Kaj se zgodi z atomi elementov med kemičnimi reakcijami? Kakšne so lastnosti elementov? Na obe vprašanji je mogoče dati en odgovor: razlog je v strukturi zunanje energetske ravni atoma. V našem članku bomo obravnavali elektronsko strukturo atomov kovin in nekovin ter ugotovili razmerje med strukturo zunanje ravni in lastnostmi elementov.
Posebne lastnosti elektronov
Ko pride do kemične reakcije med molekulami dveh ali več reagentov, pride do sprememb v strukturi elektronskih lupin atomov, njihova jedra pa ostanejo nespremenjena. Najprej se seznanimo z značilnostmi elektronov, ki se nahajajo na ravneh atoma, ki je najbolj oddaljen od jedra. Negativno nabiti delci so razporejeni v plasteh na določeni razdalji od jedra in drug od drugega. Prostor okoli jedra, kjer se najverjetneje nahajajo elektroniimenujemo elektronska orbitala. V njem je kondenziranega približno 90 % negativno nabitega elektronskega oblaka. Elektron sam v atomu kaže lastnost dvojnosti, hkrati se lahko obnaša kot delec in kot val.
Pravila za polnjenje elektronske lupine atoma
Število energijskih nivojev, kjer se nahajajo delci, je enako številu obdobja, kjer se nahaja element. Kaj označuje elektronska sestava? Izkazalo se je, da število elektronov na zunanji energijski ravni za s- in p-elemente glavnih podskupin majhnih in velikih obdobij ustreza številki skupine. Na primer, atomi litija prve skupine, ki imajo dve plasti, imajo en elektron v zunanji lupini. Atomi žvepla vsebujejo šest elektronov na zadnji energijski ravni, saj se element nahaja v glavni podskupini šeste skupine itd. Če govorimo o d-elementih, potem zanje velja naslednje pravilo: število zunanjih negativnih delcev je 1 (za krom in baker) ali 2. To je razloženo z dejstvom, da se z naraščanjem naboja jedra atomov najprej napolni notranji d-podnivo, zunanji energetski nivoji pa ostanejo nespremenjeni.
Zakaj se spremenijo lastnosti elementov majhnih obdobij?
V periodičnem sistemu se obdobja 1, 2, 3 in 7 štejejo za majhne. Nemoteno spreminjanje lastnosti elementov, ko se jedrski naboji povečujejo, začenši z aktivnimi kovinami in konča z inertnimi plini, je razloženo s postopnim povečanjem števila elektronov na zunanji ravni. Prvi elementi v takih obdobjih so tisti, katerih atomi imajo samo enega ozdva elektrona, ki se zlahka odcepita od jedra. V tem primeru nastane pozitivno nabit kovinski ion.
Amfoterni elementi, kot sta aluminij ali cink, napolnijo svoje zunanje energetske nivoje z majhno količino elektronov (1 za cink, 3 za aluminij). Glede na pogoje kemijske reakcije lahko kažejo tako lastnosti kovin kot nekovin. Nekovinski elementi majhnih obdobij vsebujejo od 4 do 7 negativnih delcev na zunanjih lupinah svojih atomov in jih dopolnjujejo do okteta, ki pritegnejo elektrone iz drugih atomov. Na primer, nekovina z najvišjim indeksom elektronegativnosti - fluor, ima na zadnji plasti 7 elektronov in vedno vzame en elektron ne le iz kovin, temveč tudi iz aktivnih nekovinskih elementov: kisika, klora, dušika. Majhna obdobja se končajo, pa tudi velika, z inertnimi plini, katerih enoatomske molekule imajo do 8 elektronov popolnoma dokončane zunanje energetske nivoje.
Lastnosti strukture atomov velikih obdobij
Sode vrstice s 4, 5 in 6 obdobji so sestavljene iz elementov, katerih zunanja lupina lahko zadrži samo enega ali dva elektrona. Kot smo že povedali, napolnijo d- ali f-podravni predzadnje plasti z elektroni. Običajno so to tipične kovine. Njihove fizikalne in kemijske lastnosti se spreminjajo zelo počasi. Neparne vrstice vsebujejo takšne elemente, pri katerih so zunanje energetske ravni napolnjene z elektroni po naslednji shemi: kovine - amfoterni element - nekovine - inertni plin. Njegovo manifestacijo smo že opazili v vseh majhnih obdobjih. Na primer, v neparni seriji 4 obdobij je baker kovina, cink je amfoteren, nato pa se od galija do broma nekovinske lastnosti povečajo. Obdobje se konča s kriptonom, katerega atomi imajo popolnoma dokončano elektronsko lupino.
Kako razložiti delitev elementov v skupine?
Vsaka skupina - in v kratki obliki tabele jih je osem, je razdeljena tudi na podskupine, imenovane glavna in sekundarna. Ta razvrstitev odraža različne položaje elektronov na zunanji energijski ravni atomov elementov. Izkazalo se je, da se pri elementih glavnih podskupin, na primer litij, natrij, kalij, rubidij in cezij, zadnji elektron nahaja na s-podravni. Elementi skupine 7 glavne podskupine (halogeni) napolnijo svojo p-podnivo z negativnimi delci.
Za predstavnike sekundarnih podskupin, kot so krom, molibden, volfram, bo tipično polnjenje d-podnivoja z elektroni. In za elemente, ki so vključeni v družine lantanidov in aktinidov, se kopičenje negativnih nabojev pojavi na f-podravni predzadnje energetske ravni. Poleg tega številka skupine praviloma sovpada s številom elektronov, ki so sposobni tvoriti kemične vezi.
V našem članku smo ugotovili, kakšno strukturo imajo zunanji energetski nivoji atomov kemičnih elementov, in ugotovili njihovo vlogo pri medatomskih interakcijah.
