惰性电子对效应与元素的性质

惰性电子对效应与元素的性质惰性电子对效应与元素的性质惰性电子对效应与元素的性质第14卷第4期连云港化工高等专科学校型兰塑竺型!坚竺!塑竺型堡!型文章编号:1008--3472(2001)04-0017--02 V0I_14No4 Dec.200l 惰性电子对效应与元素的性质鞠正华 (泰州职业技术学院江苏泰州225300) 摘要阐述了情性电子对兢应与元素性质的美系.提出了美于情性电子对的一些看{击美蕾词氧化还原性情性电子时效应钻穿效应屏蔽效应相亲收缩中圈分类号O612文献标识码A 氧化数为+3的砷,锑,铋还原...

惰性电子对效应与元素的性质惰性电子对效应与元素的性质第14卷第4期连云港化工高等专科学校型兰塑竺型!坚竺!塑竺型堡!型文章编号:1008--3472(2001)04-0017--02 V0I_14No4 Dec.200l 惰性电子对效应与元素的性质鞠正华 (泰州职业技术学院江苏泰州225300) 摘要阐述了情性电子对兢应与元素性质的美系.提出了美于情性电子对的一些看{击美蕾词氧化还原性情性电子时效应钻穿效应屏蔽效应相亲收缩中圈分类号O612文献标识码A 氧化数为+3的砷,锑,铋还原性依次减弱.+5的砷,锑,铋氧化性依次增强.这在大学无机化学中多有论述,并且归结为情性电子对效应….本文就此作一些阐述并提出看法. 1惰性电子对效应与钻穿效应在多电子原子中,某个原子轨道的能量,与它的电子云分布离核的远近及有效核电荷的大小有关.对于主量子数n相同,角量子数l越小的轨道,电子在核附近的几率越大.轨道就钻得越深. 钻穿效应就越大,同时被其它电子屏蔽得越少,轨道能量就越低.对于砷,锑,铋原子,其ns轨道电子比仲轨道电子在核附近出现的几率大,轨道钻得深,平均感受的有效核电荷大,能量较低,难电离,因而ns比口电子稳定.显示出情性电子对效应. 2从Io.看砷,锑,铋的惰性电子对效应由砷锑,铋+5价,+3价氧化态的标准电极电势Io. H,AsOd+2H+2e一:HALO,+2H,O妒.=+0.559V So+6H+4c一=2SbO+3H,O妒.;+0.581V Bi,+lOH+如一=2Bi"+5H,O妒.约为1.6V 可知氧化性是Bi(V)>sb(V)>As(V),而且sb(V)到Bi(V)氧化性增强幅度比As(V)到 sb(V)大得多;反之,还原性是由sb(?)到Bi(1lI)~t弱的幅度比As(Il1)到Sb(?)大得多. ?A族+4价,+2价的锗,锡,铅亦有同样的变化趋势. GeO,+2H+2e一;GeO+H^O妒.=一0.12V嘲 ST1.+2e一;Sn-".;+0. 154Vl Pbo'+4H+2e一;lab?.+2H,o妒.=1.455Vm Sn(?)到Vb(?)氧化性有1个跃增,Sn(11)到~o(II)还原性有1个突降.这是由于第六周期元素铊.铅,铋6s电子比第五周期元素铟,锡,锑5s电子稳定很多,很不易参与反应.表现出情性. 所以.当pH>0.5I时,I"~AsO,可被弱氧化剂L氧化. H3AsI+I2+H=Aso4+2HI 而Bi(1]l4必须在强碱性介质中,使用强氧化剂a,才能氧化. 收稿日期:200l—O9-10 作者简介:鞠芷华(1945_.讲师,主要从事无机化学结构理论研究. —?_廨? ?18?连云港化工高等专科学枝第14卷 Bi(OH)3+3NaOH+C12=NaBiO3+2NaO+3H2O Bi(V)由于其强氧化性可以将弱还原剂Mn2氧化成Mno,-. Mn2+5NaBiO 3 +14H=2MnOff+5Bi+5Na+7. 正由于6s2电子稳定性比5s大褥多,所以砷,锑,铋单质与浓HNO反应时,砷,锑可被氧化到十5价,而铋只能被氧化到+3价.袁1原子半径 3As+5HNO3+2H20:3H3AsO4+5NO 6Sb+10HNO~=3Sb205十IONO+5H20 Bi+4HNO1=Bi(NOa)3+NO+2H2O 36s电子特别稳定的原因周公度和段连运先生认为相对论效应使得第六周期元素 Rg.ITheatomsradius 6s能级下降幅度比第五周期元素5s船级下降幅度大是产生惰性电子对效应的重要原因. 一般教材都注意到镧系收缩引起第六周期与第五周期同族元素性质相似,笔者认为6s电子特别大的稳定性与镧系收缩有关.即随着原子的核电荷与核外电子数的增多,电子层数并不增加,导致原子的有效核电荷数愈来愈强.6s电子在原子棱附近有较大的电子云几率密度,显示出有较强的穿透效应,受其余电子的蔽屏效应很小.使原子核对6s电子的作用力强,并具有较大的电离能.镧系收缩也会引起第六周期与第五周期同族元素相似性在量上跃增.表l【5】可以看出,因镧系收缩的影响,第五周期到第六周期p区同族元素原子半径的增大幅度比第四周期到第五周期同族的增幅小得多: 由于镧系收缩对第六周期原子半径增幅的影响不大,原子核对外层电子的引力增加较大,, Pb,6s电子钻穿效应相应增大较多.因此,第六周期11,Pb,Bi6s电子稳定性大增,惰性大,不易失去.故低氧化态比较稳定,还原性明显减弱,而高氧化态不稳定氧化性明显增强 4关于情性电子对效应和惰性电子对概念教学惰性电子对效应是由于周期系部分同族元素,r/s.稳定性递变情况不同而引起物质氧化性,还原性产生差异的效应.它是动态的.这从无机化学教材中关于惰性电子对效应中可以体现出来. 但是笔者认为,在界定惰性电子对的范围时,要注意其惰性的一面,例如,铊铅,铋的6s电子称为惰性电子对是正确的,而把诸如砷,锑等的"s电子都称为惰性电子对则是不适当的. 参考文献 [1]天律大学无机化学教研室无机化学: 下册第2版[M】.北京:高等教育出版社,1992 [21厩庆超,楼书聪.化学用表.南京:江苏科学拄木出版社,l979 【3J王致勇.无机化学原理[M1.北京:清华大学出敝社,1983 [4】周公度.段连运结构化学基础:第二橛|1.北京:北京大学出版社.1995 [5I曹素忱.无机化学【M】北京:高等教育出版社,】993 InertElec~onPairEffectand日ementalProperties JuZhenghua (TmzhouPolyteclaficalInstituteTaizhouJiangsu225300) AbstractThispaperelucidatesthere]ationshipbetweeninertelectronpreffectandelenmala] properties.putsforwon s0rneopimons【?inertdectronI~ir, Keywordsoxidation--reduclionproperty;intereleetronpaIreffect~penetrationeffect4shie ]d:】蛐th明umSenesc0n仇【.?v

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