إين فرينكيل
دروس الكيمياء
دليل لمن لا يعرفون ، ولكنهم يريدون تعلم وفهم الكيمياء
الجزء الأول. عناصر الكيمياء العامة
(المستوى الأول من الصعوبة)
استمرار. انظر البداية في العدد 13 ، 18 ، 23/2007
الفصل 3. معلومات أولية حول بنية الذرة.
القانون الدوري للدي منديليف
تذكر ماهية الذرة ، وما تتكون الذرة ، وما إذا كانت الذرة تتغير في التفاعلات الكيميائية.
الذرة عبارة عن جسيم متعادل كهربائيًا يتكون من نواة موجبة الشحنة وإلكترونات سالبة الشحنة.
يمكن أن يتغير عدد الإلكترونات أثناء العمليات الكيميائية ، ولكن تظل الشحنة النووية دائمًا كما هي. من خلال معرفة توزيع الإلكترونات في الذرة (بنية الذرة) ، من الممكن التنبؤ بالعديد من خصائص ذرة معينة ، بالإضافة إلى خصائص المواد البسيطة والمعقدة التي تعتبر جزءًا منها.
هيكل الذرة ، أي يمكن بسهولة تحديد تكوين النواة وتوزيع الإلكترونات حول النواة من خلال موضع العنصر في النظام الدوري.
في النظام الدوري لـ D.I. Mendeleev ، يتم ترتيب العناصر الكيميائية في تسلسل معين. يرتبط هذا التسلسل ارتباطًا وثيقًا ببنية ذرات هذه العناصر. يتم تعيين كل عنصر كيميائي في النظام رقم سري، بالإضافة إلى ذلك ، يمكنك تحديد رقم الفترة ورقم المجموعة ونوع المجموعة الفرعية.
راعي نشر المقال على موقع متجر "Megameh". ستجد في المتجر منتجات الفراء لكل ذوق - سترات وسترات ومعاطف فرو مصنوعة من الثعلب ، الجوز ، الأرانب ، المنك ، الثعلب الفضي ، الثعلب القطبي. تقدم لك الشركة أيضًا شراء منتجات الفراء الفاخرة واستخدام خدمات الخياطة الفردية. منتجات الفراء بالجملة والتجزئة - من فئة الميزانية إلى المنتجات الفاخرة ، خصومات تصل إلى 50٪ ، ضمان لمدة عام ، التسليم في أوكرانيا وروسيا ورابطة الدول المستقلة ودول الاتحاد الأوروبي ، والتقاط من صالة العرض في Krivoy Rog ، والسلع من أبرز الشركات المصنعة في أوكرانيا ، روسيا وتركيا والصين. يمكنك الاطلاع على كتالوج السلع والأسعار وجهات الاتصال والحصول على المشورة على موقع الويب الموجود في: "megameh.com".
من خلال معرفة "العنوان" الدقيق لعنصر كيميائي - مجموعة ومجموعة فرعية ورقم الفترة ، يمكن للمرء أن يحدد بشكل لا لبس فيه بنية ذرته.
فترةهو صف أفقي من العناصر الكيميائية. هناك سبع فترات في النظام الدوري الحديث. الفترات الثلاث الأولى صغير، لان تحتوي على 2 أو 8 عناصر:
الفترة الأولى - H ، He - 2 عنصر ؛
الفترة الثانية - لي ... ني - 8 عناصر ؛
الفترة الثالثة - نا ... أر - 8 عناصر.
فترات أخرى - كبير. يحتوي كل منهم على 2-3 صفوف من العناصر:
الفترة الرابعة (صفان) - K ... Kr - 18 عنصرًا ؛
الفترة السادسة (3 صفوف) - Cs ... Rn - 32 عنصرًا. تتضمن هذه الفترة عددًا من اللانثانيدات.
مجموعةهو صف عمودي من العناصر الكيميائية. هناك ثماني مجموعات في المجموع. تتكون كل مجموعة من مجموعتين فرعيتين: المجموعة الفرعية الرئيسيةو المجموعة الفرعية الثانوية. فمثلا:
تتكون المجموعة الفرعية الرئيسية من عناصر كيميائية لفترات صغيرة (على سبيل المثال ، N ، P) وفترات كبيرة (على سبيل المثال ، As ، Sb ، Bi).
تتكون مجموعة فرعية جانبية من عناصر كيميائية ذات فترات زمنية كبيرة فقط (على سبيل المثال ، V ، Nb ،
تا).
بصريا ، من السهل تمييز هذه المجموعات الفرعية. المجموعة الفرعية الرئيسية هي "عالية" ، وهي تبدأ من الفترة الأولى أو الثانية. المجموعة الفرعية الثانوية "منخفضة" ، بدءًا من الفترة الرابعة.
لذلك ، كل عنصر كيميائي في النظام الدوري له عنوانه الخاص: الفترة ، المجموعة ، المجموعة الفرعية ، الرقم الترتيبي.
على سبيل المثال ، الفاناديوم V عنصر كيميائي من الفترة الرابعة ، المجموعة الخامسة ، المجموعة الفرعية الثانوية ، الرقم التسلسلي 23.
المهمة 3.1.حدد الفترة والمجموعة والمجموعة الفرعية للعناصر الكيميائية بالأرقام التسلسلية 8 ، 26 ، 31 ، 35 ، 54.
المهمة 3.2.حدد الرقم التسلسلي واسم العنصر الكيميائي ، إذا كان معروفًا أنه موجود:
أ) في الفترة الرابعة ، المجموعة السادسة ، المجموعة الفرعية الثانوية ؛
ب) في الفترة الخامسة ، المجموعة الرابعة ، المجموعة الفرعية الرئيسية.
كيف يمكن أن تكون المعلومات المتعلقة بموضع عنصر ما في النظام الدوري مرتبطة بهيكل ذرته؟
تتكون الذرة من نواة (موجبة الشحنة) وإلكترونات (سالبة الشحنة). بشكل عام ، الذرة متعادلة كهربائيًا.
إيجابي شحنة نواة الذرةيساوي العدد الذري للعنصر الكيميائي.
نواة الذرة جسيم معقد. تتركز كل كتلة الذرة تقريبًا في النواة. نظرًا لأن العنصر الكيميائي عبارة عن مجموعة من الذرات لها نفس الشحنة النووية ، يتم الإشارة إلى الإحداثيات التالية بالقرب من رمز العنصر:
بناءً على هذه البيانات ، يمكن تحديد تكوين النواة. تتكون النواة من البروتونات والنيوترونات.
بروتون صكتلته 1 (1.0073 amu) وشحنة +1. نيوترون نليس له شحنة (محايدة) ، وكتلته تساوي تقريبًا كتلة البروتون (1.0087 amu).
يتم تحديد الشحنة النووية بواسطة البروتونات. و عدد البروتونات(حسب الحجم) شحنة نواة الذرة، بمعنى آخر. رقم سري.
عدد النيوترونات نيتحدد بالاختلاف بين الكميات: "كتلة النواة" لكنو "الرقم التسلسلي" ض. لذلك ، بالنسبة لذرة الألومنيوم:
ن = لكن – ض = 27 –13 = 14ن,
المهمة 3.3.تحديد تكوين نوى الذرات إذا كان العنصر الكيميائي في:
أ) الفترة الثالثة ، المجموعة السابعة ، المجموعة الفرعية الرئيسية ؛
ب) الفترة الرابعة ، المجموعة الرابعة ، المجموعة الفرعية الثانوية ؛
ج) الفترة الخامسة ، المجموعة الأولى ، المجموعة الفرعية الرئيسية.
انتباه! عند تحديد عدد كتلة نواة الذرة ، من الضروري تقريب الكتلة الذرية المشار إليها في النظام الدوري. يتم ذلك لأن كتل البروتون والنيوترون عدد صحيح عمليًا ، ويمكن إهمال كتلة الإلكترونات.
دعونا نحدد أي من النوى أدناه تنتمي إلى نفس العنصر الكيميائي:
أ (20 ص + 20ن),
ب (19 ص + 20ن),
في 20 ص + 19ن).
تحتوي ذرات نفس العنصر الكيميائي على نواتين A و B ، نظرًا لاحتوائهما على نفس عدد البروتونات ، أي أن شحنات هذه النوى متساوية. تشير الدراسات إلى أن كتلة الذرة لا تؤثر بشكل كبير على خصائصها الكيميائية.
تسمى النظائر ذرات نفس العنصر الكيميائي (نفس عدد البروتونات) ، والتي تختلف في الكتلة (عدد مختلف من النيوترونات).
تختلف النظائر ومركباتها الكيميائية عن بعضها البعض في الخصائص الفيزيائية ، لكن الخصائص الكيميائية لنظائر نفس العنصر الكيميائي هي نفسها. وبالتالي ، فإن نظائر الكربون 14 (14 درجة مئوية) لها نفس الخصائص الكيميائية مثل الكربون 12 (12 درجة مئوية) ، والتي تدخل أنسجة أي كائن حي. يتجلى الاختلاف فقط في النشاط الإشعاعي (النظير 14 درجة مئوية). لذلك ، تستخدم النظائر في تشخيص وعلاج الأمراض المختلفة ، للبحث العلمي.
لنعد إلى وصف بنية الذرة. كما تعلم ، لا تتغير نواة الذرة في العمليات الكيميائية. ما الذي يتغير؟ المتغير هو العدد الإجمالي للإلكترونات في الذرة وتوزيع الإلكترونات. عام عدد الإلكترونات في ذرة محايدةمن السهل تحديده - فهو يساوي الرقم التسلسلي ، أي شحنة نواة الذرة:
للإلكترونات شحنة سالبة قدرها -1 ، وكتلتها لا تذكر: 1/1840 من كتلة البروتون.
تتنافر الإلكترونات سالبة الشحنة مع بعضها البعض وتقع على مسافات مختلفة عن النواة. حيث توجد الإلكترونات التي تحتوي على كمية متساوية تقريبًا من الطاقة على مسافة متساوية تقريبًا من النواة وتشكل مستوى طاقة.
عدد مستويات الطاقة في الذرة يساوي عدد الفترة التي يوجد فيها العنصر الكيميائي. يتم تحديد مستويات الطاقة بشكل تقليدي على النحو التالي (على سبيل المثال ، لـ Al):
المهمة 3.4.تحديد عدد مستويات الطاقة في ذرات الأكسجين والمغنيسيوم والكالسيوم والرصاص.
يمكن أن يحتوي كل مستوى طاقة على عدد محدود من الإلكترونات:
في الأول - لا يزيد عن إلكترونين ؛
في الثانية - ما لا يزيد عن ثمانية إلكترونات ؛
في الثالث - ما لا يزيد عن ثمانية عشر إلكترونًا.
توضح هذه الأرقام ، على سبيل المثال ، أن مستوى الطاقة الثاني يمكن أن يحتوي على 2 أو 5 أو 7 إلكترونات ، ولكن ليس 9 أو 12 إلكترونًا.
من المهم أن تعرف أنه بغض النظر عن رقم مستوى الطاقة في المستوى الخارجي(أخيرًا) لا يمكن أن يكون أكثر من ثمانية إلكترونات. مستوى الطاقة الخارجي المكون من ثمانية إلكترونات هو الأكثر استقرارًا ويُطلق عليه اسم كامل. تم العثور على مستويات الطاقة هذه في العناصر غير النشطة - الغازات النبيلة.
كيف نحدد عدد الإلكترونات في المستوى الخارجي للذرات المتبقية؟ هناك قاعدة بسيطة لهذا: عدد الإلكترونات الخارجيةيساوي:
لعناصر المجموعات الفرعية الرئيسية - رقم المجموعة ؛
بالنسبة لعناصر المجموعات الفرعية الثانوية ، لا يمكن أن يكون أكثر من اثنين.
على سبيل المثال (الشكل 5):
المهمة 3.5.حدد عدد الإلكترونات الخارجية للعناصر الكيميائية بالأرقام التسلسلية 15 ، 25 ، 30 ، 53.
المهمة 3.6.ابحث عن العناصر الكيميائية في الجدول الدوري ، يوجد في ذراتها مستوى خارجي مكتمل.
من المهم جدًا تحديد عدد الإلكترونات الخارجية بشكل صحيح ، لأن معهم ترتبط أهم خصائص الذرة. لذلك ، في التفاعلات الكيميائية ، تميل الذرات إلى اكتساب مستوى خارجي مستقر ومكتمل (8 ه). لذلك ، تفضل الذرات ، التي يوجد في مستواها الخارجي القليل من الإلكترونات ، التخلي عنها.
تسمى العناصر الكيميائية التي يمكن لذراتها التبرع بالإلكترونات فقط المعادن. من الواضح أنه يجب أن يكون هناك عدد قليل من الإلكترونات على المستوى الخارجي لذرة المعدن: 1 ، 2 ، 3.
إذا كان هناك العديد من الإلكترونات على مستوى الطاقة الخارجية للذرة ، فإن هذه الذرات تميل إلى قبول الإلكترونات قبل اكتمال مستوى الطاقة الخارجية ، أي ما يصل إلى ثمانية إلكترونات. تسمى هذه العناصر غير المعادن.
سؤال. هل العناصر الكيميائية للمجموعات الفرعية الثانوية تنتمي إلى معادن أم غير فلزية؟ لماذا ا؟
الإجابة: يتم فصل المعادن وغير الفلزات من المجموعات الفرعية الرئيسية في الجدول الدوري بخط يمكن استخلاصه من البورون إلى الأستاتين. فوق هذا الخط (وعلى الخط) توجد غير معدنية ، وأسفلها - معادن. تقع جميع عناصر المجموعات الفرعية الثانوية أسفل هذا الخط.
المهمة 3.7.حدد ما إذا كانت المعادن أو اللافلزات تشتمل على: الفوسفور ، الفاناديوم ، الكوبالت ، السيلينيوم ، البزموت. استخدم موضع العنصر في الجدول الدوري للعناصر الكيميائية وعدد الإلكترونات في المستوى الخارجي.
من أجل تكوين توزيع الإلكترونات على المستويات المتبقية والمستويات الفرعية ، يجب استخدام الخوارزمية التالية.
1. تحديد العدد الإجمالي للإلكترونات في الذرة (بالرقم التسلسلي).
2. تحديد عدد مستويات الطاقة (حسب رقم الفترة).
3. تحديد عدد الإلكترونات الخارجية (حسب نوع المجموعة الفرعية ورقم المجموعة).
4. حدد عدد الإلكترونات على جميع المستويات باستثناء المستوى قبل الأخير.
على سبيل المثال ، وفقًا للنقاط 1-4 بالنسبة لذرة المنغنيز ، يتم تحديد:
المجموع 25 ه؛ موزعة (2 + 8 + 2) = 12 ه؛ إذن ، في المستوى الثالث: 25-12 = 13 ه.
تم الحصول على توزيع الإلكترونات في ذرة المنغنيز:
المهمة 3.8.توصل إلى الخوارزمية عن طريق رسم مخططات التركيب الذري للعناصر رقم 16 ، 26 ، 33 ، 37. وضح ما إذا كانت معادن أو غير فلزية. اشرح الجواب.
عند تجميع المخططات أعلاه لبنية الذرة ، لم نأخذ في الاعتبار أن الإلكترونات في الذرة لا تشغل مستويات فحسب ، بل تشغل أيضًا مستويات معينة المستويات الفرعيةكل مستوى. يشار إلى أنواع المستويات الفرعية بأحرف لاتينية: س, ص, د.
عدد المستويات الفرعية الممكنة يساوي رقم المستوى.المستوى الأول يتكون من واحد
س-المستوى الفرعي. المستوى الثاني يتكون من مستويين فرعيين - سو ص. المستوى الثالث - من ثلاثة مستويات فرعية - س, صو د.
يمكن أن يحتوي كل مستوى فرعي على عدد محدود للغاية من الإلكترونات:
على المستوى الفرعي s - لا يزيد عن 2e ؛
في المستوى الفرعي p - لا يزيد عن 6 هـ ؛
في المستوى الفرعي d - لا يزيد عن 10e.
يتم ملء المستويات الفرعية لمستوى واحد بترتيب محدد بدقة: سصد.
في هذا الطريق، ص- لا يمكن أن يبدأ المستوى الفرعي بالملء إن لم يكن ممتلئًا س-المستوى الفرعي لمستوى طاقة معين ، إلخ. بناءً على هذه القاعدة ، من السهل تكوين التكوين الإلكتروني لذرة المنغنيز:
عمومًا التكوين الإلكتروني للذرةتتم كتابة المنجنيز على النحو التالي:
25 مليون 1 س 2 2س 2 2ص 6 3س 2 3ص 6 3د 5 4س 2 .
المهمة 3.9. عمل التكوينات الإلكترونية للذرات للعناصر الكيميائية رقم 16 ، 26 ، 33 ، 37.
لماذا من الضروري عمل تكوينات إلكترونية للذرات؟ لتحديد خصائص هذه العناصر الكيميائية. يجب أن نتذكر ذلك فقط إلكترونات التكافؤ.
توجد إلكترونات التكافؤ في مستوى الطاقة الخارجي وهي غير مكتملة
d- المستوى الفرعي للمستوى قبل الخارجي.
