ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Энергия ионизации и сродство к электрону из "Общая химия Издание 22" Энергию ионизации можно определить путем бомбардировки атомов электронами, ускоренными в электрическом поле. То нан-меньшее напряжение поля, при котором скорость электронов становится достаточной для ионизации атомов, называется потенциалом ионизации атомов данного элемента и выражается в вольтах. [c.100] Энергию электрона часто выражают в электронвольтах (эВ). 1 эВ —энергия, которую приобретает электрон в ускоряющем электрическом поле с разностью потенциалов 1 В (1 эВ = 1,6-]0 Дж в расчете на 1 моль это соответствует энергнн 96,5 кДж/моль). [c.100] Данные табл. 3 показывают, что от атома лития сравнительно легко отрывается один электрон, от атома бериллия — два, от атома бора — три, от атома углерода — четыре. Отрыв же последующих электронов требует гораздо большей затраты энергии. Это соответствует нашим представлегтям о строении рассматриваемых атомов. Действительно, у атома лития во внешнем электронном слое размещается один электрон, у атома бериллия — 2, бора — 3, углерода — 4. Эти электроны обладают более высокой энергией, чем электроны предшествующего слоя, и поэтому их отрыв от атома требует сравнительно небольших энергетических затрат. При переходе же к следующему электронному слою энергия ионизации резко возрастает. [c.101] Величина потенциала ионизации может служить мерой большей или меньшей металличности элемента чем меньше потенциал ионизации, чем легче оторвать электрон от атома, тем сильнее должны быть выражены металлические свойства элемента. [c.101] У электронов одного и того же периода при переходе от ще-лочного металла к благородному газу заряд ядра постепенно возрастает, а радиус атома уменьщается. Поэтому потенциал ионизации постепенно увеличивается, а металлические свойства ослабевают. Иллюстрацией этой закономерности могут служить первые потенциалы ионизации элементов второго и третьего периодов (табл. 5). [c.102] Эти и подобные факты служат экспериментальным основанием уже упоминавшегося в 32 положения, согласно которому электронные конфигурации, соответствующие полностью или ровно наполовину занятым подуровням, oблaдaюt повышенной энергетической устойчивостью. [c.103] Как отмечалось выше, атомы могут не только отдавать, но и присоединять электроны. Энергия, выделяющаяся при присоединении электрона к свободному атому, называется сродством атома к электрону. Сродство к электрону, как и энергия ионизации, обычно выражается в электронвольтах. Так, сродство к электрону атома водорода равно 0,75 эВ, кислорода — 1,47 эВ, фтора — 3,52 эВ. [c.103] Сродство к электрону атомов металлов, как правило, близко к нулю или отрицательно из этого следует, что для атомов большинства металлов присоединение электронов энергетически невыгодно. 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. [c.103] Сумма числа протонов и числа нейтронов, содержащихся 3 ядре атома, называется массовым числом атома (ядра) Поскольку и протон, и нейтрон имеют массу, очень близкую к атомной единице массы, то массовое число атома приближенно выражает его атомную массу. Но число протонов равно числу положительных зарядов, т. е. порядковому номеру элемента еле-.ювательно, число нейтронов равняется разности между массовым числом и порядковым номером элемента. [c.104] Между образующими ядро частицами действуют два вида сил электростатические силы взаимного отталкивания положительно заряженных протонов и силы притяжения между всеми частицами, входящими в состав ядра, называемые ядерными силами. С возрастанием расстояния между взаимодействующими частицами ядерные силы убывают гораздо более резко, чем силы электростатического взаимодействия. Поэтому их действие заметно проявляется только между очень близко расположенными частицами. Но при ничтожных расстояниях между частицами, составляющими атомное ядро, ядерные силы притяжения превышают силы отталкивания, вызываемые присутствием одноименных зарядов, и обеспечивают устойчивость ядер. [c.104] Не всякое сочетание протонов с нейтронами устойчиво. Ядра атомов более легких элементов устойчивы, когда число нейтронов примерно равно числу протонов. По мере увеличения заряда ядра относительное число нейтронов, необходимых для устойчивости, растет, достигая в последних рядах периодической системы значительного перевеса над числом протонов. Так, у висмута (ат. масса 209) на 83 протона приходится уже 126 нейтронов ядра более тяжелых элементов вообще неустойчивы. [c.104] Масса ядра атома лишь приближенно равна сумме масс протонов и нейтронов, образующих ядро. Если, приняв во внимание точные величины масс протона и нейтрона, подсчитать, че.му должны равняться массы различных ядер, то получается некоторое расхождение с величинами, найденными экспериментальным путем. [c.104] Аналогичные результаты получаются при подсчете масс других ядер. Оказывается, что масса ядра всегда меньше суммы масс всех составляющих ядро частиц, т. е. всех протонов и нейтронов, рассматриваемых отделенными друг от друга. Это явление получило название дефекта массы. [c.104] Чем же объяснить уменьшение массы при образовании атомных ядер Как уже говорилось в 4, из теории относительности вытекает связь между массой и энергией, выражаемая уравнением Эйнштейна Е = тс . Из этого уравнения следует, что каждому изменению массы должно отвечать и соответствующее изменение энергии. Если прн образовании атомных ядер происходит заметное уменьшение массы, это значит, что одновременно выделяется огромное количество энергии. [c.105] Величина энергии, выделяющейся при образовании данного ядра из протонов и нейтронов, называется энергией связи ядра и характеризует его устойчивость чем больше величина выделившейся энергии, тем устойчивее ядро. [c.105] Ядра всех атомов данного элемента имеют одинаковый заряд, т. е. содержат одинаковое число протонов. Но число нейтронов в ядрах этих атомов может быть различным. Атомы, обладающие одинаковым зарядом ядра (и, следовательно, тождественными химическими свойствами), но разным числом нейтронов (а значит, и разным массовым числом), называют изотопами. Так, природный хлор состоит из двух изотопов с массовыми числами 35 и 37, магний — из трех изотопов с массовыми числами 24, 25 и 26. [c.105] Для обозначения изотопов пользуются обычными символами соответствующих элементов, добавляя к ним слева вверху индекс, указывающий массовое число изотопа. Так, изотопы хлора обозначают С1 и з С1, изотопы магния — и и т. д. Прн необходимости слева внизу ставят индекс, указывающий порядковый номер (заряд ядра) изотопа, например уС , I2Mg и т. д. [c.105] В настоящее время изучен состав всех изотопов природных химических элементов. Установлено, что, как правило, каждый элемент представляет собой совокупность нескольких изотопов. И.менно этим объясняются значительные отклонения атомных масс многих элементов от целочисленных величин. Так, природный хлор Н8 75,53% состоит из изотопа С1 и на 24,47% из изотопа С1 в результате, средняя атомная масса хлора рав.ча 35,453. [c.105] Открытие изотопов потребовало пересмотра понятия химический элемент. Поэтому Международная комиссия по атомным весам в 1923 г. постановила считать, что химический элемент определяется атомным порядковым номером и может состоять как из одинаковых, так и из различных по массе атомов. [c.106] Вернуться к основной статье