Теория:
По шкале Полинга электроотрицательность технеция (Tc) равна (1,9), это сравнительно высокое значение для переходных металлов VIB–VIIB групп.
Определяющее его склонность проявлять свойства благородных металлов, слабое взаимодействие с кислотами-неокислителями и стабильность высших состояний окисления.
Технеций — искусственно полученный радиоактивный элемент 7-й (VIIB) группы 5-го периода, занимающий место между марганцем и рением.
Если представить эту характеристику как «силу притяжения» чужих электронов, то у атома технеция эта способность выражена заметно сильнее, чем у марганца (1,55), и сопоставима со свойствами рения (1,9).
Его валентные электроны удерживаются ядром достаточно прочно, что снижает активность элемента как простого вещества и благоприятствует образованию ковалентных связей в анионах и комплексах.
Наличие семи валентных электронов (4d55s2) влечёт три основных химических следствия:
Содержание страницы
Электроотрицательность (ЭО) — условная величина, отражающая способность атома в молекуле смещать к себе общие электронные пары.
Для переходных 4d-металлов различие между значениями в разных шкалах отражает вклад d-электронов в химическую связь и особенности экранирования заряда ядра.
| Шкала | Что измеряется | Значение для Tc |
|---|---|---|
| Полинга | Энергии химических связей | 1,9 |
| Малликена | Энергия ионизации + сродство к электрону | 1,47 |
| Олреда–Рохова | Эффективный заряд ядра и ковалентный радиус | 1,36 |
| Аллена | Средняя энергия валентных электронов | 1,360 |
Шкала Полинга является наиболее распространенной при оценке реакционной способности переходных элементов.
Значение для технеция составляет (1,9). Оно показывает, что технеций существенно уступает по металлической активности легким аналогам и приближается по химическому инертному характеру к платиновым металлам.
В отличие от марганца, технеций образует ковалентные связи с выраженной устойчивостью высших кислородных соединений.
Смотреть полную таблицу электроотрицательности для всех элементов.
Шкала Малликена основана на энергетических характеристиках изолированного атома:
Первая энергия ионизации I = 702 кДж/моль — энергия, необходимая для отрыва первого внешнего 5s-электрона.
Сродство к электрону E = 53 кДж/моль — энергия, выделяющаяся при присоединении электрона.
Формула: χ = ½ (I + E).
В пересчете на относительные единицы шкала Малликена дает значение около **1,47**, отражающее среднее удерживающее действие d-оболочки.
Олред и Рохов рассчитывают ЭО исходя из кулоновской силы притяжения внешних электронов к ядру:
где Zэфф — эффективный заряд ядра, r — радиус атома.
Для технеция (атомный радиус 136 пм, заряд ядра +43) с учётом эффективного экранирования d-электронами расчетное значение составляет (1,36).
Шкала Ларри Аллена рассчитывается через средняя энергию валентных электронов:
где Ei — энергии ионизации валентных электронов, n — их количество.
Для технеция с его семью валентными (4d55s2) электронами шкала Аллена дает значение (1,360).
По шкале Аллена технеций демонстрирует относительно стабильную d-оболочку, что объясняет промежуточный характер его химических свойств в подгруппе.
Технеций — элемент 7-й группы 5-го периода с атомным номером 43. Электронная конфигурация — 1s22s22p63s23p63d104s24p64d55s2 (или [Kr]4d55s2).
Семь валентных электронов распределены между 4d- и 5s-орбиталями. Заряд ядра (+43) сжимает электронные слои гораздо эффективнее, чем у марганца (+25).
Эффект лантаноидного сжатия и эффективный заряд ядра делают атомный радиус (136 пм) практически равным радиусу рения.
По этой причине валентные электроны притягиваются к ядру достаточно прочно, затрудняя образование простых ионных катионов высокой степени зарядности.
Сравнение с элементами 7-й (VIIB) группы:
| Элемент | ЭО (Полинг) | Электронная конфигурация |
|---|---|---|
| Mn (марганец) | 1,55 | [Ar] 3d5 4s2 |
| Tc (технеций) | 1,90 | [Kr] 4d5 5s2 |
| Re (рений) | 1,90 | [Xe] 4f14 5d5 6s2 |
При переходе от 3d- к 4d-элементам ЭО возрастает с 1,55 до 1,90 из-за усиления поля ядра и увеличения доли ковалентности связей.
Повышенное значение электроотрицательности технеция определяет преимущественно ковалентный характер его химических соединений:
Характерные особенности технеция:
| Элемент | ЭО (Полинг) | Первая энергия ионизации, кДж/моль | Атомный радиус, пм |
|---|---|---|---|
| Mo (молибден) | 2,16 | 684,3 | 139 |
| Tc (технеций) | 1,90 | 702,0 | 136 |
| Ru (рутений) | 2,20 | 710,2 | 134 |
| Rh (родий) | 2,28 | 719,7 | 134 |
По периоду слева направо сохраняется общая тенденция к увеличению электроотрицательности, однако d-элементы демонстрируют более плавное изменение из-за заполнения внутренних d-орбиталей.
Значение ЭО по Полингу (1,9) определяет склонность технеция отдавать электроны преимущественно сильным окислителям с образованием ковалентных связей.
Эта характеристика обуславливает ключевые состояния элемента:
Главное правило: технеций благодаря высокой ЭО легко образует прочные ковалентные оксоанионы, в которых находится в максимальной степени окисления +7.
Валентные возможности технеция определяются наличием 7 электронов (4d55s2) и свободных d-орбиталей.
В зависимости от характера химической связи и партнеров по реакции технеций проявляет переменные валентные состояния от I до VII. Наиболее характерна валентность VII в кислородных соединениях.
Краткий итог: электронное строение 4d55s2 обеспечивает технецию способность использовать все 7 валентных электронов для образования ковалентных связей.
Электроотрицательность технеция напрямую связана с заполнением его валентного слоя.
Электронная формула технеция: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d5 5s2
На валентном уровне находятся 7 электронов (полузаполненный 4d-подуровень и заполненный 5s-подуровень).
Два ключевых фактора:
Значение электроотрицательности (1,9) — это прямое следствие формулы [Kr] 4d5 5s2.
Благодаря свойствам связей и радиоактивным характеристикам технеций активно применяется:
В отличие от марганца:
Электроотрицательность технеция (по Полингу равна 1,9):
Таким образом, технеций является характерным тяжелым d-металлом с повышенной электроотрицательностью.
Правильные ответы: 1, 3, 4.
Разбор ошибок:
2 — неверно: электроотрицательность технеция (1,9) выше, чем у марганца (1,55).
5 — неверно: технеций химически малоактивен и с водой при обычных условиях не реагирует.
По шкале Полинга электроотрицательность технеция равна 1,9.
Из-за близких значений ЭО (1,9) и сходных атомных радиусов, обусловленных d- и f-сжатием у тяжелых элементов.
Наиболее устойчивой является степень окисления +7 в составе устойчивых пертехнетатов.