Энтальпия образования газообразных двухзарядных катионов щелочноземельных металлов

В работе [1] на примере щелочных металлов показано, что изменение энтальпии образования катиона металла равно энтальпии электромагнитного взаимодействия «ядро-электрон» и обратно пропорционально ионному радиусу.

Рассмотрим возможность применения модели к двухзарядным катионам щелочноземельных металлов. Ca-Ra – «полные аналоги», обладающие электронным строением [(n-2)s2p6(n-1)s2p6].

По определению

A _fH ° ( ме^{2 +} ,г ) = A _f H ° ( ме⁰,г ) + F ]2 1 + 2A H ° [ ё ,г ] .                    (1)

Здесь F = 96,48456∙10³ Кл∙моль^-1 – постоянная Фарадея; I – потенциал ионизации, эВ; AH ° ( e ,г ) = 6,1965 - молярная энтальпия электронного газа [2].

В соответствии с моделью [2]

A f H ° ( Ме^{2 +} ,г ) = А Н о + А Н в₃ = 83,581726 z² z f 1 + 103 , 19053 A m ( к.ч. ) z_Kz_Af 2 r А .    (2)

Ме

Для полных электронных аналогов – щелочноземельных металлов (Ca-Ra):

• ^f I = ^a ОЦК "^a ГЦК ^{+ a} прим = “3   3 ⁺ 1= ^1,272166.

• ^f 2 =^а ОЦК "^а ГЦК =     " ( - 1 ) = ⁰,¹³⁹³⁴0.

Уравнение (2) для щелочноземельных металлов принимает вид

A _fH ° ( Ме^{2 +} ,г ) = 850,638 + 1088,0571 r ^.                        (3)

Исходные данные и результаты расчетов приведены в таблице и на рисунке.

Стандартная энтальпия образования (СЭО) газообразных двухзарядных катионов щелочноземельных металлов

Ме r (Ме2+), [2]	A f H 0 ( Me0, г ) , [3–5]	E I , эВ, [3]	A f H 0 ( Me2 + , г ) , ур. (1)	A f H 0 ( Me2 + , г ) , ур. (3)
1	2	3	4	5
Сa 1,01202	178,238 ± 1,674	17,98448	1925,856 ± 1,687	1925,772
Sr 1,15779	164,013 ± 0,418	16,72430	1790,043 ± 1,342	1790,408
Ba 1,35105	174,890 ± 4,184	15,25140	1655,335 ± 4,197	1655,980
Ra 1,38269	136,950 ± 2,092	15,42620	1637,733 ± 2,169	1637,551
Mg 0,71864	148,950 ± 1,255	22,68137	2349,745 ± 1,279	2364,608

Краткие сообщения

Зависимость энтальпии образования Д _fH° ( Me^{2 +} , г )

полных аналогов ЩЗМ от их обратных радиусов

Сравнение расчетных и справочных значений стандартных энтальпий образования катионов щелочноземельных металлов в газообразном состоянии (колонки 4 и 5 таблицы) показывает их хорошее согласие, что подтверждает адекватность модели.

Для «связующего» элемента - Mg (электронное строение иона Mg²⁺ 1s²2s²p⁶;) структурные функции f 1 и f 2 имеют иные численные значения.

В таблице (строка 5) помещены справочные величины и результаты расчетов для газообразного магния по уравнениям (1) и (3). Как и следовало ожидать, расчет по уравнению (3) дает величину, не согласующуюся с экспериментом - уравнение (1).

Проведенные вычисления подтверждают возможность с помощью использованной мо дели уточнять величины вторых потенциалов ионизации, так как для ряда элементов они измерены с малой точностью.

Заключение

• 1.    На примере двухзарядных катионов щелочноземельных металлов в газовой фазе подтверждена адекватность разработанной ранее модели о зависимости энтальпии образования катионов от энтальпии электромагнитного взаимодействия в соответствии с законом Кулона.

• 2.    Подтверждена целесообразность предложенного разделения групп Периодической системы на «начальные», «связующие» элементы и «полные аналоги», руководствуясь электронным строением катионов со степенью окисления, равной номеру группы.