Некоторые свойства свободных и связанных атомов - раздел Образование, В качестве учебного пособия Количественным Выражением Тенденции Атома К Изменению Конфигурации Внешнего Э...
Количественным выражением тенденции атома к изменению конфигурации внешнего электронного слоя за счет отдачи или присоединения электронов являются: энергия ионизации (ЕИ) или ионизационный потенциал (I) и сродство к электрону (СЭ). Первая величина оценивает способность свободного атома отдавать свои электроны, а вторая – присоединять электроны.
Энергия ионизации, необходимая для отрыва электрона от свободного невозбужденного атома, обычно выражается в электронвольтах (эВ), а соответствующий ионизационный потенциал- в вольтах (В).Численно обе величины одинаковы. В обозначении потенциала индексом указывается, какой по счету электрон отрывается от исходного атома. Для первого потенциала индекс часто опускается. Число возможных ионизационных потенциалов для атома равно числу содержащихся в нем электронов, а их значения увеличиваются в ряду: I1< I2< I3<……
Резкое увеличение ионизационного потенциала с уменьшением для электрона главного квантового числа n подтверждает распределение электронов в атоме по энергетическим уровням или электронным слоям.
Сродство к электрону количественно оценивается энергетическим эффектом, сопровождающим присоединение электрона к свободному атому: А + ē → Ā + СЭ. Эта величина может иметь как положительное, так и отрицательное значение.
Наибольшее сродство к электрону имеют галогены и кислород. Отрицательное значение этой величины имеют благородные газы и некоторые другие элементы, например, для Не, Кr, Са оно соответственно равно -0,22; -0,42; -1,93 эВ. Отрицательной величиной является сродство атомов всех элементов ко второму электрону; для кислорода это -8,3 эВ. Таким образом, существование многозарядных отрицательных ионов энергетически невыгодно, поэтому даже в кристаллических оксидах наиболее активных металлов (Na2O, CaO) реальный заряд атома кислорода имеет значение не больше -1.
Электроотрицательность (ЭО) – понятие, определяющее свойства связанных атомов. Эта величина характеризует способность данного атома смещать на себя электронную плотность (электроны) атомов других элементов, с которыми он связан в химическом соединении. Электроотрицательность для элемента можно выразить полусуммой значений его ионизационного потенциала и сродства к электрону: (I+CЭ)/2. Для практических целей удобнее пользоваться не абсолютным, а относительным значением ЭО. В этом случае электроотрицательность фтора принимается равной 4,0. Тогда ЭО(О)=3,5; ЭО(LI)= 0,98 и т.д. Фтор и кислород имеют самые высокие значения ЭО. Таблицы, в которых элементы располагаются в определенном порядке по значению их электроотрицательностей, позволяют определить направление смещения электронных плотностей между атомами в молекулах их соединений.
Степень окисления – понятие, определяющее число электронов, смещенных от менее электроотрицательного к более электроотрицательному атому при образовании между ними химической связи.
Степень окисления атомов в молекуле обозначают арабской цифрой (со знаком перед цифрой), расположенной над символом элемента. Например,
+2-2
+3-1
СаО
AlCl3
Cl2
.Дляопределения степени окисления атомов в свободном состоянии и в химических соединениях следует руководствоваться следующими правилами.
1. Атомы кислорода в соединениях проявляют главным образом степень окисления, равную -2 (во фторкислороде OF2 и пероксидах М2О2 степень окисления кислорода равна соответственно +2 и -1). Для водорода характерная степень окисления +1, но встречается и -1 (в гидридах активных металлов, например NaH или CaH2 ).
2. Степень окисления атомов в простых ионных соединениях для данного иона равна по знаку и величине его электрическому заряду. Например, в хлориде калия степень окисления калия равна+1, а хлора-1, что обозначается соответствующей цифрой и знаком над символом элемента К+1Cl-1.
3. Если молекула образована за счетковалентной связи, то степень окисления более электроотрицательного атома обозначают со знаком минус, а менее электроотрицательного – со знаком плюс. Так, в SО2 степень окисления cеры +4, а кислорода – 2.
4. Принимая во внимание, что молекулы электронейтральны, т.е. что алгебраическая сумма степеней окисления атомов в молекулах равна нулю, легко определить степень окисления элементов в них. Например, определим степень окисления серы в Н2SO3 : степень окисления водорода равна +1, кислорода -2,тогда степень окисления серы Х определится из уравнения (+1)2+Х+(-2)3=0, откуда Х= +4.
