Ве2+ 0,034 Q2- 0,135 F" 0,133

Мд2+ 0,074 S2" 0,182 СГ 0,181

Са*+ 0,104 Se2- 0,193 Вг" 0,195

Sr2+ 0,120 Те2- 0,211 Г 0,220

В пределах одной подгруппы радиусы ионов одинакового заряда возрастают с увеличением заряда ядра. Это иллюстрируется следующими примерами (радиусы ионов даны в нм):

I группа

П+ 0,068 Na+ 0,098

К+ 0,133

Rb+ 0,149

Такая закономерность объясняется увеличением числа электронных слоев и растущим удалением внешних электронов от ядра.

34. Энергия ионизации и сродство к электрону. Наиболее характерным химическим свойством металлов является способность их атомов легко отдавать внешние электроны и превращаться в положительно заряженные ионы, а неметаллы, наоборот, характеризуются способностью присоединять электроны с образованием отрицательных ионов. Для отрыва электрона от атома с превращением последнего в положительный ион нужно затратить некоторую энергию, называемую энергией ионизации.

Энергию ионизации можно определить путем бомбардировки атомов электронами, ускоренными в электрическом поле. То наименьшее напряжение поля, при котором скорость электронов ста* новится достаточной для ионизации атомов, называется потен* ц и алом ионизации атомов данного элемента и выражается в вольтах.

Энергию электрона часто выражают в электронвольтак (эВ). 1 эВ — энергия; которую приобретает электрон в ускоряющем электрическом поле с разностью потенциалов 1 В (1 эВ = 1,6-Ю-13 Дж; в расчете на 1 моль это соответствует энергии 96,5 кДж/моль).

Энергия ионизации, выраженная в электронвольтак, численно равна потенциалу ионизации, выраженному в вольтах.

При затрате достаточной энергии можно оторвать от атома два, три и более электронов. Поэтому говорят о первом потенциале ионизации (энергия отрыва от атома первого электрона) , втором потенциале ионизации (энергия отрыва второго электрона) и т. д. По мере последовательного удаления электронов от атома положительный заряд образующегося иона возрастает. Поэтому для отрыва каждого следующего электрона требуется большая затрата энергии, иначе говоря, последовательные потенциалы ионизации атома возрастают (табл. 3).

Таблица 3. Последовательные потенциалы ионизации атомов некоторых элементов второго периода

Элемент Потенциал ионизации, В

первый второй третий четвертый пятый

Литий 5,39 75,6 122,4

Бериллий 9,32 48,2 153,8 217,7 —

Бор 8,30 25,2 37,9 259,3 340, t

Углерод 11,26 24,4 47,9 64,5 392,0

Данные табл. 3 показывают, что от атома лития сравнительно легко отрывается один электрон, от атома бериллия — два, от атома бора — три, от атома углерода — четыре. Отрыв же последующих электронов требует гораздо большей затраты энергии, Это соответствует нашим представлениям о строении рассматриваемых атомов. Действительно, у атома лития во внешнем электронном слое размещается один электрон, у атома бериллия — 2, бора — 3, углерода — 4. Эти электроны обладают более высокой энергией, чем электроны предшествующего слоя, и поэтому их отрыв от атома требует сравнительно небольших энергетических затрат. При переходе же к следующему электронному слою энергия ионизации резко возрастает.

Величина потенциала ионизации может служить мерой большей или меньшей «металличности» элемента: чем меньше потенциал ионизации, чем легче оторвать электрон от атома, тем сильнее должны быть выражены металлические свойства элемента.

Рассмотрим с этой точки зрения, как изменяются первые потенциалы ионизации с увеличением атомного номера у атомов одной и той же подгруппы периодической системы (табл. 4). Как видно, с увеличением порядкового номера элемента потенциалы

ионизации уменьшаются, что свидетельствует об усилении металлических и соответственно ослаблении неметаллических свойств.

Таблица 4. Первые потенциалы ионизации (в В) атомов элементов некоторых главных подгрупп

'1

I группа II группа VI группа VII группа

Li 5,39 Na 5,14 К 4,34 Rb 4,18 Cs 3,89 Be 9,32 Mg 7,65 Са 6,11 Sr 5,69 Ba 5,21 О 13,62 S 10,36 Se 9,75 Те 9,01 F 17,42 С1 12,97 Вг 11,84 I 10,45

Эта закономерность связана с возрастанием радиусов атомов, о котором говорилось в § 33. Кроме того, увеличение числа промежуточных электронных слоев, расположенных между ядром атома и внешними электронами, приводит к более сильному экранированию ядра, т. е. к уменьшению его эффективного заряда. Оба эти фактора (растущее удаление внешних электронов от ядра и уменьшение его эффективного заряда) приводят к ослаблению связи внешних электронов с ядром и, следовательно, к уменьшению потенциала ионизации.

У элементов одного и того же периода при переходе от щелочного металла к благородному газу заряд ядра постепенно возрастает, а радиус атома уменьшается. Поэтому потенциал ионизации постепенно увеличивается, а металлические свойства ослабевают. Иллюстрацией этой закономерности могут служить первые потенциалы ионизации элементов второго и третьего периодов (табл. 5).

Таблица 5. Первые потенциалы ионизации (в В) атомов элементов второго и третьего пери