Отличия соединений p-элементов второго и третьего периода
Открытая химия / Химические свойства элементов / Открытая химия / Химические свойства элементов / Отличия соединений p-элементов второго и третьего периода Отличия соединений p-элементов второго и третьего периода

Как известно, p-элементы второго периода по свойствам мало похожи на своих аналогов третьего и последующего периодов. Примером тому могут служить диоксиды углерода CO2 и кремния SiO2.

Трудно найти другие два электронных аналога, обладающими такими различиями: диоксид углерода CO2 – газ, диоксид кремния (кремнезем) SiO2 – очень твердое вещество, плавящееся при 1710 °C. Диоксид углерода существует в мономерном состоянии в виде молекул с двойными связями между углеродом и кислородом (О=С=О). Диоксид кремния образует непрерывную сетку, в которой нет двойных связей: каждый атом кремния связан с четырьмя атомами кислорода, и каждый атом кислорода в свою очередь связан с двумя атомами кремния.

Резко отличаются свойства соединений других аналогов – азота и фосфора, кислорода и серы. Если N2 и O2 – газообразные вещества, молекулы которых имеют кратные связи, (N≡N, O=O), то простые соединения фосфора и серы – полимерные кристаллические вещества. Наиболее устойчивы четырехатомные молекулы P4, имеющие форму тетраэдра, и циклические молекулы S8.

height=161 src=

Рисунок 8.5

As2S3; Sb2S3; As4S4

Наблюдаемые отличия в химических свойствах p-элементов третьего периода от свойств их аналогов второго периода связаны с появлением в третьем периоде свободного d-подуровня, способного участвовать в образовании химических связей. Влияние свободных d-орбиталей проявляется в следующем:

1. Возбужденные p-электроны занимают d-орбитали, увеличивая тем самым валентные возможности элементов. Так, в отличие от кислорода (2s22p4), у серы (3s23p43d0) осуществляется переход двух электронов на 3d-подуровень. Степень окисления серы достигает шести, а sp3d2-гибридизация определяет октаэдрическое строение SF6. Степень окисления фосфора в соединениях PCl5 и K[PCl6] равна +5, а координационное число – пяти (sp3d-гибридизация) и шести (sp3d2-гибридизация).

2. Благодаря d-орбиталям в соединениях элементов третьего периода связи упрочняются. Так, в ионах border=0 width=1 height=1 src= width=1 height=1 src= кроме σ-связей, образованных sp3-гибридными орбиталями центрального атома и p-орбиталями кислорода, возникает дополнительное связывание за счет свободных 3d-орбиталей кремния, фосфора, серы и неподеленных электронных пар кислорода. Это связывание стабилизирует основные σ-связи. Поэтому, несмотря на увеличение радиуса кремния по сравнению с углеродом, связи Si–O (445 кДж), Si–F (567 кДж), Si–Cl (382 кДж) прочнее связей С–О (359 кДж), C–F (487 кДж) и C–Cl (340 кДж). Однако связь Si–H (319 кДж) слабее связи C–H (414 кДж) из-за отсутствия не поделенных электронных пар у водорода, так же как связь Si–Si (222 кДж) слабее связи С–С (348 кДж) из-за увеличения ковалентного радиуса кремния.

Смотрите также

Фосфор и его соединения
Фосфор (лат. Phosphorus) P – химический элемент V группы периодической системы Менделеева атомный номер 15, атомная масса 30,973762(4). Рассмотрим строение атома фосфора. На наружном энерге ...

Кремнийорганические полимеры
Полимером называется органическое вещество, длинные молекулы которого построены из одинаковых многократно повторяющихся звеньев - мономеров. Размер молекулы полимера определяется степень ...

Осмос, осмотическое давление и его биологическая роль
...