Химия - Фролов В.В.
Скачать (прямая ссылка):
Ві
/і і
Т \ і
Ч. / V
ИГ Периоды
50
ВО
70
80
90 I
Рис. 28. Зависимость радиуса атома от порядкового номера элемента
Помимо величины потенциала ионизации на способность образования химической связи и на ее характер влияет сродство к электрону данного атома. Если внешний электронный уровень в атоме близок к какой-либо устойчивой системе, то атом может захватывать электроны для приобретения большей устойчивости в виде отрицательно заряженного иона. Например, атом фтора Р° 1я2 2з22р5 стремится захватить один электрон и получить структуру Р" І522522р6 (Ые):
Работа отрыва электрона от отрицательно заряженного иона, измеренная спектрально или методом Франка и Герца, характеризует сродство к электрону. В табл. 2.12 приведены значения сродства к электрону для некоторых атомов.
Сродство к электрону Е и первый потенциал ионизации /[ определяют химическую активность у том а — его окислительные или восстановительные свойства. Захватывая электроны у других атомов, фтор выступает активным окислителем, так как сродство к электрону (?=3,45 эВ) у него'..большое: Р0-!-!?-*-?"""1.
Натрий, обладая малым потенциалом ионизации (/=5,09 эВ), легко отдает электроны, реагируя с'другими атомами, обладающими большим сродством к электрону, и является восстановителем:
59
Т а б л и ц а 2.12. Сродство к электрону атомов некоторых элементов
Элемент Электронная формула атома ОрОДСТНО к
электрону, ••)!.} Электронная формула иона
н 0,747 1а-2
р 2а'22/?5 3,45 2.ч22/)и
С1 Зя23/?5 3,01 За-23/
В г 3</|04а-24/>в 4^,05а-25/76 2я22/)4 3,36 3?/|04.чя4/)"
I
3,06 4{/|П5А-а5//'
О
1,47 2а-22/>в*
2*23р< 2,07 ЗЛУ
Бе •.3</,04а'24/7< 1,7 М|П4.ч84/>п
N 2^2рл 0,1 2л-22//'
Р 3«23р3 0,7 За23/?4
С 2а22/;2 Зя23р2 1,25 2л'22/?3
Б1
1,63 ЗЛУ
Ве 2а2 0,6 2а22/;'
и 2*' 0,54 2а-2
* Сродство кислорода к двум электронам с образованием нона О2 оценивается как отрицательная величина аа счет отталкивании второго электрона отрицательным попом.
Один и тот же атом в различных реакциях может принимать электроны, проявляя к ним сродство, или отдавать электроны другому атому, у которого сродство к электрону больше. Например, водород проявляет оба свойства в реакциях с различными по характеру элементами:
н'Ч к"-к'н ; н,ча"-*н'-сг
В 1931 г. Лайнус Полинг ввел обобщенную функцию, которую назвал «электроотрицательностью» (ЭО), позволяющую не только оценивать возможность взаимодействия между данными атомами, но и прогнозировать распределение зарядов или электронных облаков в образующемся соединении.
Такое взаимодействие не может быть определено экспериментально, но Полинг сопоставил энергии образования молекул типа А2 и В., с энергией образования молекул типа АВ и, допустив при этом некоторые условности, рассчитал (1932) первую таблицу электроотрицательностей (ЭО), которая неоднократно подвергалась исправлениям в соответствии с новыми данными [размерность ЭО по Полингу — (энергия)/-] (табл. 2.13).
В 1934 г. Малликен предложил другой метод определения ЭО, суммируя первый потенциал ионизации и сродство к электрону. По Малликену, ЭО имеет размерность энергии. При введении постоянного коэффициента ЭО, вычисленные Малликеном, почти совпали с ЭО, рассчитанными по Полингу.
В 1958 г. Оллред и Рохов предложили другой, тоже имеющий ряд допущений («эффективный» заряд ядра) метод расчета ЭО и, по существу, свели его к ЭО, полученным Полингом.
Введение электроотрицательности вызвало ряд дискуссий, но в настоящее время эта функция признана учеными всех стран, в том
60
Таблица 2.13. Электроотрицательность элементов (по Полингу)
Период IA HA HIB IVB VB VIB VII в VI IIB m IIB III А IVA VA MA VILA VIIIA
I H 2.20 He
II Li 0,98 Be 1,57 В 2,04 С 2,55 N 3,04 О 3,44 F 3,98 Ne
III Na 0,93 Mg 1,31 Al 1,61 Si
1,90 P 2,19 S 2,58 Cl 3,16 Ar
IV К 0,82 Ca 1,00 Sc 1,36 Ті 1,54 V
1,63 Cr 1,66 Mn 1,55 Fe 1,83 Co 1,88 Ni 1,91 Си 1,90 Zn 1,65 Ga 1.81 de 2,01 As 2,18 . Se 2,55 Br 2,96 Kr
V Rb 0,82 Sr 0,95 Y
1,22 Zr 1,33 Nb Mo 2,16 Tc Ru Rh 2,28 Rd 2,20 Ag 1,93 Cd 1,69 In
1,78 Sri 1.96 Sb 2,05 Te I
2,66 Хе
VI ¦ Cs 0,79 Ba 0,89 La 1.10 Hf Та W 2,36 Re Os Ir 2,20 Pt 2,28 Au 2.54 Hg 2,00 ТІ
2,04 Pb 2,33 Bi
2,02 Po At Rn
VII Fr Ra Ac
числе и СССР. Электроотрицательность представляет собой периодическую функцию (вычисленную в условных единицах), величина которой позволяет оценивать поведение атома данного элемента при химических реакциях, а также влияние этого атома на распределение электронной плотности в уже готовых молекулах. В табл. 2.13 значения ЭО приняты по Полиигу (опубликованы в 1961 г.).
Таким образом, основные физико-химические характеристики атома данного элемента: Z — порядковый номер, определяющий заряд ядра; п — главное квантовое число, совпадающее с ном'ером периода и определяющее строение внешних электр'онных уровней; гд — радиус атома: /—потенциал ионизации; Е — сродство к электрону; ЭО — электроотрицательность.
2.9. СТРОЕНИЕ АТОМНЫХ ЯДЕР И ЯДЕРНЫЕ ПРОЦЕССЫ*
Ядро, в котором сосредоточены почти вся масса атома и весь его положительный заряд (с. 29), является основой каждого атома (Резерфорд).
