Conţinut
- TL; DR (Prea lung; nu a citit)
- Structura atomica
- Nivel complet de energie externă
- Tabelul periodic
- Ionizarea Energiei
- Afinitatea electronilor
Elementele sunt formate din atomi, iar structura atomului determină modul în care se va comporta atunci când interacționează cu alte substanțe chimice. Cheia determinării modului în care un atom se va comporta în diferite medii constă în aranjarea electronilor în interiorul atomului.
TL; DR (Prea lung; nu a citit)
Când un atom reacționează, poate câștiga sau pierde electroni sau poate partaja electroni cu un atom vecin pentru a forma o legătură chimică. Ușurătatea cu care un atom poate câștiga, pierde sau împărți electroni determină reactivitatea acestuia.
Structura atomica
Atomii constau din trei tipuri de particule subatomice: protoni, neutroni și electroni. Identitatea unui atom este determinată de numărul protonului său sau de numărul atomic. De exemplu, orice atom care are 6 protoni este clasificat ca carbon. Atomii sunt entități neutre, deci au întotdeauna un număr egal de protoni încărcați pozitiv și electroni încărcați negativ. Se spune că electronii orbitează nucleul central, ținut în poziție de atracția electrostatică între nucleul încărcat pozitiv și electronii înșiși. Electronii sunt aranjați în niveluri de energie sau cochilii: zone definite de spațiu din jurul nucleului. Electronii ocupă cele mai mici niveluri de energie disponibile, adică cele mai apropiate de nucleu, dar fiecare nivel de energie poate conține doar un număr limitat de electroni. Poziția electronilor externi este esențială pentru determinarea comportamentului unui atom.
Nivel complet de energie externă
Numărul de electroni dintr-un atom este determinat de numărul de protoni. Aceasta înseamnă că majoritatea atomilor au un nivel de energie extern umplut parțial. Atunci când atomii reacționează, ei tind să încerce să obțină un nivel de energie externă deplin, fie prin pierderea electronilor exteriori, prin câștigarea electronilor în plus, fie prin partajarea electronilor cu un alt atom. Aceasta înseamnă că este posibil să prezicem comportamentul unui atom examinând configurația electronilor acestuia. Gazele nobile, cum ar fi neonul și argonul, sunt notabile pentru caracterul lor inert: nu participă la reacții chimice decât în condiții extrem de extreme, deoarece au deja un nivel de energie extern complet stabil.
Tabelul periodic
Tabelul periodic al elementelor este dispus astfel încât elementele sau atomii cu proprietăți similare să fie grupate în coloane. Fiecare coloană sau grup conține atomi cu un aranjament de electroni similar. De exemplu, elemente precum sodiu și potasiu din coloana din stânga a tabelului periodic conțin fiecare câte 1 electron în nivelul lor de energie extremă. Se spune că sunt în grupa 1 și, deoarece electronul exterior este atras doar slab de nucleu, acesta poate fi pierdut cu ușurință. Acest lucru face ca atomii din grupa 1 să fie foarte reactivi: își pierd cu ușurință electronul exterior în reacțiile chimice cu alți atomi. În mod similar, elementele din grupul 7 au un singur post vacant în nivelul lor de energie externă. Deoarece nivelurile de energie exterioară complete sunt cele mai stabile, acești atomi pot atrage cu ușurință un electron suplimentar atunci când reacționează cu alte substanțe.
Ionizarea Energiei
Energia de ionizare (I.E.) este o măsură a ușurinței cu care electronii pot fi îndepărtați dintr-un atom. Un element cu o energie de ionizare scăzută va reacționa ușor pierzând electronul exterior. Energia de ionizare este măsurată pentru îndepărtarea succesivă a fiecărui electron al unui atom. Prima energie de ionizare se referă la energia necesară pentru eliminarea primului electron; a doua energie de ionizare se referă la energia necesară pentru eliminarea celui de-al doilea electron și așa mai departe. Examinând valorile energiilor de ionizare succesive ale unui atom, comportamentul său probabil poate fi prezis. De exemplu, elementul de calciu din grupa 2 are un prim nivel I.E. de 590 kilojouli pe aluniță și o a 2-a relativ mică I.E. de 1145 kilojoule pe aluniță. Cu toate acestea, al treilea I.E. este mult mai mare la 4912 kilojoules pe aluniță. Acest lucru sugerează că atunci când reacționează calciul, este foarte probabil să pierdem primii doi electroni ușor detașabili.
Afinitatea electronilor
Afinitatea electronilor (Ea) este o măsură a cât de ușor poate obține un atom de electroni în plus. Atomii cu afinități reduse de electroni tind să fie foarte reactivi, de exemplu, fluorul este cel mai reactiv element din Tabelul Periodic și are o afinitate de electroni foarte mică la -328 kilojoule pe aluniță. Ca și în cazul energiei de ionizare, fiecare element are o serie de valori reprezentând afinitatea electronilor de adăugare a primului, celui de-al doilea și al treilea electron, etc. Încă o dată, afinitățile succesive de electroni ale unui element oferă o indicație despre cum va reacționa.