§  11.  ЭЛ ЕМЕНТ Т ЕР Д І Ң   К.АСИЕТТЕРІН1Ң  П Е Р И О Д Т Ы Л Ы Ғ Ы

центрлерінің  аракашықтығын  екіге  бөлсек,  берілген  атомның 
радиуеын  табамыз.  Металл  атомдарының  радиустары  14-кестеде 
келтірілген.
14-кесте
Металл  атомдарының  радиустары
М е т а л л
г а т . н м
М е т а л л
raT HM
М е т а л л
raT  HM
М е т а л л
raT HM
Li
0,155
Cu
0,128
Cs
0,268
Pr
0,182
Be
0,113
Zn
0,139
Ba
0,221
Eu
0,202
Na
0,189
Rb
0,248
.La
0,187
Gd
0,179
Mg
0,160
Sr
0,215
Hf
0,159
T
b
0,177
AI
0,143
Y
0,181
Ta
0,140
Д
у
0,176
К
0,236
■
  Zr
0,160
W
0,137
Ho
0,175
Ca
0,197
Nb
0,145
Re
0,135
Er
0,174
Sc
0,164
Mo
0,139
Os
0,138
Tm
0,174
Ti
0,146
Tc
0,136
Ir
0,135
Yb
0,193
V
0,134
Ru
0,134
Rt
0,138
Lu
0,174
Cr
0,127
Rh
0,134
Au
0,144
Th
0,180
Mn  '
0,130
Pd
0,137
Hg
0,160
Pa
0,162
Fe
0,126
Ag
0,144
TI
0,171
U
0,153
Co
0,125
Cd
0,156
Pb
0,175
Np
0,150
Ni
0,124
Jn
0,166
Ce
0,183
Ал  18-суреттен  атом  радиустарының  элементтердің  рет  нөмі- 
ріне  периодты  түрде  тәуелді  екендігі  көрінеді.
Ең  үлкен  радиус  сілтілік  металдарға  тән.  Ал  период  бойынша 
радиус  кішірейе  бастайды,  содан  барып  ең  кіші  радиус  (суреттегі 
минимумдар)  бейметалдарда  болады.  Бір  период  ішінде  атом- 
дардың электрон қабатының саны  бірдей  болғанымен  ядро заряды 
өсе  береді,  сондықтан  электрондар  оған  күшті  тартылады  да, 
атомның көлемі  жиырылып,  радиусы  кішірейеді.  Бірақ,  бұл  қасиет 
ковалентті  радиусы  бар  периодтың  соңындағы  бейметалл  эле- 
менттерге  келгенде  сакталмайды.  Үлкен  периодтардағы  d  және  f 
элементтердің  реттік  нөмірі  өскен  сайын  радиустары  біркелкі 
баяу  кішірейді,  мұны  г і л а н т а н о и д т ы қ   ж ә н е   /  а к т и н о и д -  
т ы к   с ы ғ ы л у   деп  атайды.
Бейметалдардың  ковалентті  радиустары
15-кесте
Элемент
H
В
C
N
0
F
Si
P
r ,   H M
0,037
0,080
0,077
0,055
0,060
0,071
0,118
0,095
Элемент
S
CI
Ge
As
Se
Br
Те
J
r ,   HM
0,102
0,099
0,115
0,125
0,116
0,114
0,136
0,133
Топтар  ішінде  элемент  атомдарының  радиустары  жоғарыдан 
төмен  қарай  үлкейеді,  өйткені  осы  бағытта  электрон  қабат- 
тарының  саны  артады.  Бірақ  негізгі  топшаларда  (s  және  р-
9 6

с
£
7
18-сурет.  Атом  радиустарының  элементтердің  рет  нөміріне  периодты
тәуелділігі  .
элементтер)  бірінші қосымша топшалармен  (d-элементтер)  салыс- 
тырғанда  радиустың  үлкеюі  басымырак,  мысалы,  I  негізгі  топ- 
шадағы  К-ден  Cs-re  дейін  атом  радиусы  0,032  нм  ұлғайса, 
сондағы  қосымша  мыс топшасындағы  Си-нан Au-ға дейін 0,016  нм 
ғана  үлкейеді  екен.
