Vad händer med grundämnenas atomer under kemiska reaktioner? Vilka egenskaper har elementen? Ett svar kan ges på båda dessa frågor: orsaken ligger i strukturen av atomens yttre energinivå. I vår artikel kommer vi att överväga den elektroniska strukturen hos atomer av metaller och icke-metaller och ta reda på sambandet mellan strukturen på den yttre nivån och egenskaperna hos element.
Specialegenskaper hos elektroner
När en kemisk reaktion sker mellan molekylerna i två eller flera reagenser, sker förändringar i strukturen hos atomernas elektronskal, medan deras kärnor förblir oförändrade. Låt oss först bekanta oss med egenskaperna hos elektroner som ligger på nivåerna av atomen längst bort från kärnan. Negativt laddade partiklar är ordnade i lager på ett visst avstånd från kärnan och från varandra. Utrymmet runt kärnan där elektroner med största sannolikhet finnskallas en elektronorbital. Cirka 90 % av det negativt laddade elektronmolnet kondenseras i det. Elektronen själv i atomen uppvisar egenskapen dualitet, den kan samtidigt uppträda både som en partikel och som en våg.
Regler för att fylla en atoms elektronskal
Antalet energinivåer där partiklarna är belägna är lika med talet för perioden där grundämnet finns. Vad indikerar den elektroniska sammansättningen? Det visade sig att antalet elektroner i den yttre energinivån för s- och p-element i huvudundergrupperna av små och stora perioder motsvarar grupptalet. Till exempel har litiumatomer i den första gruppen, som har två lager, en elektron i det yttre skalet. Svavelatomer innehåller sex elektroner på den sista energinivån, eftersom elementet är beläget i huvudundergruppen av den sjätte gruppen, etc. Om vi talar om d-element, så finns följande regel för dem: antalet externa negativa partiklar är 1 (för krom och koppar) eller 2. Detta förklaras av det faktum att när laddningen av atomkärnan ökar, fylls först den inre d-subnivån och de externa energinivåerna förblir oförändrade.
Varför förändras egenskaperna hos element i små perioder?
I det periodiska systemet anses perioderna 1, 2, 3 och 7 vara små. En jämn förändring av elementens egenskaper när kärnladdningarna ökar, med början från aktiva metaller och slutar med inerta gaser, förklaras av en gradvis ökning av antalet elektroner på den yttre nivån. De första elementen i sådana perioder är de vars atomer bara har en ellertvå elektroner som lätt kan bryta sig loss från kärnan. I det här fallet bildas en positivt laddad metalljon.
Amfotera element, som aluminium eller zink, fyller sina externa energinivåer med en liten mängd elektroner (1 för zink, 3 för aluminium). Beroende på förhållandena för den kemiska reaktionen kan de uppvisa både egenskaper hos metaller och icke-metaller. Icke-metalliska element av små perioder innehåller från 4 till 7 negativa partiklar på de yttre skalen av sina atomer och kompletterar det till en oktett, vilket attraherar elektroner från andra atomer. Till exempel, en icke-metall med det högsta elektronegativitetsindexet - fluor, har 7 elektroner på det sista lagret och tar alltid en elektron inte bara från metaller utan också från aktiva icke-metalliska element: syre, klor, kväve. Små perioder slutar, såväl som stora, med inerta gaser, vars monoatomiska molekyler har yttre energinivåer helt färdiga upp till 8 elektroner.
Särdrag i strukturen hos atomer med stora perioder
Även rader med 4, 5 och 6 perioder består av element vars yttre skal bara kan hålla en eller två elektroner. Som vi sa tidigare fyller de d- eller f-undernivåerna i det näst sista lagret med elektroner. Vanligtvis är dessa typiska metaller. Deras fysikaliska och kemiska egenskaper förändras mycket långsamt. Udda rader innehåller sådana element, i vilka de externa energinivåerna är fyllda med elektroner enligt följande schema: metaller - amfotert element - icke-metaller - inert gas. Vi har redan observerat dess manifestation i alla små perioder. Till exempel, i en udda serie av 4 perioder, är koppar en metall, zink är en amfoteren, sedan från gallium till brom förbättras icke-metalliska egenskaper. Perioden avslutas med krypton, vars atomer har ett helt färdigt elektronskal.
Hur förklarar man indelningen av element i grupper?
Varje grupp - och det finns åtta av dem i den korta formen av tabellen, är också indelad i undergrupper, kallade huvud- och sekundärgrupper. Denna klassificering återspeglar de olika positionerna för elektroner på den yttre energinivån för atomerna i grundämnen. Det visade sig att elementen i huvudundergrupperna, till exempel litium, natrium, kalium, rubidium och cesium, den sista elektronen ligger på s-subnivån. Element i grupp 7 i huvudundergruppen (halogener) fyller sin p-subnivå med negativa partiklar.
För representanter för sekundära undergrupper, såsom krom, molybden, volfram, är det typiskt att fylla d-subnivån med elektroner. Och för de element som ingår i familjerna av lantanider och aktinider sker ackumuleringen av negativa laddningar på f-subnivån av den näst sista energinivån. Dessutom sammanfaller gruppnumret som regel med antalet elektroner som kan bilda kemiska bindningar.
I vår artikel tog vi reda på vilken struktur de externa energinivåerna för atomer i kemiska grundämnen har och bestämde deras roll i interatomära interaktioner.
