Г.А. Миронова - Конденсированное состояние вещества - от структурных единиц до живой материи. Т1 (1119317), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Номер -ф- — — ~-+-ф--ф- зи ПЕРИОДа В КОтОРЫй ВХОДЯТ Хн- 4т ф мические элементы, указан в Я ф~- -Тф- ЗР глсг левом сюлбце таблицы. Пере- за® ходпые металлы группы никеля (входят в 4-й период), группы палладия (входят в 5-й пеРиод), группы платины (входят ++++-~- В 6-й ПЕрИОд) ОбВЕдЕНЫ ЧЕрНОй 4аф рамкой. Редкоземельные эле- -Я- фф -~ф зр гзлтц менты („Се — гь т'Ь), У котоРых заТф идет заполнение /'-состояний, находятся в 6-м периоде внутри Рцс. 1-16.
Заполнение третьего н четаертогруппы переходных металлов н го зяектрошгых слоев в атомах зяемеюоа обведены тройной светлой рам- таблицы Менделеева: ст сканлия ло маркой. ганца ЧАСТЫ,. Таблица 1 — 9 Расп редел 2 26 2610 Эпе гсгичсские > впи — л 2 б 1О 26 10 46 Рг) Символ элсл>епта и 2 26 2 б 1О 26!О М !В 0 50 Р 7" 2 26 2 б 10 2610 количсстаО элск>ропон 50 г) врг)Г 2 6 10 14 арг) Г 2 б!О 14 50 5 р >1 2 26 26!О эб !О 26!О 2 б 10 2 б 10 2 б 10 55 Сх )Н 2 Нс "Г>!О 26 !О Г 2610 2 26 2 26 2610 26 10! 261 3 (л 2 б 10 (3) 26 10 59 Рг 2! 26 104 2 б 1О 22 26 Ю(5) 26106 26!О 6> Бт 30 24 2 Г> 10 7 26!О 63 Еа 261 2610 26 107 Ю> Г(с 261 2 б 10 !1 На " 6 10 2 6 (1) 2 б 10 (9) бс> 0 2 С> 12 Мс 26 (1) 2 26 Г. 2 6 1О (10) 26!О 67 Но 26 (!) 2 6 ! 0 (! 1) 26 10 68 Ег )б Лг 262 260 2 26 2 б 10!3 26 10 !9 К 20 Са гб 262 260 2 б 10 14 2610 70 УЬ 262 2 26 261014 2Г> 1 2610 7! 1о 26 261 762 26 10 261014 26!014 72 НГ 262 263 2 26 26!О 26 264 26!О 14 26! О 14 74 % 26 265 26 26 Ю 75 Кс 265 2 б 10!4 26!О 14 2610 266 267 гбю 77 (г 26 26 269 2 б 1О 2 6 1О 14 26!О!4 26!О 26 10 78 Р! 79 Ап 2 б 10 26!О 2610 2610!4 2610 2 26 26 26 10 14 2 б 10 26 10 26 10 26 10 2 26 26!О 2610!4 В7 Рг 26!О 26!014 26 10 26!О Зб Ка 2610 2 26 26! 26 10 2610!4 39 Ас 39 Т 26!О 26! 262 26!О 2 б 10!4 2610 40 Хг 2610 262 2 б 10.2 2 26 9).Ра 2 б 10 14 26!О 26 10 264 42 Мо 2610 265 26!О!4 2 26 2 6 10 14 26Ю 102 Ыо 4' Тс 26 10 265 2 6 10.14 2 6 1 2 26 2 6 10 14 26!О !03 1.г 26 10 21 эс 22 Т> !" 23 Хг 24 Сг 2э Мп 26 Ее 2 Со га !4! 29 Сп спис электронов и атомах химических элементов щ 1 Элелгентарные част!с!си.
Ататм 83 Гд 8 Элеяентврлые частицы А(лаям ЧАСТЫ 1.5.9. Потенциал ионизации атомов 22 20 18 Кг Д 14 !2 10 б 4 Мй 8 В Иа К А1 т! кь 2 1 2 3 5 1.5.8. Возбужденные состояния атома Каждый атом может находиться не только в основном, но и в различ-': ных возбужденных состояниях, сооз'ветствуюших переходу электрона с~; внешних оболочек в свободные состояния с более высокой энергией. Воз-' бъэкденное состояние может возникать в результате сообщения атому энергии !при нагревании, электромагнитном облучении и др.) илн во время химических реакций. Химические связи формируются. в основном, ' электронами на орбиталях внешнего электронного слоя.
Если при возбуж- ' дении атома увеличивается число неспаренных электронов, способных, образовывать химические связи, то атому энергетически выгодно при хи-: мической реакции перейти в возбужденное состояние, так как каждая образующаяся связь приводит к более сильному понижению энергии систе-: мы, чем энергия, необходимая для возбуждения атома.
Например, как ука-:, зывалось выше, у Сг за счет перехода электрона с 45-орбитали в состояние;. Зг7 с большей энергией увеличивается число неспаренных электронов на;, внешнеи электронной оболочке с 4 до б, то есть возрастает число возмож-„:' ных связеи, которые может образовать атом. Каждая связь энергетически выгодна и приводит к общему понижению энергии атомов, что с лихвой 'г окупает энергетические затраты прн переходе электрона 4з ~ ЗА. Л налогично, в атоме углерода вС один электрон из состояния 25 может перейти в состояние 2р (рис.
