Вьюник. Лекция № 8

Перiодичнiсть властивостей хiмiчних

елементiв

В‘юник I. М.

Хiмiчний факультет

Харкiвський нацiональний унiверситет iменi В.Н. Каразiна

Кафедра неорганiчної хiмiї

1/31

Перiодична система – графiчне зображення Перiодичного закону

Оскiльки Перiодична система є графiком на площинi, вона повина вiдображувати закономiрностi змiни властивостей по вертикалi та горизонталi.

Перiодичнiсть накопичення e¯ бiля ядра обумовлює перiодичнiсть в змiнi властивостей елементiв.

Перiодично змiнюються: валентнiсть, rат, riон, окисно-вiдновнi властивостi, I1, спорiдненiсть до електрона, Tпл , Tкип, атомнi об‘єми i т.iнш.

2/31

Атомний об‘єм

Атомний об‘єм. Вперше на перiодичну змiну атомного об‘єму в залежностi вiд маси вказав Майєр.

Оскiльки структура електронної оболонки змiнюється перiодично в Перiодичнiй системi, то i атомнi об‘єми змiнюються перiодично.

На кривiй залежностi атомного об‘єму вiд заряду ядра (Z) видно рiзко вираженi максимуми, що вiдповiдають лужним металам, дещо меншi атомнi об‘єми мають iнертнi гази i s-елементи 2-ої групи.

Найменшi атомнi об‘єми мають елементи середини перiодiв i перехiднi метали.

3/31

Атомний об‘єм

Cs

Z

Залежiсть атомного об‘єму вiд Z.

4/31

Атомний об‘єм

Слiд замiтити, що при переходi вiд N до O i вiд P до S атомнi об‘єми зменшуються. Поява першої пари e¯ веде до

5/31

Атомнi та iоннi радiуси

Атомнi та iоннi радiуси. Внаслiдок хвильового характеру руху e¯ не має строго визначенних меж, тобто вимiряти абсолютнi розмiри атомiв неможливо.

Як радiус атома можна приняти теоретично розраховане положення головного максимуму густини зовнiшнiх електронних хмаринок, так званий орбiтальний радiус.

Практично мають справу з ефективними радiусами, якi визначають при вивченi структури кристалiв i молекул. Щоб обчислити ефективний радiус припускають, що атом має форму шара (кулi): атоми в кристалi торкаються один одного сферами.

6/31

Атомнi та iоннi радiуси

Вiдстань мiж двома сусiднiми атомами в кристалiчнiй гратцiстала кристалiчної гратки (d,l). Для простої речовини

d

rеф = 2.

Користуючись цими даними i величинами d для кристалiчних граток фторидiв i оксидiв можливо обчислити радiуси рiзних iонiв.

Стала кристалiчної гратки (d) приймає рiзнi значення в залежностi вiд природи зв‘язку: iонний, ковалентний, металiчний,вандерваальсiвський.

Звiдси рiзними будуть i радiуси: iоннi, ковалентнi, металiчнi, вандерваальсiвськi. rнегат.iон > rат > rпоз.iон

7/31

Атомнi та iоннi радiуси

Аналогiчно атомним об‘ємам rат i riон. iз збiльшенням Z змiнюються перiодично (максимальнi значення для лужних металiв).

В перiодах iз збiльшенням заряда ядра при однаковому числi електронних рiвнiв rат зменшуються. У великих перiодах в сiдловинах розмiщуються d-елементи, радiуси яких мало вiдрiзняються один вiд iншого, внаслiдок забудови внутрiшнього d-пiдрiвня.

У межах родин d- i f - елементiв у великих перiодах спостерiгається бiльш пологе зменшення радiусiв. Це зменшення називається d−,f − стисненням (лантаноїдна, актиноїдна контракцiя).

Зменшення радiусiв зв‘язано iз збiльшенням заряда ядра, а число e¯ на зовнiшньому шарi d-елементiв одне i теж.

8/31

Атомнi та iоннi радiуси

В групах rат i riон, в загальному, збiльшуються для s- i p- елементiв в бiльшiй мiрi, нiж для d- елементiв.

Збiльшення радiуса при переходi вiд 5-го до 6-го перiоду компенсується f − стисненням.

9/31

Iонiзацiйний потенцiал

Iонiзацiйний потенцiал. Як вiдомо хiмiчнi властивостi елемента, його природа обумовлюються можливiстю його атома втрачати або приєднувати e¯. Цю здатнiсть кiлькiсно можна оцiнити величинами I1 або Eсп вiдповiдно.

I називається кiлькiсть енергiї, яку потрiбно затратити, щоб вiдiрвати e¯ вiд незбудженого атома, iона або молекули: A + I1 <=> A+ + e¯.

Енергiю iонiзацiї виражають в Кдж/моль, або в eB/атом, eB-електрон-вольт (1 еВ/моль = 96.14 Кдж/моль; 1 еВ/атом = 1.6·10−22Кдж/моль).

Це мiра, яка визначає здатнiсть атома до утворення позитивно зарядженого iона. Мiрою енергiї iонiзацiї є потенцiал iонiзацiї.

10/31