химический каталог




Общая и неорганическая химия

Автор Н.С.Ахметов

рис. 140) объясняется взаимным отталкиванием двух электронов одной и той же орбитали: 290

N (14,53эВ)

„О (13,62эВ)

2s 2s

Эффектом экранирования и взаимного отталкивания электронов одной орбитали объясняется также внутреннепериодический характер изменения по периоду атомных радиусов (см. рис. 15) и тенденция к увеличению в подгруппе радиусов атомов.

В характере изменения свойств s- и р-элементов в подгруппах отчетливо наблюдается вторичная периодичность (см. рис. 16, 132). Для ее объяснения привлекается представление о проникновении электронов к ядру. Как было показано на рис. 9, электрон любой орбитали определенное время находится в области, близкой к ядру. Иными словами, внешние электроны проникают к ядру через слои внутренних электронов (рис. 141). Так, внешний Зз-электрон атома натрия обладает весьма значительной вероятностью находиться вблизи ядра. Концентрация электронной плотности (степень проникновения электронов) при одном и том же главном квантовом числе наибольшая для я-электрона, меньше — для р-электрона, еще меньше для rf-электрона и т.д. Например, при п = 3 степень проникновения убывает в последовательности 3s > Зр > За1.

291

Понятно, что эффект проникновения увеличивает прочность связи внешних электронов с ядром. Этим, в частности, определяется поря-

док заполнения в многоэлектронных атомах 9-, р-, d-, /орбиталей при данном п. Вследствие более глубокого проникновения s-электроны в большей степени экранируют ядро, чем р-электроны, а последние — сильнее, чем rf-электроны, и т.д.

Пользуясь представлением о проникновении электронов к ядру, рассмотрим характер изменения радиуса атомов элементов в подгруппе углерода. В ряду С—Si—Ge—Sn—Pb проявляется общая тенденция увеличения радиуса атома (рис. 142). Однако это увеличение имеет немонотонный характер. При переходе от Si к Ge внешние р-электроны проникают через экран из десяти З^-электронов и тем самым упрочняют связь с ядром и сжимают электронную оболочку атома. Уменьшение размера бр-орбитали Pb по сравнению с 5р-орбиталью Sn обусловлено проникновением бр-электронов под двойной экран десяти 5<7-электронов и четырнадцати 4/-электронов.

Этим же объясняется немонотонность в изменении энергии ионизации атомов в ряду С—Pb и большее значение ее для Pb по сравнению с атомом Sn (см. рис. 140).

§ 2. СТЕПЕНИ ОКИСЛЕНИЯ s- И р-ЭЛЕМЕНТОВ

О немонотонном характере изменения свойств в главных подгруппах свидетельствует, например, характер изменения энергетического различия внешних s- и р-орбиталей (табл. 29), степеней окисления (табл. 30) и координационных чисел (табл. 31) а- и р-элементов в зависимости от их атомного номера.

пр

ТГ-Н-4-

У атомов s— и р-элементов валентными являются электроны внешнего слоя. При участии в образовании связей всех валентных электронов элемент проявляет высшую степень окисления, которая численно равна номеру его группы в периодической системе. Энергетически относительно более стабильны соединения, в которых элементы нечетных групп проявляют нечетные степени окисления, а элементы четных групп — четные степени окисления (табл. 31):

пр

4

4 + +

+2,-2

+4

+6

4

— +1,-1

- +3

~ +5

" +7

292

so2-

С10:

При переходе от I к VIII группе высшая степень окисления элементов главных подгрупп становится все менее устойчивой. Это можно объяснить увеличением при переходе от I к VIII группе энергетического различия между s- и р-орбиталями внешнего слоя атома, а следовательно, уменьшением возможности участия в образовании химической связи пв2-электронов. Так, резкое увеличение энергетического различия между 3s- и Зр-орбиталями в ряду Si (5,2 эВ) — Р (5,6 эВ) — S (9,8 эВ) — С1 (11,6 эВ) приводит к резкому уменьшению устойчивости образуемых ими оксоионов:

SiOj" РО"

В характере изменения энергетического различия ns- и np-орбиталей в подгруппе проявляется явно выраженная вторичная периодичность. Как видно из табл. 29, энергетическая разность между ns- и np-уровнями для элементов 4-го периода выше, чем для элементов 3-го и 5-го периодов. Следовательно, соединения, отвечающие высшей степени окисления у Зр- и 5р-элементов, должны быть устойчивее, чем у 4р-олементов. Сказанное объясняет экспериментально установленные ряды устойчивости типа

РС15 > AsCl5 < SbCl5; SF6 > SeF6 < TeF6; C\04 > ВЮ" < 10;

Особенно велико различие между энергиями 6s- и бр-орбиталей (рис. 143). Этим объясняется тот факт, что для р-элементов 6-го периода высшая степень окисления неустойчива. Поскольку 6s2-электроны р-элементов 6-го периода принимают участие в химической связи с большим трудом, этот эффект получил название "эффект инертной 6з-пары".

Как видно из рис. 143, средняя энергия связей в гексафторидах р-элементов VI группы с увеличением атомного номера элемента изменяется в обратной последовательности к изменению энергетического различия ns- и пр-орбиталей (см. табл. 29).

§ 3. КООРДИНАЦИОННЫЕ ЧИСЛА s-И р-ЭЛЕМЕНТОВ

Валентными у а- и р-элементов являются орбитали внешнего энергетического уровня, т.е. одна ns

страница 85
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233

Скачать книгу "Общая и неорганическая химия" (5.36Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
пройти компьютерные курсы
одноклассники
распродажа комплектов мебели для ванной
урны для мусора уличные металлические москва

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(06.12.2016)