Cosa succede agli atomi degli elementi durante le reazioni chimiche? Quali sono le proprietà degli elementi? Una risposta può essere data a entrambe queste domande: il motivo risiede nella struttura del livello energetico esterno dell'atomo. Nel nostro articolo considereremo la struttura elettronica degli atomi di metalli e non metalli e scopriremo la relazione tra la struttura del livello esterno e le proprietà degli elementi.
Proprietà speciali degli elettroni
Quando si verifica una reazione chimica tra le molecole di due o più reagenti, si verificano cambiamenti nella struttura dei gusci di elettroni degli atomi, mentre i loro nuclei rimangono invariati. Per prima cosa, conosciamo le caratteristiche degli elettroni situati ai livelli dell'atomo più distanti dal nucleo. Le particelle caricate negativamente sono disposte in strati a una certa distanza dal nucleo e l'una dall' altra. Lo spazio attorno al nucleo dove è più probabile che si trovino gli elettronichiamato orbitale elettronico. Circa il 90% della nuvola di elettroni carica negativamente è condensata in essa. L'elettrone stesso nell'atomo mostra la proprietà della dualità, può comportarsi simultaneamente sia come particella che come onda.
Regole per riempire il guscio elettronico di un atomo
Il numero di livelli di energia in cui si trovano le particelle è uguale al numero del periodo in cui si trova l'elemento. Cosa indica la composizione elettronica? Si è scoperto che il numero di elettroni nel livello di energia esterno per gli elementi s e p dei sottogruppi principali di periodi piccoli e grandi corrisponde al numero del gruppo. Ad esempio, gli atomi di litio del primo gruppo, che hanno due strati, hanno un elettrone nel guscio esterno. Gli atomi di zolfo contengono sei elettroni all'ultimo livello di energia, poiché l'elemento si trova nel sottogruppo principale del sesto gruppo, ecc. Se stiamo parlando di elementi d, esiste per loro la seguente regola: il numero di particelle negative esterne è 1 (per cromo e rame) o 2. Ciò è spiegato dal fatto che all'aumentare della carica del nucleo degli atomi, il sottolivello d interno viene prima riempito e i livelli di energia esterna rimangono invariati.
Perché cambiano le proprietà degli elementi di piccoli periodi?
Nel sistema periodico, i periodi 1, 2, 3 e 7 sono considerati piccoli. Un cambiamento graduale nelle proprietà degli elementi all'aumentare delle cariche nucleari, a partire dai metalli attivi e finendo con i gas inerti, è spiegato da un graduale aumento del numero di elettroni a livello esterno. I primi elementi in tali periodi sono quelli i cui atomi hanno solo uno odue elettroni che possono staccarsi facilmente dal nucleo. In questo caso si forma uno ione metallico con carica positiva.
Gli elementi anfoteri, come l'alluminio o lo zinco, riempiono i loro livelli di energia esterna con una piccola quantità di elettroni (1 per lo zinco, 3 per l'alluminio). A seconda delle condizioni della reazione chimica, possono presentare sia le proprietà dei metalli che dei non metalli. Gli elementi non metallici di piccoli periodi contengono da 4 a 7 particelle negative sui gusci esterni dei loro atomi e lo completano in un ottetto, attirando elettroni da altri atomi. Ad esempio, un non metallo con il più alto indice di elettronegatività - il fluoro, ha 7 elettroni sull'ultimo strato e prende sempre un elettrone non solo dai metalli, ma anche da elementi non metallici attivi: ossigeno, cloro, azoto. I periodi piccoli, così come quelli grandi, finiscono con gas inerti, le cui molecole monoatomiche hanno livelli di energia esterna completamente completati fino a 8 elettroni.
Caratteristiche della struttura degli atomi di grandi periodi
Anche le righe di 4, 5 e 6 periodi sono costituite da elementi i cui gusci esterni possono contenere solo uno o due elettroni. Come abbiamo detto prima, riempiono di elettroni i sottolivelli d o f del penultimo strato. Di solito questi sono metalli tipici. Le loro proprietà fisiche e chimiche cambiano molto lentamente. Le righe dispari contengono tali elementi, in cui i livelli di energia esterna sono riempiti di elettroni secondo il seguente schema: metalli - elemento anfotero - non metalli - gas inerte. Abbiamo già osservato la sua manifestazione in tutti i piccoli periodi. Ad esempio, in una serie dispari di 4 periodi, il rame è un metallo, lo zinco è un anfoterene, quindi dal gallio al bromo, le proprietà non metalliche sono migliorate. Il periodo termina con krypton, i cui atomi hanno un guscio di elettroni completamente completato.
Come spiegare la divisione degli elementi in gruppi?
Ogni gruppo - e ce ne sono otto nella forma abbreviata della tabella, è anche diviso in sottogruppi, chiamati principale e secondario. Questa classificazione riflette le diverse posizioni degli elettroni sul livello di energia esterna degli atomi degli elementi. Si è scoperto che gli elementi dei sottogruppi principali, ad esempio litio, sodio, potassio, rubidio e cesio, l'ultimo elettrone si trova sul sottolivello s. Gli elementi del gruppo 7 del sottogruppo principale (alogeni) riempiono il loro sottolivello p con particelle negative.
Per i rappresentanti di sottogruppi secondari, come cromo, molibdeno, tungsteno, sarà tipico riempire il sottolivello d di elettroni. E per gli elementi inclusi nelle famiglie dei lantanidi e degli attinidi, l'accumulo di cariche negative avviene al sottolivello f del penultimo livello di energia. Inoltre, il numero del gruppo, di regola, coincide con il numero di elettroni in grado di formare legami chimici.
Nel nostro articolo, abbiamo scoperto quale struttura hanno i livelli di energia esterna degli atomi degli elementi chimici e ne abbiamo determinato il ruolo nelle interazioni interatomiche.
