Теория:
По шкале Полинга электроотрицательность стронция (Sr) равна (0,95), это низкое значение, характерное для щелочноземельных металлов, определяющее его выраженные металлические и восстановительные свойства.
Стронций — элемент 2-й (IIА) группы, занимающий место в 5-м периоде между рубидием и иттрием, а также находящийся в одной подгруппе между кальцием и барием.
Если представить эту характеристику как «силу притяжения» чужих электронов, то у атома стронция эта способность выражена крайне слабо по сравнению с неметаллами и большинством переходных элементов.
Его валентные электроны удерживаются ядром очень слабо из-за большого атомного радиуса, поэтому атом легко отдаёт их при химических взаимодействиях.
Наличие двух валентных электронов (5s2) 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 низкие значения во всех шкалах подтверждают их высокую способность отдавать электроны и формировать ионные химические связи.
| Шкала | Что измеряется | Значение для Sr |
|---|---|---|
| Полинга | Энергии химических связей | 0,95 |
| Малликена | Энергия ионизации + сродство к электрону | 0,91 |
| Олреда–Рохова | Эффективный заряд ядра и ковалентный радиус | 0,99 |
| Аллена | Средняя энергия валентных электронов | 0,990 |
Шкала Полинга является наиболее распространенной и традиционно применяется в школьных и университетских программах.
Значение для стронция составляет (0,95). Оно наглядно показывает, что стронций относится к типичным и весьма активным металлам.
В отличие от элементов средних групп, стронций практически всегда образует связи с высокой долей ионности.
Смотреть полную таблицу электроотрицательности для всех элементов.
Шкала Малликена основана на энергетических характеристиках изолированного атома:
Первая энергия ионизации I = 549,5 кДж/моль — энергия, необходимая для отрыва первого валентного 5s-электрона.
Сродство к электрону E = 5,0 кДж/моль — энергия, выделяющаяся при присоединении электрона.
Формула: χ = ½ (I + E). В пересчете на относительные единицы шкала Малликена дает значение около (0,91), отражающее слабую удерживающую способность ядра.
Олред и Рохов рассчитывают ЭО исходя из кулоновской силы притяжения внешних электронов к ядру:
где Zэфф — эффективный заряд ядра, r — радиус атома.
Из-за большого атомного радиуса (215 пм) расчетное значение составляет (0,99).
Шкала Ларри Аллена рассчитывается через среднюю энергию валентных электронов:
где Ei — энергии ионизации валентных электронов, n — их количество.
Для стронция с его двумя валентными (5s2) электронами шкала Аллена дает значение (0,990).
По шкале Аллена стронций удерживает валентные электроны гораздо слабее, чем кальций или магний, что объясняет возрастание его металлической активности в подгруппе.
Стронций — элемент 2-й группы 5-го периода с атомным номером 38. Конфигурация — 1s22s22p63s23p63d104s24p65s2 (или [Kr]5s2).
Два валентных электрона находятся на 5-м энергетическом уровне. Электронные слои 1–4 экранируют заряд ядра (+38), значительно слабее удерживая внешние электроны.
При этом атомный радиус стронция велик (около 215 пм).
Атому энергетически чрезвычайно выгодно отдавать валентные электроны при химических реакциях, формируя устойчивую внешнюю оболочку инертного газа криптона.
Сравнение с элементами 5-го периода:
| Элемент | ЭО (Полинг) | Электронная конфигурация |
|---|---|---|
| Rb (рубидий) | 0,82 | [Kr] 5s1 |
| Sr (стронций) | 0,95 | [Kr] 5s2 |
| Y (иттрий) | 1,22 | [Kr] 4d1 5s2 |
| I (йод) | 2,66 | [Kr] 4d10 5s2 5p5 |
По мере движения слева направо по периоду от рубидия к йоду ЭО закономерно возрастает из-за увеличения заряда ядра и уменьшения атомного радиуса.
Низкое значение электроотрицательности стронция определяет выраженный ионный характер его соединений:
Характерные особенности стронция:
| 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 |
При движении сверху вниз по 2-й группе от бериллия к барию ЭО планомерно уменьшается, так как увеличивается радиус атома и количество электронных слоев.
Значение ЭО по Полингу (0,95) определяет стабильное химическое поведение стронция в химических реакциях.
Эта характеристика обуславливает ключевые свойства элемента:
Причина проста: после отдачи двух валентных электронов атом стронция приобретает устойчивую электронную конфигурацию благородного газа криптона (1s22s22p63s23p63d104s24p6).
Главное правило: при участии в реакциях с неметаллами стронций отдаёт два электрона, проявляя в соединениях степень окисления +2.
На внешнем уровне у атома стронция в основном состоянии находится пара 5s-электронов.
При образовании химических связей оба 5s-электрона принимают участие в связывании или полностью отдаются атому-акцептору.
По этой причине валентность стронция в соединениях всегда равна II.
Краткий итог: электронное строение 5s2 определяет постоянную валентность стронция, равную II.
Электроотрицательность стронция вытекает из строения его электронной оболочки.
Электронная формула стронция: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 5s2
На внешнем энергетическом уровне находятся 2 валентных электрона.
Два ключевых фактора:
Значение электроотрицательности (0,95) — это прямое следствие формулы [Kr] 5s2.
Благодаря своей электронной структуре и низкому значению ЭО стронций широко используется:
В отличие от магния и кальция:
Электроотрицательность стронция (по Полингу равна 0,95):
Таким образом, стронций выступает классическим примером щелочноземельного металла с низкой электроотрицательностью.
Правильные ответы: 1, 3, 4.
Разбор ошибок:
2 — неверно: электроотрицательность стронция (0,95) ниже, чем у кальция (1,00).
5 — неверно: стронций проявляет характерную степень окисления +2.
По шкале Полинга электроотрицательность стронция равна 0,95.
Из-за низкого значения ЭО (0,95) стронций легко отдаёт электроны, образуя оксид и гидроксид с ярко выраженными основными свойствами.
Из-за низкой электроотрицательности стронций образует преимущественно ионные химические связи с неметаллами.