20. Энергия ионизации (эи) и сродства к электрону.

В химических реакциях поведение атомов и ионов в значительной мере зависит от того, насколько прочно у них эл-ны удерживаются на своих энергетических уровнях. Эл-ны связаны с ядром энергией, величина которой зависит от того, на каком уровне расположены электроны. Чем выше уровень, на котором находится эл-н, тем меньше энергия связи.

Чтобы оторвать электрон от атома, нужно затратить энергию, превышающую энергию связи. Мерой энергии эл-нов в различных атомах может служить Энергия ионизации, т. е. то кол-во энергии, которое необходимо затратить, чтобы оторвать электрон от электронейтрального атома и удалить его из сферы влияния положительно заряженного ядра. Это понятие применимо и к молекулам. Энергия ионизации выражается в электрон-вольтах эВ/г-атом или в кДж/г-атом.

То наименьшее напряжение электрического поля в вольтах, которое необходимо и достаточно для возникновения процесса ионизации, наз-ся Потенциалом ионизации (ПИ). ПИ зависит в основном от величины заряда ядра и радиуса атома. Чем больше радиус атома, тем слабее притягивается эл-н к ядру, а, следовательно, и меньше энергии необходимо затратить на отрыв эл-на и превращение атома в положительный ион.

Если легче всего отрывается первый эл-н, то для каждого следующего эл-на ЭИ растет, так как свободный заряд иона, притягивающего электроны, при этом увеличивается. В периодах, как правило, ПИ увеличивается слева направо, при этом восстановительные св-ва элементов (атомов) , а окислительные . В пределах одной и той же главной подгруппы эл-н связан тем слабее, чем больше порядковый номер элемента.

Величина ЭИ зависит не только от заряда ядра и радиуса атома, но и от воздействия, вызванного волновыми св-вами эл-нов. Так, ЭИ элементов в побочных подгруппах периодической системы меняется незакономерно и с ростом заряда она обычно не , как в главных подгруппах, а растет.

Различное изменение ПИ главных и побочных подгрупп можно объяснить следующим образом. У атомов элементов главных подгрупп по мере увеличения порядкового номера увеличивается радиус атома, т. е. расстояние отрываемых эл-нов от ядра, а следовательно, ослабляется связь этих эл-нов с ядром и поэтому уменьшаются ПИ. В побочных подгруппах при переходе от одного элемента к другому (в порядке увеличения заряда ядра) ПИ мало изменяются, так как радиусы их атомов медленно уменьшаются.

Наряду с ПИ характерным св-вом атома явл-ся сродство к эл-ну. Сродством к электрону наз-ся величина энергии Е, выделяемая (или поглощаемая) при переходе эл-на к нейтральному атому Э с образованием отрицательного иона .

При присоединении двух и более эл-нов к атому энергия их отталкивания больше, чем энергия притяжения. Поэтому сродство атома к двум и более эл-нам всегда отрицательно. Сродство к эл-ну выражают обычно в электрон-вольтах (эВ). Знак « » перед величиной сродства к эл-ну показывает, что для присоединения эл-на к данному атому требуется затрата энергии.

Сродство к эл-ну определяется положением элемента в периодической системе. В периодах слева направо величины сродства к эл-ну т, в подгруппах сверху вниз они .

Т.о., ПИ может служить мерой восстановительной активности элементов: чем меньше ПИ атома, тем более сильным восстановителем он явл-ся, и, наоборот, чем больше ПИ, тем слабее восстановительная активность атома.

Сродство к эл-ну служит мерой окислительной способности атома: чем больше сродство атома к эл-ну, тем более сильным окислителем он явл-ся, так как наиболее легко присоединяет эл-н.

Атомы металлов не принимают эл-ны; напротив, атомы неметаллов способны присоединять эл-ны. Причем сродство к эл-ну у них тем больше, чем ближе к инертному элементу неметалл в периодической системе, т. е. в пределах периода неметаллические св-ва усиливаются слева направо.