Теория:
По шкале Полинга электроотрицательность тербия (Tb) составляет 1,20 — это типичное низкое значение для лантаноидов.
Отражающее его выраженный металлический характер и сильные восстановительные свойства.
Тербий — f‑элемент (лантаноид) 6‑го периода с частично заполненной 4f‑оболочкой (4f96s2).
Если рассматривать эту характеристику как способность стягивать на себя электронную плотность, у атома тербия она выражена слабо.
Его валентные электроны экранируются внутренними f‑орбиталями и легко отдаются в химических реакциях.
Завершённая внутренняя структура 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 термодинамические характеристики.
| Шкала | Что измеряется | Значение для Tb |
|---|---|---|
| Полинга | Энергии химических связей | 1,20 |
| Малликена | Энергия ионизации + сродство к электрону | ~1,10 |
| Олреда–Рохова | Эффективный заряд ядра и ковалентный радиус | 1,10 |
| Аллена | Средняя энергия валентных электронов | 1,100 |
Данная система расчёта пользуется наибольшей популярностью в академической литературе.
Цифровой показатель 1,20 наглядно подтверждает сильные восстановительные качества металла и его склонность к образованию солеподобных соединений.
Это обуславливает преобладание ионного характера связей в оксиде Tb2O3 и галогенидах тербия.
Смотреть полную таблицу электроотрицательности для всех элементов.
Методика базируется на квантово-химических характеристиках изолированной частицы:
Первая энергия ионизации I = 565,8 кДж/моль — энергия, требуемая для отрыва внешнего электрона.
Сродство к электрону E — около нулевое значение, характерное для редкоземельных металлов.
Формула: χ = ½ (I + E).
С учётом расчётных параметров метод Малликена выдает результат около 1,10.
Авторы вычисляют показатель через электростатическое притяжение периферийных зарядов ядром:
где Zэфф — эффективный заряд ядра, r — радиус атома.
С учётом радиуса 178 пм и параметров экранирования расчетное значение составляет 1,10.
Подход основан на вычислении усреднённой энергии валентных подуровней:
где Ei — энергии ионизации валентных электронов, n — их количество.
Для конфигурации 4f96s2 расчёт по Аллену дает 1,100.
Полученная величина демонстрирует слабую способность удерживать внешние электронные оболочки.
Тербий — элемент семейства лантаноидов 6‑го периода с атомным порядковым номером 65.
Конфигурация внешней оболочки — [Xe] 4f9 6s2.
Присутствие заполняющегося глубокого f‑подуровня сопровождается эффектом лантаноидного сжатия, однако общая удаленность 6s‑орбиталей от ядра (+65) сохраняет низкую ЭО.
В сравнении с ранними d‑металлами тербий легко расстается с валентными зарядами, проявляя типичные металлические свойства.
Сравнение с другими лантаноидами:
| Элемент | ЭО (Полинг) | Электронная конфигурация |
|---|---|---|
| La (лантан) | 1,10 | [Xe] 5d1 6s2 |
| Tb (тербий) | 1,20 | [Xe] 4f9 6s2 |
| Lu (лютеций) | 1,27 | [Xe] 4f14 5d1 6s2 |
Закономерное плавное возрастание ЭО в ряду лантаноидов слева направо связано с уменьшением радиуса атомов из‑за роста эффективного заряда ядра.
Низкая 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 |
| Tb (тербий) | 1,20 | 565,8 | 178 |
| Pt (платина) | 2,28 | 870,0 | 139 |
| Au (золото) | 2,54 | 890,1 | 144 |
Внутри шестого периода тербий располагается в группе редких земель, существенно уступая по показателю ЭО благородным металлам конца периода.
Показатель ЭО (1,20) задает устойчивое валентное состояние элемента в химических процессах:
Причина кроется в энергетической выгоде перехода в трехвалентное состояние с частичным экранированием f-оболочки.
Главное правило: в подавляющем большинстве химических соединений тербий проявляет степень окисления +3.
На внешней оболочке свободного атома находятся два 6s‑электрона, а также электроны f‑подуровня, способные участвовать в образовании связей.
В подавляющем числе реакций реализуется валентность, равная III (реже IV).
Краткий итог: электронное строение закрепляет за тербием стандартную валентность III.
Строение электронной оболочки полностью определяет физико-химический профиль. Формула: [Xe] 4f9 6s2.
На внешнем энергетическом уровне располагаются 2 валентных 6s‑электрона (при участии f‑электронов).
Два ключевых фактора:
Величина ЭО (1,20) напрямую вытекает из формулы [Xe] 4f9 6s2.
Уникальные свойства элемента находят технологическое применение:
Электроотрицательность тербия (по Полингу — 1,20):
Отражает слабое удержание внешних электронов экранированным ядром.
Определяет высокую химическую активность среди редкоземельных металлов.
Фиксирует постоянную степень окисления +3 (и устойчивую +4).
Объясняет преобладание ионного характера связей в соединениях.
Таким образом, тербий представляет собой классический лантаноид с низкой электроотрицательностью и характерными металлическими свойствами.
Правильные ответы: 1, 3, 4.
Разбор ошибок:
2 — неверно: ЭО тербия (1,20) значительно ниже, чем у фтора (3,98).
5 — неверно: тербий — типичный редкоземельный металл.
По шкале Полинга электроотрицательность тербия составляет 1,20.
Тербий образует соединения преимущественно со степенью окисления +3, а также +4.
Наличие глубокой 4f9-оболочки экранирует заряд ядра, ослабляя притяжение внешних 6s-электронов.