соединений многих других элементов, расположенных в средней части периодической системы (где часто встречаются ато.мы с не полностью занятыми -орбиталями). [c.487]

Вообще говоря, свободно-радикальными свойствами могут обладать соединения различных элементов, если элемент в соединении проявляет валентность на единицу ниже обычной для него валентности. К свободным радикалам относятся не только нейтральные частицы, но также и группы атомов, представляющие собой ионы, если в них содержится атом с ва.чентностью на единицу меньшей, чем этого требует его положение в периодической системе элементов. [c.101]

Геосферы — обо.лочки земной коры, более или менео однородные по своему составу и образовавшиеся в сравнительно одинаковой физико-химической обстановке. Поэтому все явления, происходящие в геосферах, рассматриваются на основе учения о термодинамич. равновесии, правила фаз и других законов физич. химии с тем или иным приближением — в зависимости от сложности явлений, происходящих в той или иной геосфере, как, напр., в биосфере. Основными параметрами. этих природных равновесий в геосферах являются давление, темп-ра, число фаз, их химич. состав и др. 13 пределах внешних геосфер между геосферами с разной интенсивностью непрерывно идет обмен веществ, миграция химических элементов. Распределение химич. эле-мептов по оболочкам Земли имеет закономерный характер и зависит от физико-химич, свойств самих элементов и образуемых ими соединений, в первую очередь, — от строения внешних. электронных оболочек атомов и ионов, т. с. от ноложеиии элемента в периодической системе Менделеева. Геохымическ1 .я к.гис-сиф1и аци,ч элементов может быть иллюстрирована кривой ато.мных объемов — ркс. 2. [c.423]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология