ماذا يحدث لذرات العناصر أثناء التفاعلات الكيميائية؟ ما هي خصائص العناصر؟ يمكن إعطاء إجابة واحدة لكلا السؤالين: السبب يكمن في بنية مستوى الطاقة الخارجية للذرة. في مقالتنا سننظر في التركيب الإلكتروني لذرات الفلزات واللافلزات ونكتشف العلاقة بين هيكل المستوى الخارجي وخصائص العناصر.
خصائص خاصة للإلكترونات
عندما يحدث تفاعل كيميائي بين جزيئات اثنين أو أكثر من الكواشف ، تحدث تغييرات في بنية غلاف الإلكترون للذرات ، بينما تظل نواتها دون تغيير. أولاً ، دعنا نتعرف على خصائص الإلكترونات الموجودة على مستويات الذرة الأكثر بعدًا عن النواة. يتم ترتيب الجسيمات سالبة الشحنة في طبقات على مسافة معينة من النواة وعن بعضها البعض. الفراغ حول النواة حيث من المرجح أن توجد الإلكتروناتيسمى مدار الإلكترون. يتم تكثيف حوالي 90٪ من سحابة الإلكترون سالبة الشحنة فيه. يُظهر الإلكترون نفسه في الذرة خاصية الازدواجية ، ويمكنه أن يتصرف في نفس الوقت كجسيم وكموجة.
قواعد لملء غلاف الإلكترون للذرة
عدد مستويات الطاقة حيث توجد الجسيمات يساوي عدد الفترة التي يوجد فيها العنصر. ماذا يشير التكوين الإلكتروني؟ اتضح أن عدد الإلكترونات في مستوى الطاقة الخارجية لعناصر s و p للمجموعات الفرعية الرئيسية للفترات الصغيرة والكبيرة يتوافق مع رقم المجموعة. على سبيل المثال ، ذرات الليثيوم من المجموعة الأولى ، والتي لها طبقتان ، لها إلكترون واحد في الغلاف الخارجي. تحتوي ذرات الكبريت على ستة إلكترونات عند مستوى الطاقة الأخير ، نظرًا لأن العنصر يقع في المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة السادسة ، وما إلى ذلك. إذا كنا نتحدث عن عناصر d ، فإن القاعدة التالية موجودة بالنسبة لهم: عدد الجسيمات السلبية الخارجية هي 1 (للكروم والنحاس) أو 2. وهذا ما يفسره حقيقة أنه مع زيادة شحنة نواة الذرات ، يتم ملء المستوى الفرعي d الداخلي أولاً وتبقى مستويات الطاقة الخارجية دون تغيير.
لماذا تتغير خصائص عناصر الفترات الصغيرة؟
في النظام الدوري ، تعتبر الفترات 1 و 2 و 3 و 7 صغيرة. يفسر التغيير السلس في خصائص العناصر مع زيادة الشحنات النووية ، بدءًا من المعادن النشطة وانتهاءً بالغازات الخاملة ، من خلال الزيادة التدريجية في عدد الإلكترونات على المستوى الخارجي. العناصر الأولى في مثل هذه الفترات هي تلك التي تحتوي ذراتها على واحد فقط أوإلكترونان يمكنهما الانفصال بسهولة عن النواة. في هذه الحالة يتكون أيون معدني موجب الشحنة.
العناصر المذبذبة ، مثل الألومنيوم أو الزنك ، تملأ مستويات طاقتها الخارجية بكمية صغيرة من الإلكترونات (1 للزنك ، 3 للألمنيوم). اعتمادًا على ظروف التفاعل الكيميائي ، يمكن أن تظهر خصائص المعادن وغير المعدنية. تحتوي العناصر غير المعدنية ذات الفترات الصغيرة من 4 إلى 7 جسيمات سالبة على الأغلفة الخارجية لذراتها وتكملها إلى ثماني بتات ، وتجذب الإلكترونات من الذرات الأخرى. على سبيل المثال ، مادة غير معدنية ذات أعلى مؤشر كهرسلبية - الفلور ، بها 7 إلكترونات في الطبقة الأخيرة ، وتأخذ دائمًا إلكترونًا واحدًا ليس فقط من المعادن ، ولكن أيضًا من العناصر غير المعدنية النشطة: الأكسجين والكلور والنيتروجين. تنتهي الفترات الصغيرة ، وكذلك الفترات الكبيرة ، بغازات خاملة ، تحتوي جزيئاتها أحادية الذرة على مستويات طاقة خارجية مكتملة تمامًا تصل إلى 8 إلكترونات.
ملامح هيكل ذرات الفترات الكبيرة
حتى الصفوف المكونة من 4 و 5 و 6 تتكون من عناصر لا يمكن أن تحتوي أغلفةها الخارجية إلا على إلكترون واحد أو إلكترونين. كما قلنا سابقًا ، يملأون المستويات الفرعية d- أو f- للطبقة قبل الأخيرة بالإلكترونات. عادة ما تكون هذه معادن نموذجية. تتغير خصائصها الفيزيائية والكيميائية ببطء شديد. تحتوي الصفوف الفردية على مثل هذه العناصر ، حيث تمتلئ مستويات الطاقة الخارجية بالإلكترونات وفقًا للمخطط التالي: المعادن - عنصر مذبذب - غير معادن - غاز خامل.لقد لاحظنا بالفعل ظهوره في جميع الفترات الصغيرة. على سبيل المثال ، في سلسلة فردية من 4 فترات ، النحاس معدن ، والزنك أمفوترين ، ثم من الغاليوم إلى البروم ، يتم تحسين الخصائص غير المعدنية. تنتهي الفترة بالكريبتون ، والذرات لها غلاف إلكترون مكتمل تمامًا.
كيف نفسر تقسيم العناصر إلى مجموعات
كل مجموعة - ويوجد ثمانية منها في شكل مختصر من الجدول ، وتنقسم أيضًا إلى مجموعات فرعية تسمى رئيسية وثانوية. يعكس هذا التصنيف المواقف المختلفة للإلكترونات على مستوى الطاقة الخارجية لذرات العناصر. اتضح أن عناصر المجموعات الفرعية الرئيسية ، على سبيل المثال ، الليثيوم والصوديوم والبوتاسيوم والروبيديوم والسيزيوم ، يقع الإلكترون الأخير في المستوى الفرعي s. تملأ عناصر المجموعة 7 من المجموعة الفرعية الرئيسية (الهالوجينات) المستوى الفرعي p بجزيئات سالبة.
بالنسبة لممثلي المجموعات الفرعية الثانوية ، مثل الكروم والموليبدينوم والتنغستن ، فإن ملء المستوى الفرعي d بالإلكترونات سيكون نموذجيًا. وبالنسبة للعناصر المدرجة في عائلات اللانثانيدات والأكتينيدات ، يحدث تراكم الشحنات السالبة عند المستوى الفرعي f لمستوى الطاقة قبل الأخير. علاوة على ذلك ، فإن رقم المجموعة ، كقاعدة عامة ، يتطابق مع عدد الإلكترونات القادرة على تكوين روابط كيميائية.
في مقالتنا ، اكتشفنا ما هي بنية مستويات الطاقة الخارجية لذرات العناصر الكيميائية ، وحددنا دورها في التفاعلات بين الذرية.
