Ce se întâmplă cu atomii elementelor în timpul reacțiilor chimice? Care sunt proprietățile elementelor? Un răspuns poate fi dat la ambele întrebări: motivul constă în structura nivelului energetic extern al atomului. În articolul nostru, vom lua în considerare structura electronică a atomilor de metale și nemetale și vom afla relația dintre structura nivelului exterior și proprietățile elementelor.
Proprietăți speciale ale electronilor
Când are loc o reacție chimică între moleculele a doi sau mai mulți reactivi, apar modificări în structura învelișurilor de electroni ale atomilor, în timp ce nucleele acestora rămân neschimbate. În primul rând, să ne familiarizăm cu caracteristicile electronilor aflați la nivelurile atomului cel mai îndepărtat de nucleu. Particulele încărcate negativ sunt aranjate în straturi la o anumită distanță de nucleu și unele de altele. Spațiul din jurul nucleului unde electronii sunt cel mai probabil să se găseascănumit orbital de electroni. Aproximativ 90% din norul de electroni încărcat negativ este condensat în el. Electronul însuși din atom prezintă proprietatea dualității, se poate comporta simultan atât ca o particulă, cât și ca o undă.
Reguli pentru umplerea învelișului de electroni a unui atom
Numărul de niveluri de energie în care se află particulele este egal cu numărul perioadei în care se află elementul. Ce indică compoziția electronică? S-a dovedit că numărul de electroni din nivelul de energie exterior pentru elementele s și p ale principalelor subgrupe de perioade mici și mari corespunde numărului de grup. De exemplu, atomii de litiu din primul grup, care au două straturi, au un electron în învelișul exterior. Atomii de sulf conțin șase electroni la ultimul nivel de energie, deoarece elementul este situat în subgrupul principal al celui de-al șaselea grup etc. Dacă vorbim despre elementele d, atunci există următoarea regulă pentru ei: numărul de particule negative externe. este 1 (pentru crom și cupru) sau 2. Acest lucru se explică prin faptul că, pe măsură ce sarcina nucleului atomilor crește, subnivelul d intern este mai întâi umplut, iar nivelurile de energie externă rămân neschimbate.
De ce se schimbă proprietățile elementelor perioadelor mici?
În sistemul periodic, perioadele 1, 2, 3 și 7 sunt considerate mici. O schimbare lină a proprietăților elementelor pe măsură ce crește sarcinile nucleare, pornind de la metale active și terminând cu gaze inerte, se explică printr-o creștere treptată a numărului de electroni la nivel extern. Primele elemente din astfel de perioade sunt cele ai căror atomi au doar unul saudoi electroni care se pot rupe cu ușurință din nucleu. În acest caz, se formează un ion metalic încărcat pozitiv.
Elementele amfoterice, cum ar fi aluminiul sau zincul, își umple nivelul de energie externă cu o cantitate mică de electroni (1 pentru zinc, 3 pentru aluminiu). În funcție de condițiile reacției chimice, ele pot prezenta atât proprietățile metalelor, cât și ale nemetalelor. Elementele nemetalice de perioade mici conțin de la 4 până la 7 particule negative pe învelișurile exterioare ale atomilor lor și le completează la un octet, atrăgând electroni de la alți atomi. De exemplu, un nemetal cu cel mai mare indice de electronegativitate - fluor, are 7 electroni pe ultimul strat și ia întotdeauna un electron nu numai din metale, ci și din elementele active nemetalice: oxigen, clor, azot. Perioadele mici, precum și cele mari, se termină cu gaze inerte, ale căror molecule monoatomice au niveluri exterioare de energie complet completate până la 8 electroni.
Caracteristici ale structurii atomilor de perioade mari
Chiar și rândurile de 4, 5 și 6 perioade constau din elemente ale căror învelișuri exterioare pot conține doar unul sau doi electroni. După cum am spus mai devreme, ele umplu subnivelurile d sau f ale penultimului strat cu electroni. De obicei, acestea sunt metale tipice. Proprietățile lor fizice și chimice se schimbă foarte lent. Rândurile impare conțin astfel de elemente, în care nivelurile de energie externă sunt umplute cu electroni conform următoarei scheme: metale - element amfoter - nemetale - gaz inert. Am observat deja manifestarea ei în toate perioadele mici. De exemplu, într-o serie impară de 4 perioade, cuprul este un metal, zincul este un amfoteren, apoi de la galiu la brom, proprietățile nemetalice sunt îmbunătățite. Perioada se termină cu criptonul, ai cărui atomi au o înveliș de electroni complet completat.
Cum se explică împărțirea elementelor în grupuri?
Fiecare grup - și există opt dintre ele în forma scurtă a tabelului, este, de asemenea, împărțit în subgrupuri, numite principale și secundare. Această clasificare reflectă pozițiile diferite ale electronilor pe nivelul de energie externă a atomilor elementelor. S-a dovedit că elementele principalelor subgrupe, de exemplu, litiu, sodiu, potasiu, rubidiu și cesiu, ultimul electron este situat la subnivelul s. Elementele grupului 7 din subgrupul principal (halogeni) își umplu subnivelul p cu particule negative.
Pentru reprezentanții subgrupurilor secundare, cum ar fi crom, molibden, wolfram, umplerea subnivelului d cu electroni va fi tipică. Iar pentru elementele incluse în familiile de lantanide și actinide, acumularea de sarcini negative are loc la subnivelul f al penultimului nivel energetic. În plus, numărul grupului, de regulă, coincide cu numărul de electroni capabili să formeze legături chimice.
În articolul nostru, am aflat ce structură au nivelurile de energie externă ale atomilor elementelor chimice și am determinat rolul acestora în interacțiunile interatomice.
