Теория:
По шкале Полинга электроотрицательность кальция (Ca) равна (1,00). Это низкое значение, характерное для щелочноземельных металлов.
Это определяет его выраженные металлические и восстановительные свойства, а также преобладание ионного типа связи в его соединениях.
Кальций — элемент 2-й (IIА) группы, занимающий место в 4-м периоде между калием и скандием.
Если представить эту характеристику как «силу притяжения» чужих электронов, то у атома кальция эта способность выражена слабо.
В химических реакциях он легко отдаёт свои валентные электроны более электроотрицательным элементам.
Его валентные электроны удерживаются ядром слабо из-за большого атомного радиуса и эффективного экранирования внутреннего электронного слоя.
Наличие двух валентных электронов (4s2) влечёт три основных химических следствия:
- Единственная устойчивая характерная степень окисления +2 в сложных соединениях.
- Проявление основных свойств оксида и гидроксида кальция (способность реагировать с кислотами и кислотными оксидами).
- Преимущественное образование ионных связей с неметаллами.

Содержание страницы
- 1. Как определяют электроотрицательность: основные шкалы
- 1.1. Шкала Полинга
- 1.2. Шкала Малликена
- 1.3. Шкала Олреда–Рохова
- 1.4. Шкала Аллена
- 2. Почему у кальция низкая электроотрицательность
- 3. Как свойства кальция влияют на тип химической связи
- 4. Сравнение кальция с другими элементами IIА группы
- 5. Положение в периодической системе и электронная структура
- 6. Физические и энергетические характеристики
- 7. Степень окисления кальция: роль электронной структуры
- 8. Валентность кальция: особенности элемента
- 9. Как электронная конфигурация кальция объясняет его свойства
- 10. Химическая активность и применение
- 11. Особенности, отличающие кальций от соседних металлов
- 12. Вывод
- 13. Проверка знаний
- 14. Часто задаваемые вопросы
Как определяют электроотрицательность: основные шкалы
Электроотрицательность (ЭО) — условная величина, отражающая способность атома в молекуле смещать к себе общие электронные пары.
Для щелочноземельных металлов низкие значения во всех шкалах подчёркивают их высокую склонность к отдаче электронов и образованию катионов Ca2+.
| Шкала | Что измеряется | Значение для Ca |
|---|---|---|
| Полинга | Энергии химических связей | 1,00 |
| Малликена | Энергия ионизации + сродство к электрону | 1,03 |
| Олреда–Рохова | Эффективный заряд ядра и ковалентный радиус | 1,04 |
| Аллена | Средняя энергия валентных электронов | 1,034 |
Шкала Полинга
Шкала Полинга является наиболее распространенной и традиционно применяется в школьных и университетских программах.
Значение для кальция составляет (1,00). Оно наглядно показывает, что кальций относится к типичным активным металлам.
В отличие от элементов p-блока, кальций образует с большинство неметаллов связи с высокой долей ионности.
Смотреть полную таблицу электроотрицательности для всех элементов.
Шкала Малликена
Шкала Малликена основана на энергетических характеристиках изолированного атома:
Первая энергия ионизации I = 589,8 кДж/моль — энергия, необходимая для отрыва первого валентного 4s-электрона.
Сродство к электрону E = 2,37 кДж/моль — энергия, выделяющаяся при присоединении электрона.
Формула: χ = ½ (I + E). В пересчете на относительные единицы шкала Малликена дает значение около (1,03), отражающее слабую удерживающую способность ядра.
Шкала Олреда–Рохова
Олред и Рохов рассчитывают ЭО исходя из кулоновской силы притяжения внешних электронов к ядру: 
Шкала Аллена
Шкала Ларри Аллена рассчитывается через среднюю энергию валентных электронов: 
Для кальция с его двумя валентными (4s2) электронами шкала Аллена дает значение (1,034).
По шкале Аллена кальций значительно слабее удерживает валентные электроны, чем бериллий и магний, что объясняет его высокую химическую активность.
Почему у кальция низкая электроотрицательность
Кальций — элемент 2-й группы 4-го периода с атомным номером 20. Конфигурация — 1s22s22p63s23p64s2 (или [Ar]4s2).
Два валентных электрона находятся на удаленном 4-м энергетическом уровне.
Несмотря на заряд ядра (+20), внутренние электронные слои эффективно экранируют внешние 4s-электроны.
При этом атомный радиус кальция достаточно велик (около 197 пм), а сила притяжения внешних электронов к ядру мала.
Атому энергетически очень выгодно отдавать два валентных электрона при химических реакциях, приобретая стабильную конфигурацию инертного газа аргона.
Сравнение с элементами 4-го периода:
| Элемент | ЭО (Полинг) | Электронная конфигурация |
|---|---|---|
| K (калий) | 0,82 | [Ar] 4s1 |
| Ca (кальций) | 1,00 | [Ar] 4s2 |
| Sc (скандий) | 1,36 | [Ar] 3d1 4s2 |
| Br (бром) | 2,96 | [Ar] 3d10 4s2 4p5 |
По мере движения слева направо по периоду от калия к брому ЭО закономерно возрастает из-за увеличения заряда ядра и уменьшения атомного радиуса.
