Περιεχόμενο
- TL · DR (Πολύ μακρύ;
- Ατομική δομή
- Πλήρες επίπεδο εξωτερικής ενέργειας
- Ο περιοδικός πίνακας
- Ενέργεια Ιονισμού
- Ηλεκτρονική συγγένεια
Τα στοιχεία είναι κατασκευασμένα από άτομα και η δομή του ατόμου καθορίζει πώς θα συμπεριφέρεται όταν αλληλεπιδρά με άλλα χημικά. Το κλειδί για τον προσδιορισμό του τρόπου συμπεριφοράς ενός ατόμου σε διαφορετικά περιβάλλοντα έγκειται στη διάταξη των ηλεκτρονίων μέσα στο άτομο.
TL · DR (Πολύ μακρύ;
Όταν ένα άτομο αντιδρά, μπορεί να κερδίσει ή να χάσει ηλεκτρόνια ή μπορεί να μοιράσει ηλεκτρόνια με ένα γειτονικό άτομο για να σχηματίσει έναν χημικό δεσμό. Η ευκολία με την οποία ένα άτομο μπορεί να κερδίσει, να χάσει ή να μοιραστεί τα ηλεκτρόνια καθορίζει την αντιδραστικότητα του.
Ατομική δομή
Τα άτομα αποτελούνται από τρεις τύπους υποατομικών σωματιδίων: πρωτόνια, νετρόνια και ηλεκτρόνια. Η ταυτότητα ενός ατόμου καθορίζεται από τον αριθμό του πρωτονίου ή τον ατομικό αριθμό. Για παράδειγμα, οποιοδήποτε άτομο έχει 6 πρωτόνια ταξινομείται ως άνθρακας. Τα άτομα είναι ουδέτερες οντότητες, έτσι έχουν πάντα ίσο αριθμό θετικών φορτισμένων πρωτονίων και αρνητικά φορτισμένων ηλεκτρονίων. Τα ηλεκτρόνια λέγεται ότι περιστρέφονται γύρω από τον κεντρικό πυρήνα, που βρίσκεται στη θέση του από την ηλεκτροστατική έλξη μεταξύ του θετικά φορτισμένου πυρήνα και των ίδιων των ηλεκτρονίων. Τα ηλεκτρόνια είναι διατεταγμένα σε επίπεδα ενέργειας ή κοχύλια: καθορισμένες περιοχές του χώρου γύρω από τον πυρήνα. Τα ηλεκτρόνια καταλαμβάνουν τα χαμηλότερα διαθέσιμα επίπεδα ενέργειας, δηλαδή το πλησιέστερο στον πυρήνα, αλλά κάθε επίπεδο ενέργειας μπορεί να περιέχει μόνο ένα περιορισμένο αριθμό ηλεκτρονίων. Η θέση των εξόχως απόκεντρων ηλεκτρονίων είναι καθοριστική για τον προσδιορισμό της συμπεριφοράς ενός ατόμου.
Πλήρες επίπεδο εξωτερικής ενέργειας
Ο αριθμός των ηλεκτρονίων σε ένα άτομο καθορίζεται από τον αριθμό των πρωτονίων. Αυτό σημαίνει ότι τα περισσότερα άτομα έχουν ένα μερικώς γεμάτο εξωτερικό επίπεδο ενέργειας. Όταν τα άτομα αντιδρούν, τείνουν να προσπαθούν να επιτύχουν ένα πλήρες επίπεδο εξωτερικής ενέργειας, είτε χάνοντας εξωτερικά ηλεκτρόνια, κερδίζοντας επιπλέον ηλεκτρόνια είτε μοιράζοντας ηλεκτρόνια με άλλο άτομο. Αυτό σημαίνει ότι είναι δυνατόν να προβλέψουμε τη συμπεριφορά ενός ατόμου εξετάζοντας τη διαμόρφωση ηλεκτρονίων του. Τα ευγενή αέρια όπως το νέον και το αργόν είναι αξιοσημείωτα για τον αδρανές χαρακτήρα τους: Δεν συμμετέχουν σε χημικές αντιδράσεις παρά μόνο σε πολύ ακραίες συνθήκες, καθώς έχουν ήδη ένα σταθερό πλήρες εξωτερικό επίπεδο ενέργειας.
