Периодические свойства атомов
Периодичностью обладают следующие свойства атомов, связанные с его электронной структурой.
Радиус атома, r;
Потенциал ионизации, I;
Сродство к электрону, E;
Электроотрицательность, ЭО.
Радиус атома, r. Несмотря на то, что радиус атома является очень важной характеристикой, определяющей свойства элемента, определить его точно невозможно, ведь вследствие волновой природы электрона атомы иона не имеют строго очерченных границ.
Поэтому определяют условные радиусы частиц, связанных химической связью в кристаллах. Их рассчитывают на основании данных рентгено-структурного анализа.
В периодах слева направо радиусы атомов уменьшаются, поскольку при одинаковом числе электронных слоев увеличивается заряд ядра атома, а следовательно и притяжение к ним электронов. Вследствие этого восстановительная способность (т.е. способность отдавать электроны) падает, а окислительная нарастает.
В пределах каждой подгруппы элементов радиусы атомов как правило увеличиваются, поскольку возрастает число энергетических слоев. Связь внешних электронов с ядром ослабляется, поэтому восстановительные свойства атомов нарастают, а окислительные падают.
Потенциал ионизации, I. Это энергия, которую необходимо затратить при удалении электрона из атома молекулы или иона.
[I]
=
В периодах слева направо значения потенциалов ионизации атомов в основном увеличиваются, что связано с усилением притяжения внешних электронов к ядру. Но есть два исключения, связанные с особенностью электронного строения атома. Первое исключение – для элементов IIА и IIIА подгрупп:
Be
1
1
B
1
1
Потенциал ионизации бора меньше, чем у берилия, поскольку у Бора оторвать неспаренный электрон легче, чем один из спаренных у бериллия.
Для элементов VА и VIА подгрупп:
N
1
1
O
1
1
Потенциал ионизации O меньше чем у N, поскольку у N - три неспаренных электрона на p-подуровне, образует очень устойчивую конфигурацию, а появление 4-го электрона с противоположным спином у O ослабляет эту структуру.
В группах сверху вниз потенциал ионизации атомов уменьшается, поскольку ослабляется связь внешних электронов с ядром атома.
Сродство к электрону, E. Это энергия, выделяющаяся в результате присоединения электрона к атому, молекуле, или радикалу.
[E] =
В периодах слева направо притяжение электронов к ядрам атомов увеличивается, их способность принимать электроны усиливается, и энергии при этом выделяется больше, поскольку чем легче идет процесс, тем больше выделяется энергии. Поэтому сродство к электрону у элементов в периоде слева направо увеличивается. В группах сверху вниз сродство к электрону у атомов уменьшается, поскольку атомы все труднее принимают электроны, и энергии при этом выделяется все меньше.
Электроотрицательность, ЭО. Для того, чтобы определить какой из атомов легче будет отдавать, а какой принимать электроны, необходимо учитывать оба показателя, и потенциал ионизации, и сродство к электрону. Поэтому была введена новая величина – электроотрицательность, представляющая собой среднее арифметическое значение величин потенциала ионизации и сродства к элетрону.
ЭО
=
Электроотрицательность возрастает для элементов одного периода, и уменьшается сверху вниз для элементов одной подгруппы периодической системы Менделеева.