Теория:
По шкале Полинга электроотрицательность свинца (Pb) составляет 1,87 — это характерное умеренное значение для тяжёлых p‑элементов главной подгруппы, отражающее переход от металлических свойств к проявлению слабых неметаллических черт.
Свинец — p‑элемент 14‑й (IVА) группы 6‑го периода с внешней электронной конфигурацией 6s26p2.
Если рассматривать эту характеристику как способность удерживать и стягивать на себя электронную плотность, у атома свинца она выражена умеренно: заметно сильнее, чем у ранних переходных и щелочноземельных металлов, но ниже, чем у элементов-неметаллов.
Это обусловлено тем, что пара внешних 6s‑электронов («эффект инертной пары») прочно удерживается ядром и предрасположена к частичной инертности в химических реакциях.
Завершённая предвнешняя 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 отличные цифровые результаты из-за опоры на индивидуальные физические константы и энергии атомизации.
| Шкала | Что измеряется | Значение для Pb |
|---|---|---|
| Полинга | Энергии химических связей | 1,87 |
| Малликена | Энергия ионизации + сродство к электрону | 1,55 |
| Олреда–Рохова | Эффективный заряд ядра и ковалентный радиус | 1,80 |
| Аллена | Средняя энергия валентных электронов | 1,850 |
Данная система расчёта пользуется наибольшей популярностью в академической и учебной литературе.
Цифровой показатель 1,87 подтверждает промежуточный характер элемента между типичной металлической проводимостью и склонностью к ковалентным взаимодействиям в оксидах и солях.
Это объясняет наличие ковалентной составляющей в сульфиде свинца (PbS) и галогенидах, влияющее на их ограниченную растворимость в воде.
Смотреть полную таблицу электроотрицательности для всех элементов.
Методика базируется на квантово-химических характеристиках изолированной частицы:
Первая энергия ионизации I = 715,6 кДж/моль — работа, затрачиваемая на удаление первого внешнего электрона.
Сродство к электрону E = 35,1 кДж/моль — энергия, выделяющаяся при присоединении электрона.
Формула: χ = ½ (I + E).
С учётом расчётных поправок метод Малликена выдаёт результат около 1,55.
Авторы вычисляют показатель через электростатическое притяжение периферийных зарядов ядром:
где Zэфф — эффективный заряд ядра, r — радиус атома.
С учётом ковалентного радиуса 175 пм и параметров экранирования расчетное значение равно 1,80.
Подход основан на вычислении усреднённой энергии валентных подуровней:
где Ei — энергии ионизации валентных электронов, n — их количество.
Для конфигурации 6s26p2 расчёт по Аллену дает 1,850.
Полученная величина демонстрирует устойчивую способность удерживать валентные орбитали под воздействием релятивистского сжатия.
Свинец — элемент 14‑й группы 6‑го периода с атомным порядковым номером 82.
Конфигурация внешней оболочки — [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p2.
Наличие заполненных f- и d-слоёв создаёт сильный эффект экранирования, однако массивный заряд ядра (+82) компенсирует его за счёт релятивистского сжатия 6s-орбитали.
В сравнении с более легкими аналогами по подгруппе (углеродом или кремнием) свинец обладает меньшей электроотрицательностью, так как его валентные электроны находятся дальше от ядра, но выше, чем у щелочных металлов.
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 |
| Ge (германий) | 2,01 | [Ar] 3d10 4s2 4p2 |
| Sn (олово) | 1,96 | [Kr] 4d10 5s2 5p2 |
| Pb (свинец) | 1,87 | [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p2 |
Закономерное изменение ЭО в подгруппе отражает увеличение радиуса атомов и влияние внутренних d- и f-орбиталей.
Умеренная величина ЭО формирует специфику химического поведения 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 |
| Tl (таллий) | 1,62 | 589,4 | 170 |
| Pb (свинец) | 1,87 | 715,6 | 175 |
| Bi (висмут) | 2,02 | 703,3 | 155 |
Внутри шестого периода свинец занимает позицию среди тяжёлых p-металлов, обладая более высокой электроотрицательностью, чем щелочноземельные и переходные аналоги в начале периода.
Показатель ЭО (1,87) определяет вариативность валентного состояния за счёт «эффекта инертной пары»:
Причина кроется в энергетической стабильности неподелённой электронной пары на 6s-орбитали для тяжёлых p-элементов.
Главное правило: свинец образует соединения как в двухвалентном, так и в четырёхвалентном состоянии, причем степень окисления +2 книзу группы становится преобладающей.
На внешней орбитали свободного атома присутствуют два s- и два p-электрона (6s26p2).
В ходе химических взаимодействий свинец может задействовать два или четыре электрона, проявляя валентность II или IV.
Краткий итог: электронное строение 6s26p2 обуславливает переменную валентность свинца (II и IV).
Строение электронной оболочки полностью определяет физико-химический профиль. Формула: [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p2.
На внешней орбитали располагаются 4 валентных электрона.
Два ключевых фактора:
Величина ЭО (1,87) напрямую вытекает из формулы [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p2.
Специфические свойства элемента находят важное техническое применение:
Электроотрицательность свинца (по Полингу — 1,87):
Таким образом, свинец представляет собой типичный тяжёлый p-элемент с умеренной электроотрицательностью и двойственными химическими характеристиками.
Правильные ответы: 1, 3, 4.
Разбор ошибок:
2 — неверно: ЭО свинца (1,87) существенно ниже, чем у углерода (2,55).
5 — неверно: свинец активно растворяется в азотной кислоте с образованием нитрата свинца.
По шкале Полинга электроотрицательность свинца составляет 1,87.
Свинец наиболее устойчив в степени окисления +2 (из-за эффекта инертной пары), но также образует соединения со степенью окисления +4.
Наличие заполненных предвнешних d- и f-орбиталей вместе с большим радиусом атома снижает способность ядра жестко удерживать внешние валентные электроны.