Бірінші  қосымша  топша  элементтерінің  атом  радиустарының 
ұлғаюы  монотонды,  яғни  біркалыпты  болмайды  (III  В  ұксастар 
тобын  есептемегенде),  әдетте  топшадағы  бірінші  элементтен 
екіншісіне  көшкенде  радиус  біршама  артады,  ал  екіншіден  үшін- 
шіге ауысқанда  радиустың  мәні  айтарлыктай өзгермейді. Мысалы, 
IV  В  тобындағы  металдарды  алайық.  Ті  —0,146  нм,  Zr =  0,160  нм, 
Ш =  0,160  нм.  Соңғы  екі  d-элементтің  квант  кабаттарының 
саны  бірдей  болмағанына  қарамастан  атом  радиустарының  өзара 
жуық  болуы  лантаноидтык  сығылумен  түсіндіріледі.  Шынында 
да  цирконий  мен  гафнийдің  арасында  лантаноидтар  орналас- 
қан,  сондықтан  гафнийден  кейінгі  d-элементтердің  радиусы 
лантаноидтардан  соң  бірден  үлкейіп  кете  алмай,  жоғарыдағы 
/-қатпары  толмаған  d-элементтерден  алыс  кетпейді.  Ал  III  В 
тобындағы  элементтерге  (Sc,  Ү,  La  алғанда)  сығылудың  әсері 
болмаған  соң,  радиустары  бір  калыпты  артып  отырады.  Ланта­
ноидтык  сығылуды  жеке  қарасақ,  ондағы  63  Eu  мен  70  Ү-дің 
радиустарының  күрт  артып  кететінін  көреміз.  Мұндай  жағдай 
оның  /-орбитальдарының  жартылай  (/7)  не  толық  (/14)  толуымен 
сол  себептен  олардың  симметриялы  болып  үлкеюінің  негізінде 
түсіндіріледі,
Химиялық  байланыс  түзуде  атом  радиустарының  шамасы 
аса  маңызды  роль  аткарады,  өйткені  радиусы  үлкен  элементтер 
электрондарын  босаң  ұстайды,  керісінше  радиусы  кішірейген 
сайын  электрондар  ядроға  күштірек  тартылады.
Сонымен  катар  ион  радиустары  жайындағы түсінік те элемент-
4 .- 2 0 6 5
9 7

тердің  химиялық  қасиеттерін  терең  ұғынуға  көп  жәрдем  етті. 
Бұл  да  атом  радиусы  тәрізді  шартты  түсінік.  Бейтарап  атом 
өз  электронын  жоғалтып,  сырттан  электрон  қосып  алып  ионға 
айналады.  Оң  зарядты  иондар  бастапқы  атомнан  кіші,  теріс 
зарядтылар  үлкен  болады.  Мұны  түсіну  қиын  емес.  Он.  зарядты 
ионның  бейтарап  атоммен  еалыстырғанда  өзіне  тартатын  элек- 
трондарының  саны  кеміп,  ядро  өрісінін  жалпы  әсері  артып, 
калған  электрондарды  берігірек  ұстап,  өзіне  жақындата  түссе, 
теріс  иондарда  атомға  жаңадан  косылған  электрондарды  қоса 
тартуға  жұмсалатын  ядро  әсері  азайып  электрондардың  беріктігі 
кеміп,  электрон  бүлтының  аумағы  үлғаяды.  Ион  радиустары 
косып  не  жоғалтып  а л ғ а н   э л е к т р о н д а р   с а н ы   а р т к а н  
с а й ы н   ұ л ғ а я   не  к і ш і р е й е   т ү с е д і .
Ион  радиустарын  анықтау  тәсілі  атом  радиусын  анықтаудан 
бөлекшелеу.  Ионды  байланыспен  байланыскан  кристалдағы  екі 
атомның  ядросының  ара  кашықтығын  олардың  иондарының  ра- 
диустарының  қосындысына  тең  деп  санайды.  Бірақ,  бұл  екі 
ионның  бірінің  радиусын  табу  үшін,  екіншісінің  радиусын  күні 
бұрын  білу  кажет  болады.  Теориялық  және  эксперименттік 
әдіспен  О2 - ,  Ғ~  иондарының  радиустары  0,132  және  0,133  нм 
екендігі  табылды.  Осыларды  колдана  отырып  калған  иондардың 
да  радиустары  аныкталды  (16-кесте).  Олардың  салыстырмалы 
мөлшерлері  19-суретте  келтірілген.
Ө
7-һ
се
©
Мп +
©
7 і
Тс
О
I
7+
19-сурет.  Иондардың  салыстырмалы  мөлшерлері
9 8

16-кесте  мен  19-суреттен  ион  радиустары  да  атом  радиустары 
тәрізді  период  жэне  топ  бойынша  белгілі  бір  заңдылыкпен 
өзгеріп,  периодты  тәуелділікті  байкататынын  көреміз.  Ондай  заң- 
дылыктардың  төртеуіне  токталып  өтейік:
Иондардың  радиустары
16-кесте
Ион
г,  нм
Ион
r,  HM
Ион
r,  HM
Ион
r,  HM
Li +
0,068
Mn7 +
0,046
Cd2 +
0,097
LuJ +
0,085
Ве1
 2 +
0,035
Fe2 +
0,074
in J +
0,081
Hf
0,078
BJ +
0,023
Fei +
0,064
Sn2+
0,093
Ta5+
0,068
с4+
0,016
Co2 +
0,072
Sn4 +
0,071
W6+
0,062
N i +
0,016
CoJ +
0,063
S b ,+
0,076
Re7 +
0,056
N5+
0,013
Ni2 +
0,069
Sb5 +
0,062
Osr> +
0,069
о 2-
0,132
Cu +
0,096
Те2-
0,211
lr 4 +
0,066
ғ ~
0,133
Cu2 +
0,072
Te4 +
0,070
p t2+
0,080
Na +
0,097
Zn2 +
0,083
Te6+
0,056
P t4+
0,065
Mg2 +
0,066
Ga2 +
U
I -
0,220
AuJ+
0,085
AP+
0,051
Ge2 +
0,073
[5 +
0,062
Hg2 +
0,110
Si4 +
0,042
As,1 +
0,058
17 +
0,050
TI +
0,147
p3 + 
1  +
0,044
A
s
5+
0,046
Cs +
0,167
TP +
0,095
ps
0,035
Se2'
0,191
Ba2 +
0,134
Pb2+
0,120
s 2-
0,174
Se4 +
0,050
La3+
0,114
P b' +
0,084
S4 +
0,037
Se6 +
0,042
Ces+
0,107
Bi2+
0,096
S6 +
0,030
B r"
0,196
Ce4 +
0,094
Bi5+
0,074
C l-
0,181
Br5 +
0,047
P ra +
0,106
p 06+
0,067
Cl5+
0,034
Pb +
0,147
NdJ +
0,104
At7 +
0,062
Cl7 +
0,027
S r  +
0,112
PmJ+
0,106
Er +
0,180
K +
0,133
үз +
0,106
Snr,+
0,100
Ra2+
0,143
Ca2+
0,099
Zr4 +
0,087
Eu,i +
0,097
Ac4+
0,118
Sc3+
0,081
Nb5+
0,069
Gd‘i+
0,097
Th4+
0,102
Ti4 +
0,068
Mofi +
0,062
Tb2 +
0,093
P a 4 +
0,065
V5 +
0,059
Tc7 +
0,056
D u i +
0,092
U6+
0,080
C rJ +
0,063
P u 4 +
0,067
Ho‘ +
0,091
Np4 +
0,095
Cr6 +
0,052
P h ‘ +
0,068
E r,i +
0,089
P u4 +
0,093
Mn2t 
Mn4 +
0,080
0,060
Pd2 + 
Ag+
0,080
0,126
TmJ +
0,087
Ami +
0,107
1.  Электрондық  конфигурациям  ұксас  және  заряды  бірдей 
иондардың  электрон  кабаттарының  саны  арткан  сайын  радиуста­
ры  өседі.  Мысалы:  Li + ,  Na + ,  К'2,  Rb + ,  Cs + ,  Ғ- ,  CI“ ,  Br“ ,  l - .
2.  Бірдей  электронды  (изоэлектронды),  иондардың  заряды
артқан  сайын  радиустары  кемиді.  Мысалы,  Cl- ,  S~“  және  К+ ,
Са2+  катары  үшін  радиус  мәндері  0,181;  0,174;  және  0,133; 
0,099  нм.  Оң  зарядты  иондардың  радиустары  көбірек  кемиді, 
оның  екі  себебі  бар:  бірі  —  заряды  артқан  сайын  электрондар 
ионның  ядросына  куштірек  тартылады,  екіншісі  —  көп  зарядты
ион  қарама-қарсы  зарядты  ионмен  күштірек  әрекеттесіп,  олардың 
арасын  жакындата  түседі.  Теріс  зарядты  иондарда,  керісінше, 
электрондардың  ядродан  тебілу  күші  арта  түсіп  радиусты  ұлғай- 
тады.  Бірак  екінші  фактордың  кері  әсері  одан  басым  түсіп,  теріс 
иондардың  радиусы  баяу  болса  да  кемиді.
4 *
9 9

3.  Электрондык.  конфигурациясы  инертті  элементтерге  сай 
келетін  негізгі  топшалардағы  5  және  р-элементтерден  түзілген 
иондардың  радиустары  сол  топтағы  сырткы  қабатында  d- 
электрондары  бар  иондардан  қашанда  үлкен  келеді.  Мәселен, 
К + ,  Rb^  иондарының  радиустары  0,133  және  0,147  нм,  ал  Си + 
ионының  радиусы  0,096  нм.  Мұның  себебі  периодтағы  s -элемент- 
терден  d-элементтерге  ауысқанда  ядро  зарядының  артуына 
байланысты  Zk=-)-19,  Zcu= + 2 9 .   Периодтағы  d -элементтердің 
иондарының  заряды  бірдей  болып  келсе  ядро  зарядының  артуына 
сай  иондарының  радиустары  кеми  бастайды,  айталық  гмп~ + == 
=  0,080  нм  де  r  Nj 2+ =0,069  нм.  Мұндай  иондардың  радиуста- 
рының  кішіреюіне  d —  сығылудың  әсері  8-топ  элементтерінде 
анығырак  байқалады.
4.  Лантаноидтар  түзетін  иондардың  радиустары  да  олардың 
реттік нөмірі  артқан  сайын  кішірейе  түседі.  Лантаноидтык  сығылу 
немесе  контракция  деп  аталған  бұл  құбылыстың  байкалуы  d- 
элементтердіц  радиустарыныц  кішіреюі  тәрізді,  ядро  заряды 
артқан  сайын  электрондардың  центрге  жақындай  түсуінен  бо- 
лады.
