Энергия ионизации. Сродство атома к электрону. Электроотрицательность.

Энергия ионизации(мера проявления металлических свойств) — это энергия, необходимая для отрыва электрона от атома.

(Ca⁰- Ca²⁺ + 2е^- - Н).

Чем больше электронов на внешнем электронном слое, тем больше энергия ионизации. С увеличением радиуса атома энергия ионизации уменьшается. Этим объясняется уменьшение металлических свойств в периодах слева направо и увеличение металлических свойств в группах сверху вниз. Цезий (Cs) — самый активный металл.

Энергия сродства к электрону (мера проявления неметаллических свойств) - энергия, которая выделяется в результате присоединения электрона к атому (Сl⁰ + 1е^- —> Сl^- + Н). С увеличением числа электронов на внешнем электронном слое энергия сродства к электрону увеличивается, а с увеличением радиуса атома — уменьшается. Этим объясняются увеличение неметаллических свойств в периодах слева направо и уменьшение неметаллических свойств в главных подгруппах сверху вниз.

Сродство атома к электрону

Атомы могут не только отдавать, но и присоединять электроны. Энергия, выделяющаяся при присоединении электрона к свободному атому, называется сродством к электрону. Сродство к электрону, как и энергию ионизации, обычно выражают в электронвольтах. Так, сродство к электрону атома водорода равно 0,75 эВ, а кислорода — 1,47 эВ, фтора — 3,52 эВ.
Сродство к электрону атомов металлов, как правило, близко к нулю или отрицательно; из этого следует, что для атомов большинства металлов присоединение электронов энергетически не-выгодно. Сродство же к электрону атомов неметаллов всегда положительно и тем больше, чем ближе к благородному газу расположен неметалл в периодической системе; это свидетельствует об усилении неметаллических свойств по мере приближения к концу периода.

ЭЛЕКТРООТРИЦАТЕЛЬНОСТЬ, величина, характеризующая способность атома к поляризации ковалентных связей. Если в двухатомной молекуле А — В образующие связь электроны притягиваются к атому В сильнее, чем к атому А, то атом В считается более электроотрицательным, чем А.
Л. Полинг предложил (1932) для количества характеристики электроотрицательности использовать термохимические данные об энергии связей А—А, В — В и А — В - соотв. Е_АА, Е_вв и Е_АВ. Энергия гипотетической чистоковалентной связи А — В (Е_ков) принимается равной среднеарифметические или среднегеометрические значению величин E_AA и Е_ВВ. Если электроотрицательности атомов А и В различны, то связь А — В перестает быть чисто ковалентной и энергия связи Е_АВ станет больше Е_ковна величину

Чем больше различие электроотрицательностей атомов А и В, тем больше величина Используя эмпирическую формулу (множитель 0,208 возникает при переводе значений энергии из ккал/моль в эВ) и принимая для атома водорода произвольное значение электроотрицательности равное 2,1, Полинг получил удобную шкалу относит. числовых значений электроотрицательности, часть которых приведена в таблице. Наиболее электроотрицателен самый легкий из галогенов - F, наименее - тяжелые щелочные металлы.
Для количеств. описания электроотрицательности, помимо термохимических данных, используют также данные о геометрии молекул (напр., метод Сандерсона), спектральные характеристики (напр., метод Горди).

Квантовая ячейка. Электронная пара.

Принцип Паули

Графически электронные конфигурации принято отображать квантовыми ячейками, например электронная конфигурация атома кислорода изображается тремя квантовыми ячейками (рисунок 1). Здесь клеткой обозначается орбиталь, стрелкой – электрон (направление стрелки указывает ориентацию спина электрона), пустая клетка соответствует свободной орбитали.

Рисунок 1 – Квантовые ячейки атома кислорода

Такими ячейками отображают строение верхних слоев атома, здесь положение квантовой ячейки 2p показывает, что энергия заполнения электронами орбитали 2p выше, чем для орбитали 2s, т.е. электроны сначала заполняют ячейку 2s, а затем 2p.

При построении таблицы изменим слегка традиционное представление квантовых ячеек (рисунок 2):

1) для каждого электрона отведем свою квантовую ячейку (здесь учитывается принцип Паули);

2) будем считать что большей энергией обладают ячейки находящиеся выше и правее.

Рисунок 2 – Квантовые ячейки атома кислорода (одна ячейка на электрон)

Электронная пара — связанное состояние двух взаимодействующих электронов. Обладает нулевым спином и зарядом, равным удвоенному заряду электрона.

Различают поделённые (связывающие) электронные пары, принимающие участие в образовании химической связи за счёт взаимодействия неспаренных электронов, и неподелённые электронные пары (внешние электронные пары), не принимающие участие в образовании химической связи. Различают также свободные (подвижные) электронные пары (куперовские пары), обладающие большой свободой движения в кристаллической решётке, образуемой положительными ионами металла.

Считается, что термин «электронная пара» ввёл американский физикохимик Льюис в процессе разработки электронной теории химической связи.

Льюис подчеркнул важность явлений спаривания как общих, так и неподелённых электронов и стабильность группы из восьми электронов (октетная теория): «химической связью всегда и во всех молекулах является только пара электронов, соединяющих два атома.»

При́нцип Па́ули (принцип запрета) — один из фундаментальных принципов квантовой механики, согласно которому два и более тождественных фермиона (частиц с полуцелым спином) не могут одновременно находиться в одном квантовом состоянии.

Принцип был сформулирован для электронов Вольфгангом Паули в 1925 г. в процессе работы над квантомеханической интерпретацией аномального эффекта Зеемана и в дальнейшем распространён на все частицы с полуцелым спином. Полное обобщённое доказательство принципа было сделано им в теореме Паули (теореме о связи спина со статистикой) в 1940 г. в рамках квантовой теории поля. Из этой теоремы следовало, чтоволновая функция системы фермионов является антисимметричной относительно их перестановок, поведение систем таких частиц описывается статистикой Ферми — Дирака.

Принцип Паули можно сформулировать следующим образом: в пределах одной квантовой системы в данном квантовом состоянии может находиться только одна частица, состояние другой должно отличаться хотя бы одним квантовым числом.

В статистической физике принцип Паули иногда формулируется в терминах чисел заполнения: в системе одинаковых частиц, описываемых антисимметричной волновой функцией, числа заполнения могут принимать лишь два значения

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: