Теория:
По шкале Полинга электроотрицательность олова (Sn) составляет 1,96 — это относительно высокое значение для элементов p‑блока, отражающее его переходный характер между металлами и неметаллами.
Олово — p‑элемент 14‑й (IVА) группы 5‑го периода с внешней электронной конфигурацией 5s25p2.
Если рассматривать эту характеристику как способность стягивать на себя электронную плотность, у атома олова она выражена достаточно заметно: выше, чем у большинства классических металлов, но ниже, чем у элементов-неметаллов.
Это обусловлено тем, что пара внешних 5s‑электронов (эффект инертной пары) и четыре валентных электрона с учётом предвнешних d‑орбиталей обеспечивают сбалансированное удержание заряда.
Электронное строение (5s25p2) и конкретная величина ЭО определяют три ключевых химических следствия:
Рис. — Олово (Sn) в ряду электроотрицательностей: между индием (1,78) и сурьмой (2,05). Значение 1,96 отражает промежуточный характер элемента: амфотерность и степени окисления +2 и +4.
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 Sn |
|---|---|---|
| Полинга | Энергии химических связей | 1,96 |
| Малликена | Энергия ионизации + сродство к электрону | 1,72 |
| Олреда–Рохова | Эффективный заряд ядра и ковалентный радиус | 1,72 |
| Аллена | Средняя энергия валентных электронов | 1,820 |
Данная система расчёта пользуется наибольшей популярностью в академической литературе.
Цифровой показатель 1,96 подтверждает пограничное амфотерное положение олова, разделяющего металлические и неметаллические свойства.
Это объясняет преобладание ковалентной составляющей в галогенидах (например, SnCl4) и их способность легко гидролизоваться в растворах.
Смотреть полную таблицу электроотрицательности для всех элементов.
Методика базируется на квантово-химических характеристиках изолированной частицы:
Первая энергия ионизации I = 708,6 кДж/моль — работа, затрачиваемая на удаление первого 5p‑электрона.
Сродство к электрону E = 107,3 кДж/моль — энергия, выделяющаяся при присоединении дополнительного заряда.
Формула: χ = ½ (I + E).
С учётом расчётных поправок метод Малликена выдаёт результат около 1,72.
Авторы вычисляют показатель через электростатическое притяжение периферийных зарядов ядром:
где Zэфф — эффективный заряд ядра, r — радиус атома.
С учётом ковалентного радиуса 141 пм расчетное значение составляет 1,72.
Подход основан на вычислении усреднённой энергии валентных подуровней:
где Ei — энергии ионизации валентных электронов, n — их количество.
Для конфигурации 5s25p2 расчёт по Аллену дает 1,820.
Полученная величина демонстрирует заметную способность удерживать электронные пары при образовании химических связей.
Олово — элемент 14‑й группы 5‑го периода с атомным порядковым номером 50.
Конфигурация внешней оболочки — [Kr] 4d10 5s2 5p2.
По сравнению с расположенными левее металлами, олово обладает меньшим радиусом и большим зарядом ядра (+50), что усиливает притяжение валентной оболочки.
При этом p‑электроны участвуют в образовании направленных связей, придавая химическому поведению черты неметалла.
Сравнение с элементами 14‑й (IVА) группы:
| Элемент | ЭО (Полинг) | Электронная конфигурация |
|---|---|---|
| C (углерод) | 2,55 | [He] 2s2 2p2 |
| Si (кремний) | 1,90 | [Ne] 3s2 3p2 |
| Sn (олово) | 1,96 | [Kr] 4d10 5s2 5p2 |
| Pb (свинец) | 2,33 | [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p2 |
Закономерное изменение ЭО в подгруппе отражает влияние d‑ и f‑сжатий, приводящих к усилению неметаллических тенденций у тяжелых аналогов.
Величина ЭО (1,96) определяет специфику образования химических соединений:
Характерные физико‑химические свойства:
| Элемент | ЭО (Полинг) | Первая энергия ионизации, кДж/моль | Атомный радиус, пм |
|---|---|---|---|
| Cd (кадмий) | 1,69 | 867,8 | 151 |
| In (индий) | 1,78 | 558,3 | 167 |
| Sn (олово) | 1,96 | 708,6 | 141 |
| Sb (сурьма) | 2,05 | 834,0 | 138 |
| I (йод) | 2,66 | 1008,4 | 133 |
В рамках пятого периода олово демонстрирует выраженное возрастание электроотрицательности по сравнению с металлами начала периода, приближаясь к полупроводникам.
Показатель ЭО (1,96) обуславливает вариативность валентных состояний элемента:
Причина кроется в стабильности конфигурации с удержанием s‑электронов у более тяжелых p‑элементов.
Главное правило: олово проявляет две основные степени окисления: стабильную +2 и максимальную +4.
В нормальном состоянии внешняя оболочка содержит два неспаренных p‑электрона, что соответствует валентности II.
При переходе в возбуждённое состояние распаривается s‑пара, обеспечивая переход к максимальной валентности IV.
Краткий итог: электронное строение 5s25p2 обуславливает вариативную валентность олова — II или IV.
Строение оболочки задает химический профиль элемента. Формула: [Kr] 4d10 5s2 5p2.
На внешнем уровне сосредоточено 4 валентных электрона.
Два ключевых фактора:
Величина ЭО (1,96) напрямую вытекает из формулы [Kr] 4d10 5s2 5p2.
Свойства олова находят широкое промышленное применение:
Электроотрицательность олова (по Полингу — 1,96):
Таким образом, олово выступает классическим p‑элементом с умеренной электроотрицательностью и амфотерными свойствами.
Правильные ответы: 1, 3, 4.
Разбор ошибок:
2 — неверно: углерод (2,55) имеет значительно более высокую электроотрицательность, чем олово (1,96).
5 — неверно: олово — амфотерный p‑металл, а не инертный газ.