Иондану  энергиясы. 
Элементтің  химиялық  табиғаты  оның 
атомыныц  электронын  жоғалтып  не  қосып  алу  қабілетімен  сипат- 
талады.  Бұл  қабілетті  сан  жағынан  атомный,  иондану  энергиясы 
мен  электрон  тарткыштығы  көрсетеді.
И о н д а н у   э н е р г и я с ы   қалыпты  күйдегі  атомный,  электро­
нын  үзіп  алу  үшін  жұмсалатын  энергия
Э°—е =  Э +
Иондану  энергиясы  иондану  потенциалы  деп  те  аталады.  Эдетте 
оныц шамасын  1 мольғе шағып береді, өйткені  1  атом үшін иондану 
энергиясының  мәні  тым  аз  болар  еді.  Иондану  энергиясын  /  деп 
белгілеп,  оның  шамасын  электронвольт  (эВ)  аркылы  есептейді. 
Энергияның  баска  да  өлшемдері  колданылады.  Әрине,  бірінші 
электронға  карағанда  екінші,  үшінші  электрондарды  үзіп  алу 
киындай  береді,  сондықтан  /і с  /г<7 /з-• -  Мысалы,  натрий  үшін 
/і =  5,138  эВ,  / г =  47,29  эВ,  ал  Mg  үшін  Һ =  7,644,  І->= 15,03  эВ, 
С  үшін  1
1
 =  11,264,  И =  24,376,  13 =  47,864,  І4 =  64,476  эВ.
Атомда  көп  электрондардың болуы онын, үзілуге тиісті  электро- 
нына  эр  килы  эсер  етеді.  Осыған  орай  ең  әуелі  өзара  байланысты 
екі  ұғыммен  — ядро  зарядын  экрандау 
(көлегейлеу) 
және 
электрондардын,  ядроға  өтуімен  танысып  алайық.  Бұдан  бұрын 
да  айтылып  кеткендей  э к р а н д а у   деп  аталатын  эсер  —  карас- 
тырылып  отырған  электронмен  ядроның  өзара  тартылуын  кемі- 
тетін  электрон  кабаттарынын  болуымен  түсіндіріледі,  Неғұрлым 
ядро  мен  үзілуге тиісті  электронный арасында  электрон  кабаттары 
көп  болса  соғұрлым  экрандау  эффектісі  күшті  болады.
Квант-механикалық  көзқарас  бойынша  электрондар  атомның 
кез  келген  нүктесінде  болуы  ыктимал.  Сондықтан  тіпті  сырткы 
кабаттағы  электрондар  ішкерідегі  электрон  қабатына  өтіп,  бір 
мезгіл  ядроға  жуык  маңда  да  болуы  мүмкін.  Мұны  электронный
іоо

я  д р о  ғ  а  ө т у і   деп  атайды.  Бұл  құбылыстың  нәтижесінде 
электронный, ядромен  байланысы  беріктене түееді.  Өту эффектісіне 
ядроға  жуық  маңдағы  электрон  катпарларының  тығыздығы 
үлкен  эсер етеді,  атап  айтқанда  п  бірдей десек,  /-дің мәні  неғұрлым 
кішірейген  сайын  соғұрлым  ядроға  жуық  маңдағы  электрон 
бұлты  тығызырақ  бола  түседі.  Сондыктан  да  s-электрондардың 
өтімділігі  мықты  болып  табылады,  олардың  экрандау  қасиеті 
де  күшті.  Онан  кейінгі  өтімдірегі  р-электрондар,  олардың  экран- 
дауы  орташа.  Өтімділігі  де,  экрандауы  да  нашар  d —  электрон- 
дар  болып  саналады.
Өтімділігіне  сай  электрондардың  энергетикалық  деңгейшелері 
де 
S - * -  
р—>-d  —
►/  бағытында  толысатынын  бұрында  көргенбіз, 
егер  п  мен  /  бірдей  мәнге  ие  болып  тұрса,  ядроға  жуығы,  яғни 
энергиясы  азы  s  одан  кейін  р  катпарлар,  ядродан  алыстау, 
энергиясы  мол  d  және  f  қатпарлары  кейін  орналасатынын 
білеміз.
Осы  айтылған  екі  эффектімен  қатар  атомдағы  электрон 
байланысының  беріктігіне  бір  қабатта  орналаскан  электрондар- 
дың  өзара  тебісуінің  әсері  де  байкалады.  Кейде  бұл  кұбылысты 
да  экрандау  деп  атайды.  Мұндай  тебісу  әсіреее  бір  орбитальдағы 
екі  электронный  спиндері  қарама-қарсы  болғанда  күшейеді.
