Теория:
В классической химической литературе электроотрицательность аргона (Ar) принято считать (равной нулю) или не имеющей фактического значения по шкале Полинга.
Это обусловлено тем, что аргон — инертный (благородный) газ с полностью заполненной внешней электронной оболочкой (3s23p6), который в обычных условиях не образует устойчивых химических связей.
Аргон — элемент 18-й (VIIIА) группы, занимающий место в 3-м периоде между хлором и калием.
Если рассматривать электроотрицательность как способность атома смещать к себе электронную плотность в химических соединениях, то у аргона в стабильных молекулах эта характеристика практически не проявляется.
Так как он не проявляет тенденции ни к отдаче, ни к присоединению электронов.
Однако в современных спектроскопических шкалах (например, по шкале Аллена), вычисляющих теоретическую удерживающую способность валентных электронов, аргон обладает высоким значением (около (3,24)), уступая в 3-м периоде только хлору.
Завершенный внешний электронный октет (3s23p6) влечёт три основных химических следствия:
Содержание страницы
Электроотрицательность (ЭО) — условная величина, отражающая способность атома в молекуле смещать к себе общие электронные пары.
Для благородных газов различие между термодинамическими (классическими) и энергетическими шкалами выражено наиболее контрастно.
| Шкала | Что измеряется | Значение для Ar |
|---|---|---|
| Полинга | Энергии химических связей | — (0) |
| Малликена | Энергия ионизации + сродство к электрону | 3,30 |
| Олреда–Рохова | Эффективный заряд ядра и ковалентный радиус | 3,20 |
| Аллена | Средняя энергия валентных электронов | 3,242 |
Шкала Полинга основывается на сравнении энергий химических связей типа A–B с энергиями гомоядерных связей A–A и B–B.
Поскольку аргон традиционно не образует стабильных ковалентных связей при стандартных условиях, ему не присвоено значение по Полингу (в справочниках условно указывается (0)).
Это наглядно демонстрирует его принципиальное отличие от всех остальных элементов 3-го периода, способных образовывать соединения.
Смотреть полную таблицу электроотрицательности для всех элементов.
Шкала Малликена опирается на физические параметры изолированного атома: Первая энергия ионизации I = 1520,6 кДж/моль (15,76 eV) — крайне высокая энергия, необходимая для отрыва электрона от замкнутой оболочки.
Сродство к электрону E ≈ 0 кДж/моль — аргон энергетически не заинтересован в присоединении дополнительного электрона.
Формула: χ = ½ (I + E). По шкале Малликена аргон демонстрирует очень высокое значение (3,30), отражающее колоссальную силу удерживания собственных электронов.
Расчет электроотрицательности по Олреду и Рохову основывается на силе Кулона, действующей на внешние электроны:
Благодаря наименьшему атомному радиусу в 3-м периоде (около 71 пм) и высокому эффективному заряду ядра расчётное значение составляет (3,20).
Шкала Ларри Аллена измеряет среднюю энергию валентных электронов незаряженного атома:
Для аргона с его заполненной конфигурацией (3s23p6) значение по шкале Аллена составляет (3,242).
Это значение отражает максимальную прочность удерживания внешних электронов среди элементов 3-го периода.
Аргон — элемент 18-й группы 3-го периода с атомным номером 18. Электронная конфигурация — 1s22s22p63s23p6 (или [Ne]3s23p6).
Восемь валентных электронов полностью заполняют 3s- и 3p-подоболочки, образуя энергетически идеальный «октет».
Заряд ядра (+18) сжимает электронное облако сильнее, чем у всех предшествующих элементов периода.
При этом ковалентный радиус аргона минимален (около 71 пм), а эффективный заряд ядра максимален.
Атому крайне невыгодно отдавать или принимать электроны, что делает классическое проявление электроотрицательности невозможным при обычных условиях.
Сравнение с элементами 3-го периода:
| Элемент | ЭО (Полинг) | Электронная конфигурация |
|---|---|---|
| Si (кремний) | 1,90 | [Ne] 3s2 3p2 |
| P (фосфор) | 2,19 | [Ne] 3s2 3p3 |
| Cl (хлор) | 3,16 | [Ne] 3s2 3p5 |
| Ar (аргон) | — (0 / 3,24*) | [Ne] 3s2 3p6 |
По мере движения слева направо по периоду от натрия к аргону удерживающая сила ядра растет, достигая пика у благородного газа.
Отсутствие стремления смещать или отдавать электроны определяет специфику физико-химического поведения аргона:
Характерные особенности аргона:
| Элемент | ЭО (Аллен) | Первая энергия ионизации, кДж/моль | Атомный радиус, пм |
|---|---|---|---|
| He (гелий) | 4,16 | 2372,3 | 31 |
| Ne (неон) | 4,78 | 2080,7 | 38 |
| Ar (аргон) | 3,24 | 1520,6 | 71 |
| Kr (криптон) | 2,97 | 1350,8 | 88 |
| Xe (ксенон) | 2,58 | 1170,4 | 108 |
С увеличением атомного радиуса сверху вниз по группе энергия ионизации и удерживающая способность электронов закономерно снижаются.
Нулевое или формальное отсутствие электроотрицательности по Полингу определяет поведение аргона.
Эта характеристика обуславливает ключевые свойства элемента:
Причина проста: идеальная стабильность конфигурации 1s22s22p63s23p6 делает отдачу или захват электронов химически невыгодными процессами.
Главное правило: во всех естественных природных соединениях и процессах аргон сохраняет степень окисления 0.
На внешнем энергетическом уровне атома аргона находятся 8 электронов, образующих 4 полностью заполненные электронные пары.
Свободных валентных орбиталей или неспаренных электронов в основном состоянии нет. По этой причине валентность аргона в подавляющем большинстве случаев равна 0.
Краткий итог: устойчивое электронное строение 3s23p6 определяет постоянную валентность аргона, равную 0.
Особенности электроотрицательности аргона вытекают из строения его электронной оболочки.
Электронная формула аргона: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 На внешнем энергетическом уровне находятся 8 валентных электронов.
Два ключевых фактора:
Специфика электроотрицательности аргона — это прямое следствие структуры 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6.
Благодаря своей инертности и электронной структуре аргон широко используется:
В отличие от хлора и калия:
Электроотрицательность аргона (по Полингу условно равна 0, по Аллену — 3,24):
Таким образом, аргон выступает классическим примером инертного благородного газа с устойчивой электронной структурой.
В шкале Полинга для аргона значение не определено или условно принимается равным 0 из-за отсутствия стабильных химических связей при обычных условиях.
Из-за полностью заполненного внешнего электронного слоя (3s23p6), обеспечивающего максимальную энергетическую устойчивость атома.
В нормальных условиях валентность аргона равна 0.