Cтраница 3
Так, например, гелий, аргон, неон - одноатомные газы; водород, азот, кислород, оксид углерода состоят из двухатомных молекул; углекислый газ, водяной пар - из трехатомных. Молекула аммиака построена из четырех атомов, а метана - из пяти. В зависимости от строения внешних электронных оболочек атомов могут образовываться различные виды связи. [31]
Источниками ультрафиолетового и видимого света для проведения фотохимических исследований служат ртутные лампы. В зависимости от давления паров ртути, развивающегося при работе, различают лампы низкого давления 10 - 3 - 1мм рт. ст., среднего давления 2 - Ю2 - 2 - Ю3 мм рт. ст., высокого давления от 2 - Ю3 до ( 2 - f - 3) 105 мм рт. ст. Излучение, возникающее при работе ртутных ламп, связано с переходами возбужденного атома ртути с соответствующих энергетических уровней в основное состояние. Если переход осуществляется с нижних энергетических уровней ( б Рь 63Р ]) в основное состояние ( 6 So), происходит испускание так называемого резонансного излучения. В зависимости от строения внешней электронной оболочки атома может быть несколько резонансных линий испускания. Если атом в результате столкновений возбуждается до более высоких энергетических уровней, чем резонансный, то сначала происходит испускание кванта энергии, соответствующего разности этих уровней, а затем переход с резонансного уровня в основное состояние. [32]
Таким образом, хром, будучи типичным металлом в свободном виде, в шестивалентном состоянии образует соедине ние хромовую кислоту Н2СгО4, аналогичную по строению и подобную по некоторым свойствам на серную кислоту - со единение, образуемое типичным неметаллом. Такие же особенности характерны и для многих других элементов побочных подгрупп. Из сказанного можно сделать вывод, что и металлы, и неметаллы в одинаковых валентных состояниях, соответствующих номерам групп, в которых они находятся, могут образовывать сходные по составу и отдельным свойствам соединения. Причина этого заключается в подобии строения внешних электронных оболочек атомов элементов главных и побочных подгрупп в валентных состояниях, равных номерам групп. В данном случае речь идет о тех внешних электронных оболочках, которые остаются за вычетом электронов, принявших участие в образовании химической связи. [33]
При отсутствии внешних воздействий любая система, в том числе и атомная, стремится прийти в состояние с наименьшей внутренней энергией. Это означает, что при построении квантовой модели нормального ( невозбужденного) атома квантовые числа входящих в него электронов должны быть выбраны так, чтобы энергия всей системы была наименьшей. По мере возрастания атомного номера элемента и числа электронов происходит последовательное заполнение внутренних ( начиная с я1) оболочек атома. Для элементов с атомным весом более 18 последовательность заполнения атомных оболочек в ряде случаев нарушается, что обусловливается игрой сил взаимодействия электронов с ядром атома и друг с другом. Строение внешних электронных оболочек атома и особенно внешнего слоя электронов, в энергетическом отношении наиболее слабо связанных с атомом, определяет характер взаимодействия атомов одного или различных элементов, структуру кристаллической решетки веществ, образованных из атомов данного вида, их электрические и химические свойства и оптические характеристики. Электроны, которыми ( вследствие их относительно слабой связи с ядром) атом может обмениваться с другими атомами, и соответствующие этим электронам слои называются валентными. [34]
Когда в результате ядерных реакций в уране накопится необходимое количество плутония, его необходимо отделить не только от самого урана, но и от осколков деления - как урана, так и плутония, выгоревших в цепной ядерной реакции. Плутонию как химическому элементу в какой-то мере не повезло. Подобно редкоземельным элементам, все элементы актиниевого ряда очень близки между собой по химическим свойствам, строение внешних электронных оболочек атомов всех элементов от актиния до 103-го одинаково. Еще неприятнее, что химические свойства актиноидов подобны свойствам редкоземельных элементов, а среди осколков деления урана и плутония лантаноидов хоть отбавляй. Но зато 94 - й элемент может находиться в пяти валентных состояниях, и это подслащивает пилюлю - помогает отделить плутоний и от урана, и от осколков деления. [35]
