ПЕРІОДИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ЕЛЕМЕНТІВ ТА ЇХ ХАРАКТЕРИСТИКИ - ХІМІЯ - 2025

Ці періодичні властивості елементів є ті , які визначають їх фізичний і хімічний поведінка з атомної точки зору, і чиї величини, в доповненні до атомному номеру, дозволяють класифікацією атомів.

З усіх властивостей вони характеризуються, як свідчить їх назва, періодичними; тобто, якщо вивчається періодична таблиця, можна буде підтвердити, що її величини підкоряються тенденції, яка збігається і повторюється з упорядкуванням елементів у періоди (рядки) та групи (стовпці).

Внутрішня періодичність частини елементів періодичної таблиці. Джерело: Габріель Болівар.

Наприклад, якщо проходить період і періодична властивість зменшується на величину з кожним елементом, те саме відбуватиметься у всіх періодах. З іншого боку, якщо спускання однієї групи або стовпця збільшує її величину, можна очікувати, що те ж саме буде і з іншими групами.

І так, його варіації повторюються і демонструють просту тенденцію, яка узгоджується з упорядкуванням елементів за їх атомними номерами. Ці властивості безпосередньо відповідають за металевий або неметалічний характер елементів, а також їх реакційну здатність, що допомогло класифікувати їх на більшу глибину.

Якби на якусь мить ідентичність елементів була невідома, і їх розглядали як дивні "сфери", періодичну таблицю можна було б перебудувати (з великою кількістю роботи), використовуючи ці властивості.

Таким чином, передбачувані сфери набували б кольорів, які дозволяли б їх диференціювати одна від одної групами (верхнє зображення). Знаючи їх електронні характеристики, вони могли бути організовані в періоди, і групи виявили б ті, у яких однакова кількість валентних електронів.

Вивчення та міркування про періодичні властивості - це те саме, що знати, чому елементи так чи інакше реагують; це знати, чому металеві елементи знаходяться в певних областях таблиці, а неметалічні - в інших.

Які періодичні властивості та їх характеристики

-Атомічне радіо

Спостерігаючи за сферами на зображенні, перше, що можна помітити, - це те, що вони не однакового розміру. Деякі є більш об'ємними, ніж інші. Якщо придивитись уважніше, то побачите, що ці розміри змінюються залежно від зразка: за один період він зменшується зліва направо, а в групі збільшується зверху вниз.

Сказане також можна сказати так: атомний радіус зменшується в бік груп або стовпців праворуч і збільшується в нижніх періодах або рядах. При цьому атомний радіус є першою періодичною властивістю, оскільки його зміни відповідають схемі всередині елементів.

Ядерний заряд проти електронів

У чому причина цієї закономірності? У певний період електрони атома займають той самий енергетичний рівень, який пов'язаний з відстані, яка відділяє їх від ядра. Коли ми переходимо з однієї групи в іншу (це те саме, що проходить період праворуч), ядро ​​додає і електрони, і протони в межах одного енергетичного рівня.

Отже, електрони не можуть займати подальші відстані від ядра, що збільшує його позитивний заряд, оскільки в ньому більше протонів. Отже, електрони відчувають більшу силу притягання до ядра, залучаючи їх все більше і більше, оскільки кількість протонів збільшується.

Ось чому елементи в крайній правій частині періодичної таблиці (жовтий і бірюзовий стовпчики) мають найменші атомні радіуси.

З іншого боку, коли ви «перестрибуєте» з одного періоду в інший (це те саме, що говорити про те, що ви спускаєтесь через групу), нові енергетичні рівні дозволяють електронам займати більш віддалені простори від ядра. Знаходячись далі, ядро ​​(з більшою кількістю протонів) притягує їх з меншою силою; і тому атомні радіуси збільшуються.

Іонні радіуси

Іонні радіуси відповідають аналогічній схемі, як атомні радіуси; Однак вони залежать не стільки від ядра, скільки від того, скільки або менше електронів має атом щодо його нейтрального стану.

Катіони (Na ⁺ , Ca ²⁺ , Al ³⁺ , Be ²⁺ , Fe ³⁺ ) виявляють позитивний заряд, оскільки вони втратили один або більше електронів, а отже, ядро ​​притягує їх з більшою силою, оскільки менше відштовхувань. між ними. Результат: катіони менші за атоми, з яких вони отримані.

А для аніонів (O ^2- , F ^- , S ^2- , I ^- ) навпаки, вони виявляють негативний заряд, оскільки мають один або кілька електронів у надлишку, посилюючи їх відштовхування один від одного над притяганням, яке здійснює ядро. Результат: аніони більше, ніж атоми, з яких вони отримані (зображення нижче).

Варіація іонних радіусів щодо нейтрального атома. Джерело: Габріель Болівар.

Вважається, що 2-аніон є найбільшим із усіх, а катіон 2+ - найменшим. Радіуси збільшуються, коли атом негативно заряджений, і стискаються, коли він позитивно заряджений.

-Електронегативність

Коли елементи мають невеликі атомні радіуси, не тільки їхні електрони притягуються не тільки електронами, але й електронами сусідніх атомів, коли вони утворюють хімічний зв’язок. Ця тенденція до залучення електронів з інших атомів всередині сполуки відома як електронегативність.

Тільки тому, що атом малий, не означає, що він буде більш електронегативним. Якщо так, елементи гелій та водень були б найбільш електронегативними атомами. Гелій, як показала наука, не утворює ковалентного зв’язку будь-якого виду; і водень має лише один протон в ядрі.

