Hvad sker der med grundstoffernes atomer under kemiske reaktioner? Hvad er grundstoffernes egenskaber? Et svar kan gives på begge disse spørgsmål: Årsagen ligger i strukturen af atomets ydre energiniveau. I vores artikel vil vi overveje den elektroniske struktur af atomer af metaller og ikke-metaller og finde ud af forholdet mellem strukturen af det ydre niveau og grundstoffernes egenskaber.
Specialegenskaber ved elektroner
Når der sker en kemisk reaktion mellem molekylerne af to eller flere reagenser, sker der ændringer i strukturen af atomernes elektronskaller, mens deres kerner forbliver uændrede. Lad os først stifte bekendtskab med egenskaberne ved elektroner placeret på niveauet af atomet, der er længst væk fra kernen. Negativt ladede partikler er arrangeret i lag i en vis afstand fra kernen og fra hinanden. Det rum omkring kernen, hvor der er størst sandsynlighed for, at elektroner findeskaldes en elektronorbital. Omkring 90 % af den negativt ladede elektronsky er kondenseret i den. Selve elektronen i atomet udviser egenskaben dualitet, den kan samtidigt opføre sig både som en partikel og som en bølge.
Regler for udfyldning af et atoms elektronskal
Antallet af energiniveauer, hvor partiklerne er placeret, er lig med antallet af den periode, hvor grundstoffet er placeret. Hvad indikerer den elektroniske sammensætning? Det viste sig, at antallet af elektroner i det ydre energiniveau for s- og p-elementer i hovedundergrupperne i små og store perioder svarer til gruppetallet. For eksempel har lithiumatomer i den første gruppe, som har to lag, en elektron i den ydre skal. Svovlatomer indeholder seks elektroner på det sidste energiniveau, da grundstoffet er placeret i hovedundergruppen af den sjette gruppe osv. Hvis vi taler om d-elementer, så eksisterer følgende regel for dem: antallet af eksterne negative partikler er 1 (for krom og kobber) eller 2. Dette forklares ved, at når ladningen af atomkernen stiger, fyldes det indre d-underniveau først, og de ydre energiniveauer forbliver uændrede.
Hvorfor ændres egenskaberne for elementer i små perioder?
I det periodiske system betragtes periode 1, 2, 3 og 7 som små. En jævn ændring i grundstoffernes egenskaber, når nukleare ladninger stiger, startende fra aktive metaller og slutter med inerte gasser, forklares med en gradvis stigning i antallet af elektroner på det ydre niveau. De første grundstoffer i sådanne perioder er dem, hvis atomer kun har en ellerto elektroner, der let kan bryde væk fra kernen. I dette tilfælde dannes en positivt ladet metalion.
Amfotere elementer, såsom aluminium eller zink, fylder deres eksterne energiniveauer med en lille mængde elektroner (1 for zink, 3 for aluminium). Afhængigt af betingelserne for den kemiske reaktion kan de udvise både egenskaber af metaller og ikke-metaller. Ikke-metalliske elementer i små perioder indeholder fra 4 til 7 negative partikler på de ydre skaller af deres atomer og fuldender det til en oktet, der tiltrækker elektroner fra andre atomer. For eksempel har et ikke-metal med det højeste elektronegativitetsindeks - fluor, 7 elektroner på det sidste lag og tager altid en elektron ikke kun fra metaller, men også fra aktive ikke-metalliske grundstoffer: oxygen, klor, nitrogen. Små perioder slutter, såvel som store, med inaktive gasser, hvis monoatomiske molekyler har ydre energiniveauer fuldstændigt afsluttet op til 8 elektroner.
Trækkene af strukturen af atomer i store perioder
Selv rækker med 4, 5 og 6 perioder består af elementer, hvis ydre skal kun kan indeholde en eller to elektroner. Som vi sagde tidligere, fylder de d- eller f-underniveauerne af det næstsidste lag med elektroner. Norm alt er disse typiske metaller. Deres fysiske og kemiske egenskaber ændrer sig meget langsomt. Ulige rækker indeholder sådanne elementer, hvor de eksterne energiniveauer er fyldt med elektroner i henhold til følgende skema: metaller - amfotert element - ikke-metaller - inert gas. Vi har allerede observeret dets manifestation i alle små perioder. For eksempel, i en ulige serie på 4 perioder, er kobber et metal, zink er en amphoteren, og derefter forbedres ikke-metalliske egenskaber fra gallium til brom. Perioden slutter med krypton, hvis atomer har en fuldstændig færdig elektronskal.
Hvordan forklarer man opdelingen af elementer i grupper?
Hver gruppe - og der er otte af dem i den korte form af tabellen, er også opdelt i undergrupper, kaldet hoved- og sekundærgrupper. Denne klassifikation afspejler de forskellige positioner af elektroner på det ydre energiniveau af grundstoffernes atomer. Det viste sig, at grundstofferne i hovedundergrupperne, for eksempel lithium, natrium, kalium, rubidium og cæsium, den sidste elektron er placeret på s-underniveauet. Elementer i gruppe 7 i hovedundergruppen (halogener) fylder deres p-underniveau med negative partikler.
For repræsentanter for sekundære undergrupper, såsom chrom, molybdæn, wolfram, vil det være typisk at fylde d-underniveauet med elektroner. Og for de elementer, der indgår i familierne af lanthanider og aktinider, sker akkumuleringen af negative ladninger på f-underniveauet af det næstsidste energiniveau. Desuden falder gruppenummeret som regel sammen med antallet af elektroner, der er i stand til at danne kemiske bindinger.
I vores artikel fandt vi ud af, hvilken struktur de eksterne energiniveauer af atomer af kemiske elementer har, og vi bestemte deres rolle i interatomiske interaktioner.
