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The inert pair effect is the tendency of the electrons in the outermost atomic s orbital to remain unionized or unshared in compounds of post-transition metals. The term inert pair effect is often used in relation to the increasing stability of oxidation states that are two less than the group valency for the heavier elements of groups 13, 14, 15 and 16. The term "inert pair" was first proposed by Nevil Sidgwick in 1927. The name suggests that the s electrons are more tightly bound to the nucleus and therefore more difficult to ionize.

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  • Inert pair effect
  • Effekt des inerten Elektronenpaares
  • Efecto del par inerte
  • Effetto della coppia inerte
  • Effet de paire inerte
  • 不活性電子対効果
  • 惰性电子对效应
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  • The inert pair effect is the tendency of the electrons in the outermost atomic s orbital to remain unionized or unshared in compounds of post-transition metals. The term inert pair effect is often used in relation to the increasing stability of oxidation states that are two less than the group valency for the heavier elements of groups 13, 14, 15 and 16. The term "inert pair" was first proposed by Nevil Sidgwick in 1927. The name suggests that the s electrons are more tightly bound to the nucleus and therefore more difficult to ionize.
  • En chimie inorganique, l'effet de paire inerte désigne la tendance des électrons dans l'orbitale s extérieure de demeurer non-ionisés et non-partagés aux composés des métaux du bloc p du tableau périodique. Ce terme, proposé par Nevil Sidgwick en 1927, est souvent employé pour décrire la stabilité des états d'oxydation égaux à la valence du groupe moins deux, aux éléments plus lourds des groupes 13, 14, 15 et 16.
  • Der Effekt des inerten Elektronenpaares oder Inert-Pair-Effect ist ein relativistischer Effekt, der die bevorzugte Bildung von Ionen mit zwei Oxidationsstufen unterhalb der zu erwartenden beschreibt. Dies geschieht bei Elementen mit p-Elektronen ab der 13. Gruppe (3. Hauptgruppe).
  • El efecto del par inerte es la inercia de los átomos de los elementos del sexto periodo a partir del mercurio para promocionar un electrón desde el orbital 6s más contraído hacia orbitales 6p menos contraídos -efectos relativistas sobre orbitales de enlace-, separándose más estos niveles energéticos en relación a modelos sin correcciones relativistas. Por ello, la promoción electrónica 6s2 6p1 a 6s16p2 para el talio es muy alta, 543 kJmol-1, lo que fuerza al talio a desarrollar una química casi del estado I. El conjunto 6s2 mecanocuántico estable es lo que denominamos efecto del par inerte que se deja notar con gran potencia a lo largo de los elementos más pesados del bloque p, desde talio a radón. Esto implica que en el grupo 13 de la tabla periódica la estabilidad del estado de oxidación
  • 不活性電子対効果(ふかっせいでんしついこうか、inert-pair effect)とは、広義には第四周期以降の、狭義には第六周期の第13族元素~第17族元素において原子価殻のs軌道にある電子が化学的に不活性に見える現象を指す。この言葉は1927年にネヴィル・ヴィンセント・シドウィックによってはじめて用いられた。 第四周期以降の第13族元素~第17族元素では族によって決まる最高酸化数よりも2少ない酸化数の化合物が安定になる傾向がしばしば見られる。例えば第四周期においては、ヒ素のハロゲン化物は5価よりも3価をとる傾向があり、セレンの酸化物や酸素酸は6価よりも4価の方が安定であり、臭素では臭素酸から過臭素酸への酸化が非常に困難である、といった現象が知られている。第五周期では、インジウム、スズ、アンチモンの塩化物はそれぞれ最高酸化数とそれよりも2少ない酸化数の化合物が両方とも知られている。第六周期になると、タリウム、鉛、ビスマスにおいては、むしろ最高酸化数の化学種がむしろ不安定であり、それよりも2つ小さい酸化数が安定であることが知られている。この原因として原子価殻のs軌道への核電荷の遮蔽が弱いため、電子雲が原子核近傍に引き寄せられエネルギー的に安定となり価電子としてふるまわないという仮説が唱えられた。そのため、この現象を不活性電子対効果という。
  • Con il termine effetto della coppia inerte si intende la tendenza a non reagire dei due elettroni dell'orbitale s negli elementi più pesanti di post transizione. Il termine è usato spesso anche per significare l'aumento di stabilità di stati di ossidazione che sono inferiori di due unità rispetto al massimo possibile negli elementi più pesanti dei gruppi 13, 14, 15 e 16 (tallio, piombo, bismuto, polonio). Il termine coppia inerte fu introdotto da Nevil Sidgwick nel 1927.