Осы  мәліметтерді  еске  ала  отырып 
ион 
і;шу  энергиясының 
өзгеру  заңдылыктарын  қарастырайық.  Атом.ырдың басқа  да  көп- 
теген  касиеттері  сияқты  иондану  энергиясы  да  периодты  түрде 
өзгеріп  отырады  (20-сурет).
Атомдық  нөмір- z
20-сурет.  Иондану  энергиясының  атомдык  нөмірге  тәуелді 
өзгеруі
101

Бірінші  топтағы  сілтілік  металдардың  иондану  энергиясы  І\ 
шамасы  мынадай:  Li  5,39,  Na  5,14  К  4,34,  Rb  4,18,  Cs  3,89  эВ. 
Бұл  элементтердің  иондану  энергиясы  өте  аз  болу  себебі  сырткы 
кабаттағы  жалғыз  электронный,  ішкері  жаткан  инертті  элемент- 
терге  тэн  кауызы  бар  кабаттардың  әсерінен  ядродан  күшті 
экрандауы  болып  саналады.  Ал  Li-ден  Cs-re  карай  атом  мөлшері- 
нің  артуына  сай  жалғыз  электронный,  ядромен  байланысы 
әлсіреп  1  кеми  түседі.
Екінші  периодтағы  элементтердің иондану энергиясы  мынадай: 
Li  5,39,  Be  9,32,  В  8,30,  С  11,26,  N  14,53,  О  13,61,  F  17,42,  Ne  21,56 
эВ.  Демек,  Li-ден  Ne-ға  карай  ауысканда  иондану  энергиясы 
арта  түседі.  Бұл  жағдай  электрон  кабатының  бірдей  болып, 
ядро  зарядының  біртіндеп  өсуімен  түсіндіріледі.  Бірак  I  мәнінің 
өсуі  біркелкі  емес.  Be  мен  N  кейінгі  В  мен  О-нің  мәндері  тіпті 
біршама  кішірейеді.  Мұндай  заңдылык  ол  атомдардың  электрон- 
дык  конфигурациясының  ерекшеліктерінен  туады.  Берилий  ато- 
мының  электрондык  формуласы  Is2,  2s2,  яғни  сырткы  s  катпары 
толы,  одан  кейінгІ  бордың  соңғы  электроны  р  катпарына  конады. 
Ал  оның  жұптаскан  s-электронға  карағанда  ядромен  байланысы 
нашар.  Сондыктан  Ве-мен  салыстырғанда  В-дың  иондану  энер­
гиясы  аз.
Азот  атомының  соңғы  электрондык  кабатының  кұрылымы 
Хунд  ережесі  бойынша  мынадай  болып  шығады:
N
яғни  әрбір  р  орбиталында  бір-бірден  электрон  бар,  жоғары 
симметриялы.  Азоттан  кейінгі  оттектің  соңғы  электроны  р  орби- 
тальдардың  бірін  жұптайды.
п
1 1  
t  
t
Бір  орбитальдағы  кос  электронный,  бірін-бірі  тебуі  күшті  бол- 
ғандыктан  электронды  үзіп  алу  оңайға  түседі.  Осыған  бола 
N-re  карағанда  О-ның  иондану  энергиясы  кішілеу.  Мұндай  заң- 
дылык  баска  периодтың  элементтерінде  де  байкалады.  Оларда 
да  иондану  энергиясының  ең  кіші  мәні  сілтілік  металдарға,  ең 
үлкені  инертті  элементтерге  сай  келеді.
Аралык  декадалардағы  элементтердің  атомдарының  иондану 
энергиясы  онша  көп  өзгермейді,  себебі,  олардағы  s-электрондар 
ядроға  карай  өтіп  кетеді  де  экрандалып  тұрады.  Ал  период  үлкей- 
ген  сайын  экрандау  арта  түседі.  Мәселен,  IV  периодтағы  d  — 
элементтердің  45-электрондарын  3d  катпарының  электрондары 
экрандаса,  VI  периодтың  б5-электрондары  5d  және  4f  катпарла- 
рының  косарланған  экранының  астында  калады.  Осыдан  барып
102

IV  ден  VI  периодқа  ауысқанда  сыртқы  электрондардың  ядромен 
байланысы  артып,  d  —  элементтердің иондану энергиясы  көбейеді. 
Бұған  бұрынырақта  қарастырып  өткен  d  —  элементтердің  атом 
радиустарының  топша  бойынша  өзгеру  ерекшелігі  тікелей  эсер 
етеді.  Радиустың  баяу  артуы,  тіпті  лантаноидтык  сығылудың 
нәтижесінде  өзара  өте  жуык  болуы,  В  топтарында  (III  В  ұқсас- 
тар  тобынан  басқасы)  жоғарыдан  төмен  қарай  иондану  энер- 
гиясының  артуына  әкеліп  соғады.  Бұған  экрандаудың  әсері 
де  сай  келіп  тұр.
