Энергия ионизации атомов инертных газо

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]

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]

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 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]

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]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология