Влияние химических факторов на кристаллическое строение металлов второй группы

Перечень свойств тяжелых щелочноземельных элементов, указы-

вающих на их закономерное сходство со свойствами щелочных ме-

таллов, не ограничивается перечисленными примерами. Следует от-

метить, что даже степень окисления + 1 для щелочноземельных эле-

ментов в химических соединениях также нельзя считать слишком

экзотичной. Электролиз расплава хлорида бария (BaCl

) приводит

к образованию на катоде BaCl, что значительно затрудняет получе-

ние металлического бария электрохимическим способом. Таким обра-

зом, при переходе от легких элементов второй группы (Be, Mg, Ca,

Sr) к барию и радию имеет место закономерное сближение физико-

химических свойств с соответствующими характеристиками элемен-

тов первой группы. Это указывает на заметную групповую “неодно-

родность” щелочноземельных металлов, которая полностью игнори-

ровалась в концепции Энгеля – Брюэра, в зонной теории, а также в

других подходах к описанию кристаллического строения металлов и

сплавов (например, теория свободного “электронного газа”).

Анализируя донорно-акцепторные свойства элементов второй

группы, А.А. Годовиков показал, что электроотрицательность, срод-

ство к электрону и другие энергетические и силовые характеристики

у бериллия и магния не позволяют отнести легкие элементы вто-

рой группы к щелочным металлам, что полностью соответствует их

химическим свойствам [3, 8].

Поскольку современные представления о природе металлической

связи основаны на взаимодействии атомных остовов с делокализо-

ванными валентными электронами, заселяющими гибридные атомные

орбитали [3, 6], вопрос о существовании ионизированных атомов (ка-

тионов) в кристаллической решетке не требует специального обсу-

ждения. Вероятнее всего, существование катионов в узлах кристалли-

ческой решетки металлов, учитывая свободное движение валентных

электронов в зоне проводимости, имеет динамический характер.

С одной стороны, уменьшение энергии ионизации существенно

влияет на возрастание времени “жизни” ионизированного состояния,

что в свою очередь должно вызывать кулоновское отталкивание поло-

жительно заряженных остовов металла. В связи с этим для элементов

первой группы кулоновское отталкивание, скорее всего, будет больше

по сравнению с кулоновским отталкиванием у металлов, обладаю-

щих более высокими значениями энергии ионизации, что приводит к

“разрыхлению” плотнейшей упаковки. С другой стороны, для боль-

шинства известных металлов первые энергии ионизации принадлежат

к интервалу 6,5. . . 10,5 эВ [8], т.е. сопоставимы со значениями энер-

гий бериллия и магния, однако далеко не все из них кристаллизуются

ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2015. № 5

119