Как свойства кальция влияют на тип химической связи
Низкое значение электроотрицательности кальция определяет преобладание ионного характера связей в его соединениях:
- Ионная связь: в соединениях с галогенами и кислородом (например, CaCl2, CaO) разность электроотрицательностей велика (3,16 − 1,00 = 2,16 для хлорида), из-за чего кальций отдает электроны, образуя устойчивый катион Ca2+.
- Металлическая связь: в простом веществе два валентных электрона участвуют в формировании металлической кристаллической решетки.
- Основные оксиды и гидроксиды: оксид кальция (CaO) и гидроксид (Ca(OH)2) проявляют ярко выраженные основные свойства, реагируя с кислотами и acidic оксидами.
Характерные особенности кальция:
- Активный щелочноземельный металл: легко вступает в реакции с водой, кислородом и галогенами.
- Окисление на воздухе: быстро покрывается пленкой из оксида и гидроксида кальция.
Сравнение кальция с другими элементами IIА группы
| Элемент | ЭО (Полинг) | Первая энергия ионизации, кДж/моль | Атомный радиус, пм |
|---|---|---|---|
| Be (бериллий) | 1,57 | 899,5 | 112 |
| Mg (магний) | 1,31 | 737,7 | 160 |
| Ca (кальций) | 1,00 | 589,8 | 197 |
| Sr (стронций) | 0,95 | 549,5 | 215 |
| Ba (барий) | 0,89 | 502,9 | 222 |
При движении сверху вниз по группе от бериллия к барию ЭО закономерно снижается из-за увеличения радиуса атома и числа электронных слоев.
Положение в периодической системе и электронная структура
- Группа: 2-я (IIА).
- Период: 4-й.
- Конфигурация: 1s22s22p63s23p64s2.
- Валентные электроны: 2 на внешнем уровне.
- Свойства: высокая способность отдавать два 4s-электрона с образованием катионов Ca2+.
Физические и энергетические характеристики
- Суммарная энергия ионизации (1–2) — 1735 кДж/моль.
- Атомный радиус — около 197 пм.
- Восстановительная способность — сильная (кальцие-термия), энергично реагирует с кислородом, водой и галогенами.
Степень окисления кальция: роль электронной структуры
Значение ЭО по Полингу (1,00) определяет выраженное химическое поведение кальция в химических реакциях.
Эта характеристика обуславливает ключевые свойства элемента:
- Единственная характерная степень окисления (+2): атом теряет оба валентных электрона.
- Степень окисления 0: наблюдается в простом веществе (металле).
Причина проста: после отдачи двух валентных электронов атом кальция приобретает устойчивую электронную конфигурацию инертного газа аргона (1s22s22p63s23p6).
Главное правило: при участии в реакциях с неметаллами кальций отдаёт два электрона, проявляя в соединениях степень окисления +2.
Валентность кальция: особенности элемента
На внешнем уровне у атома кальция в основном состоянии находятся два спаренных 4s-электрона.
При образовании химических связей оба 4s-электрона участвуют в их формировании, что обеспечивает постоянную валентность кальция, равную II.
Краткий итог: электронное строение 4s2 определяет постоянную валентность кальция, равную II.
Как электронная конфигурация кальция объясняет его свойства
Электроотрицательность кальция вытекает из строения его электронной оболочки.
Электронная формула кальция: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2
На внешнем энергетическом уровне находятся 2 валентных электрона.
Два ключевых фактора:
- Энергетическая выгода. Отдача двух внешних электронов приводит к формированию устойчивой оболочки аргона [Ar].
- Низкая энергия ионизации. Малые затраты энергии на ионизацию позволяют кальцию выступать сильным восстановителем.
Значение электроотрицательности (1,00) — это прямое следствие формулы 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2.
Химическая активность и применение
Благодаря своей электронной структуре и значению ЭО кальций широко используется:
- В металлургии для металлотермического получения редких элементов (кальциетермия).
- В производстве строительных материалов (известь, гипс, алебастр).
- В сплавах в качестве раскислителя и легирующей добавки.
Особенности, отличающие кальций от соседних металлов
В отличие от калия и магния:
- кальций обладает более высокой ЭО, чем калий, но меньшей, чем магний;
- образует ярко выраженные основные оксиды и гидроксиды (в отличие от амфотерного бериллия);
- соли кальция с большинством анионов образуют прочные ионные кристаллы.
Вывод
Электроотрицательность кальция (по Полингу равна 1,00):
- Отражает слабую способность ядра удерживать 4s-электроны.
- Обуславливает его (основные свойства и высокую восстановительную способность).
- Фиксирует его (постоянную степень окисления +2).
- Объясняет преимущественное образование (ионных связей).
Таким образом, кальций выступает классическим примером активного щелочноземельного металла с низкой электроотрицательностью.
Проверка знаний
Показать ответы
Часто задаваемые вопросы
По шкале Полинга электроотрицательность кальция равна 1,00.
Из-за низкого значения ЭО (1,00) кальций легко отдает внешние электроны, образуя оксиды и гидроксиды с типично основными свойствами.
В соединениях с неметаллами кальций образует преимущественно ионные химические связи.

Добавить комментарий
Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.