Коли атомні радіуси великі, ядра недостатньо сильні для залучення електронів з інших атомів; тому найбільш електронегативними елементами є ті, що мають малий атомний радіус і більшу кількість протонів.

Знову ж таки, ті, хто цілком відповідає цим характеристикам, - це неметалічні елементи p-блоку періодичної таблиці; Це ті, що належать до групи 16 або кисню (O, S, Se, Te, Po) та групи 17 або фтору (F, Cl, Br, I, At).

Тенденція

Згідно з усім сказаним, найбільш електронегативні елементи розташовуються особливо у верхньому правому куті періодичної таблиці; наявність фтору як елемента, який очолює список найбільш електронегативних.

Чому? Не вдаючись до шкал електронегативності (Pauling, Mulliken та ін.), Фтор, хоч і є більшим за неоновий (благородний газ свого періоду), перший може утворювати зв’язки, а другий не може. Також для його невеликих розмірів ядро ​​має багато протонів, і там, де є фтор, настане дипольний момент.

-Металічний персонаж

Якщо елемент має атомний радіус у порівнянні з тим самим його періодом, а також не дуже електронегативний, то це метал і має високий металевий характер.

Якщо ми повернемося до основного зображення, червонуваті та зеленуваті сфери, як і сіруваті, відповідають металевим елементам. Метали мають унікальні характеристики, і звідси періодичні властивості починають переплітатися з фізичними та макроскопічними властивостями речовини.

Елементи з високим металевим характером характеризуються відносно великими атомами, легко втрачають електрони, оскільки ядра навряд чи можуть привернути їх до себе.

В результаті вони легко окислюються або втрачають електрони, утворюючи катіони, M ⁺ ; це не означає, що всі катіони є металевими.

Тенденція

На цьому етапі ви можете передбачити, як змінюється металевий символ у періодичній таблиці. Якщо відомо, що метали мають великі металеві радіуси і що вони також мало електронегативні, слід очікувати, що найважчі елементи (нижчі періоди) є найбільш металевими; а найлегші елементи (верхні періоди), найменш металеві.

Також металічний характер зменшується, чим електронегативнішим стає елемент. Це означає, що пройшовши періоди та групи праворуч від періодичної таблиці, у їх верхніх періодах вони знайдуть менш металеві елементи.

Тому металевий характер збільшується низхідним шляхом через групу і зменшується зліва направо в той же період. Серед металевих елементів маємо: Na (натрій), Li (літій), Mg (магній), Ba (барій), Ag (срібло), Au (золото), Po (полоній), Pb (свинець), Cd (кадмій) , Al (алюміній) тощо.

-Енергія іонізації

Якщо атом має великий атомний радіус, слід очікувати, що його ядро ​​не буде утримувати електрони в самих зовнішніх оболонках, захоплених значною силою. Отже, видалення їх з атома в газовій фазі (індивідуально) не зажадає багато енергії; тобто енергія іонізації, ЕІ, необхідна для вилучення з них електрона.

ЕІ також рівнозначно тому, що саме енергія повинна надходити для подолання привабливої ​​сили ядра атома або газоподібного іона на його зовнішній електрон. Чим менший атом і більше електронегативний, тим нижчий його ЕІ; це ваша тенденція.

Наступне рівняння ілюструє приклад:

Na (g) => Na ⁺ (g) + e ^-

ЕІ, необхідний для досягнення цього, не такий великий у порівнянні з другою іонізацією:

Na ⁺ (g) => Na ²⁺ (g) + e ^-

Оскільки в Na ⁺ переважають позитивні заряди і іон менший, ніж нейтральний атом. Отже, ядро ​​Na ⁺ притягує електрони зі значно більшою силою, вимагаючи значно більшого ЕІ.

-Електронна спорідненість

І нарешті, існує періодична властивість електронної спорідненості. Це енергетична тенденція атома елемента в газовій фазі приймати електрон. Якщо атом малий і має ядро ​​з великою привабливою силою, йому буде легко прийняти електрон, утворюючи стійкий аніон.

Чим стійкіший аніон щодо його нейтрального атома, тим більша його спорідненість до електронів. Однак відштовхування між самими електронами також вступають у гру.

Наприклад, азот має більшу спорідненість до електронів, ніж кисень. Це тому, що три його електрони 2p не спарені і відштовхують один одного, а вхідний електрон менше; перебуваючи в кисні, є пара парних електронів, які здійснюють більшу електронну відштовхуваність; а у фторі є дві пари.

Саме з цієї причини, як кажуть, тенденція до електронних спорідненостей нормалізується з третього періоду періодичної таблиці.

Список літератури

1. Шивер і Аткінс. (2008). Неорганічна хімія. (Четверте видання). Mc Graw Hill.
2. Віттен, Девіс, Пек і Стенлі. (2008). Хімія. (8-е видання). CENGAGE Навчання.
3. Професор Ортега Грасіела М. (1 квітня 2014 р.). Періодичні властивості елементів. Колір абс. Відновлено з: abc.com.py
4. Хімія LibreTexts. (7 червня 2017 р.). Періодичні властивості елементів. Відновлено з: chem.libretexts.org
5. Гельменстін, Анна Марі, к.т.н. (02 січня 2019 р.). Періодичні властивості елементів. Відновлено з: thinkco.com
6. Топпр. (sf). Періодичні властивості елементів. Відновлено з: toppr.com /
7. Періодичні властивості елементів: Подорож через стіл - це подорож хімією. . Відновлено з: cod.edu