5. Степень окисления атомов в молекулах, состоящих из одинаковых атомов, равна нулю, например, H20, P20, O20 и др. Степень окисления металлов в элементарном состоянии согласно рентгенографическим исследованиям, установившим равномерное распределение электронной плотности в них, также считается равной нулю ( Na0, Ca0, Al0 и др.).
Знание степени окисления элемента в тех или иных соединениях позволяет охарактеризовать химические свойства вещества. Так, из соединений кислорода, в которых он проявляет различные степени окисления
-2
-1
+1
+2
Н2О
Н2O2
О2
О2F2
OF2
наиболее устойчивы вещества, в которых его степень окисления равна -2 или 0 (Н2О и О2), так как это отвечает минимуму энергии (т.е. наименьшему запасу энергии и, следовательно, наиболее устойчивому состоянию).
Соединения О2F2 и OF2 – сильные окислители, так как в них кислород находится в положительной степени окисления +1 и +2, а потому, обладая большим запасом (большим сродством к электрону), они будут сильно притягивать электроны вследствие стремления кислорода перейти в наиболее устойчивые для него состояния.
Кислород в пероксиде водорода находится в промежуточной степени окисления, поэтому он будет или повышать степень окисления до 0 (проявляя восстановительные свойства), или понижать до -2 (являясь окислителем). Очевидно также, что свободный кислород проявляет окислительные свойства.
Следовательно, зная степень окисления атома данного элемента в соединении, можно определить, восстановителем или окислителем является это соединение. Например, элементы шестой главной подгруппы сера, селен и теллур в своей высшей степень окисления +6 в концентрированных кислотах Н2SO4, Н2SeO4 , H6TeО6 являются только окислителями, так как больше не могут отдавать электронов. Сера, селен и теллур в низшей степень окисления -2 в соединениях Н2S, Н2Se, H2Te проявляют только восстановительные свойства, так как больше не могут присоединять электронов. Атомы этих элементов в промежуточной степени окисления +4 в соединениях типа Н2СO3 могут быть в зависимости от условий как восстановителями, так и окислителями. Причем с более сильным окислителем они будут играть роль восстановителя, а с более сильным, восстановителем -роль окислителя. Таким образом, атомы этих элементов в степени окисления +6 проявляют аналогичные свойства и значительно отличаются от атомов, находящихся в степени окисления +4 или, тем более, в степени окисления – 2. Это относится и к другим главным и побочным подгруппам периодической системы Д.И Менделеева, элементы которых проявляют различные степени окисления.
Вологодский государственный технический университет...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Некоторые свойства свободных и связанных атомов
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Тихановская, Г.А.
Химия:учеб. пособие / Г.А. Тихановская, Л.М. Воропай, В.В. Кочетова. – Вологда: ВоГТУ, 2013. - 105 с.
Учебное пособие по курсу «Химия» пред
Основные химические понятия
Химический элемент – вид атомов, характеризующихся одинаковым зарядом ядра.
Атом– наименьшая частица элемента, обладающая его химическими свойствами и нед
СТРОЕНИЕ АТОМА И ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ЗАКОН Д.И.МЕНДЕЛЕЕВА
Ядерная модель атома была создана на основе экспериментальных данных по рассеянию α-частиц металлической фольгой (Э. Резерфорд, 1911). Однако эта модель не укладывалась в рамки классической фи
Этапы на пути создания квантовой механики
Принцип неопределенности утверждает принципиальную невозможность одновременного определения с одинаковой степенью точности импульса электрона (р=mv) и его положения в пространстве.
Математ
Элементы квантово-механической теории атома
Основное уравнение квантовой механики – волновое уравнение Шредингера (1926), решениями которого являются так называемые волновые функции φ (пси), характеризующие состояние электрона в атоме.
Ковалентная связь. Метод валентных связей
Метод валентных связей (ВС) рассматривает химическую связь как результат притяжения ядер двух атомов к одной или нескольким общим для них электронным парам. Такая двухэлектронная и двуцентровая (дв
Ионная связь
При полном смещении межъядерной электронной плотности к атому с большей электроотрицательностью длина диполя становится равной длине связи (ℓ=α), и атомы превращаются в положительно и от
Металлическая связь
Существенные сведения относительно природы химической связи в металлах модно получить на основании двух характерных особенностей по сравнению с ковалентными и ионными соединениями. Металлы, во-перв
Водородная связь
Атом водорода, ковалентно связанный с атомом сильно электроотрицательного элемента А, способен к образованию ещё одной связи с другим подобным атомом В. Эту связь называют водородной:
&nbs
Энергетика химических превращений
Химическое превращение есть качественный скачок, при котором исчезают одни вещества и образуются другие. Происходящая при этом перестройка электронных структур атомов, ионов и молекул сопровождаетс
Энтропия
Большинство процессов представляет собой два одновременно происходящих явления: передачу энергии и изменение в упорядоченности расположения частиц друг относительно друга.