دعنا نحدد عدد إلكترونات التكافؤ للمنغنيز:
أو يُختصر: Mn ... 3 د 5 4س 2 .
ما الذي يمكن أن تحدده معادلة التكوين الإلكتروني للذرة؟
1. ما هو العنصر - معدن أم غير معدني؟
المنغنيز معدن لأنه المستوى الخارجي (الرابع) يحتوي على إلكترونين.
2. ما هي العملية النموذجية للمعادن؟
تتبرع ذرات المنغنيز دائمًا بالإلكترونات في التفاعلات.
3. ما عدد الإلكترونات وكم عدد سوف تعطي ذرة المنغنيز؟
في التفاعلات ، تتخلى ذرة المنغنيز عن إلكترونين خارجيين (هما الأبعد عن النواة وأضعف منجذبهما) ، بالإضافة إلى خمسة إلكترونين خارجيين د-الإلكترونات. إجمالي عدد إلكترونات التكافؤ سبعة (2 + 5). في هذه الحالة ، ستبقى ثمانية إلكترونات في المستوى الثالث للذرة ، أي يتكون المستوى الخارجي الكامل.
يمكن عكس كل هذه الاستدلالات والاستنتاجات باستخدام المخطط (الشكل 6):
يتم استدعاء الشحنات الشرطية الناتجة من الذرة الأكسدة.
بالنظر إلى بنية الذرة ، بطريقة مماثلة يمكن إظهار أن حالات الأكسدة النموذجية للأكسجين هي -2 ولهيدروجين +1.
سؤال. بأي من العناصر الكيميائية يمكن أن يشكل المنغنيز مركبات ، إذا أخذنا في الاعتبار درجات الأكسدة التي تم الحصول عليها أعلاه؟
الجواب: فقط مع الأكسجين ، tk. ذرته لها شحنة معاكسة في حالة الأكسدة. صيغ أكاسيد المنغنيز المقابلة (هنا تتوافق حالات الأكسدة مع تكافؤ هذه العناصر الكيميائية):
تشير بنية ذرة المنغنيز إلى أن المنغنيز لا يمكن أن يكون لديه درجة أكسدة أعلى ، لأن في هذه الحالة ، سيتعين على المرء أن يتطرق إلى المستوى المستقر ، المكتمل الآن ، ما قبل الخارجي. لذلك ، فإن حالة الأكسدة +7 هي الأعلى ، وأكسيد Mn 2 O 7 المقابل هو أعلى أكسيد المنغنيز.
لتوحيد كل هذه المفاهيم ، ضع في اعتبارك بنية ذرة التيلوريوم وبعض خصائصها:
باعتبارها مادة غير معدنية ، يمكن لذرة Te أن تقبل إلكترونين قبل اكتمال المستوى الخارجي وتتبرع بـ 6 إلكترونات "إضافية":
المهمة 3.10.ارسم التكوينات الإلكترونية لذرات Na و Rb و Cl و I و Si و Sn. تحديد خصائص هذه العناصر الكيميائية ، صيغ أبسط مركباتها (مع الأكسجين والهيدروجين).
استنتاجات عملية
1. تشارك إلكترونات التكافؤ فقط في التفاعلات الكيميائية ، والتي يمكن أن تكون فقط في المستويين الأخيرين.
2. يمكن للذرات المعدنية أن تتبرع فقط بإلكترونات التكافؤ (كلها أو قليلة) ، مع الأخذ في الاعتبار حالات الأكسدة الإيجابية.
3. يمكن للذرات غير المعدنية أن تقبل الإلكترونات (مفقودة - حتى ثمانية) ، بينما تكتسب حالات أكسدة سالبة ، وتتبرع بإلكترونات التكافؤ (كلها أو بعضها) ، بينما تكتسب حالات أكسدة موجبة.
دعونا الآن نقارن خصائص العناصر الكيميائية لمجموعة فرعية واحدة ، على سبيل المثال ، الصوديوم والروبيديوم:
نا ... 3 س 1 و Rb ... 5 س 1 .
ما هو الشائع في بنية ذرات هذه العناصر؟ في المستوى الخارجي لكل ذرة ، يكون إلكترون واحد معادن نشطة. نشاط المعادنيرتبط بالقدرة على التبرع بالإلكترونات: فكلما زادت سهولة إطلاق الذرة للإلكترونات ، كانت خصائصها المعدنية أكثر وضوحًا.
ما الذي يحمل الإلكترونات في الذرة؟ جاذبية النواة. كلما اقتربت الإلكترونات من النواة ، زادت قوة انجذابها بواسطة نواة الذرة ، كلما كان من الصعب "تمزيقها".
بناءً على ذلك ، سنجيب على السؤال: أي عنصر - Na أم Rb - يعطي إلكترونًا خارجيًا بسهولة أكبر؟ أي عنصر هو المعدن الأكثر نشاطًا؟ من الواضح ، الروبيديوم ، لأن إلكترونات التكافؤ هي أبعد من النواة (وتحتفظ بها النواة بقوة أقل).
استنتاج. في المجموعات الفرعية الرئيسية ، من أعلى إلى أسفل ، تم تحسين الخصائص المعدنية، لان يزداد نصف قطر الذرة ، وتنجذب إلكترونات التكافؤ إلى النواة أضعف.
دعونا نقارن خصائص العناصر الكيميائية للمجموعة VIIa: Cl ... 3 س 2 3ص 5 وأنا ... 5 س 2 5ص 5 .
كلا العنصرين الكيميائيين من غير المعادن ، لأن. إلكترون واحد مفقود قبل اكتمال المستوى الخارجي. ستجذب هذه الذرات الإلكترون المفقود. علاوة على ذلك ، كلما كان الإلكترون المفقود أقوى يجذب ذرة غير معدنية ، تتجلى خصائصه غير المعدنية (القدرة على قبول الإلكترونات) أقوى.
ما الذي يسبب جاذبية الإلكترون؟ بسبب الشحنة الموجبة لنواة الذرة. بالإضافة إلى ذلك ، كلما اقترب الإلكترون من النواة ، زادت قوة الجذب المتبادل بينهما ، وكلما زاد نشاط اللافلزية.
سؤال. أي عنصر له خصائص غير معدنية أكثر وضوحًا: الكلور أم اليود؟
الجواب: واضح الكلور لأن. إلكترونات التكافؤ أقرب إلى النواة.
استنتاج. يتناقص نشاط اللافلزات في المجموعات الفرعية من الأعلى إلى الأسفل، لان يزداد نصف قطر الذرة ويصبح من الصعب على النواة جذب الإلكترونات المفقودة.
دعونا نقارن خصائص السيليكون والقصدير: Si… 3 س 2 3ص 2 و Sn ... 5 س 2 5ص 2 .
كلتا الذرتين لها أربعة إلكترونات في المستوى الخارجي. ومع ذلك ، فإن هذه العناصر في الجدول الدوري تقع على جانبي الخط الذي يربط بين البورون والأستاتين. لذلك ، بالنسبة للسيليكون ، الذي يكون رمزه أعلى من الخط B- عند السطر ، تكون الخصائص غير المعدنية أكثر وضوحًا. على العكس من ذلك ، فإن القصدير ، الذي يكون رمزه أقل من الخط B – At ، له خصائص معدنية أقوى. هذا يرجع إلى حقيقة أنه في ذرة القصدير ، تتم إزالة أربعة إلكترونات تكافؤ من النواة. لذلك ، من الصعب ربط الإلكترونات الأربعة المفقودة. في الوقت نفسه ، تحدث عودة الإلكترونات من مستوى الطاقة الخامس بسهولة تامة. بالنسبة للسيليكون ، كلا العمليتين ممكنتين ، مع سيطرة الأولى (قبول الإلكترونات).
استنتاجات بشأن الفصل 3.كلما قل عدد الإلكترونات الخارجية في الذرة وبُعدت عن النواة ، تتجلى الخصائص المعدنية أقوى.
كلما زاد عدد الإلكترونات الخارجية في الذرة وكلما اقتربت من النواة ، تتجلى المزيد من الخصائص غير المعدنية.
بناءً على الاستنتاجات الواردة في هذا الفصل ، بالنسبة لأي عنصر كيميائي في النظام الدوري ، يمكنك عمل "خاصية".
خوارزمية وصف الخاصية
عنصر كيميائي من خلال موقعه
في النظام الدوري
1. قم بعمل رسم تخطيطي لبنية الذرة ، أي تحديد تكوين النواة وتوزيع الإلكترونات حسب مستويات الطاقة والمستويات الفرعية:
تحديد العدد الإجمالي للبروتونات والإلكترونات والنيوترونات في الذرة (بالرقم التسلسلي والكتلة الذرية النسبية) ؛
تحديد عدد مستويات الطاقة (حسب رقم الفترة) ؛
تحديد عدد الإلكترونات الخارجية (حسب نوع المجموعة الفرعية ورقم المجموعة) ؛
حدد عدد الإلكترونات في جميع مستويات الطاقة باستثناء المستوى قبل الأخير ؛
2. تحديد عدد إلكترونات التكافؤ.
3. تحديد الخصائص - المعدنية أو غير المعدنية - الأكثر وضوحًا لعنصر كيميائي معين.
4. تحديد عدد الإلكترونات المعطاة (المستلمة).
5. تحديد حالات الأكسدة الأعلى والأدنى لعنصر كيميائي.
6. يؤلف لهذه الأكسدة الصيغ الكيميائية لأبسط المركبات مع الأكسجين والهيدروجين.
7. تحديد طبيعة الأكسيد وكتابة معادلة لتفاعله مع الماء.
8. بالنسبة للمواد المشار إليها في الفقرة 6 ، ضع معادلات للتفاعلات المميزة (انظر الفصل 2).
المهمة 3.11.وفقًا للمخطط أعلاه ، قم بعمل أوصاف لذرات الكبريت والسيلينيوم والكالسيوم والسترونشيوم وخصائص هذه العناصر الكيميائية. ما هي الخصائص العامة لأكاسيدها وهيدروكسيداتها؟
إذا كنت قد أكملت التدريبات 3.10 و 3.11 ، فمن السهل أن ترى أنه ليس فقط ذرات عناصر مجموعة فرعية واحدة ، ولكن أيضًا مركباتها لها خصائص مشتركة وتكوين مماثل.
القانون الدوري لدي.آي منديليف:تعتمد خصائص العناصر الكيميائية ، وكذلك خصائص المواد البسيطة والمعقدة التي تشكلها ، بشكل دوري على شحنة نوى ذراتها.
المعنى المادي للقانون الدوري: تتكرر خصائص العناصر الكيميائية بشكل دوري لأن تكوينات إلكترونات التكافؤ (توزيع إلكترونات المستويات الخارجية وقبل الأخيرة) تتكرر بشكل دوري.
لذا ، فإن العناصر الكيميائية لنفس المجموعة الفرعية لها نفس توزيع إلكترونات التكافؤ ، وبالتالي لها خصائص متشابهة.
على سبيل المثال ، تحتوي العناصر الكيميائية للمجموعة الخامسة على خمسة إلكترونات تكافؤ. في نفس الوقت ، في ذرات كيميائية عناصر المجموعات الفرعية الرئيسية- جميع إلكترونات التكافؤ موجودة في المستوى الخارجي: ... نانوثانية 2 np 3 ، أين ن- رقم الفترة.
في الذرات عناصر المجموعات الفرعية الثانويةفقط 1 أو 2 إلكترون في المستوى الخارجي ، والباقي في د- المستوى الفرعي للمستوى ما قبل الخارجي: ... ( ن – 1)د 3 نانوثانية 2 ، أين ن- رقم الفترة.