1 — 17). ++ 2р ! -Т вЂ” 2р Й2 -7 — 2 6С +4.3 эд — ) бС Тф. !в Ь ° Рис. ! — 17. Переход атома углерода в возбужденное состояние. Такой переход позволяет атому углерода образовывать 4 связи, вместо двух. Это оказывается энергетически более выгодным, пос об кольку щее понижение энергии при образовании 4 связей превосходит затраты энергии 4,3 эВ при переходе электрона 2з ~ 2р. В качестве еще одного примера перехода атома в возбужденное состояние при образовании связей можно привести атом ц 8, с электРон- М, ной конфигурацией ! з 25 зр~35 .
При переходе одного электрона Зз ~ Зр затрачивается энергия +2,7 эВ. В результате появляются два неспаренных электрона н возможность образования двух связей. Взаимодействие атогаов с электронами характеризуется потенциалом ионизации и сродством к электрону, а также обобщенным параметром— электроотрицательностью. Потенциал ионизация определяется энергией связи электронов в атоме. Энергия связи складывается из отрицательной потенциальной энергии притяжения электрона к ядру и положительной энергии отталкивания данного электрона от остальных, связанных с ядром электронов.
При заданном заряде ядра потенциал ионизации зависит от числа электронов в атоме и увеличивается при уменьшении числа электронов в результате уменьшения сил кулоновского отталкивания. Поэтому можно говорить о первом пощелллщзв ионизации — значени» энергии, необходимой для отрыва одного из периферийных электронов от нейтрального атома; вторая поглелцкале ионизацни — значении энергии, необходимой для отрыва второго электрона от однозарядового положительного иона и т.д.
Очевидно, что каждый последующий потенциал всегда больше предыдущего. Зависимость значений первых потенциалов нонизации 1, от атомного номера элемента Х приведена на рнс. 1 — 18. На белой линейке, внизу графика указаны периоды таблицы Д.И.Менделеева для приведенных выше химических элементов. 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76 80 84 88 92 Атомный номер Рис. 1-18. Зависимость значений первых потенциалов ионизация 1~ от атомного номсраэлемента 2 Отчетливо наблюдается периодичность в изменении первого потенциала ионизации. Максимумы потенциалов нонизации соответствуют Ч4СтЫ ипертныл1 газам с полностью заполненными внешними оболочками. Мишгиумы — атомал1 щелочных лгеталлов с одним электроном на язв оболочках, в дополнение к конфигурации инертных газов.
Заметны, что значения потенциалов нонизапии у всех щелочных металлов (1.Ь Ыа, К. РЬ, Ся) приблизительно одинаковы. Это означает, что увеличение кулонояского притяжения внешнего з-электрона, в результате увеличения заряда ядра, практически полностью компенсируется ослаблением притяжения за счет увеличения радиуса лз-орбиталей и числа электронов на внугренннх оболочках. Значительное уменыпение 1, у инертных газов с ростом 2 от значения 24 эВ у Не до !2 эВ у Хе (в отличие от значений 1, у щелочных металлов) может быть связано с ростом радиуса внешних орбиталей и с вкладом сил обменного характера, которые строго учесть практически невозможно. Первый локальный минимум в каждом периоде на зависимости 1,(г.) соответствует началу заполнения состояний с отличными от нуля орбитальными моментамн. Например, во втором периоде (!З вЂ” Ые) первый локальный минимум соответствует бору (!зз2зг2р'), в третьел1 периоде— алюминию ( ! зг2зз2рьЗз Зр').
Второй локальный минимум соответствует элементам, у которых одно нз состояний (р„р,. или р) заполнено двумя электронами с противоположно орнентнрованнылги спинами. Во втором периоде — это кислород ! 1з'2з"2рв), в третьем — сера (! зз2з 2р Зз'Зр ). Возникновение локального минимума мо;кно обьяснить следующим ооразом. Г>удем считать, что в первом приближении орбитали пр, пр У ар ортогональны, то есть не перекрываются. Как видно из рисунка 1 — 13, энергетические уровни этих состояний расположены выше состояний пз, то есть нх связь с ядром слабее, чем электронов в пз-состояниях. При появлении одного электрона в лр .
-состоянии (после заполнения пз— орбиталей! положительная энергия кулоновского отталкивания электронов возрастает и потенциал нонизацни пр, -электронов уменьшается. Если зто уменьшение превосходит по величине возрастание отрицательной 1нерп1и притяжения элекгрона к ядру в результате возрастания заряда ядра, то появляется первый локальный минимум. Если бы заряд ядра не менялся то, ввиду отсутствия перекрытия лр.—, пр,—, лр -орбигалей, х х мо кно было бы ожидать, что заполнение пр, — и пр. -орбиталей привело У бы к тому жс самому кулоновскому отталкиванию, то есть к такому же смещеник1 соответствующих уровней вверх, что и заполнение одного из этих эквивалентных состояний.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
