2023 Autor: Jake Johnson | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-05-24 23:12
U najtežim elementima grupe 13 u periodnom sistemu, čiji su valentni elektroni ns2 np1, može se vidjeti da je potrebna velika količina energije za promociju elektrona sa ns nivoa na np nivo. Ovaj fenomen se naziva efekat inertnog para i primećuje se pre svega u slučaju talijuma. To je jedan od efekata koji proizlazi iz primjene teorije relativnosti na kvantni model veznih orbita.
Klasičan primjer ovog efekta, kao što smo već rekli, je talij (Tl). Valentni elektroni u ovom elementu su 6s2 6p1. Budući da je 6s orbitala skupljena i stoga bliže jezgru i dalje od 6p orbitale nego u klasičnom kvantnom modelu, elektroni u 6s orbitali su visoko stabilizirani i nerado napreduju na 6p orbitali ili formiraju veze. Bilo bi potrebno mnogo energije, tačnije 4848 kJ po molu talijuma da se uklone 6s elektroni sa njihove orbitale. Zato je u većini spojeva u kojima nalazimo talij njegovo oksidacijsko stanje I, pri čemu samo 6p elektron učestvuje u vezama. Uočena su neka jedinjenja sa talijem u oksidacionom stanju III, ali su retka.
Efekat inertnog para se može uočiti posebno kod težih elemenata p bloka, od talijuma do radona. Relativistički i zaštitni efekti odgovorni su za to što u svim elementimaperiod 6 (talijum, olovo, polonijum) imaju veću energiju jonizacije od elemenata iz perioda 5, i malo je verovatno da će njihovi 6s elektroni učestvovati u hemijskom vezivanju.
U živi, elementu koji prethodi taliju u periodnom sistemu, postoji i velika kontrakcija 6s orbitale, a njeni 5d10 i 6s2 valentni elektroni su veoma stabilni, tako da ne oksidira lako.
Efekat inertnog para se takođe može primetiti u elementima grupe 14 i sledećim, kao što su olovo i bizmut i kalaj.
U elektronima 5s orbitale, uočavamo efekat sličan onom inertnog para 6s orbitale, ali manje izražen.
Pogledajmo glavni primjer. Valentni elektroni ovog elementa su 6s2, 6p2. Najčešće oksidaciono stanje olova je 2, za razliku od lakših hemijskih elemenata njegove grupe, gde je najčešće oksidaciono stanje 4. Uočena je velika tendencija da olovo IV reaguje i postane olovo II. Hlorid olovo IV, na primjer, spontano se razlaže na sobnoj temperaturi do klorida olova II i plinovitog hlora.
Olov IV oksid se takođe razlaže, ako dodamo toplotu, na olovo II oksid i kiseonik.
Objašnjenje za najstabilnije stanje oksidacije olova koje je II je efekat inertnog para, gde su elektroni u orbitali 6s bliže jezgru nego što bi se moglo pretpostaviti kvantna teorija, i imaju malu verovatnoću da učestvuju u linkovi.