المهمة 3.12.عمل معادلات إلكترونية موجزة لذرات العناصر الكيميائية رقم 35 و 42 ، ثم تكوين توزيع الإلكترونات في هذه الذرات حسب الخوارزمية. تأكد من أن تنبؤاتك تتحقق.
تمارين للفصل 3
1. قم بصياغة تعريفات مفاهيم "الفترة" ، "المجموعة" ، "المجموعة الفرعية". ماذا العناصر الكيميائية التي تتكون منها: أ) الفترة ؛ ب) جماعة. ج) مجموعة فرعية؟
2. ما هي النظائر؟ ما هي الخصائص - الفيزيائية أو الكيميائية - التي تشترك فيها النظائر؟ لماذا ا؟
3. صياغة قانون DIMendeleev الدوري. اشرح معناه المادي ووضح بالأمثلة.
4. ما هي الخصائص المعدنية للعناصر الكيميائية؟ كيف يتغيرون في مجموعة وفي فترة؟ لماذا ا؟
5. ما هي الخصائص غير المعدنية للعناصر الكيميائية؟ كيف يتغيرون في مجموعة وفي فترة؟ لماذا ا؟
6. قم بعمل صيغ إلكترونية موجزة للعناصر الكيميائية رقم 43 ، 51 ، 38. أكد افتراضاتك من خلال وصف بنية ذرات هذه العناصر وفقًا للخوارزمية المذكورة أعلاه. حدد خصائص هذه العناصر.
7. عن طريق الصيغ الإلكترونية القصيرة
أ) ... 4 س 2 4 ص 1 ؛
ب) ... 4 د 1 5س 2 ;
على الساعة 3 د 5 4s 1
تحديد موضع العناصر الكيميائية المقابلة في النظام الدوري لـ D.I. Mendeleev. قم بتسمية هذه العناصر الكيميائية. قم بتأكيد افتراضاتك مع وصف بنية ذرات هذه العناصر الكيميائية وفقًا للخوارزمية. حدد خصائص هذه العناصر الكيميائية.
يتبع
ماليوجين 14. مستويات الطاقة الخارجية والداخلية. استكمال مستوى الطاقة.
دعونا نتذكر بإيجاز ما نعرفه بالفعل عن بنية غلاف الإلكترون للذرات:
ü عدد مستويات الطاقة في الذرة = عدد الفترة التي يوجد فيها العنصر ؛
ü يتم حساب السعة القصوى لكل مستوى طاقة بواسطة الصيغة 2n2
ü لا يمكن أن تحتوي غلاف الطاقة الخارجية على أكثر من 2 إلكترون لعناصر الفترة 1 ، أكثر من 8 إلكترونات لعناصر فترات أخرى
مرة أخرى ، دعونا نعود إلى تحليل مخطط ملء مستويات الطاقة بعناصر فترات زمنية صغيرة:
الجدول 1. ملء مستويات الطاقة
لعناصر الفترات الصغيرة
رقم الفترة | عدد مستويات الطاقة = رقم الفترة | رمز العنصر ، رقمه الترتيبي | المجموع الإلكترونات | توزيع الإلكترونات حسب مستويات الطاقة | رقم المجموعة |
|
|
ح +1 )1 | +1 ح ، 1 هـ- | |||||
|
حه + 2 ) 2 | +2 لا ، الثاني | |||||
|
لي + 3 ) 2 ) 1 | + 3 لي، 2e-، 1e- | |||||
|
كن +4 ) 2 )2 | + 4 يكون، 2e-،2 هـ- | |||||
|
ب +5 ) 2 )3 | +5 ب ، 2 هـ- ، 3 هـ- | |||||
|
ج +6 ) 2 )4 | +6 ج ، 2 هـ- ، 4 هـ- | |||||
|
ن + 7 ) 2 ) 5 | + 7 ن، 2e-،5 هـ- | |||||
|
ا + 8 ) 2 ) 6 | + 8 ا، 2e-،6 هـ- | |||||
|
F + 9 ) 2 ) 7 | + 9 F، 2e-،7 هـ- | |||||
|
ني + 10 ) 2 ) 8 | + 10 ني، 2e-،8 ه- | |||||
|
نا + 11 ) 2 ) 8 )1 | +1 1 نا، 2e-، 8e-، 1 هـ- | |||||
|
ملغ + 12 ) 2 ) 8 )2 | +1 2 ملغ، 2e-، 8e-، 2 هـ- | |||||
|
ال + 13 ) 2 ) 8 )3 | +1 3 ال، 2e-، 8e-، 3 هـ- | |||||
|
سي + 14 ) 2 ) 8 )4 | +1 4 سي، 2e-، 8e-، 4 هـ- | |||||
|
ص + 15 ) 2 ) 8 )5 | +1 5 ص، 2e-، 8e-، 5 هـ- | |||||
|
س + 16 ) 2 ) 8 )6 | +1 5 ص، 2e-، 8e-، 6 هـ- | |||||
|
Cl + 17 ) 2 ) 8 )7 | +1 7 Cl، 2e-، 8e-، 7 هـ- | |||||
18 أر |
أر+ 18 ) 2 ) 8 )8 | +1 8 أر، 2e-، 8e-، 8 هـ- |
جدول التحليل 1. قارن عدد الإلكترونات في مستوى الطاقة الأخير ورقم المجموعة التي يوجد فيها العنصر الكيميائي.
هل لاحظت ذلك عدد الإلكترونات في مستوى الطاقة الخارجية للذرات هو نفسه رقم المجموعة، الذي يوجد فيه العنصر (الاستثناء هو الهيليوم)؟
!!! هذه القاعدة صحيحة فقطللعناصر رائدمجموعات فرعية.
