Što se događa s atomima elemenata tijekom kemijskih reakcija? Koja su svojstva elemenata? Na oba ova pitanja može se dati jedan odgovor: razlog leži u strukturi vanjske energetske razine atoma. U našem članku ćemo razmotriti elektroničku strukturu atoma metala i nemetala te saznati odnos između strukture vanjske razine i svojstava elemenata.
Posebna svojstva elektrona
Kada dođe do kemijske reakcije između molekula dvaju ili više reagensa, dolazi do promjena u strukturi elektronske ljuske atoma, dok njihove jezgre ostaju nepromijenjene. Najprije se upoznajmo s karakteristikama elektrona koji se nalaze na razinama atoma koji su najudaljeniji od jezgre. Negativno nabijene čestice raspoređene su u slojevima na određenoj udaljenosti od jezgre i jedna od druge. Prostor oko jezgre gdje se najvjerojatnije nalaze elektroninazvana orbitala elektrona. U njemu je kondenzirano oko 90% negativno nabijenog oblaka elektrona. Sam elektron u atomu pokazuje svojstvo dualnosti, može se istovremeno ponašati i kao čestica i kao val.
Pravila za punjenje elektronske ljuske atoma
Broj energetskih razina na kojima se nalaze čestice jednak je broju razdoblja u kojem se element nalazi. Što označava elektronički sastav? Pokazalo se da broj elektrona na vanjskoj energetskoj razini za s- i p-elemente glavnih podskupina malih i velikih razdoblja odgovara broju grupe. Na primjer, atomi litija prve skupine, koji imaju dva sloja, imaju jedan elektron u vanjskoj ljusci. Atomi sumpora sadrže šest elektrona na posljednjoj energetskoj razini, budući da se element nalazi u glavnoj podskupini šeste skupine itd. Ako govorimo o d-elementima, onda za njih postoji sljedeće pravilo: broj vanjskih negativnih čestica je 1 (za krom i bakar) ili 2. To se objašnjava činjenicom da kako se naboj jezgre atoma povećava, unutarnja d-podrazina se prvo popunjava, a vanjske energetske razine ostaju nepromijenjene.
Zašto se mijenjaju svojstva elemenata malih razdoblja?
U periodičnom sustavu, razdoblja 1, 2, 3 i 7 smatraju se malim. Glatka promjena svojstava elemenata kako se nuklearni naboji povećavaju, počevši od aktivnih metala i završavajući s inertnim plinovima, objašnjava se postupnim povećanjem broja elektrona na vanjskoj razini. Prvi elementi u takvim razdobljima su oni čiji atomi imaju samo jedan ilidva elektrona koji se lako mogu odvojiti od jezgre. U tom slučaju nastaje pozitivno nabijeni metalni ion.
Amfoterni elementi, kao što su aluminij ili cink, ispunjavaju svoje vanjske energetske razine s malom količinom elektrona (1 za cink, 3 za aluminij). Ovisno o uvjetima kemijske reakcije, mogu pokazivati i svojstva metala i nemetala. Nemetalni elementi malih razdoblja sadrže od 4 do 7 negativnih čestica na vanjskim omotačima svojih atoma i dovršavaju ga do okteta, privlačeći elektrone iz drugih atoma. Na primjer, nemetal s najvećim indeksom elektronegativnosti - fluor, ima 7 elektrona na zadnjem sloju i uvijek uzima jedan elektron ne samo od metala, već i od aktivnih nemetalnih elemenata: kisika, klora, dušika. Mala razdoblja završavaju, kao i velika, inertnim plinovima, čije jednoatomne molekule imaju potpuno završene vanjske energetske razine do 8 elektrona.
Obilježja strukture atoma velikih razdoblja
Parni redovi od 4, 5 i 6 perioda sastoje se od elemenata čije vanjske ljuske mogu zadržati samo jedan ili dva elektrona. Kao što smo ranije rekli, oni ispunjavaju d- ili f- podrazine pretposljednjeg sloja elektronima. Obično su to tipični metali. Njihova fizikalna i kemijska svojstva mijenjaju se vrlo sporo. Neparni redovi sadrže takve elemente, u kojima su vanjske energetske razine ispunjene elektronima prema sljedećoj shemi: metali - amfoterni element - nemetali - inertni plin. Njegovo očitovanje već smo promatrali u svim malim razdobljima. Na primjer, u neparnom nizu od 4 razdoblja, bakar je metal, cink je amfoteren, zatim od galija do broma, nemetalna svojstva su poboljšana. Razdoblje završava kriptonom, čiji atomi imaju potpuno završenu elektronsku ljusku.
Kako objasniti podjelu elemenata u grupe?
Svaka grupa - a ima ih osam u kratkom obliku tablice, također je podijeljena u podskupine, koje se nazivaju glavna i sekundarna. Ova klasifikacija odražava različite položaje elektrona na vanjskoj energetskoj razini atoma elemenata. Pokazalo se da se u elementima glavnih podskupina, na primjer, litij, natrij, kalij, rubidij i cezij, posljednji elektron nalazi na s-podrazini. Elementi grupe 7 glavne podskupine (halogeni) ispunjavaju svoju p-podrazinu negativnim česticama.
Za predstavnike sekundarnih podskupina, kao što su krom, molibden, volfram, punjenje d-podrazine elektronima bit će tipično. A za elemente uključene u obitelji lantanida i aktinida, nakupljanje negativnih naboja događa se na f-podrazini pretposljednje energetske razine. Štoviše, broj grupe, u pravilu, podudara se s brojem elektrona sposobnih za stvaranje kemijskih veza.
U našem članku smo saznali kakvu strukturu imaju razine vanjske energije atoma kemijskih elemenata i odredili njihovu ulogu u međuatomskim interakcijama.
