CC BY
31
Краткие сообщения
УДК 544.31+546.4
ЭНТАЛЬПИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ГАЗООБРАЗНЫХ ДВУХЗАРЯДНЫХ КАТИОНОВ ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ
А.Г. Рябухин, О.Н. Груба
Показано, что изменения энтальпий образования газообразных двухзарядных катионов щелочноземельных металлов равны энтальпиям электромагнитного взаимодействия «ядро-электрон» в соответствии с разработанной ранее моделью.
Ключевые слова: энтальпия образования, катион, электрон, потенциал ионизации, электромагнитное взаимодействие.
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. Са-Яа - «полные аналоги», обладающие электронным строением [(п-2^2р6(п-1^2р6]. По определению
А ГН ° (Ме2+, г )= А г Н ° (Ме0,г)+ Е ]Г I + 2АН ° [е,г ]. (1)
Здесь Е = 96,4845 6-103 Кл-моль 1 - постоянная Фарадея; I - потенциал ионизации, эВ;
АН ° (е ,г) = 6,1965 - молярная энтальпия электронного газа [2].
В соответствии с моделью [2]
А ГН ° (Ме2+ ,г )= АН о + АН вз = 83,581726 z2к z2Afl + 103,19053 Лм (к.ч>к^Л /¿2+ . (2)
Для полных электронных аналогов - щелочноземельных металлов (Ca—Ra):
А = аОЦК 'аГЦК + априм = "3 3“ + 1= 1,2721бб.
У2 =аоцк 'агцк = ~4~'(^ _ 1) = 0,139340.
Уравнение (2) для щелочноземельных металлов принимает вид
АГН° (Ме2+,г) = 850,638 +1088,0571/^+ . (3)
Исходные данные и результаты расчетов приведены в таблице и на рисунке.
Стандартная энтальпия образования (СЭО) газообразных двухзарядных катионов щелочноземельных металлов
Ме г(Ме2+), [2] АГН° (Ме0, г), [3-5] 2 ЕI, эВ, [3] А ГН ° (Ме2+, г), ур. (1) А ГН ° (Ме2+, г), ур. (3)
1 2 3 4 5
О сз сч 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
Ва 1,35105 174,890+4,184 15,25140 1655,335+4,197 1655,980
Яа 1,38269 136,950+2,092 15,42620 1637,733+2,169 1637,551
чо ЗД ОС 0, 148,950+1,255 22,68137 2349,745+1,279 2364,608
Краткие сообщения
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 - (электронное строение иона М^2+ ^^2р6;) структурные функции ^ и ^ 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 модели 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.
Литература
1. Груба, О.Н. Энтальпия электромагнитного взаимодействия, потенциал ионизации и энтальпия образования катиона / О.Н. Груба, Н.В. Германюк, А.Г. Рябухин // Вестник ЮУрГУ. Серия «Химия». - 2013. - Т. 5, № 2. - С. 21-25.
2. Рябухин, А.Г. Эффективные ионные радиусы. Энтальпия кристаллической решетки. Энтальпия гидратации ионов: монография / А.Г. Рябухин. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2000. -115 с.
3. Энергия разрыва химических связей. Потенциалы ионизации и сродство к электрону. Спр. изд. / под ред. В.Н. Кондратьева. - М.: Наука, 1974. - 351 с.
4. Киреев, В.А. Методы практических расчетов в термодинамике химических реакций / В.А. Киреев. - М.: Химия, 1970. - 519 с.
5. Свойства элементов: Справочник / под ред. Г.В. Самсонова. - М.: Металлургия, 1975. -
Ч. 1. - 599 с.
Рябухин Александр Г ригорьевич - доктор химических наук, профессор, кафедра физической химии, Южно-Уральский государственный университет. 454080, г. Челябинск, пр. им. В.И. Ленина, 76. E-mail: ryabukhin@inbox.ru
Груба Оксана Николаевна - кандидат химических наук, доцент, кафедра неорганической химии, Южно-Уральский государственный университет. 454080, г. Челябинск, пр. им. В.И. Ленина, 76. E-mail: grox73@mail.ru
г_1(Ме2+, г), А"1
Зависимость энтальпии образования А,Н ° (Ме21, г) полных аналогов ЩЗМ от их обратных радиусов
52
Вестник ЮУрГУ. Серия «Химия»
Рябухин А.Г., Груба О.Н.
Энтальпия образования газообразных двухзарядных катионов
щелочноземельных металлов
Bulletin of the South Ural State University
Series “Chemistry” _______________2013, vol. 5, no. 3, pp. 51-53
FORMATION ENTHALPY OF DOUBLY CHARGED CATIONS OF ALKALINE-EARTH METALS IN GAS PHASE
A.G. Ryabukhin, South Ural State University, Chelyabinsk, Russian Federation, ryabukhin@inbox.ru O.N. Gruba, South Ural State University, Chelyabinsk, Russian Federation, grox73@mail.ru
In accordance with the previously developed model it is shown that the formation enthalpy changes of doubly charged cations of alkaline-earth metals in a gas phase are equal to the enthalpy of the «nucleus-electron» electromagnetic interaction.
Keywords: enthalpy of formation, cation, electron, ionization potential, electromagnetic interaction.
References
1. Gruba O.N., Germanjuk N.V., Rjabuhin A.G. Enthalpy electromagnetic interaction, the ionization potential and the enthalpy of cationic [Jental'pija jelektromagnitnogo vzaimodejstvija, potencial io-nizacii i jental'pija obrazovanija kationa]. Vestnik JuUrGU. Serija «Himija» [Bulletin of the South Ural State University. Series «Chemistry»]. 2013, Vol. 5, no. 2, pp. 21-25.
2. Rjabuhin A.G. Jeffektivnye ionnye radiusy. Jental'pija kristallicheskoj reshetki. Jental'pija gidra-tacii ionov: monografija [Effective Ionic Radii. Enthalpy of the Crystal Lattice. Enthalpy of Hydration of Ions: Monograph]. Chelyabinsk, SUSU Publ., 2000. 115 p.
3. Energy Required to Break Chemical Bonds. The Ionization Potentials and Electron Affinities. RB / Ed. VN Kondratiev. [Jenergija razryva himich eskih svjazej. Potencialy ionizacii i srodstvo k jelektro-nu. Spr. izd. /Pod red. V.N. Kondrat'eva]. Moscow, Nauka Publ., 1974. 351 p.
4. Kireev V.A. Metody prakticheskih raschetov v termodinamike himicheskih reakcij [Methods of Practical Calculations in Thermodynamics of Chemical Reactions]. Moscow, Publ. Chemistry, 1970. 519 p.
5. Properties of Elements: RB / Ed. G.V. Samsonov [Svojstva jelementov: Spravochnik /pod red. G.V. Samsonova]. Moscow, Publ. Metallurgy, Part 1, 1975. 599 p.
Поступила в редакцию 24 мая 2013 г.
