Теория:
По шкале Полинга электроотрицательность кадмия (Cd) составляет 1,69 — это умеренное значение для d‑металлов.
Отражающее его переходное положение между активными элементами и типичными тяжелыми аналогами.
Кадмий — d‑элемент 12‑й (IIБ) группы 5‑го периода с полностью заполненной электронной оболочкой (4d105s2).
Если рассматривать эту характеристику как способность стягивать на себя электронную плотность, у атома кадмия она выражена умеренно: сильнее, чем у щелочноземельных металлов, но ниже, чем у серебра.
Это обусловлено тем, что пара внешних 5s‑электронов эффективно экранируется массивным 4d‑подуровнем, облегчая их частичную отдачу.
Завершённая структура (4d105s2) 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 отличные цифровые результаты из-за опоры на индивидуальные физические константы.
| Шкала | Что измеряется | Значение для Cd |
|---|---|---|
| Полинга | Энергии химических связей | 1,69 |
| Малликена | Энергия ионизации + сродство к электрону | 1,01 |
| Олреда–Рохова | Эффективный заряд ядра и ковалентный радиус | 1,45 |
| Аллена | Средняя энергия валентных электронов | 1,380 |
Данная система расчёта пользуется наибольшей популярностью в академической литературе.
Цифровой показатель 1,69 подтверждает промежуточный характер элемента между типичной металлической решёткой и склонностью к ковалентным взаимодействиям.
Это объясняет присутствие ковалентной составляющей в сульфиде кадмия (CdS) и галогенидах, влияющее на их ограниченную растворимость.
Смотреть полную таблицу электроотрицательности для всех элементов.
Методика базируется на квантово-химических характеристиках изолированной частицы:
Первая энергия ионизации I = 867,8 кДж/моль — работа, затрачиваемая на удаление первого 5s‑электрона.
Сродство к электрону E — околонулевое или отрицательное значение из-за стабильности спаренной s-орбитали.
Формула: χ = ½ (I + E).
С учётом расчётных поправок метод Малликена выдает результат около 1,01.
Авторы вычисляют показатель через электростатическое притяжение периферийных зарядов ядром:
где Zэфф — эффективный заряд ядра, r — радиус атома.
С учётом радиуса 151 пм и параметров экранирования расчетное значение равно 1,45.
Подход основан на вычислении усреднённой энергии валентных подуровней:
где Ei — энергии ионизации валентных электронов, n — их количество.
Для конфигурации 4d105s2 расчёт по Аллену дает 1,380.
Полученная величина демонстрирует умеренную способность удерживать валентные орбитали в неизменном виде.
Кадмий — элемент 12‑й группы 5‑го периода с атомным порядковым номером 48.
Конфигурация внешней оболочки — [Kr] 4d10 5s2.
Наличие полностью заполненного d-слоя в сочетании с двумя s-электронами создает защитный экран, снижающий эффективное воздействие ядра (+48) на периферию.
В сравнении с соседним серебром добавление второго электрона на 5s-подуровень увеличивает радиус и облегчает отдачу заряда, снижая ЭО до 1,69.
Сравнение с элементами 12‑й (IIБ) группы:
| Элемент | ЭО (Полинг) | Электронная конфигурация |
|---|---|---|
| Zn (цинк) | 1,65 | [Ar] 3d10 4s2 |
| Cd (кадмий) | 1,69 | [Kr] 4d10 5s2 |
| Hg (ртуть) | 2,00 | [Xe] 4f14 5d10 6s2 |
Закономерное возрастание ЭО в ряду цинк — кадмий — ртуть обусловлено возрастающим влиянием релятивистских сжатий электронных орбит в тяжелых атомах.
Умеренная величина ЭО формирует специфику химического поведения элемента:
Характерные физико‑химические свойства:
| Элемент | ЭО (Полинг) | Первая энергия ионизации, кДж/моль | Атомный радиус, пм |
|---|---|---|---|
| Y (иттрий) | 1,22 | 615,5 | 180 |
| Ag (серебро) | 1,93 | 731,0 | 144 |
| Cd (кадмий) | 1,69 | 867,8 | 151 |
| In (индий) | 1,78 | 558,3 | 167 |
| Sn (олово) | 1,96 | 708,6 | 141 |
Внутри пятого периода кадмий занимает промежуточную ступень, уступая по электроотрицательности p-элементам, но превосходя ранние переходные металлы.
Показатель ЭО (1,69) задает строгое постоянство валентного состояния элемента:
Причина кроется в энергетической выгоде удаления пары s-электронов с сохранением инертноподобной оболочки 4d10.
Главное правило: во всех практических соединениях кадмий проявляет исключительно двухвалентное состояние (+2).
На внешней орбитали свободного атома присутствует спаренная пара 5s2-электронов.
В ходе химических реакций происходит распаривание или полный переход этой пары, что обуславливает стандартную валентность, равную II.
Краткий итог: конфигурация 5s2 закрепляет за кадмием постоянную валентность II.
Строение электронной оболочки полностью определяет физико-химический профиль. Формула: [Kr] 4d10 5s2.
На внешней орбитали располагаются 2 валентных электрона.
Два ключевых фактора:
Величина ЭО (1,69) напрямую вытекает из формулы [Kr] 4d10 5s2.
Уникальные свойства элемента находят технологическое применение:
Электроотрицательность кадмия (по Полингу — 1,69):
Таким образом, кадмий представляет собой типичный постпереходный элемент с умеренной электроотрицательностью и устойчивыми химическими характеристиками.
Правильные ответы: 1, 3, 4.
Разбор ошибок:
2 — неверно: ЭО кадмия (1,69) ниже, чем у серебра (1,93).
5 — неверно: кадмий стоит в ряду активности левее водорода и вытесняет его из соляной кислоты.
По шкале Полинга электроотрицательность кадмия составляет 1,69.
Кадмий образует соединения исключительно со степенью окисления +2, отдавая оба внешних 5s-электрона.
Наличие полностью заполненного и массивного 4d10-подуровня экранирует заряд ядра, ослабляя жесткое притяжение внешних электронов.