Теория:
По шкале Полинга электроотрицательность магния (Mg) равна (1,31). Это сравнительно низкое значение, характерное для щелочноземельных металлов 3-го периода, определяющее его выраженные металлические и восстановительные свойства.
Магний — щелочноземельный металл 2-й (IIА) группы, занимающий место в 3-м периоде сразу после щелочного металла натрия.
Если представить эту характеристику как «силу притяжения» чужих электронов, то у атома магния эта способность выражена слабо.
Его валентные электроны слабо удерживаются ядром и отдаются при химических реакциях для достижения устойчивой конфигурации инертного газа неона.
Наличие двух валентных электронов (3s2) влечёт три основных химических следствия:
Содержание страницы
Электроотрицательность (ЭО) — условная величина, отражающая способность атома в молекуле смещать к себе общие электронные пары.
Для щелочноземельных металлов различие между значениями в разных шкалах небольшое: все они фиксируют низкую удерживающую способность ядра по отношению к внешним электронам.
| Шкала | Что измеряется | Значение для Mg |
|---|---|---|
| Полинга | Энергии химических связей | 1,31 |
| Малликена | Энергия ионизации + сродство к электрону | 1,32 |
| Олреда–Рохова | Эффективный заряд ядра и ковалентный радиус | 1,23 |
| Аллена | Средняя энергия валентных электронов | 1,230 |
Шкала Полинга является наиболее распространенной и традиционно применяется в школьных и университетских программах.
Значение для магния составляет (1,31). Оно наглядно показывает, что при взаимодействии с большинством элементов магний выступает донором электронов.
По сравнению с натрием (0,93), электроотрицательность магния выше из-за увеличения заряда ядра и уменьшения радиуса атома.
Смотреть полную таблицу электроотрицательности для всех элементов.
Шкала Малликена основана на энергетических характеристиках изолированного атома:
Первая энергия ионизации I = 737,7 кДж/моль — количество энергии, необходимое для отрыва первого валентного 3s-электрона.
Сродство к электрону E ≤ 0 кДж/моль — практически нулевое или отрицательное притяжение дополнительного электрона.
Формула: χ = ½ (I + E). В пересчете на относительные единицы шкала Малликена дает значение около (1,32), отражающее умеренную энергетическую стойкость внешнего слоя.
Олред и Рохов рассчитывают ЭО исходя из кулоновской силы притяжения внешних электронов к ядру:
где Zэфф — эффективный заряд ядра, r — радиус атома.
Из-за сжатия радиуса атома до 160 пм и возрастания эффективного заряда ядра расчетное значение составляет (1,23).
Шкала Ларри Аллена рассчитывается через среднюю энергию валентных электронов:
где Ei — энергии ионизации валентных электронов, n — их количество. Для магния с двумя (3s)-электронами шкала Аллена дает значение (1,230).
По шкале Аллена магний удерживает валентные электроны сильнее натрия, но слабее неметаллов периода.
Магний — второй элемент 3-го периода с атомным номером 12. Конфигурация — 1s22s22p63s2 (или [Ne]3s2).
Два электрона на 3-м энергетическом уровне экранируются 10 внутренними электронами устойчивой оболочки неона.
Атомный радиус магния (около 160 пм) меньше, чем у натрия (186 пм), а заряд ядра выше (+12 против +11).
Поэтому ядро магния сильнее притягивает внешние электроны, что делает его электроотрицательность (1,31) заметно выше, чем у натрия (0,93).
Сравнение с элементами 3-го периода:
| Элемент | ЭО (Полинг) | Электронная конфигурация |
|---|---|---|
| Na (натрий) | 0,93 | [Ne] 3s1 |
| Mg (магний) | 1,31 | [Ne] 3s2 |
| Al (алюминий) | 1,61 | [Ne] 3s2 3p1 |
| Cl (хлор) | 3,16 | [Ne] 3s2 3p5 |
По мере движения слева направо по периоду от натрия к хлору ЭО закономерно возрастает из-за увеличения заряда ядра и уменьшения атомного радиуса.
Умеренно низкая электроотрицательность магния определяет характер связей в его соединениях:
Характерные особенности магния:
| 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 |
В подгруппе сверху вниз с ростом радиуса атома электроотрицательность закономерно уменьшается, а химическая активность металла возрастает.
Значение ЭО по Полингу определяет стабильность химического поведения магния в реакциях.
Эта характеристика обуславливает ключевые свойства элемента:
Причина проста: после отдачи двух электронов атом магния приобретает устойчивую электронную конфигурацию инертного газа неона (1s22s22p6).
Главное правило: слабое удержание внешних электронов приводит к тому, что в соединениях магний всегда проявляет степень окисления +2.
На внешнем уровне у атома магния находится 2 валентных 3s-электрона.
При распаривании и переходе в возбужденное состояние магний образует две связи, поэтому валентность магния в соединениях всегда равна II.
Краткий итог: электронное строение 3s2 определяет постоянную валентность магния, равную II.
Значение электроотрицательности магния напрямую вытекает из строения его электронной оболочки.
Электронная формула магния: 1s2 2s2 2p6 3s2
На внешнем энергетическом уровне находится 2 валентных электрона.
Два ключевых фактора:
Значение электроотрицательности (1,31) — это прямое следствие формулы 1s2 2s2 2p6 3s2.
Благодаря невысокой электроотрицательности магний активен в химических реакциях:
В отличие от натрия и калия:
Электроотрицательность магния (по Полингу равна 1,31):
Таким образом, магний выступает классическим примером щелочноземельного металла с невысокой электроотрицательностью и выраженными металлическими свойствами.
Правильные ответы: 1, 3, 4.
Разбор ошибок:
2 — неверно: электроотрицательность магния (1,31) выше, чем у натрия (0,93).
5 — неверно: магний всегда проявляет степень окисления +2.
По шкале Полинга электроотрицательность магния равна 1,31.
У атома магния заряд ядра больше (+12 против +11) и меньший атомный радиус, из-за чего валентные электроны притягиваются сильнее.
Магний образует с неметаллами ионную связь с заметным процентом ковалентного характера.