. Зміна в групах величини радіуса атомів і іонів, потенціалу іонізації
Якщо розглядати відносні величини атомних радіусів, то легко виявити періодичність їх залежно від номера елемента.
У періодах орбітальні атомні радіуси в міру збільшення заряду ядра загалом монотонно зменшуються через зростання ступеня взаємодії зовнішніх електронів з ядром.
У групах радіуси в основному збільшуються через зростання числа електронних оболонок.
У s- і p-елементів зміна радіусів як в періодах, так і в підгрупах більш яскраво (в періоді атомні радіуси зменшуються), ніж у d- і f-елементів, оскільки d- і f-електрони внутрішні. У d- і f-елементів крива зміни радіусів атомів по періоду має більш плавний характер. Зменшення радіусів у d- і f-елементів у періодах називається d- і f-стисненням. Наслідком f-стиснення є те, що атомні радіуси електронних аналогів d-елементів п'ятого і шостого періодів практично однакові.
Розміри атомів слідують періодичності системи Менделєєва. Винятки становлять елементи від № 57 (лантан) до №71 (лютеций), де радіуси атомів не збільшуються, а рівномірно зменшуються (так зване лантаноїдне стиснення), і елементи від № 89 (актиній) і далі (так зване актіноідное стиснення).
Таблиця 1
Хімічний елементАтомний радіусIIIБСкандій184 · 10? 12 (Метр) Іттрій212 · 10? 12 (Метр) Лантан187 10? 12 (Метр) Актіній188 10? 12 (Метр) IVБТітан176 · 10? 12 (Метр) Цірконій206 · 10? 12 (Метр) Гафній208 · 10? 12 (Метр) VБВанадій171 · 10? 12 (Метр) Ніобій198 · ??10? 12 (Метр) Тантал200 · 10? 12 (Метр) Проактіній161 10? 12 (Метр)
Отже, в ІIIБ - VБ підгрупах періодичної системи хімічних елементів Д.І. Менделєєва у вертикальному напрямку зверху вниз радіус атома хімічних елементів збільшується, за винятком лантану, актинія і проактінія.
У групах (в підгрупах s- і p-елементи) зверху вниз енергія іонізації зменшується. Це зумовлено збільшенням радіусів атомів: чим більше розмір атома, тим легше від нього відірвати електрон, тим менше значення енергії іонізації.
У підгрупах d-елементів, крім підгрупи скандію (ІІІБ), як правило, зверху вниз підвищується. Наприклад:
? V I1=6,74 ЕВ/атом.
? Nb I1=6,88 ЕВ/атом.
? Ta I1=7,88 ЕВ/атом.
Підвищення енергії іонізації в підгрупах d-елементів викликано ефектом проникнення електронів до ядра. Згідно квантової теорії зовнішні електрони проникають ближче до ядра під d-підрівень. Це призводить до підвищення міцності зв'язку зовнішніх електронів з ядром.
Таблиця 2 (Енергії іонізації нейтральних атомів DЕ (М®М +))
Хімічний елементЕнергія іонізації, кДж/мольIIIБСкандий631Иттрий616Лантан538.1Актиний499IVБТитан658Цирконий660Гафний642VБВанадий650Ниобий664Тантал761Проактиний568
. Стійкі ступеня окислення елементів ІІІБ - VБ груп у з'єднаннях
У межах однієї декади перехідних елементів (наприклад, від скандію до цинку) максимальна стійка ступінь окислення елементів спочатку зростає (завдяки збільшенню числа d-електронів, здатних брати участь в утворенні хімічних зв'язків), а потім убуває (внаслідок посилення взаємодії d-електронів з ядром в міру збільшення його заряду). Так, максимальна ступінь окислення скандію, титану, ванадію, хрому та марганцю збігається з номером групи, тоді як для заліза вона дорівнює 6, для кобальту, нікелю та міді - трьом, а для цинку - двом. Відповідно з цим змінюється і стійкість сполук, що відповідають певній ступеня окисленности елемента. Наприклад, оксиди ТiO і Vо, що містять титан і ванадій в ступені окислення +2, - сильні відновники, а аналогічні оксиди міді та цинку (Cuo і ZnO) відновних властивостей не виявляють
Найбільш стійка ступінь окислення лантану в з'єднаннях +3 (валентність III).
Найбільш стійка ступінь окислення титану в з'єднаннях є +4.
Титан належить до металів. Має міри окислення + 2, + 3, + 4. Титан типовий метал, так як він дуже сильний відновник: на зовнішньому четвертому енергетичному рівні 4s2, елемент має 2 електрона, які при з'єднанні з неметалами він віддає. При цьому він може віддати ще 2 електрона з 3d підрівня і тим самим отримати стійку структуру.
Найбільш стійка ступінь окислення ванадію у з'єднаннях +4.
Ванадій вважають як би сполучною між елементами першою і побічної підгруп V групи. Його хімія нагадує хімію підгрупи азоту тим, що в ступені окислення +5 ванадию відповідає кислота НVО3, набагато більш стійка, ніж кислоти сурми і вісмуту - членів головною підгрупи. У той же час цей елемент утворює про...
