Atomų dydis, jonizacijos energija ir elektroninis giminingumas

Atomo spindulį reikia apibrėžti

Atomai neturi vienos griežtos matomos ribos. Įprasti spindulio apibrėžimai remiasi atstumais konkrečiomis cheminio ryšio arba jo nebuvimo sąlygomis; taip apibrėžiami, pavyzdžiui, kovalentiniai, metaliniai ar van der Valso spinduliai. Prieš aiškindami tendenciją, palyginkite pagal tą patį apibrėžimą ir palyginamomis sąlygomis nustatytas vertes. To paties elemento kovalentinis spindulys ir cheminiu ryšiu nesusietų atomų sąlyčio spindulys gali pagrįstai skirtis.

Daugelio pagrindinių grupių elementų kovalentinių spindulių kitimo tendencijos rodo, kad atomų dydis mažėja judant periodu ir didėja leidžiantis grupe žemyn. Jas padeda paaiškinti efektyvioji trauka ir elektronų turinčių sluoksnių sandara. Šie dėsningumai yra atspirties taškai, o ne tikslios skaitinės formulės ar pažadas, kad elgsena bus vienoda kiekvienoje medžiagoje ir esant bet kokiai cheminio ryšio būsenai.

Jonizacijos energija siejama su konkrečiu procesu

Pirmoji jonizacijos energija apibūdina elektrono pašalinimą iš neutralaus dujinės būsenos atomo, esančio nurodytoje pradinėje būsenoje, kai susidaro vienkrūvis teigiamasis dujinės būsenos jonas ir elektronas. Tam reikalinga energija yra teigiama. Antroji jonizacija prasideda nuo vienkrūvio teigiamojo jono, todėl tai yra kitas procesas, kurio negalima naudoti vietoj pirmosios jonizacijos ją lyginant.

Pirmoji jonizacijos energija dažnai didėja judant pagrindinių grupių elementų periodu, tačiau matavimais nustatytos išimtys yra svarbios. NIST nurodo maždaug 14.5341 eV azotui ir maždaug 13.61805 eV deguoniui. Deguonies vertė mažesnė, nors jo Z didesnis. Tai padeda paaiškinti elektronų pasiskirstymas ir jų sąveikos, įskaitant elektronų poravimąsi deguonies 2p posluoksnyje; viena periodinės tendencijos rodyklė neleidžia apskaičiuoti skaitinio skirtumo.

Apibrėžkite elektroninio giminingumo ženklą

Nagrinėkime X(g) + e⁻ → X⁻(g) konkrečiam atomui ir nurodytoms būsenoms. Pagal vieną elektroninio giminingumo ženklų susitarimą energetiškai palankaus elektrono prisijungimo metu išsiskyrusi energija nurodoma kaip teigiama; tai atitinka teigiamą energiją, reikalingą atvirkštiniam elektrono atskyrimui. Tuomet sistemos energijos pokytis šio prisijungimo metu yra neigiamas. Kai kuriuose vadovėliuose vietoj to lentelėse pateikiamas pats prisijungimo energijos pokytis, egzoterminio prisijungimo atveju turintis neigiamą ženklą.

Prieš lygindami skaičius, nurodykite reakciją ir ženklų susitarimą. Pagal susitarimą, kai išsiskyrusi energija laikoma teigiama, patikrintos NIST etaloninės vertės yra maždaug 3.40 eV atominiam fluorui ir 3.61 eV atominiam chlorui. Chloro vertė didesnė. Elektronų sąveikos mažuose atomuose padeda paaiškinti, kodėl paprasčiausias dydžiu grindžiamas lūkestis nepasitvirtina; šios vertės yra konkrečioms cheminėms dalelėms būdingi duomenys, o ne monotoniško kitimo grupėje taisyklė.

Suderinkite energiją, entalpiją ir būseną

Elektroninio giminingumo vertės konkretiems procesams pagrindinėje būsenoje ir elektrono prisijungimo entalpijos esant baigtinei temperatūrai yra susiję termodinaminiai dydžiai, tačiau jų negalima automatiškai laikyti tapačiais dydžiais, besiskiriančiais vien tik tiksliai priešingu ženklu. Reikia atsižvelgti į šiluminius indėlius ir taikomus susitarimus. Nejunkite dviejų lentelių vien todėl, kad abiejose yra antraštė „elektroninis giminingumas“.

Aiškiai nurodykite cheminę dalelę, krūvį, pradinę būseną, temperatūros susitarimą, procesą ir vienetus. Naudingas palyginimas yra konkretesnis už teiginį „šis elementas mėgsta elektronus“. Jis nurodo, koks energijos pokytis ir kuriam procesui buvo išmatuotas ar įvertintas, o tada paaiškina tendenciją neperžengdamas šių ribų.

Išnagrinėti pavyzdžiai

Pabandykite patys

1. Ar kovalentinį spindulį ir van der Valso spindulį reikėtų laikyti tuo pačiu matuojamu dydžiu?

   Rodyti atsakymą ir paaiškinimą

   Ne.

   Jų apibrėžtys ir fizikiniai kontekstai skiriasi.

2. Ar antroji jonizacijos energija apibūdina elektrono pašalinimą iš tokio paties pradinio neutralaus atomo kaip ir pirmoji?

   Rodyti atsakymą ir paaiškinimą

   Ne.

   Antroji jonizacija prasideda nuo vienkrūvio teigiamojo jono.

3. Elektrono prijungimo proceso metu išsiskiria 3 energijos vienetai, taikant teigiamo elektroninio giminingumo susitarimą. Koks yra atitinkamas sistemos energijos pokytis?

   Rodyti atsakymą ir paaiškinimą

   −3 vienetai nurodyto prijungimo metu.

   Teigiama išsiskyrusios energijos vertė ir neigiamas sistemos energijos pokytis išreiškia priešingas ženklų konvencijas tai pačiai nurodytai energijos apskaitai.

4. Naudojant teigiamas išsiskyrusios energijos vertes F ≈ 3.40 eV ir Cl ≈ 3.61 eV, kuri yra didesnė?

   Rodyti atsakymą ir paaiškinimą

   Chloro vertė.

   3.61 yra didesnė už 3.40; šių suapvalintų verčių skirtumas yra apie 0.21 eV.

Ką verta įsidėmėti

• Lyginkite atomų spindulius, apibrėžtus vienodai.
• Pirmosios ir vėlesnių jonizacijų pradinės dalelės skiriasi.
• Užrašykite elektrono prijungimo reakciją ir energijos ženklo konvenciją.
• Remkitės matavimais nustatytomis išimtimis, kad patikslintumėte periodinį dėsningumą.