Šta se dešava sa atomima elemenata tokom hemijskih reakcija? Koja su svojstva elemenata? Na oba ova pitanja može se dati jedan odgovor: razlog leži u strukturi vanjskog energetskog nivoa atoma. U našem članku ćemo razmotriti elektronsku strukturu atoma metala i nemetala i otkriti odnos između strukture vanjskog nivoa i svojstava elemenata.
Posebna svojstva elektrona
Kada dođe do hemijske reakcije između molekula dva ili više reagensa, dolazi do promena u strukturi elektronskih omotača atoma, dok njihova jezgra ostaju nepromenjena. Prvo, hajde da se upoznamo sa karakteristikama elektrona koji se nalaze na nivoima atoma koji su najudaljeniji od jezgra. Negativno nabijene čestice raspoređene su u slojevima na određenoj udaljenosti od jezgra i jedna od druge. Prostor oko jezgra u kojem će se najvjerovatnije naći elektroninazvana orbitala elektrona. U njemu je kondenzirano oko 90% negativno nabijenog elektronskog oblaka. Sam elektron u atomu pokazuje svojstvo dualnosti, može se istovremeno ponašati i kao čestica i kao talas.
Pravila za punjenje elektronske ljuske atoma
Broj energetskih nivoa na kojima se nalaze čestice jednak je broju perioda u kojem se element nalazi. Šta označava elektronski sastav? Pokazalo se da broj elektrona na vanjskom energetskom nivou za s- i p-elemente glavnih podgrupa malih i velikih perioda odgovara broju grupe. Na primjer, atomi litija prve grupe, koji imaju dva sloja, imaju jedan elektron u vanjskoj ljusci. Atomi sumpora sadrže šest elektrona na poslednjem energetskom nivou, pošto se element nalazi u glavnoj podgrupi šeste grupe, itd. Ako govorimo o d-elementima, onda za njih postoji sledeće pravilo: broj spoljašnjih negativnih čestica je 1 (za hrom i bakar) ili 2. Ovo se objašnjava činjenicom da kako se naelektrisanje jezgra atoma povećava, unutrašnji d-podnivo se prvo popunjava, a spoljni energetski nivoi ostaju nepromenjeni.
Zašto se mijenjaju svojstva elemenata malih perioda?
U periodičnom sistemu, periodi 1, 2, 3 i 7 se smatraju malim. Glatka promjena svojstava elemenata kako se nuklearni naboji povećavaju, počevši od aktivnih metala i završavajući s inertnim plinovima, objašnjava se postupnim povećanjem broja elektrona na vanjskom nivou. Prvi elementi u takvim periodima su oni čiji atomi imaju samo jedan ilidva elektrona koji se lako mogu odvojiti od jezgra. U ovom slučaju nastaje pozitivno nabijen metalni jon.
Amfoterni elementi, kao što su aluminijum ili cink, ispunjavaju svoje spoljne energetske nivoe sa malom količinom elektrona (1 za cink, 3 za aluminijum). U zavisnosti od uslova hemijske reakcije, mogu da ispolje i svojstva metala i nemetala. Nemetalni elementi malih perioda sadrže od 4 do 7 negativnih čestica na vanjskim omotačima svojih atoma i dovršavaju ga do okteta, privlačeći elektrone iz drugih atoma. Na primjer, nemetal s najvećim indeksom elektronegativnosti - fluor, ima 7 elektrona na posljednjem sloju i uvijek uzima jedan elektron ne samo od metala, već i od aktivnih nemetalnih elemenata: kisika, hlora, dušika. Mali periodi se završavaju, kao i veliki, inertnim gasovima, čiji monoatomski molekuli imaju potpuno završene spoljne energetske nivoe do 8 elektrona.
Osobine strukture atoma velikih perioda
Parni redovi od 4, 5 i 6 perioda sastoje se od elemenata čije vanjske ljuske mogu zadržati samo jedan ili dva elektrona. Kao što smo ranije rekli, oni ispunjavaju d- ili f-podnivoe pretposljednjeg sloja elektronima. Obično su to tipični metali. Njihova fizička i hemijska svojstva mijenjaju se vrlo sporo. Neparni redovi sadrže takve elemente, u kojima su vanjski energetski nivoi ispunjeni elektronima prema sljedećoj shemi: metali - amfoterni element - nemetali - inertni plin. Njegovo ispoljavanje smo već posmatrali u svim malim periodima. Na primjer, u neparnom nizu od 4 perioda, bakar je metal, cink je amfoteren, zatim od galija do broma, nemetalne osobine su poboljšane. Period završava kriptonom, čiji atomi imaju potpuno završenu elektronsku ljusku.
Kako objasniti podelu elemenata u grupe?
Svaka grupa - a ima ih osam u skraćenom obliku tabele, takođe je podeljena na podgrupe, koje se nazivaju glavna i sekundarna. Ova klasifikacija odražava različite položaje elektrona na vanjskom energetskom nivou atoma elemenata. Ispostavilo se da se kod elemenata glavnih podgrupa, na primjer, litijum, natrijum, kalij, rubidijum i cezijum, poslednji elektron nalazi na s-podnivou. Elementi grupe 7 glavne podgrupe (halogeni) ispunjavaju svoj p-podnivo negativnim česticama.
Za predstavnike sekundarnih podgrupa, kao što su hrom, molibden, volfram, biće tipično popunjavanje d-podnivoa elektronima. A za elemente uključene u porodice lantanida i aktinida, akumulacija negativnih naboja se događa na f-podnivou pretposljednjeg energetskog nivoa. Štaviše, broj grupe se, po pravilu, poklapa sa brojem elektrona koji su sposobni da formiraju hemijske veze.
U našem članku smo saznali kakvu strukturu imaju vanjski energetski nivoi atoma hemijskih elemenata i utvrdili njihovu ulogu u međuatomskim interakcijama.