كل فترة من فترات النظام ينتهي بعنصر خامل(هيليوم هي ، نيون نيون ، أرجون أر). يحتوي مستوى الطاقة الخارجية لهذه العناصر على أكبر عدد ممكن من الإلكترونات: الهليوم -2 ، والعناصر المتبقية - 8. هذه عناصر من المجموعة الثامنة من المجموعة الفرعية الرئيسية. يسمى مستوى الطاقة المماثل لهيكل مستوى طاقة الغاز الخامل منجز. هذا نوع من حد القوة لمستوى الطاقة لكل عنصر من عناصر النظام الدوري. تتكون جزيئات المواد البسيطة - الغازات الخاملة ، من ذرة واحدة وتتميز بالخمول الكيميائي ، أي أنها لا تدخل عملياً في تفاعلات كيميائية.
بالنسبة للعناصر المتبقية من PSCE ، يختلف مستوى الطاقة عن مستوى طاقة العنصر الخامل ، وتسمى هذه المستويات غير مكتمل. تميل ذرات هذه العناصر إلى إكمال مستوى طاقتها الخارجية عن طريق التبرع بالإلكترونات أو قبولها.
أسئلة لضبط النفس
1. ما هو مستوى الطاقة يسمى الخارجية؟
2. ما هو مستوى الطاقة يسمى الداخلية؟
3. ما هو مستوى الطاقة يسمى كاملة؟
4. عناصر أي مجموعة أو مجموعة فرعية لديها مستوى طاقة مكتمل؟
5. ما هو عدد الإلكترونات في مستوى الطاقة الخارجية لعناصر المجموعات الفرعية الرئيسية؟
6. كيف تتشابه عناصر مجموعة فرعية رئيسية واحدة في هيكل المستوى الإلكتروني
7. كم عدد الإلكترونات في المستوى الخارجي التي تحتوي على عناصر أ) المجموعة IIA ؛
ب) مجموعة IVA ؛ ج) المجموعة السابعة أ
مشاهدة الجواب
1. أخيرًا
2. أي ما عدا الأخير
3. الذي يحتوي على أكبر عدد من الإلكترونات. وكذلك المستوى الخارجي إذا كان يحتوي على 8 إلكترونات للفترة I - 2 إلكترونات.
4 - عناصر المجموعة الثامنة (عناصر خاملة)
5. رقم المجموعة التي يقع فيها العنصر
6. تحتوي جميع عناصر المجموعات الفرعية الرئيسية على مستوى الطاقة الخارجية على عدد من الإلكترونات مثل رقم المجموعة
7. أ) تحتوي عناصر المجموعة IIA على إلكترونين في المستوى الخارجي ؛ ب) تحتوي عناصر المجموعة IVA على 4 إلكترونات ؛ ج) تحتوي عناصر المجموعة السابعة أ على 7 إلكترونات.
مهام الحل المستقل
1. حدد العنصر وفقًا للمعايير التالية: أ) يحتوي على مستويين إلكترونيين ، في الخارج - 3 إلكترونات ؛ ب) يحتوي على 3 مستويات إلكترونية ، في الخارج - 5 إلكترونات. اكتب توزيع الإلكترونات على مستويات الطاقة لهذه الذرات.
2. ما ذرتان لهما نفس العدد من مستويات الطاقة المملوءة؟
مشاهدة الجواب:
1 - أ) لنحدد "إحداثيات" العنصر الكيميائي: مستويان إلكترونيان - الفترة الثانية ؛ 3 إلكترونات في المستوى الخارجي - المجموعة الثالثة أ. هذا بر 5B. مخطط توزيع الإلكترونات حسب مستويات الطاقة: 2 هـ- ، 3 هـ-
ب) الفترة الثالثة ، مجموعة VA ، عنصر الفوسفور 15P. مخطط توزيع الإلكترونات حسب مستويات الطاقة: 2 هـ- ، 8 هـ- ، 5 هـ-
2. د) الصوديوم والكلور.
تفسير: أ) صوديوم: +11 )2)8 ) 1 (معبأ 2) ← ← هيدروجين: +1) 1
ب) الهليوم: +2 )2 (معبأ 1) ← ← هيدروجين: هيدروجين: +1) 1
ج) الهليوم: +2 )2 (شغل 1) ← ← نيون: +10 )2)8 (شغل 2)
* ز)صوديوم: +11 )2)8 ) 1 (شغل 2) ← ← الكلور: +17 )2)8 ) 7 (شغل 2)
4. عشرة. عدد الإلكترونات = الرقم التسلسلي
5 ج) الزرنيخ والفوسفور. تحتوي الذرات الموجودة في نفس المجموعة الفرعية على نفس عدد الإلكترونات.
شروحات:
أ) الصوديوم والمغنيسيوم (في مجموعات مختلفة) ؛ ب) الكالسيوم والزنك (في نفس المجموعة ، ولكن في مجموعات فرعية مختلفة) ؛ * ج) الزرنيخ والفوسفور (في مجموعة واحدة ، رئيسية ، فرعية) د) الأكسجين والفلور (في مجموعات مختلفة).
7. د) عدد الإلكترونات في المستوى الخارجي
8. ب) عدد مستويات الطاقة
9. أ) الليثيوم (موجود في المجموعة الأولى ألف من الفترة الثانية)
10. c) السيليكون (مجموعة IVA ، الفترة III)
11. ب) البورون (مستويين - ثانيًافترة، 3 إلكترونات في المستوى الخارجي - IIIAمجموعة)
الذرة عبارة عن جسيم متعادل كهربائيًا يتكون من نواة موجبة الشحنة وقذيفة إلكترونية سالبة الشحنة. تقع النواة في مركز الذرة وتتكون من بروتونات موجبة الشحنة ونيوترونات غير مشحونة مرتبطة ببعضها البعض بواسطة قوى نووية. تم إثبات التركيب النووي للذرة بشكل تجريبي في عام 1911 من قبل الفيزيائي الإنجليزي إي رذرفورد.