  • 惰性電子對效應是在p區元素化合物中最外層s層電子保持非電離或非分享狀態(即不產生鍵合)之傾向。惰性電子對效應與第III,IV,V,VI族元素最大可能氧化态減去二之氧化價穩定性沿族而下上升之趨向有關。「惰性电子对」一名於一九二七年由西奇威克(Nevil Sidgwick)首先提出。 在第III族中,一價的鉈是穩定的,而三價的鉈則相對活泼而少见。三价铊具有强氧化性,容易被还原为一价铊。一價化合物之穩定性沿族而下而上升。三價化合物之穩定性則沿族而下而下降。沿族而下,第III族元素愈向不易表现出高化合价。 AlI < GaI < InI < TlIAlIII > GaIII > InIII > TlIII 在第IV族,第V族,第VI族元素中亦有類似傾向。在第IV族中,二價化合物之穩定性沿族而下而上升。四價化合物之穩定性則沿族而下而下降。 CII < SiII < GeII < SnII < Pb IICIV > SiIV > GeIV > SnIV > Pb IV 二氧化铅不穩定,是非常强的氧化剂,能把盐酸氧化成氯气,能把锰离子氧化成高锰酸根离子,而一氧化铅则比二氧化铅稳定。三氯化铊和四氯化铅在50摄氏度就分解,而四溴化铅和四碘化铅在常温下根本就不存在。
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  • The inert pair effect is the tendency of the electrons in the outermost atomic s orbital to remain unionized or unshared in compounds of post-transition metals. The term inert pair effect is often used in relation to the increasing stability of oxidation states that are two less than the group valency for the heavier elements of groups 13, 14, 15 and 16. The term "inert pair" was first proposed by Nevil Sidgwick in 1927. The name suggests that the s electrons are more tightly bound to the nucleus and therefore more difficult to ionize.
  • Der Effekt des inerten Elektronenpaares oder Inert-Pair-Effect ist ein relativistischer Effekt, der die bevorzugte Bildung von Ionen mit zwei Oxidationsstufen unterhalb der zu erwartenden beschreibt. Dies geschieht bei Elementen mit p-Elektronen ab der 13. Gruppe (3. Hauptgruppe). Ab der 4. Periode beginnend, aber vor allem ab der 6. Periode bewegen sich die Elektronen in den inneren s-Orbitalen nahezu mit Lichtgeschwindigkeit. Das führt dazu, dass die Masse der s-Elektronen zunimmt und damit ihr mittlerer Abstand zum Kern abnimmt. Das Orbital „schrumpft“ sozusagen. Auf Grund der Orthogonalität der s-Orbitale wirkt sich ein Schrumpfen des 1s Orbitals direkt auf alle höheren s-Orbitale aus, welche somit ebenfalls kontrahieren. Eine Folge daraus ist, dass die Ionisierungsenergien (die normalerweise innerhalb einer Hauptgruppe nach unten abnehmen) zunehmen. So sind etwa die Ionisierungsenergien der s-Elektronen in Thallium größer als in Aluminium.Die s-Elektronen verhalten sich also „inert“ gegen Ionisierung.So bildet sich zum Beispiel Tl-(I) bevorzugt gegenüber Tl-(III) und Pb-(II) leichter als Pb-(IV).
  • El efecto del par inerte es la inercia de los átomos de los elementos del sexto periodo a partir del mercurio para promocionar un electrón desde el orbital 6s más contraído hacia orbitales 6p menos contraídos -efectos relativistas sobre orbitales de enlace-, separándose más estos niveles energéticos en relación a modelos sin correcciones relativistas. Por ello, la promoción electrónica 6s2 6p1 a 6s16p2 para el talio es muy alta, 543 kJmol-1, lo que fuerza al talio a desarrollar una química casi del estado I. El conjunto 6s2 mecanocuántico estable es lo que denominamos efecto del par inerte que se deja notar con gran potencia a lo largo de los elementos más pesados del bloque p, desde talio a radón. Esto implica que en el grupo 13 de la tabla periódica la estabilidad del estado de oxidación I es posible cuando es removido el electrón p. La estabilidad del estado de oxidación I aumenta regularmente con el aumento del número atómico desde aluminio hasta talio. En sentido estricto, el mercurio, que antecede al talio, debería ser considerado por este efecto, ya que tiene un comportamiento químico y físico singular, pues es noble -no se oxida con facilidad- y es líquido a temperatura ambiente por sus débiles enlaces mercurio-mercurio. En el mercurio convergen dos aspectos notables: casi máxima contracción del orbital 6s y gran estabilidad mecanocuántica de su estructura electrónica 5d10 6s2 -pseudogas noble. Esta tendencia de los elementos de mayor número atómico del bloque p, que retienen el par de electrones ns2 como inerte, se observa en los elementos del grupo 14 y siguientes:plomo Pb(IV) y Pb(II); bismuto Bi(V) y Bi(III). Relacionado con esto debemos considerar los elementos de post-transición que forman compuestos donde exhiben estados de oxidación inferior en dos unidades al máximo de su grupo: estaño, Sn(IV) y Sn(II); indio, In(III) e In(I); arsénico, As(V) y As(III); antimonio, Sb(V) y Sb(III). Lógicamente este fenómeno está relacionado con las contracciones previas en las series del bloque d que afectan a la contracción del nivel ns2 para esos elementos. La clave para estas series está en la promoción electrónica ns2np1 a ns1np2 que es muy desfavorable energéticamente * HOLLEMAN, A.F. & WIBERG, EGON. “Inorganic Chemistry”, Academic Press 2001. * HOUSECROFT, C.E. & SHARPE, A.G. “Inorganic Chemistry”, 1st Ed., Prentice Hall, 2001. * NORMAN, N.C.“Periodicity and the p-Block Elements”, Oxford Science Pub., 1994.
