3.3.2 Энергия ионизации

Энергией ионизации атома I называется количество энергии, необходимое для отрыва электрона от невозбуждённого атома или иона.

Энергия ионизации выражается в : , – первый потенциал ионизации; , – второй потенциал ионизации и т.д. Причём < < < … (Э – элемент).

Энергия ионизации характеризует металлические (восстановительные) свойства элементов. Чем меньше энергия ионизации, тем в большей мере элемент проявляет металлические свойства.

Таблица 3.4 – Энергия ионизации атомов некоторых металлов

			
			
			
			
			
			
			
			
			
			
			
			
			
			
			
			

Энергия ионизации изменяется периодически по мере заполнения электронами оболочек атомов (рисунок ), а её численные значения для некоторых из них приведены в таблице максимальна у элементов с полностью заполненными валентными оболочками (у благородных газов), при переходе к следующему периоду резко понижается – она минимальна у щелочных металлов.

Рисунок 3.3 Потенциалы ионизации нейтральных атомов

Энергия связи электрона с ядром пропорциональна и обратно пропорциональна среднему (орбитальному) радиусу оболочки. Атомные радиусы и элементов с ростом в периоде уменьшаются незначительно по сравнению с и элементами, поэтому их потенциалы растут также незначительно.

В главных подгруппах потенциалы ионизации с ростом уменьшаются вследствие увеличения числа электронных оболочек и экранирования заряда ядра электронами внутренних оболочек.

В побочных подгруппах электроны экранируются не только электронами заполненных оболочек, но и внешними электронами. Поэтому потенциал ионизации элементов с ростом в подгруппе увеличивается, хотя и незначительно.

Чем меньше потенциал ионизации, тем легче атом отдаёт электрон. Поэтому восстановительная способность нейтральных атомов с ростом в периоде уменьшается, в главных подгруппах растёт, а в побочных падает.

3.3.3 Энергия сродства к электрону и электроотрицательность

Другой важной в химии характеристикой атома является энергия сродства к электрону – энергия, выделяющаяся при присоединении электрона к нейтральному атому: . Она характеризует способность атомов проявлять неметаллические свойства. Чем больше электронное сродство, тем более сильным окислителем является данный элемент. Экспериментальное определение энергии сродства к электрону значительно сложнее, чем определение энергии ионизации. Величины для некоторых атомов приведены ниже в таблице :

Таблица 3.5 – Значения энергии сродства к электрону для некоторых атомов

	период	период

Немонотонность изменения сродства к электрону в периоде также обусловлена сравнительной устойчивостью полностью и наполовину заполненных оболочек. Самый сильный из всех элементарных окислителей – фтор (он обладает и самым малым атомным радиусом из всех элементов группы).

Отметим, что в отличие от ионизации присоединение двух и более электронов энергетически затруднено, и многозарядные одноатомные отрицательные ионы в свободном состоянии не существуют. Окислительной способностью не обладают нейтральные атомы с устойчивыми конфигурациями и и переходные элементы. У остальных элементов в таблице Менделеева окислительная способность нейтральных атомов повышается слева направо и снизу вверх.

Универсальной характеристикой металлических и неметаллических свойств элементов является их электроотрицательность , которая выражается полусуммой энергии ионизации и энергии сродства к электрону :

Электроотрицательность – это количественная мера стремления данного атома к присоединению электронов, участвующих в образовании химической связи.

При определении значения относительной электроотрицательности различных элементов за единицу принята лития, равная (таблица ).

Таблица 3.6 – Относительные электроотрицательности некоторых и элементов по Полингу

Чем выше электроотрицательность, тем сильнее у элемента выражены неметаллические свойства.

Внутри групп электроотрицательность уменьшается - металлические свойства элементов возрастают (рисунок 3.4) сверху вниз.

Р исунок 3.4 Шкала электроотрицательности по Полингу