Жоғарыда  айтылған  әр  қатпардың  электрондарының  экран- 
дауының  ерекшелігіне  мынадай  мысал  келтіре  кетуге  болады:  4 
3s“ Зр63d '0 электрондарының Cu  ядросын  сыртқы  4s1 электроннан 
экрандауы  3s2  3р 6  электрондарының  К  ядросын  сыртқы  дәл 
сондай  4s1  электроннан  экрандауымен  пара-пар.  Осыдан  өтімді- 
лігі  аз  d —  электрондардың  ядроны  экрандады  s  және  р  экран- 
рондармен  салыстырғанда  әлдеқайда  аз  екендігі  көрініп  тұр.
Атомдардың  иондану  энергиясының  мәні  тек  химиялық  бай- 
ланыстың  беріктігіне  эсер  етумен  шектелмейді,  элементтердің 
тотыксыздандырғыш  қасиеті де тікелей осы  шамамен  анықталады. 
Неғұрлым  электрон  атомнан  оңай  үзіліп,  иондану  энергиясының 
шамасы  аз  болса,  соғұрлым  берілген  элемент  күшті  тотықсыр- 
дандырғыш  болып  табылады.
Э л е к т р о н   т а р т қ ы ш т ы қ .  
Химиялық  байланыс  түзетін  электрон- 
дарды  атом  маңында  ядро  epici  ұстап  тұрады.  Ядро  өрісі  атомға 
жақын  келген  жеке  электрондарды  да  өзіне  тартып  ала  алады. 
Бірақ  оларды  атомның  айналасындағы  өз  электрондары  кейін 
тебеді.  Осыған  байланысты  жүргізілген  квант-механикалық  есеп- 
теулер  мен  эксперименттер  нәтижесінде  көптеген  элементтердің 
атомдары  үшін  сырттан  келген  электронды  ядроның  тарту  күші 
оны  электрон  бұлтының  кейін  тебу  күшінен  басым  екендігі 
анықталды.  Электрон  қосып  алған  атом  теріс  зарядты  ионға 
айналады,  осы  кезде  бөлінген  энергия  Е  оның  э л е к т р о н  
т а р т қ ы ш т ы ғ ы н   сипаттайды:
Э +  Электрон  тартқыштық  та  иондану  энергиясы  тәрізді  эВ/моль 
немесе  кДж/мольмен  өлшенеді.
Электрон  тартқыштыктың  мәні  әлі  де  көп  элементтер  үшін 
дәл  анықталмаған.  Ал  белгілі  болған  Е  мәндерін  байқап  қарасақ, 
олардың  да  период  және  топ  бойынша  элементтердің  атомдары- 
ның  электрондық  кұрылымына  сай  белгілі  бір  заңдылықпен 
өзгеретінін  көреміз  (17-кесте).
Электрон тартқыштығы ең көп элементтер  VIII  топтағы р-элемент- 
тер.  Ал  ең  азы,  тіпті,  теріс  мәндісі  конфнгурациясы  s2  болып 
келген  II  топ  элементтеріне  (Be,  Mg  ...)  және  s2p 6  болып  аяқтал- 
ған  VIII  топ  элементтеріне  (He,  Ne,  ...)  тән  болады.  Сондықтан 
бұлардың  атомдарының  электрон  қосып  алуға  бейімділігінің 
жоқ  екенін  көреміз.
103

Кейбір  элементтер  атомдарынык  электрон  тарткыштығы
1 7 - к е с т е
А т о м
Е ,   э В
А т о м
Е ,   э В
А т о м
E ,   э В
А т о м
E ,   э В
н
0,747
С
1,24
Na
0,47
s
2,33
Не
0,19
■
  N
0,05
Mg
0,32
Cl
3,81
Li
0,82
О
1,47
Al
0,52
Br
3,56
Be
0,19
F
3,58
Si
1,46
I
3,29
В
0,33
Ne
— 0,57
P
0,77
Бейметалдардың  топтарында  электрон  тарткыштық  қасиет 
төменнен  жоғары  қарай  өседі.  Бұл  қасиет  берілген  элементтің 
атомының  тотыктырғыштык  қабілетін  сипаттайды.  Бірақ  газ 
күйіндегі  бейметалдардың  молекуласының  екі  атомнан  тұратынын 
еске алсак,  молекуланың атомдарға  ажырап диссоциялану процесі 
тотықтырғыштық  кабілетке  үлкен  эсер  ететінін  айтуға  болады.
Э л е к т р т е р і с т і к .  
Әрбір  атомның  электронын  беруі  жеңіл  ме, 
әлде  қосып  алуы  оңай  ма?  Бұл  сұракка  жауап  беру  үшін  иондану 
энергиясы  мен электрон тарткыштык  мәндерін  бірге  караған  жөн. 