  • Con il termine effetto della coppia inerte si intende la tendenza a non reagire dei due elettroni dell'orbitale s negli elementi più pesanti di post transizione. Il termine è usato spesso anche per significare l'aumento di stabilità di stati di ossidazione che sono inferiori di due unità rispetto al massimo possibile negli elementi più pesanti dei gruppi 13, 14, 15 e 16 (tallio, piombo, bismuto, polonio). Il termine coppia inerte fu introdotto da Nevil Sidgwick nel 1927. Ad esempio, nel gruppo 13 gli stati di ossidazione comuni sono +1 e +3. Per il tallio si osserva che lo stato di ossidazione +1 è più stabile, mentre composti nello stato di ossidazione +3 sono più rari. Nel gruppo 13 la stabilità dello stato +1 cresce nella serie Al < Ga < In < Tl. La situazione è analoga nei gruppi 14, 15 e 16, e lo stato di ossidazione più basso di due unità diventa più stabile scendendo lungo il gruppo, anche se nel caso di piombo, bismuto e polonio i due stati di ossidazione sono entrambi ben noti.L'effetto della coppia inerte descrive una situazione di fatto, cioè che i due elettroni s non entrano in gioco, ma non è semplice spiegare perché questo succede. Nel blocco p è comune avere stati di ossidazione spaziati di due unità. La spiegazione più ovvia prevede che l'energia richiesta per rimuovere gli elettroni s aumenti scendendo lungo il gruppo, ma la situazione non è così semplice. La tabella seguente riporta i valori dei potenziali di ionizzazione nel gruppo 13, da alluminio a tallio. L'energia richiesta per la rimozione degli elettroni s corrisponde alla somma del secondo e terzo potenziale di ionizzazione, e si vede che questo valore non ha un andamento regolare. La crescita che si osserva passando da alluminio a gallio è giustificata con la contrazione del blocco d, e la crescita tra indio e tallio è dovuta alla contrazione dei lantanidi e ad effetti relativistici. Va inoltre considerato che i composti in basso stato di ossidazione sono ionici, mentre tendono ad essere covalenti in stati di ossidazione elevati. Tenendo conto di questi effetti di covalenza, Drago nel 1958 ha proposto una spiegazione alternativa all'effetto della coppia inerte. Egli considera che è richiesta meno energia per ossidare un elemento ad uno stato di ossidazione basso, e più energia per ossidarlo ad uno stato di ossidazione elevato. Questa energia spesa deve essere compensata da quella rilasciata dai legami formati, ma in genere l'energia di formazione dei legami cala scendendo lungo un gruppo. Ad esempio, nei cloruri del gruppo 13 l'energia media di legame è 242, 206 e 153 kJ/mol, rispettivamente in GaCl3, InCl3 e TlCl3. Così succede che per gli elementi più pesanti del blocco p la formazione dello stato di ossidazione più elevato è sfavorita. Ulteriori ricerche sugli effetti relativistici hanno confermato questa impostazione. Ad ogni modo, è stato suggerito di utilizzare il termine effetto della coppia inerte come descrizione di un comportamento chimico, e non come spiegazione del medesimo.
  • En chimie inorganique, l'effet de paire inerte désigne la tendance des électrons dans l'orbitale s extérieure de demeurer non-ionisés et non-partagés aux composés des métaux du bloc p du tableau périodique. Ce terme, proposé par Nevil Sidgwick en 1927, est souvent employé pour décrire la stabilité des états d'oxydation égaux à la valence du groupe moins deux, aux éléments plus lourds des groupes 13, 14, 15 et 16.