В соответствии с изменениями потенциалов ионизации в периодах и группах в общем происходит относительное изменение свойств элементов. Однако потенциал ионизации не может служить единственной количественной мерой относительной металличности или неметалличности элементов. Действительно, самым высоким потенциалом ионизации обладает атом гелия, но так как он относится к инертным элементам, говорить о характере его свойств довольно трудно. Далее, если рассмотреть изменение потенциала ионизации в пределах второго периода ( см. рис. 8, Li - He), то обнаруживаются скачки. Потенциал ионизации у кислорода оказывается меньше, чем у азота. Такие скачки, связанные с некоторыми особенностями строения внешних электронных оболочек атомов, наблюдаются и в остальных периодах, хотя неметаллические свойства нарастают. [36]
Неправленный характер ковалентной связи в ряде случаев способствует образованию пространственных сеток и больших нерегулярных атомных групп. Поэтому степень ковалентности связей может характеризовать склонность к стеклообразова-нию. Несмотря на высокую степень ионности ( 0 8), он легко получается в виде стекла. Кроме того, BeF2 не укладывается и в схему А. По-видимому, здесь необходимо принять во внимание еще какие-то дополнительные обстоятельства. В этом отношении интересна попытка А. Винтера-Клейна [26] связать способность к стеклообразованию со строением внешней электронной оболочки атома. При этом стеклование происходит тем легче, чем больше число / 7-электронов. [37]
Из приведенных данных видно, что по величине энергии ионизации водород стоит значительно ближе к фтору, чем к литию, и никакие металлические свойства свободному атому водорода, следовательно, не присущи. Точно так же положительно заряженный ион водорода не имеет ничего общего со свойствами ионов щелочных металлов, поскольку является элементарной частицей - протоном. Вместе с тем в электрохимическом ряду напряжений водород ведет себя как металл. Это объясняется тем, что электрохимический ряд напряжений служит характеристикой атомов металлов в водных растворах ( см. гл. При ионизации атома водорода в присутствии воды образуется ион гидроксония Н3О, что сопровождается выделением энергии. Вследствие этого энергия ионизации атома водорода в водном растворе резко снижается и становится близкой к величине энергии ионизации атомов металлов. Заметим, что по некоторым физическим свойствам ион НзО в растворе ведет себя подобно катионам щелочных металлов. Однако эти особенности не относятся к атому или иону водорода и не дают оснований рассматривать его как металл. Сходство строения внешней электронной оболочки атома водорода с внешними электронными оболочками атомов щелочных металлов носит, следовательно, такой же формальный характер, как и однотипность строения внешних электронных оболочек атома гелия и атомов элементов II группы. [38]
Из приведенных данных видно, что по величине энергии ионизации водород стоит значительно ближе к фтору, чем к литию, и никакие металлические свойства свободному атому водорода, следовательно, не присущи. Точно так же положительно заряженный ион водорода не имеет ничего общего со свойствами ионов щелочных металлов, поскольку является элементарной частицей - протоном. Вместе с тем в электрохимическом ряду напряжений водород ведет себя как металл. Это объясняется тем, что электрохимический ряд напряжений служит характеристикой атомов металлов в водных растворах ( см. гл. При ионизации атома водорода в присутствии воды образуется ион гидроксония Н3О, что сопровождается выделением энергии. Вследствие этого энергия ионизации атома водорода в водном растворе резко снижается и становится близкой к величине энергии ионизации атомов металлов. Заметим, что по некоторым физическим свойствам ион НзО в растворе ведет себя подобно катионам щелочных металлов. Однако эти особенности не относятся к атому или иону водорода и не дают оснований рассматривать его как металл. Сходство строения внешней электронной оболочки атома водорода с внешними электронными оболочками атомов щелочных металлов носит, следовательно, такой же формальный характер, как и однотипность строения внешних электронных оболочек атома гелия и атомов элементов II группы. [39]