Іони. Збудження електронів

Металеві іони (катіони). Атоми металів легко іонізуються, тобто віддають електрони за реакцією

де m – число видалених електронів. Енергія, необхідна для видалення електронів, називається потенціалом іонізації. Значення потенціалу іонізації деяких елементів наведені в табл. 2.3.

Таблиця 2.3. Потенціали іонізації елементів

Елементи	Потенціал іонізації для видалення електрона, еВ
першого	другого
H He Li Be Na Mg K Ca Rb Sr Cr Ba	13,6 24,5 5,4 9,3 5,1 7,6 4,3 6,1 4,2 5,7 3,9 5,2	54,4 75,6 18,2 47,3 15,0 31,8 11,0 27,5 11,0 25,1 10,0

Примітка.1 еВ = 1,602·10^–19Дж.

Для простоти можна вважати, що електропровідність рідких і твердих металів обумовлена легкістю видалення валентних електронів з атомів.

Аніони. Елементи, розташовані у верхньому правому куті періодичної таблиці, сильно притягують електрони з утворенням негативних іонів або ковалентних зв’язків. Таким чином, реакції

легше реалізовуються для галоїдів і близьких до них елементів, ніж для металів. Оскільки аніон отримує додатковий електрон, його радіус збільшується порівняно з нейтральним атомом.

Електрони в атомі можуть бути збуджені. Це означає, що вони можуть переходити з основного стану з найменшою енергією на більш високі енергетичні рівні. Розглянемо це на прикладі водню з одним електроном. Реакція об’єднання протона й електрона в атомі водню приводить до виділення енергії

де n – головне квантове число.

Відмітимо три характерні особливості: по-перше, приєднання електрона до протона супроводжується виділенням енергії; по-друге, максимальна енергія складає 13,6 еВ, тобто дорівнює енергії іонізації; по-третє, різниця між енергетичними рівнями ∆Е строго визначена.

АТОМНІ ЗВ’ЯЗКИ І КООРДИНАЦІЙНІ ЧИСЛА

Міжатомні притягання

В усіх матеріалах існують сили притягання, які приводять до утворення атомних зв’язків. Якби таке притягання було відсутнє, то кожний атом був би незалежний від інших. Тоді матеріали не мали б цілісності і не могли б чинити опір прикладеним зовнішнім силам.

Для зручності доцільно виділити чотири типи міжатомних зв’язків. Перші три типи – іонні (гетерополярні), ковалентні (гомеополярні) і металеві – називаються первинними зв’язками, оскільки вони відносно міцні. Кожний з цих зв’язків виникає внаслідок обміну або об’єднання валентних електронів, які знаходяться на s- i p-підрівнях. Четвертий тип зв’язку – вандерваальсовий (вторинний) – виникає в результаті дії дещо слабших, але дуже важливих сил притягання.