  • 不活性電子対効果(ふかっせいでんしついこうか、inert-pair effect)とは、広義には第四周期以降の、狭義には第六周期の第13族元素~第17族元素において原子価殻のs軌道にある電子が化学的に不活性に見える現象を指す。この言葉は1927年にネヴィル・ヴィンセント・シドウィックによってはじめて用いられた。 第四周期以降の第13族元素~第17族元素では族によって決まる最高酸化数よりも2少ない酸化数の化合物が安定になる傾向がしばしば見られる。例えば第四周期においては、ヒ素のハロゲン化物は5価よりも3価をとる傾向があり、セレンの酸化物や酸素酸は6価よりも4価の方が安定であり、臭素では臭素酸から過臭素酸への酸化が非常に困難である、といった現象が知られている。第五周期では、インジウム、スズ、アンチモンの塩化物はそれぞれ最高酸化数とそれよりも2少ない酸化数の化合物が両方とも知られている。第六周期になると、タリウム、鉛、ビスマスにおいては、むしろ最高酸化数の化学種がむしろ不安定であり、それよりも2つ小さい酸化数が安定であることが知られている。この原因として原子価殻のs軌道への核電荷の遮蔽が弱いため、電子雲が原子核近傍に引き寄せられエネルギー的に安定となり価電子としてふるまわないという仮説が唱えられた。そのため、この現象を不活性電子対効果という。 しかしそれぞれの元素のs電子のイオン化エネルギー(最高酸化数のイオンを形成するためのエネルギー)と最高酸化数の化合物の安定性には必ずしも相関がないことが分かっている。例えば15族の5価の陽イオンを形成するイオン化エネルギーの総計はヒ素>アンチモン>ビスマスの順であり、これらの中では5価の化合物が安定なのはアンチモンであるという事実に反する。そのため、この不活性電子対効果は単純にs軌道のエネルギー準位が低いために起こっているわけではないと考えられている。 また不活性電子対を持つとされる塩化スズ(II)において、本当にs軌道が結合に関与していないのであれば分子の形は直線形(結合角180度)になるのが最安定配座である。しかし実際の塩化スズ(II)の気体の分子構造は折れ曲がった構造(結合角95度)をとり、s電子が結合に関与していることを示唆している。このような現象はs電子対が立体化学的に活性であると称される。よって実際のところは不活性電子対効果の名に反して、s電子が化学的に不活性になっているわけではないとされる。 一方、14族元素のハロゲン化物の気相での結合エネルギーの測定結果は明らかに化合物の安定性と相関を示す。すなわち、最高酸化数の化学種の結合エネルギーが小さくなることがこの効果の真の原因とされる。結合エネルギーが小さくなる原因については議論があるが、一例として第四周期と第六周期の元素では電気陰性度が大きいため(これも核電荷の遮蔽が弱いことに起因する)、陰性原子との結合が弱まることが原因として挙げられている。
  • 惰性電子對效應是在p區元素化合物中最外層s層電子保持非電離或非分享狀態(即不產生鍵合)之傾向。惰性電子對效應與第III,IV,V,VI族元素最大可能氧化态減去二之氧化價穩定性沿族而下上升之趨向有關。「惰性电子对」一名於一九二七年由西奇威克(Nevil Sidgwick)首先提出。 在第III族中,一價的鉈是穩定的,而三價的鉈則相對活泼而少见。三价铊具有强氧化性,容易被还原为一价铊。一價化合物之穩定性沿族而下而上升。三價化合物之穩定性則沿族而下而下降。沿族而下,第III族元素愈向不易表现出高化合价。 AlI < GaI < InI < TlIAlIII > GaIII > InIII > TlIII 在第IV族,第V族,第VI族元素中亦有類似傾向。在第IV族中,二價化合物之穩定性沿族而下而上升。四價化合物之穩定性則沿族而下而下降。 CII < SiII < GeII < SnII < Pb IICIV > SiIV > GeIV > SnIV > Pb IV 二氧化铅不穩定,是非常强的氧化剂,能把盐酸氧化成氯气,能把锰离子氧化成高锰酸根离子,而一氧化铅则比二氧化铅稳定。三氯化铊和四氯化铅在50摄氏度就分解,而四溴化铅和四碘化铅在常温下根本就不存在。 其原因可以由由“相对论性效应”解释。实质是指核电荷数较大的原子,其1s层电子收到核强烈吸引,被迫在很靠近核的附近高速运动,而由于相对论效应,电子的质量增加,进而导致了1s轨道的收缩。而本身s轨道存在穿透效应, 6s轨道也受到影响而收缩。因此6s层电子出现的反常的惰性。
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