ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Общая характеристика из "Общая химия 2000" На внешней электронной оболочке атомов переходных элементов содержатся два, иногда один и даже нуль (у палладия) электронов. Невысокие значения энергии ионизации этих атомов указывают на сравнительно слабую связь внешних электронов с ядром так, для ванадия, хрома, марганца, железа, кобальта энергии ионизации составляют соответственно 6,74 6,76 7,43 7,90 и 7,86 эВ. Поэтому переходные элементы в образуемых ими соединениях имеют положительную степень окисления и выступают в качестве характерных металлов, проявляя тем самым сходство с металлами главных подгрупп. [c.496] Однако между металлами главных и побочных подгрупп есть и существенные различия. Они также связаны с особенностями электронного строения переходных элементов, а именно с тем, что во второй снаружи электронной оболочке имеется занятый электронами -подуровень. Для образования химических связей атомы переходных элементов могут использовать не только внешние электроны (как это имеет место у элементов главных подгрупп), но также -электроны и свободные -орбитали предшествующей оболочки. Поэтому для переходных элементов значительно более характерна переменная валентность, чем для металлов главных подгрупп. Возможность создания химических связей с участием -электронов и свободных -орбиталей обусловливает и ярко выраженную способность переходных элементов к образованию устойчивых комплексных соединений. С этим же связана характерная окраска многих соединений переходных элементов, тогда как соединения металлов главных подгрупп в большинстве случаев бесцветны. [c.496] Подобная близость свойств объясняется тем, что в высшей степени окисления атом элемента, находящегося в третьем периоде (в главной подгруппе) и атомы элементов побочной подгруппы приобретают сходное электронное строение. Например, атом хрома имеет электронную конфигурацию 1з Когда хром находится в степени окисления 4-6 (например, в оксиде СгОз), шесть электронов его атома (пять М- и один 4б-электрон) вместе с валентными электронами соседних атомов (в случае СгОз — атомов кислорода) образуют общие электронные пары, осуществляющие химические связи. Остальные электроны, непосредственно не участвующие в образовании связей, имеют конфигурацию отвечающую электронной структуре благородного газа. Аналогично у атома серы, находящегося в степени окисления -Ьб (например, в триокси-де серы ЗОз), шесть электронов участвуют в образовании ковалентных связей, а конфигурация остальных (1з 28 р ) также соответствует электронной структуре благородного газа. Короче говоря, сходство в свойствах соединений элементов побочной подгруппы и элемента третьего периода той же группы обусловлено тем, что их ионы, отвечающие высшим степеням окисления, являются электронными анапогами. Это легко видеть из данных табл. 21.1. [c.497] Мы знаем, что в пределах одного периода у элементов главных подгрупп, т. е. у 3- и р-элементов, с возрастанием их порядкового номера число электронов на внешней электронной оболочке атомов возрастает, что приводит к довольно быстрому переходу от типичных металлов к типичным неметаллам. У переходных элементов возрастание порядкового номера не сопровождается существенным изменением структуры внешней электронной оболочки, поэтому химические свойства этих элементов изменяются в периоде хотя и закономерно, но гораздо менее резко, чем у элементов главных подгрупп. [c.497] ЭТИМ изменяется и устойчивость соединений, отвечающих определенной степени окисления элемента. Например, оксиды Т10 и УО, содержащие титан и ванадий в степени окисления +2, — сильные восстановители, а аналогичный оксид цинка (2пО) восстановительных свойств не проявляет. [c.498] Проявляемые и характерные степени окисления -элементов 4-го периода приведены в табл. 21.2. [c.498] В главных подгруппах устойчивость соединений, в которых элемент проявляет высшую степень окисления, при переходе от элемента пятого периода к элементу шестого периода уменьшается. Так, соединения, в которых степень окисления углерода, кремния, германия и олова равна -1-4, являются характерными и устойчивыми. Аналогичные соединения свинца (например, РЬОг) мало устойчивы и легко восстанавливаются. В побочных подгруппах проявляется обратная закономерность с возрастанием порядкого номера элемента устойчивость соединений элемента в высшей степени окисления повышается. Так, соединения хрома (VI) — сильные окислители, а для соединений молибдена (VI) и вольфрама (VI) окислительные свойства не характерны. [c.498] В пределах каждой побочной подгруппы отмечается значительное сходство в свойствах элементов пятого и шестого периода. Это связано с явлением лантаноидного сжатия (см. разд. 3.4.2). В связи с тем, что в пределах одного периода с возрастанием порядкового номера размеры атомов элементов уменьшаются, то соответствующее уменьшение радиусов атомов в ряду лантаноидов имеет важное следствие. В результате лантаноидного сжатия размеры атомов и ионов элементов шестого периода, расположенных сразу после лантаноидов (Н , Та, и далее), очень близки к размерам атомов и ионов соответствующих элементов пятого периода (2т, Nb, Мо и т. д.) в то же время для элементов четвертого и пятого периодов эти характеристики заметно различаются (табл. 21.3). [c.498] Благодаря тому, что атомы и ионы аналогичных элементов побочных подгрупп пятого и шестого периодов имеют не только сходное электронное строение, но и практически совпадающие размеры, в их химических свойствах наблюдается гораздо более близкое сходство, чем в случае элементов четвертого и пятого периодов. Так, цирконий по своим свойствам значительно ближе к гафнию, чем к титану, ниобий сходен с танталом в большей степени, чем с ванадием, и т. д. [c.498] Вернуться к основной статье