Поляризация

Поляризация – взаимное смещение ядра и электронной оболочки внешнего электронного слоя под действием электрического поля соседнего иона.

Поляризуемость – степень деформации иона при поляризации.

Поляризующая способность – способность иона оказывать поляризующее воздействие.

В химических соединениях с полярной ковалентной и ионной связью наблюдаются явления взаимной поляризации катионов и анионов (двусторонняя поляризация) или преимущественной поляризации одного из ионизированных атомов (односторонняя поляризация). Поляризационные эффекты зависят от электронной структуры ионизированных атомов, от их радиуса и эффективного или реального заряда. Различают поляризуемость и поляризующие действия условных и реальных катионов и анионов (табл.2.1)

Таблица 2.1

Следует учитывать отличие электронной структуры реальных и условных катионов и анионов от структуры соответствующих атомов элементов.

Электронные структуры внешнего квантового слоя катионов различных s – p – d – f элементов изменяются в соответствии со степенью окисления атомов (+ о.ч.)

Образование катионов s-элементов сопровождается потерей s-электронов с внешнего квантового слоя, если окислительное число (+о.ч.) не достигает максимального значения, определяемого номером группы в периодической системе Д.И. Менделеева. При удалении всех валентных s- и p-электронов роль внешнего квантового слоя начинает играть предвнешний квантовый слой.

Для катионов d- и f-элементов характерна потеря двух (одного) s-электронов с внешнего квантового слоя. В зависимости от значения (+о.ч.) в процессе ионизации d-элементы теряют также d-электроны с предвнешнего квантового слоя, а f-элементы способны отдавать, кроме того, f-электроны с предвнешнего квантового слоя.

Таким образом, во всех случаях, когда внешним квантовым слоем у катионов s – p – d – f-элементов становится их предвнешний квантовый слой, электронная структура его может изменяться в пределах от 8-электронной (s p) до 18-электронной (s p d). Исключение составляют катионы s и p-элементов второго периода, у которых после потери всех валентных электронов предвнешний квантовый слой имей 2-электронную структуру.

Для иллюстрации указанных закономерностей сопоставим электронные формулы атомов и катионов различных химических элементов (табл.2.2).

Таблица 2.2

Атом   Li 1s² / 2s¹   Al 1s² / 2s²2p / 3s²3p¹   Sn 1s² / 2s²2p / 3s²3p 3d¹º   Ti 1s² / 2s²2p / 3s²3p 3d¹º/4s²     Fe 1s² / 2s²2p / 3s²3p 3d / 4s²   Zn 1s² / 2s²2p / 3s²3p 3d¹º / 4s²

Катион   Li ¹ 1s²   Al ³ 1s² / 2s²2p   Sn ² 1s² / 2s²2p / 3s²3p 3d¹º / 4s ²4p 4d¹º / 5s² Sn 1s² / 2s²2p / 3s²3p 3d¹º / 4s ²4p 4d¹º Ti ² 1s² / 2s²2p / 3s²3p 3d ² Ti 1s² / 2s²2p / 3s²3p   Fe ² 1s² / 2s²2p / 3s²3p 3d   Zn ² 1s² / 2s²2p / 3s²3p 3d¹º

Катионы, обладающие одинаковой электронной структурой, называют изоэлектронными.

Очевидно, что радиусы катионов всегда меньше радиусов соответствующих атомов за счет потери электронов и уменьшаются по мере увеличения окислительного числа (+о.ч.) (см таблицу 5.1).

Для элементарных анионов характерны электронные структуры внешнего квантового слоя типа 8-электронной оболочки, поскольку при формировании анионов атомы элементов неметаллов принимают электроны, обычно дополняя структуру внешнего квантового слоя до 8-электронной.

Сопоставим электронные структуры некоторых атомов элементов неметаллов и соответствующих анионов (табл.2.3).

Таблица 2.3

Атом N 1s² / 2s²2p³ S 1s² / 2s²2p / 3s²3p Cl 1s² / 2s²2p / 3s²3p

Анион N ³ 1s² / 2s²2p³2p S ² 1s² / 2s²2p / 3s²3p Cl ¹ 1s² / 2s²2p / 3s²3p

Анионы, обладающие одинаковой электронной структурой, называют изоэлектронными.

Очевидно, что радиусы анионов больше радиусов соответствующих атомов элементов за счет присоединения электронов (см. таблицу 5.1).