Частицам (молеку
Химическая кинетика
Пример 1. При взаимодействии кристаллов хлорида фосфора (V) с парами воды образуется жидкий РОС13 и хлороводород. Реакция сопровождается выделением 111,4 кДж теплоты. На
Скорость химической реакции
Изучение скоростей реакции позволяет выяснить истинный механизм протекания сложных химических превращений. Это в свою очередь создает перспективы для нахождения путей управления химическим процессо
Катализ
Одним из наиболее распространенных в химической практике методов ускорения химических реакций является катализ. В присутствии катализаторов изменяется путь, по которому проходит суммарная реакция,
Константа химического равновесия
Большинство химических реакций обратимы, т.е. протекают одновременно в противоположных направлениях. В тех случаях, когда прямая и обратная реакции идут с одинаковой скоростью, наступает химическое
Принцип Ле Шателье
Состояние химического равновесия сохраняется при данных неизменных условиях любое время. При изменении же условий состояние равновесия нарушается, так как при этом скорости противоположных процессо
ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ
Дисперсная система – это система из двух (или более) веществ, одно из которых (называемое дисперсной фазой) равномерно распределено в другом (называемом дисперсионной средой).
Различают не
Способы выражения концентрации растворов
Для количественной характеристики растворов используют понятие концентрации:
Концентрация – величина, выражающая относительное содержание данного компонента в системе (смеси, растворе).
Свойства разбавленных растворов
Осмос. Закон Вант-Гоффа. Если между растворителем и раствором поместить полупроницаемую (проницаемую для молекул растворителя) перегородку, то возникает явление осмоса.
Давление пара растворителя над раствором (первый закон Рауля).
Важной физико-химической характеристикой растворов является давление пара, определяющее состояние равновесия между конденсированной и газообразной фазами. Чем выше давление пар, тем больше равновес
Температуры кипения и замерзания растворов (второй закон Рауля).
Понижение давления пара над раствором обуславливает изменение температур кипения и замерзания растворов по отношению к чистому растворителю. Жидкость кипит, когда давление ее насыщенного пара стано
Растворы электролитов
Соли, кислоты, основания в водном растворе диссоциируют, образуя ионы противоположных зарядов. Вследствие этого растворы проводят электрический ток и называются электролитами. Таким образом, электр
Равновесие в гетерогенных системах, произведение растворимости
Примером гетерогенной системы может служить насыщенный раствор труднорастворимого соединения, находящегося в равновесии с твердой фазой. К труднорастворимым веществам относятся многие электроли
Физико-химические свойства растворов электролитов.
Примеры решения задач.
Пример 1. Вычисление кажущейся степени диссоциации сильного электролита.
Вычислить степень диссоциации 0,2 М раствора муравьиной кислоты HC
ГИДРОЛИЗ СОЛЕЙ
Под гидролизом понимают реакции обменного взаимодействия вещества с водой. Гидролиз является частным случаем сольволиза – обменного разложения растворенного вещества и растворителя. Процесс гидроли
ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ
В природной воде содержатся различные по растворимости соли. Если в воде содержится большое количество солей кальция или магния, то такая вода называется жесткой в отличие от мягкой воды, в
ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ
Окислительно-восстановительными называют реакции, сопровождаю-щиеся изменением степени окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ. Под степенью окисления (п) понимают условный заряд ат
Электродные потенциалы и электродвижущие силы
Если металлическую пластинку опустить в воду, то катионы металла на ее поверхности гидратируются полярными молекулами воды и переходят в жидкость. При этом электроны, в избытке остающиеся в металле
Электролиз
Пример 1.Какая масса меди выделится на катоде при электролизе раствора CuSO4 в течение 1 ч. при силе тока 4А?
Решение. Согласно законам Фарадея
Кристаллические решетки
Зонке (1879 г.), Чермак, Шенфлис, Федоров (1891 г.) и другие показали геометрически, что все кристаллические формы можно представить как результат распределения точек (мельчайших вещественных част
Диаграммы состояния металлических систем
При изучении свойств сплавов очень большое значение имеют диаграммы состояния, характеризующие состояние сплавов различного состава при разных температурах. Такие диаграммы показывают термодинамич
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Глинка, Н. Л. Общая химия / Н. Л. Глинка; под ред. А. И. Ермакова . - Изд. 30-е, испр. . - М. : Интеграл-Пресс , 2006 . - 727 с.
2. Глинка, Н. Л. Задачи и упражнения по общей химии : уч
Новости и инфо для студентов