Ондай  шама  э л е к т р.т.е р і с т і к  Э  деп  аталады,  I  мен  Е-нің 
косындысының  жартысына  тең: 
т
З т=   !  ■
 ■
  эВ/моль 
(22)
Электрон  химиялық  процесте  электртерістігі  үлкен  элементке 
қарай  ауысады.  Сондыктан  реакция  кезінде  атомның  электрон 
қосып  алуы  не  беруі  осы  Эт
  мәндеріне  байланысты.  Шынында 
да  галогендердің  электронын  үзіп  алу  үшін  өте  көп  энергия  (I) 
жұмсалуға  тиісті  әрі  олар  өздеріне  электрон  косып  алғанда 
бөліп  шығаратын  энергия  шамасы  да  үлкен  болады.  Сондыктан 
галогендердің  электртерістігі  жоғары  болып  шығады.  Ал  олардың 
электрон  косып  алый  тек  тотыктырғыш  кабілет  көрсететінін 
еске  алсак,  Э  -нің  үлкен  мәні  баска  да  осы  тәрізді  бейметалдарға 
тән  екенін  білеміз.  Керісінше,  сілтілік  металдарда  иондану 
энергиясы  тым  аз,  ал  электрон  тартқыштығы  тіпті  жоққа  тән 
болады,  осыдан  барып  электртерістігі  болымсыз  болады.  Мұндай 
Эт
  мәнінің  өте  аз  болуы  элементтің  тотыксыздандыргыш  кабі- 
летін,  яғни  электрон  бергіштігін  сипаттайды.
Электртерістіктің  22-теңдеу  бойынша  табылған  мәнінен  гөрі 
салыстырмалы  етіп  алынған  шамасын  пайдалану  ыңғайлы.  Ол 
үшін  әдетте  литий  атомының  электртерістігін  1-ге  тең  деп  санап, 
баска  элементтердіғі  электртерістігін  соған  шағып  шығарады 
(21-сурет).
Период  бойынша  алғанда  атомның  кұрылысы  күрделенген 
сайын 
мәні  өседі,  электртерістігі  ең  азы  I  топтағы  элементтер 
де, ең үлкен VII топтағы р-элементтер.  Бір топ  ішіндегі элементтер- 
дің  Эт
  мәндері  төменнен  жоғары  карай  өседі.  Элементтерді 
олардың  электртерістік  мәнінің  өсу  ретімен  орналастырсак  мына- 
104

дай  катар  шығадьг.  В,  Si,  As,  С,  Н,  Те,  Р,  Se,  I,  Br,  N,  Cl,  О,  F. 
Электртерістікті  абсолют  көрсеткіш  деп  санамау  себебі  оның  ша- 
масы  берілген  атом  қандай  атомдардың  коршауында  тұрғандығы- 
на  т.  б.  жағдайларға  байланысты.  Электртерістік  шкаласының 
сандық  есептеулер  жүргізуге  мүмкіндік  бермеитінінё  карамастан, 
химиктер  оны  химиялык  байланыстың  қаншалықты  иондык  бола- 
тынын  күні  бұрын  болжамдау  үшін  жиі  қолданады.
В а л е н т т і к .  
Химиялык  элементтердің  аса  маңызды  касиет- 
терінің  бірі  —  валенттігі.  В а л е н т т і к   деп  бі р  э л е м е н т т і ң  
а т о м ы н ы ң   б а с қ а   э л е м е н т т і ң   а т о м ы н ы ң   б е л г і л і  
б і р   с а н ы н   қ о с ы п   а л у   к а б і л е т і н   а й т а д ы .
Алғашқы  кездерде  элементтің  валенттігін  сутек  ( +  1),  ’кейін 
оттек  ( —2)  бойынша  анықтады.  Демек,  элементтің  атомының 
валенттігін  оларға  қанша  сутекке  оттек  атомдары  косыла  ала- 
тынына  сай  білді.  Атом  кұрылысы  жайлы  ілім  дами  келе  валенттік 
оң және теріс деп бөлінетін болды. Ол  үшін  берілген атом  электрон 
косып  алғандығын  не  беріп  жібергендігін  білу  қажет.
Элементтің  атомдары  химиялық  процеске  катысқанда  ғана 
валенттік білінеді.  Әр түрлі  жағдайларға  байланысты бір элемент­
ен,  атомдары  эр  килы  валенттіктері  бар  косылыстар  түзе  алады. 
Мэселен,  титан  мен  хлор  өзара,  мынадай  косылыстар  береді: 
ТіСЬ,  ТіСІз,  ТІСІ
4
-  Мұндағы  титанның валенттіктері  +  2,  + 3 ,  + 4 . 
Демек,  Ті  ауыспалы  валенттік  көрсетеді.
Әр элементтің көрсете  алатын  ең жоғары  максималь оң валент- 
тіктері  бар  екендігі  белгілі.  Міне  элементті  сипаттайтын  осы  ең 
жоғары  валенттік мәндері периодты түрде өзгереді.  Период бойын­
ша  алсак  элементтердің  валенттігі  оның  тобының  нөміріне  сай 
1-ден  8-ге  дейін  өсіп,  кайта  қайталанып  отыруға  тиісті.  Бірақ 
іс  жүзінде  валенттік  мәндері  II,  III  периодтарда  1-ден  5-ке  дейін,
105

не  1-ден  7-ге  дейін  өееді.  Үлкен  периодтарда  бір  период  ішінде 
оның  мәндері  екі  рет  өседі:  алғашқыда  1-ден  7  не  8-ге дейін  артып 
барып,  күрт  кеміп,  кайта  1-ден  баетап  өседі.  Сондыктан, элемент- 
тердін  валенттіліктерінің  өзгеруі  эр  период  үшін  күрделі  функция 
болыгі  есептелінеді.  Оған  әр  периодта  жалпы  заңдылыкка  бағын- 
байтын  элементтердің  болуы  да  куә  (18-кесте).  Мұнда  лантаноид- 
тар  мен  актиноидтар  есепке  алынбаған.  Валенттік  мәндерініц 
жалпы  заңдылыққа  бағынбау  сыры  келесі  тарауларда  баянда- 
лады.
18-к е с  т е
Элементтердің  ең  ж оғары   оң  валенттіктерінің  топ  нөмірімен 
сай  келмеуі
Период-
тар
2
4
5
6
Ке сте­
ле 
г  i 
в а .  
іент- 
ті 
ГІ
.6
7
8
8
8
1 7
8
8
8
1 8
8
8
1
1
7
8
111 
Ы Н
в алей т-
Т І Г І
2
i
6
4
4
3
5
4
6
4
3
8
6
6
3
5
4
Элемент-
тер
О F Fe Со Ni Cu Br Кг Ph Pd
Ag
Xe
Ir Pt Au At Rn
Е к і н ш і л е и   ж ә н е   і ш т е й   п е р и о д т ы қ т а р .  
Периодты  қасиеттерді 
қарастырғанда  элементтердің  (олардың  қосылыстарының)  бар-
лык касиеттері дерлік топша  бойынг 
(Ц+Іг+Із+Қ^эВ
22-сурет.  IV  топ  элементтерінің 
атомдарының  иондану  энергиясыньщ 
косындысының  реттік  нөмірге 
тәуелділігі
а  алғанда  біркелкі  монотонды 
өзгереді деп ойлауға  болмай- 
ды.  Оған  төртінші  топтын 
элементтерінің  алғашкы  4 
электронын бөліп  алуға  жұм- 
салатын  иондану  энергиясы- 
ның 
өзгеру 
заңдылығы 
мысал  бола  алады  (22-су­
рет).  Диаграммадан  С,  Si, 
Ti,  Zг,  Ш  сай  нүктелерді 
өзара 
қосканда 
біркелкі 
өзгеретін  сызык  шығатынын, 
ал  С,  Si,  Ge,  Sn,  Pb  сай 
нүктелер 
екінші 
біркелкі 
өзгермейтін  кисык  беретінін 
көреміз.  Соңғы  қисык бойын- 
ша  Sn  атомының  иондану 
энергиясын  Ge  мен  Pb  ион­
дану  энергиясы  мәндерінің 
арифметикалык  ортасы  ре- 
тінде 
табу 
мүмкін 
емес.
1 0 6

Топша  бойынша  алғанда  касиеттердің  осындай  біркелкі  өзгер- 
меуін  баска  да  көптеген  параметрлерден  көруге  болады.  Оны 
е к і н ш і л е й   п е р и о д т ы к   деп  атайды.  Екіншілей  периодтыкты 
алғаш  рет  Е.  И.  Бирон  (Россия)  1915  жылы  байкаған.
Екіншілей  периодтылық  құбылысының  сырын  совет  химигі 
С.  А.  Щукарев  түсіндірді  (1940  ж).  Бұл  құбылыс  элементтердің 
атомдарында  d  және  /  қатпарларының  калыптасуымен,  соған 
орай  сыртқы  5  және  р  —  электрондардың  ядромен  байланысының 
күшеюінен  барып  шығады  (экрандау  мен  ядроға  өтуді  кара). 
Мұндай  байланыстың  күшеюінің  ең  молы  s  —  электрондарға, 
одан  соң  р —  электрондарға,  соңында  барып  d  — электрондарға 
сай  келеді.  Осыған  байланысты  екіншілей  периодтылық  негізгі 
топшалардың  валенттігі  сол  топ  нөміріне  тең  не  жуық  болып 
келетін  косылыстарының  қасиеттерінде  анығырақ  байкалады.
І ш т е й   п е р и о д т ы к   өзінің  аты  айтып  тұрғандай  қа- 
сиеттің  бір  период  ішіндегі  бірнеше  периодты  өзгеруін  көрсетеді. 
Ол  әсіресе  лантаноидтар  мен  актиноидтарда  айкын  байқалады. 
Мысалы,  валенттік  мәндерінің  кайталанып  келуі  олардың  f  — 
орбитальдарының  Хунд  ережесіне  сай  алдымен  электрондарға 
жартылай  толып,  соңынан  түгелдей  жұптасуына  тәуелді.  Іштей 
периодтылы  р  және  d  — элементтерге  де  тән  заңдылык.

жүктеу/скачать 30,34 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: