Изменение радиуса атома в пределах периода и в пределах главной и побочной подгрупп


Задача 46.
Понятие радиуса атома. Как происходит изменение радиуса атома в пределах периода и в пределах главной и побочной подгрупп.
Решение:
Радиусы атомов элементов и ионов – условные величины. Их обычно вычисляют из межатомных (межядерных) расстояний, которые зависят не только от природы атомов, но также и от характера химической связи между ними и от агрегатного состояния вещества.

Установлено, что радиусы атомов химических элементов "r" находятся в периодической зависимости от их порядкового номера. В периоде с ростом заряда ядра радиусы атомов уменьшаются, что связано с усилением притяжения внешних электронов к ядру. Наибольшее уменьшение наблюдается у элементов малых периодов. Небольшие размеры атомов элементов второго периода очень сильно влияют на свойства соединений этих атомов, в частности, приводят к устойчивости кратных связей, образованных при дополнительном перекрывании p- орбиталей, ориентированных перпендикулярно (+) межъядерной оси. 

В группах элементов по вертикали радиусы атомов увеличиваются. Рост "r" происходит за счет увеличения числа электронных слоев, которые экранируют внешние электроны от ядра. В побочных подгруппах рост ra имеет место только между первым и вторым элементом (Cr - 1,27; Mo - 1,40; A ), а между вторым и третьим - может быть либо небольшой рост, либо - уменьшение:
Ti = 1,46; Zr = 1,60; Hf =1,59A. Это объясняется тем, что у третьего элемента (W, Hf) происходит дополнительное заполнение внутренней f-подоболочки (без дополнительного изменения числа слоев), что приводит к сжатию электронного облака (f-сжатие), которое компенсирует его расширение за счет увеличения числа слоев.

Таким образом, с возрастанием заряда ядра у элементов одной группы из-за увеличения числа электронных оболочек увеличиваются атомные радиусы, вследствие чего происходит снижение электроотрицательности, усиление металлических и ослабление неметаллических свойств элементов, усиление восстановительных и ослабление окислительных свойств образуемых ими веществ.

Энергия ионизации – минимальная энергия, которую необходимо затратить, чтобы удалить валентный электрон из атома, тем самым превратив нейтральный атом в однозарядовый положительный ион (катион).

В периоде с ростом заряда атома энергия ионизации атома возрастает, в подгруппе убывает.

Электроотрицательность (ЭО) – способность атома в соединении притягивать к себе общую электронную пару. Сильнее всего электроны к себе притягивают фтор, кислород и хлор. Этим элементам до завершения внешнего уровня не хватает всего 1-2 электрона. Их электроотрицательность наибольшая.

Легче всего отдают электроны такие элементы как литий, натрий, калий. У них на внешнем уровне всего 1 электрон, и намного проще его отдать, чем притянуть недостающие до завершения уровня. Эти элементы обладают наименьшей электроотрицательностью.

Атомы химических элементов по электроотрицательности располагают в ряд, который начинается наиболее электроотрицательным элементом (фтором) и заканчивает наименее электроотрицательным (калием). Эту шкалу разработал Л. Поллинг.

В периоде электроотрицательность растет с увеличением заряда ядра атома элемента, с уменьшением радиуса атома. В подгруппе электроотрицательность уменьшается. Металлические свойства по периоду слева направо уменьшаются, а неметаллические возрастают. Заканчивается каждый период атомом с устойчивой внешней структурой  и поэтому наиболее химически инертным.
 


Закончить уравнения реакций

Задача 48.
Написать уравнения всех возможных реакций между оксидом фосфора (V) и
а) оксидом углерода (IV); б) водой; в) гидрооксидом натрия;
г) хлоридом калия; д) гидроксидом бария; е) оксидом кальция
Решение:
а) Фосфор образует высший оксид, формула которого P2O5 по свойствам - это кислотный,солеобразующий оксид. Кислотный оксид не взаимодействует с кислотным оксидом, поэтому P2O5 не реагирует с оксидом углерода (IV) СО2;

б) P2Oс водой образует ортофосфорную кислоту:

P2O5 + H2O = 2H3PO4;

в) P2Oс щелочами дает реакцию нейтрализации:

P2O5 + 6NaOH  = 2Na34 + 3H O;

г) с хлоридом калия как солью сильной кислоты P2O5 не реагирует;

д) с гидроксидом бария как кислотный оксид P2O5 образует соль и воду:

2P2O5  + 3Ва(ОН)2 = Ва3(PО4)2 + 3H2O;

е) с основными оксидами P2O5 образует соль:

P2O5 + 2K2O = 2K3PO4.