Терней - Органическая химия I (1125892), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Минимальное количество энергии, необходимое для отрыва электрона от атома в газовой фазе, называют потенциалом иоиизации. (Термин «отрыв» подразумевает перемещение электрона к чрезвычайно высоким значениям и.) Следовательно, потенциал ионизации характеризует легкость, с которой катион (положительно заряженный ион) образуется из нейтрального атома.
Потенциалы ионизации некоторых атомов приведены в табл. 1-5. Таблица 1-5 Потенциалы ионизации некоторых атомов а Потенциал ионизации, ккал/моль Элемент Приведенные значения относятся к потере одного электрона. Потеря более одного алектрона требует большей знергии. Вг С С1 Н 1 Ь1 Х Иа 0 273 260 300 402 314 241 124 335 119 314 Атом 23 Энергия, выделяющаяся тогда, когда атом приобретает электрон, называется сродством к электрону данного атома. Вот почему сродство к электрону является важным фактором при определении легкости, с которой анион (отрицатель~о заряженный иоп) образуется из атома.
ЭЛЕКТРООТРИЦАТЕЛЬНОСТЬ. Химические свойства элемента зависят от поведения его электронов, особенно внешних. Следовательно, для химика важно все, что влияет на поведение этих электронов. Атомы притягивают электроны в разной степени, и способность атома притягивать его собственные внешние электроны служит мерой электроотрицательности атома. Чем больше электроотрицательность элемента, тем сильнее притяжение между атомом и его внешними электронами.
Было предпринято несколько попыток количественного описания электроотрицательности элементов. Наиболее часто используется шкала электроотрицательности,Полинга*. Согласно этой шкале, наиболее электроотрицательным элементом является фтор, имеющий электроотрицательность 4. Обычно относительно высокая электроотрицательность характерна для классических неметаллов (табл. $-6). Элементы, которые являются типичными Таблица 1-6 Злектроотрицательности элементов (шкала Полинга) Элемент Электроотрицательность а Самая высокая олектроотрнцательность но шкале Полкнга. реакционноспособными металлами, имеют относительно низкую электроотрицательность (например, Ма 0,9; Мд 1,2). В связи с этим металлы часто называют «электроположительными» в отличие от неметаллов, которые считают «электроотрицательными».
В периодической системе электроотрицательность уменьшается сверху вниз в каждой группе элементов, но увеличивается слева направо в данном периоде. Из предыдущих курсов химии вй можете вспомнить, что существуют два основных типа сил притяжения (связей) между атомами: «ионные» и «ковалентные» вЂ” и что они фактически находятся на противоположных концах в ряду типов связей. В простейших случаях положение данной связи на е Лайнус К. Полинг, родился в 1901 г., дважды лауреат Нобелевской премии: по химии~(1954 г.) и за мир (1963 г.).
Водород (Н) Гелий (Не) Литий (Б() Бор (В) Углерод (С) Азот (г1) Кислород (0) Фтор (г') Кремний (81) Фосфор (р) Сера (8) Хлор (С1) Бром (Вг) Иод (1) 2,1 1,0 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0а 1,8 2,1 2,5 3,0 2,8 2,5 24 глАвА 1 этой шкале является функцией различия в электроотрицательностях элементов, участвующих в связи. Если это различие больше 1,7, то связь более чем на 50% ионная; если разница меньше 1,7, то связь более чем на 50% ковалентная. Например, разность электроотрицательностей цезия (Сз) и фтора (г) составляет 3,3 (~ 4,0 — 0,7 !), и связь между цезием и фтором описывается как ионная.
С другой стороны, связь между углеродом и хлором является ковалентной, так как разность электроотрицательностей этих элементов составляет только 0,5 (~ 2,5 — 3,0 ~). Не отчаивайтесь, если вы забыли об ионных и ковалентных связях; они будут детально рассматриваться в следующей главе. ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ Анион. Отрицательно заряженный ион. Частица, в которой число электронов вокруг ядра превьппает число протонов в ядре. Атомная масса.
«Средняя» относительная масса атома элемента. Необходимо говорить о средней массе, поскольку большинство элементов существует в видв смеси изотопов, каждый из которых имеет свою массу. Если элемент содержит а% изотопа с массой А и Ь% изотопа с массой В, то его атомная масса равна (О,а Х А) + (О,Ь Х В).
Атомные массы редко бывают целыми числами. Атомные массы элементов указаны в периодической системе, помещенной в конце книги. Атомный номер. Определяется числом протонов в ядре атома. Все изотопы данного элемента должны иметь одинаковый атомный номер. В атоме число электронов вокруг ядра равно числу протонов внутри ядра. Тем не менее, поскольку электроны могут быть приобретены или потеряны в процессе химических реакций, а число протонов при этом нв меняется, атомный номер обычно определяется числом протонов в ядре, но пе числом электронов вокруг ядра.
Элементы расположены в периодической системе в соответствии с их атомными номерами. Атомная орбиталь. Одноэлектронная волновая фупкция атома, которая описывается тремя квантовыми числами (главным, азимутальным и магнитным). Па каждой атомной орбитали можно разместить два электрона. Эти два электрона имеют одинаковые главное, азимутальное и магнитное квантовые числа, но разные спиновые квантовые числа.
Атомные орбитали могут быть различной формы. Наиболее важными атомными орбиталями для химика-органика являются 1з-, 28- и 2р-орбиталп; их формы показаны на рис. 1-3 и 1-4. В следующей главе мы узнаем, как атомы взаимодействуют друг с другом, используя электроны, находящиеся на их атомных орбиталях. Вырождение. Термин, использующийся для описания двух или более частиц или явлений, которые при нормальных условиях имеют одинаковую энергию. Например, три 2р-орбитали обладают одинаковой энергией и про нпх говорят, что они вырождены. Однако 1г- и 2г-орбптали имеют разную энергию и не являются вырожденными. Длина волны. Расстояние между двумя соседними подобными точкамн на одной волне.
Например, длина волны (см. рисунок, приведенный ниже) — это расстояние между двумя соседними пиками или двумя соседними впадинами. (Эти расстояния одинаковы.) олнна волны Ьлнна волны Длина волны — одно из характеристических свойств волны. В химии длина волны измеряется в метрах или долях метра.
Изотопы. Атомы одного и того же элемента, отличающиеся по числу нейтронов в ядре и, следовательно, по своему массовому числу. Изотопы, будучи производными одного и того же элемента, содержат одинаковое число протонов. Большинство элементов имеет несколько изотопов, однако существуют и исключения. По-видимому, наиболее известным примером элемента, имеющего только один природный изотоп, служит фтор (1зР). Некоторые из изотопов радиоактивны и поэтому используются при диагностике и лечении заболеваний.
Радиоактивные изотопы, имеющие относительно короткое время жизни, получают искуственно. (Конечно, такие изотопы в природе обычно не существуют) Тритий уже упоминался (равд. 1 1) как один из таких синтетических изотопов. Атом 25 Другим примером слухсит радиоактивный иод (ип1), который имеет период полураспада 8 дней и используется для диагностики и лечения заболеваний щитовидной железы. Для стронция известны 16 изотопов, из которых наиболее известным является стронций- 90 (з"Яг).
Этот изотоп с периодом полураспада 28 лет возникает при ядерных взрывах и очень опасен для здоровья. катион. Положительно заряженный ион. Частица, в которой число электронов вокруг ядра меныпе числа протонов в ядре. Линейчатый спектр. Совокупность дискретных линий всей области видимого света от одного конца (красного) до другого (фиолетового).
Вы можете представить себе, как выглядит линейчатый спектр,«если вообразите, что вы смотрите на радугу через решетку с очепь узкими пролсежуткамси между вертикальными стержнями неодинаковой толщины. При этом вы увидите несколько линий изменяющихся оттенков красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового цветов. Линейчатый спектр возникает при переходе электрона с орбитали с высокой энергией на орбиталь с низкой энергией. Поскольку эти орбитали отличаются по своим энергиям па дискретные величины (говорят об «энергетических уровняхэ), то результатом является серия дискретных цветных линий, а не цветовой континуум, подобный радуге.
(Существует прямая ко11реляция между энергией, разделяющей две орбитали, и длиной волны света, испускаемого при переходе электрона с высокоэнергетической орбнтали на низкознергетическу|о.] Нейтрон. Нейтральная частица с массовым числом 1, найдена во всех ядрах с массой болыпе Основное состояние. Состояние частицы, характеризующееся низкой энергией. Гсли частица поглощает энергию, она переходит в воабужденное состояние, характеризующееся высокой энергией. Период полураспада. Время, требующееся для того, чтобы 50% исходного материала претерпело определенные превращения. Это понятие может быть использовано при описании как обычных химических реакций, так и распада радиоактивных изотопов. Потенциал ионизации. Энергия, необходимая для удаления электрона от атома на бесконечное расстояние. Энергия, требующаяся для удаления первого электрона (обычно наиболее удаленный электрон), называется первым потенциалом ионнзации; энергия, необходимая для удаления второго электрона, называется вторым потенциалом ионизации и т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
