Теория:
По шкале Полинга электроотрицательность иттербия (Yb) составляет 1,10 — это низкое значение, характерное для редкоземельных элементов, определяющее его выраженные металлические и сильные восстановительные свойства.
Иттербий — f‑элемент (лантаноид) 6‑го периода с полностью заполненной 4f‑оболочкой в состоянии Yb2+ и специфической конфигурацией ([Xe] 4f14 6s2).
Если рассматривать эту характеристику как способность стягивать на себя электронную плотность, у атома иттербия она выражена слабо, уступая большинству переходных металлов.
Это обусловлено тем, что пара внешних 6s‑электронов эффективно экранируется глубоким и стабильным 4f‑подуровнем, облегчая их лёгкую отдачу.
Завершённая 4f14‑оболочка и конкретная величина ЭО определяют три ключевых химических следствия:
Содержание страницы
Электроотрицательность (ЭО) — условный параметр, характеризующий склонность атома в структуре молекулы притягивать общие электронные пары.
Различные подходы дают сопоставимые цифровые результаты из-за опоры на индивидуальные термодинамические и спектроскопические константы.
| Шкала | Что измеряется | Значение для Yb |
|---|---|---|
| Полинга | Энергии химических связей | 1,10 |
| Малликена | Энергия ионизации + сродство к электрону | 1,18 |
| Олреда–Рохова | Эффективный заряд ядра и ковалентный радиус | 1,06 |
| Аллена | Средняя энергия валентных электронов | 1,120 |
Данная система расчёта пользуется наибольшей популярностью в академической литературе.
Цифровой показатель 1,10 подтверждает ярко выраженный металлический характер элемента и минимальную способность удерживать чужие валентные электроны.
Это обуславливает преобладание ионного типа решётки в солях иттербия и их хорошую растворимость в полярных растворителях.
Смотреть полную таблицу электроотрицательности для всех элементов.
Методика базируется на квантово-химических характеристиках изолированной газофазной частицы:
Первая энергия ионизации I = 603,4 кДж/моль — работа, затрачиваемая на отрыв первого 6s‑электрона.
Сродство к электрону E — близкое к нулю значение, характерное для редкоземельных металлов.
Формула: χ = ½ (I + E).
С учётом расчётных поправок метод Малликена выдаёт результат около 1,18.
Авторы вычисляют показатель через электростатическое притяжение периферийных зарядов ядром:
где Zэфф — эффективный заряд ядра, r — радиус атома.
С учётом крупного атомного радиуса (около 194 пм) и параметров экранирования расчётное значение равно 1,06.
Подход основан на вычислении усреднённой энергии валентных подуровней:
где Ei — энергии ионизации валентных электронов, n — их количество.
Для конфигурации 4f146s2 расчёт по Аллену даёт 1,120.
Полученная величина демонстрирует слабую способность удерживать электронную плотность на периферии атома.
Иттербий — элемент семейства лантаноидов 6‑го периода с атомным порядковым номером 70.
Электронная формула внешней оболочки — [Xe] 4f14 6s2.
Наличие полностью укомплектованного f‑слоя экранирует мощный заряд ядра (+70), ослабляя кулоновское притяжение внешних 6s‑электронов.
В сравнении с предшествующими лантаноидами добавление электронов завершает f‑семейство, формируя крупные геометрические размеры атома и низкую ЭО.
Сравнение с соседними лантаноидами:
| Элемент | ЭО (Полинг) | Электронная конфигурация |
|---|---|---|
| Tm (тулий) | 1,11 | [Xe] 4f13 6s2 |
| Yb (иттербий) | 1,10 | [Xe] 4f14 6s2 |
| Lu (лютеций) | 1,27 | [Xe] 4f14 5d1 6s2 |
Плавное изменение ЭО в конце периода связано с переходом к d‑элементам и изменением характера гибридизации валентных орбиталей.
Невысокая величина ЭО формирует специфику химического взаимодействия элемента:
Характерные физико‑химические свойства:
| Элемент | ЭО (Полинг) | Первая энергия ионизации, кДж/моль | Атомный радиус, пм |
|---|---|---|---|
| Cs (цезий) | 0,79 | 375,7 | 265 |
| Ba (барий) | 0,89 | 502,9 | 222 |
| Yb (иттербий) | 1,10 | 603,4 | 194 |
| Pt (платина) | 2,28 | 870,0 | 138 |
| Hg (ртуть) | 2,00 | 1007,1 | 151 |
Внутри шестого периода иттербий располагается среди активных металлов, значительно уступая по электроотрицательности благородным и переходным элементам конца периода.
Показатель ЭО (1,10) напрямую связан с вариативностью степеней окисления элемента:
Причина кроется в том, что удаление двух s-электронов оставляет стабильную оболочку, а удаление третьего требует дополнительных затрат энергии, которые компенсируются за счет решетчатой или гидратационной энергии.
Главное правило: иттербий уникален среди лантаноидов тем, что образует два ряда прочных солей — трехвалентные и двухвалентные.
На внешней орбитали изолированного атома находится пара 6s2-электронов.
В зависимости от окислительной среды иттербий может проявлять постоянную валентность II либо переходить в трёхвалентное состояние с вовлечением электронов из f-слоя.
Краткий итог: электронное строение [Xe] 4f146s2 обуславливает вариативную валентность II и III.
Строение электронной оболочки полностью определяет физико-химический профиль. Формула: [Xe] 4f14 6s2.
На внешней орбитали располагаются 2 валентных электрона.
Два ключевых фактора:
Величина ЭО (1,10) напрямую вытекает из формулы [Xe] 4f14 6s2.
Уникальные свойства металла находят узкоспециализированное применение:
Электроотрицательность иттербия (по Полингу — 1,10):
Таким образом, иттербий представляет собой типичный редкоземельный металл с низкой электроотрицательностью и уникальной способностью образовывать стабильные двухвалентные соединения.
Правильные ответы: 1, 3, 4.
Разбор ошибок:
2 — неверно: ЭО иттербия (1,10) значительно ниже, чем у фтора (3,98).
5 — неверно: иттербий — типичный редкоземельный металл, а не инертный газ.
По шкале Полинга электроотрицательность иттербия составляет 1,10.
Благодаря стабильности заполненной 4f14-оболочки иттербий легко образует соединения со степенью окисления +2.
Полностью укомплектованный 4f-подуровень эффективно экранирует заряд ядра, ослабляя притяжение внешних валентных электронов.