|
Курс лекций
по
"Строительное материаловедение"
Периодичность свойств химических
элементов
Периодичность заполнения электронных оболочек в соответствии
с условиями квантования приводит к сходству свойств химических
элементов. Выделяют следующие классы (см. табл.
I):
благородные
газы -
элементы с полностью заполненными электронными
оболочками (Не,
Ne,
Ar,
Kr,
Xe,
Rn);
типичные элементы - элементы,
у которых все электронные слои атомов (см. табл. 1, 2, 3),
кроме внешнего, заполнены (s-
и р-элементы);
переходные элементы
- элементы, имеющие два незаполненных внешних электронных
слоя, в том числе подуровни (п-l)d
(d-элементы);
внутрирядные
переходные элементы (редкоземельные)
-
элементы, имеющие три
незаполненных внешних электронных слоя, в том числе подуровни
(п - 2)f
(f-элементы).
Таким образом, полнота заполнения электронами
внешних (валентных) орбиталей имеет важнейшее значение и
определяет свойства элементов.
Примечание. Валентными электронами называются электроны
внешних электронных орбиталей атома. Число валентных электронов,
отдаваемых атомом для образования
связей, определяет величину его валентности в конкретном
случае взаимодействия.
Рост числа
электронов, с одной стороны, и соответствующее экранирование
электрического заряда ядра (заряд ядра становится
эффективным),
с другой стороны, приводят к
периодическому изменению атомных радиусов
химических элементов, а соответственно,
и атомных объемов. Атомный объем имеет существенное
значение при взаимодействии атомов различных
химических элементов,
особенно в твердом
состоянии (при образовании твердых
растворов).
В процессах
межатомного взаимодействия, в частности, в технологии
строительных материалов, существенную роль играют
окислительно-восстановительные
способности
элементов — склонность отдавать или принимать электроны.
Естественно, чем меньше энергия (потенциал)
ионизации, тем
легче атом отдает электроны и тем самым может являться
более сильным восстановителем. Чем легче атом
химического элемента
присоединяет электроны, чем выше его сродство
к электрону, тем более сильным окислителем он может
являться. Понятия
окислителя и восстановителя - это понятия относительные и
очевидны лишь при образовании чисто ионной связи.
Примечание. Ионы - одноатомные или многоатомные частицы,
несущие электрический
заряд, например Н+,
Li+,
Al3+,
O22-,
SO42-.
Положительно заряженные ионы называют
катионами, а отрицательно заряженные - анионами.
При взаимодействии
атомов разных химических элементов с
образованием
гетерополярной ковалентной связи полезно использовать
понятие электроотрщателъности, которой также свойственна
периодичность изменения в зависимости от атомного номера
химического элемента.
Нужно помнить, что не только свойства свободных атомов, но
и свойства простых веществ, которые они составляют, подчиняются
периодической закономерности.
|