Ο περιοδικός πίνακας
Ο περιοδικός πίνακας των στοιχείων διευθετείται έτσι ώστε τα στοιχεία ή τα άτομα με παρόμοιες ιδιότητες να ομαδοποιούνται σε στήλες. Κάθε στήλη ή ομάδα περιέχει άτομα με παρόμοια διάταξη ηλεκτρονίων. Για παράδειγμα, στοιχεία όπως το νάτριο και το κάλιο στην αριστερή στήλη του Περιοδικού Πίνακα περιέχουν κάθε ένα ηλεκτρόνιο στο εξώτατο ενεργειακό τους επίπεδο. Λέγεται ότι είναι στην ομάδα 1 και επειδή το εξωτερικό ηλεκτρόνιο προσελκύεται μόνο ασθενώς στον πυρήνα, μπορεί να χαθεί εύκολα. Αυτό καθιστά τα άτομα της ομάδας 1 ιδιαίτερα αντιδραστικά: Χάνουν εύκολα το εξωτερικό τους ηλεκτρόνιο σε χημικές αντιδράσεις με άλλα άτομα. Ομοίως, τα στοιχεία της Ομάδας 7 έχουν μία κενή θέση στο εξωτερικό επίπεδο ενέργειας. Δεδομένου ότι τα πλήρη εξωτερικά επίπεδα ενέργειας είναι τα πιο σταθερά, αυτά τα άτομα μπορούν εύκολα να προσελκύσουν ένα επιπλέον ηλεκτρόνιο όταν αντιδρούν με άλλες ουσίες.
Ενέργεια Ιονισμού
Η ενέργεια ιονισμού (I.E.) είναι ένα μέτρο της ευκολίας με την οποία μπορούν να αφαιρεθούν τα ηλεκτρόνια από ένα άτομο. Ένα στοιχείο με χαμηλή ενέργεια ιονισμού θα αντιδράσει εύκολα χάνοντας το εξωτερικό του ηλεκτρόνιο. Η ενέργεια ιονισμού μετριέται για την διαδοχική αφαίρεση κάθε ηλεκτρονίου ενός ατόμου. Η πρώτη ενέργεια ιονισμού αναφέρεται στην ενέργεια που απαιτείται για την αφαίρεση του πρώτου ηλεκτρονίου. η δεύτερη ενέργεια ιονισμού αναφέρεται στην ενέργεια που απαιτείται για την αφαίρεση του δεύτερου ηλεκτρονίου και ούτω καθεξής. Με την εξέταση των αξιών για τις διαδοχικές ενέργειες ιονισμού ενός ατόμου, η πιθανή συμπεριφορά του μπορεί να προβλεφθεί. Για παράδειγμα, το στοιχείο 2 του ασβεστίου του στοιχείου 2 έχει χαμηλή 1η Ι.Ε. των 590 kj ζεύγους ανά mole και σχετικά χαμηλό 2 ° I.E. από 1145 kJ ανά γραμμομόριο. Ωστόσο, το 3ο Ι.Ε. είναι πολύ υψηλότερο στα 4912 kilojoules ανά mole. Αυτό υποδηλώνει ότι όταν αντιδρά το ασβέστιο είναι πιθανότερο να χάσει τα πρώτα δύο εύκολα αφαιρούμενα ηλεκτρόνια.
Ηλεκτρονική συγγένεια
Η συγγένεια ηλεκτρονίων (Ea) είναι ένα μέτρο για το πόσο εύκολα μπορεί ένα άτομο να αποκτήσει επιπλέον ηλεκτρόνια. Τα άτομα με χαμηλή συγγένεια ηλεκτρονίων τείνουν να είναι πολύ αντιδραστικά, για παράδειγμα το φθόριο είναι το πιο αντιδραστικό στοιχείο στον περιοδικό πίνακα και έχει πολύ χαμηλή συγγένεια ηλεκτρονίων στα -328 kilojoules ανά mole. Όπως με την ενέργεια ιονισμού, κάθε στοιχείο έχει μια σειρά τιμών που αντιπροσωπεύουν τη συγγένεια ηλεκτρονίων της προσθήκης του πρώτου, δεύτερου και τρίτου ηλεκτρονίου και ούτω καθεξής. Για άλλη μια φορά, οι διαδοχικές συγγένειες ηλεκτρονίων ενός στοιχείου δίνουν μια ένδειξη για το πώς θα αντιδράσει.