در طول واکنش های شیمیایی برای اتم های عناصر چه اتفاقی می افتد؟ خواص عناصر چیست؟ می توان به هر دوی این سؤالات یک پاسخ داد: دلیل آن در ساختار سطح انرژی خارجی اتم نهفته است. در مقاله خود ساختار الکترونیکی اتم های فلزات و غیر فلزات را در نظر خواهیم گرفت و به رابطه ساختار سطح بیرونی و خواص عناصر پی خواهیم برد.
خواص ویژه الکترونها
وقتی یک واکنش شیمیایی بین مولکول‌های دو یا چند معرف رخ می‌دهد، تغییراتی در ساختار لایه‌های الکترونی اتم‌ها رخ می‌دهد، در حالی که هسته‌های آنها بدون تغییر باقی می‌مانند. ابتدا بیایید با ویژگی های الکترون هایی که در سطوح اتم دورتر از هسته قرار دارند آشنا شویم. ذرات باردار منفی در لایه هایی در فاصله معینی از هسته و از یکدیگر قرار گرفته اند. فضای اطراف هسته که احتمال یافتن الکترون در آن بیشتر استاوربیتال الکترونی نامیده می شود. حدود 90 درصد از ابر الکترونی با بار منفی در آن متراکم شده است. خود الکترون در اتم خاصیت دوگانگی را نشان می دهد، می تواند همزمان هم به عنوان یک ذره و هم به عنوان موج رفتار کند.
قوانین پر کردن لایه الکترونی اتم
تعداد سطوح انرژی که در آن ذرات قرار دارند برابر است با تعداد دوره ای که عنصر در آن قرار دارد. ترکیب الکترونیکی چه چیزی را نشان می دهد؟ معلوم شد که تعداد الکترونها در سطح انرژی بیرونی برای عناصر s و p زیرگروه‌های اصلی دوره‌های کوچک و بزرگ با عدد گروه مطابقت دارد. به عنوان مثال، اتم های لیتیوم گروه اول که دارای دو لایه هستند، دارای یک الکترون در لایه بیرونی هستند. اتم های گوگرد حاوی شش الکترون در آخرین سطح انرژی هستند، زیرا عنصر در زیرگروه اصلی گروه ششم قرار دارد و غیره. اگر در مورد عناصر d صحبت می کنیم، قانون زیر برای آنها وجود دارد: تعداد ذرات منفی خارجی. 1 (برای کروم و مس) یا 2 است. این با این واقعیت توضیح داده می شود که با افزایش بار هسته اتم ها، ابتدا d-سطح داخلی پر می شود و سطوح انرژی خارجی بدون تغییر باقی می مانند.
چرا خواص عناصر دوره های کوچک تغییر می کنند؟
در سیستم تناوبی، دوره های 1، 2، 3 و 7 کوچک در نظر گرفته می شوند. تغییر آرام در خواص عناصر با افزایش بارهای هسته ای، از فلزات فعال شروع می شود و به گازهای بی اثر ختم می شود، با افزایش تدریجی تعداد الکترون ها در سطح خارجی توضیح داده می شود. اولین عناصر در چنین دوره هایی آنهایی هستند که اتمهای آنها فقط یک یا دارنددو الکترون که به راحتی می توانند از هسته جدا شوند. در این حالت، یک یون فلزی با بار مثبت تشکیل می‌شود.
عناصر آمفوتریک، مانند آلومینیوم یا روی، سطوح انرژی خارجی خود را با مقدار کمی الکترون پر می کنند (1 برای روی، 3 برای آلومینیوم). بسته به شرایط واکنش شیمیایی، آنها می توانند هر دو ویژگی فلزات و غیر فلزات را نشان دهند. عناصر غیرفلزی دوره‌های کوچک شامل 4 تا 7 ذره منفی در لایه‌های بیرونی اتمهای خود هستند و آن را به یک هشت‌تایی کامل می‌کنند و الکترونها را از اتمهای دیگر جذب می‌کنند. به عنوان مثال، یک غیر فلز با بالاترین شاخص الکترونگاتیوی - فلوئور، دارای 7 الکترون در آخرین لایه است و همیشه یک الکترون را نه تنها از فلزات، بلکه از عناصر غیرفلزی فعال نیز می گیرد: اکسیژن، کلر، نیتروژن. دوره‌های کوچک و همچنین دوره‌های بزرگ با گازهای بی‌اثر، که مولکول‌های تک‌اتمی آنها دارای سطوح انرژی بیرونی کاملاً تا 8 الکترون هستند، به پایان می‌رسند.
ویژگی های ساختار اتم های دوره های بزرگ
حتی ردیف های 4، 5، و 6 دوره ای از عناصری تشکیل شده اند که لایه بیرونی آنها فقط می تواند یک یا دو الکترون را در خود جای دهد. همانطور که قبلاً گفتیم، آنها زیرسطحهای d یا f لایه ماقبل آخر را با الکترون پر می کنند. معمولاً اینها فلزات معمولی هستند. خواص فیزیکی و شیمیایی آنها بسیار کند تغییر می کند. ردیف های فرد حاوی چنین عناصری هستند که در آنها سطوح انرژی خارجی با الکترون ها مطابق طرح زیر پر می شود: فلزات - عنصر آمفوتریک - غیر فلزات - گاز بی اثر.ما قبلاً تجلی آن را در تمام دوره های کوچک مشاهده کرده ایم. به عنوان مثال، در یک سری فرد از 4 دوره، مس یک فلز، روی یک آمفوترن است، سپس از گالیم به برم، خواص غیرفلزی افزایش می یابد. دوره با کریپتون به پایان می رسد، اتم های آن دارای یک پوسته الکترونی کاملاً کامل هستند.
چگونه تقسیم عناصر به گروه ها را توضیح دهیم؟
هر گروه - و هشت مورد از آنها در شکل کوتاه جدول وجود دارد، به زیر گروه هایی نیز تقسیم می شود که به آنها اصلی و فرعی می گویند. این طبقه بندی موقعیت های مختلف الکترون ها را در سطح انرژی خارجی اتم های عناصر منعکس می کند. معلوم شد که عناصر زیرگروه های اصلی، به عنوان مثال، لیتیوم، سدیم، پتاسیم، روبیدیم و سزیم، آخرین الکترون در زیرسطح s قرار دارد. عناصر گروه 7 از زیر گروه اصلی (هالوژن ها) سطح p زیر خود را با ذرات منفی پر می کنند.
برای نمایندگان زیرگروه های ثانویه، مانند کروم، مولیبدن، تنگستن، پر کردن زیرسطح d با الکترون معمولی است. و برای عناصر موجود در خانواده لانتانیدها و اکتینیدها، تجمع بارهای منفی در زیرسطح f سطح انرژی ماقبل آخر اتفاق می افتد. علاوه بر این، شماره گروه، به عنوان یک قاعده، با تعداد الکترون هایی که قادر به تشکیل پیوندهای شیمیایی هستند منطبق است.
در مقاله خود متوجه شدیم که سطوح انرژی خارجی اتم های عناصر شیمیایی چه ساختاری دارند و نقش آنها را در برهمکنش های بین اتمی تعیین کردیم.
