Размеры атомов и ионов

Электронные облака не имеют четких границ, поэтому реальный радиус атома определить невозможно. Пользуются так называемыми эффективными радиусами (проявляющими себя в действии).

Рис.1 В кристаллохимии за радиус атома r_aпринимают

расстояние между ядрами атомов в кристалличе-

ской решетке (см. рисунок 1).

Изменение радиуса в периодической системе

r_a r_a В периодах слева направо радиусы атомов умень-

шаются, особенно резко у s- и p-элементов, и ме-

нее заметно – у d-элементов.

В периоде у всех элементов число энергетических уровней одинаково, но возрастанием заряда ядра увеличивается притяжение внешних электронов к ядру, это и приводит к уменьшению радиуса в периоде (см рис. 2)

В периодах

В главныхподгруппах

Рис. 2. Измене-ние радиусов атомов в ПС

В главных подгруппах сверху вниз радиусы атомов увеличивают-ся, так как увеличивается число энергетических уровней.

В побочных подгруппах при переходе от четвертого периода к пятому радиус атома, как и предполагается, увеличивается, а при переходе от пятого иериода к шестому, где появляются лантан и лантаноиды, остается неизменным или даже немного уменьшается,

Считается, что это явление связано с появлением лантаноидов и называется эффектом лантаноидного сжатия.

5.Энергия ионизации – количественная мера восстановительных свойств атомов

о кисляется (о тдает электроны)

(повышает степень окисления)

В общем виде:.

Энергия ионизации – это количество энергии, необходимое для отрыва одного электрона от невозбужденного атома и превращения его в положительно заряженный катион.

Обозначают энергию ионизации символами I или и выражают в электрон-вольтах на атом [эВ/атом] или в кДж/моль.

Напомним, что 1эВ – это энергия, которую приобретает электрон в ускоряющем электрическом поле с разностью потенциалов 1В (1эВ/атом = 96,5 кДж/моль).

В периодах слева направо энергия ионизации возрастает (то есть атомы все труднее отдают электроны) так как возрастает заряд ядра и, как следствие, уменьшается радиус атома и возрастает притяжение наружных электронов к ядру (рис.3).

В главных подгруппах сверху вниз энергия ионизации убывает (то есть атомы все легче отдают электроны), так как радиус атомов сверху вниз возрастает и ослабевает притяжение наружных электронов к ядру.

В периодах

В главныхподгруппах

Рис. 3. Изменение энергии ио-низации в ПС

Минимальную энергию ионизации имеют s-элементы I группы (щелочные металлы);

Максимальной энергией ионизации обладают p-элементы VIII группы (инертные газы).

В побочных подгруппах при переходе от четвертого периода к пятому энергия ионизации увеличивается, а при переходе от пятого периода к шестому, где появляются лантан и лантаноиды, остается неизменным или даже немного уменьшается (эффект лантаноидного сжатия).

Вывод: энергия ионизации характеризует восстановительную способность атомов: чем больше энергия ионизации атома, тем меньше его восстановительная способность (то есть, тем труднее атом отдает электроны).

6. Сродство к электрону – количественная мера окислительных свойств атома

восстанавливается (принимает электроны)

(понижает степень окисления)

.

Сродство к электрону E – это энергетический эффект процесса присоединения одного электрона к электронейтральному атому и превращения его в отрицательно заряженный анион.

Также, как и энергия ионизации, выражается в эВ/атом.

В периодах слева направо сродство к электрону возрастает (то есть атомы все легче присоединяют электроны), так как уменьшается радиус атомов и возрастает притяжение электронов к ядру (рис.4).

В главных подгруппах сверху вниз сродство к электрону убывает (то есть атомы все труднее принимают электроны), так как радиус атомов сверху вниз возрастает и притяжение наружных электронов к ядру ослабевает.

В периодах

В главныхподгруппах

Рис. 4. Измене-ние сродства к электрону в ПС

Минимальным сродством к электрону обладают s-элементы II группы (бериллий, магний и щелочнoземельные металлы);

Максимальным сродством к электрону обладают обладают p-элементы VII группы (галогены).

В побочных подгруппах при переходе от четвертого периода к пятому сродство к электрону увеличивается, а при переходе от пятого периода к шестому, где появляются лантан и лантаноиды, остается неизменным или даже немного уменьшается,

Вывод: сродство к электрону характеризует окислительные свойства атома: чем больше сродство к электрону атома, тем больше его окислительная способность (то есть, тем легче атом присоединяет электроны).

В соответствии со сказанным, самыми сильными восстановителями являются элементы, находящиеся в начале каждого периода и в конце первой главной подгруппы (элементы цезий, франций). Их атомы имеют самые низкие значения энергий ионизации.

Самыми сильными окислителями являются элементы, располагающиеся в правом верхнем углу таблицы периодической системы (фтор, кислород, хлор). Атомы этих элементов обладают наивысшими значениями сродства к электрону.

7. Электроотрицательность атома – количественная мера окислительно-восстановительных свойств элемента

Электроотрицательность ЭО – это способность атома, химически связанного с другим атомом, притягивать на себя электронную плотность химической связи.

Имеется около двадцати шкал электроотрицательности. Согласно Малликену(США) электроотрицательность равна полусумме энергии ионизации и энергии сродства к электрону:

ЭО = ½ (I + E).

Сложность использования подхода Малликена заключается в том, что нет надежных методов количественного определения энергии сродства к электрону. Поэтому Полинг (США) ввел относительную шкалу электроотрицательности, приняв электроотрицательность фтора равной четырем.

Относительно этих двух величин рассчитываются ЭО остальных элементов.

По шкале Полинга:

В периодах слева направо электроотрицательность возрастает, в главных подгруппах сверху вниз – убывает (рис. 5).

В периодах

F

В главныхподгруппах

Рис.5. Изменение электроотрицательности в ПС

Наименьшие значения электоотрицательности имеют s-элементы I группы (щелочные металлы); Наибольшие значения электроотрицательности имеют p-элементы VIII и VI групп.

В побочных подгруппах ЭО элементов изменяется немонотонно.

Вывод: таким образом, электроотрицательность характеризует окислительно-восстановительные свойства атомов.

Помимо рассмотренных здесь периодических свойств существуют и другие, такие, как степень окисления, составы высших водородных соединений, составы высших кислородных соединений, термодинамические, электролитические свойства и многие другие. С некоторыми из них мы познакомимся позже.