يحدد عدد البروتونات الشحنة الموجبة للنواة ويساوي العدد الترتيبي للعنصر. يتم حساب عدد النيوترونات على أنه الفرق بين الكتلة الذرية والعدد الترتيبي للعنصر. تسمى العناصر التي لها نفس الشحنة النووية (نفس عدد البروتونات) ولكن لها كتلة ذرية مختلفة (عدد مختلف من النيوترونات) بالنظائر. تتركز كتلة الذرة بشكل أساسي في النواة لأن يمكن إهمال الكتلة الصغيرة للإلكترونات. الكتلة الذرية تساوي مجموع كتل كل البروتونات وجميع نيوترونات النواة.
العنصر هو نوع من الذرة له نفس الشحنة النووية. حاليًا ، يُعرف 118 عنصرًا كيميائيًا مختلفًا.
تشكل جميع إلكترونات الذرة غلافها الإلكتروني. غلاف الإلكترون له شحنة سالبة مساوية لإجمالي عدد الإلكترونات. يتطابق عدد الإلكترونات في غلاف الذرة مع عدد البروتونات في النواة ويساوي العدد الترتيبي للعنصر. يتم توزيع الإلكترونات الموجودة في الغلاف بين طبقات الإلكترون وفقًا لاحتياطيات الطاقة (تشكل الإلكترونات ذات الطاقات المماثلة طبقة إلكترون واحدة): الإلكترونات ذات الطاقة المنخفضة أقرب إلى النواة ، والإلكترونات ذات الطاقة الأعلى تكون أبعد عن النواة. يتطابق عدد الطبقات الإلكترونية (مستويات الطاقة) مع عدد الفترة التي يوجد فيها العنصر الكيميائي.
يميز بين مستويات الطاقة المكتملة وغير المكتملة. يعتبر المستوى كاملاً إذا كان يحتوي على أكبر عدد ممكن من الإلكترونات (المستوى الأول - 2 إلكترون ، المستوى الثاني - 8 إلكترونات ، المستوى الثالث - 18 إلكترونًا ، المستوى الرابع - 32 إلكترونًا ، إلخ). يحتوي المستوى غير المكتمل على عدد أقل من الإلكترونات.
يُطلق على المستوى الأبعد عن نواة الذرة المستوى الخارجي. تسمى الإلكترونات الموجودة في مستوى الطاقة الخارجية بالإلكترونات الخارجية (التكافؤ). يتطابق عدد الإلكترونات في مستوى الطاقة الخارجي مع عدد المجموعة التي يوجد بها العنصر الكيميائي. يعتبر المستوى الخارجي كاملاً إذا كان يحتوي على 8 إلكترونات. ذرات عناصر مجموعة 8A (غازات خاملة هيليوم ، نيون ، كريبتون ، زينون ، رادون) لها مستوى طاقة خارجي مكتمل.
تسمى منطقة الفضاء حول نواة الذرة ، والتي يُرجح أن يوجد فيها الإلكترون ، بمدار الإلكترون. تختلف المدارات في مستوى الطاقة والشكل. يميز الشكل المدارات s (الكرة) ، المدارات p (الحجمي ثمانية) ، المدارات d والمدارات f. لكل مستوى طاقة مجموعته الخاصة من المدارات: عند مستوى الطاقة الأول - مداري واحد ، عند مستوى الطاقة الثاني - مدارات واحدة ثانية وثلاثة مدارات ص ، عند مستوى الطاقة الثالث - واحد ث- ، ثلاثة ف- ، خمسة مدارات d ، عند مستوى الطاقة الرابع ، واحد s- ، ثلاثة p- ، خمسة مدارات d وسبعة مدارات f. يمكن أن يحتوي كل مدار على إلكترونين كحد أقصى.
ينعكس توزيع الإلكترونات في المدارات باستخدام الصيغ الإلكترونية. على سبيل المثال ، بالنسبة لذرة المغنيسيوم ، سيكون توزيع الإلكترونات على مستويات الطاقة على النحو التالي: 2e ، 8e ، 2e. توضح هذه الصيغة أن 12 إلكترونًا من ذرة المغنيسيوم موزعة على ثلاثة مستويات للطاقة: المستوى الأول مكتمل ويحتوي على إلكترونين ، والمستوى الثاني مكتمل ويحتوي على 8 إلكترونات ، والمستوى الثالث لم يكتمل لأن يحتوي على 2 إلكترون. بالنسبة لذرة الكالسيوم ، سيكون توزيع الإلكترونات على مستويات الطاقة على النحو التالي: 2e ، 8e ، 8e ، 2e. توضح هذه الصيغة أن 20 إلكترونًا من الكالسيوم موزعة على أربعة مستويات للطاقة: المستوى الأول مكتمل ويحتوي على إلكترونين ، والمستوى الثاني مكتمل ويحتوي على 8 إلكترونات ، والمستوى الثالث لم يكتمل لأن يحتوي على 8 إلكترونات ، المستوى الرابع غير مكتمل لأن يحتوي على 2 إلكترون.
كلما كانت نواة الذرة أقرب إلى غلاف الإلكترون ، كلما زادت قوة انجذاب الإلكترونات إلى النواة وزادت طاقتها المرتبطة بالنواة. لذلك ، يتميز ترتيب أغلفة الإلكترون بسهولة بمستويات الطاقة والمستويات الفرعية وتوزيع الإلكترونات عليها. عدد مستويات الطاقة الإلكترونية يساوي عدد الفترة ،حيث يقع العنصر. مجموع عدد الإلكترونات عند مستويات الطاقة يساوي العدد الترتيبي للعنصر.
يظهر التركيب الإلكتروني للذرة في الشكل. 1.9 في شكل رسم تخطيطي لتوزيع الإلكترونات على مستويات الطاقة والمستويات الفرعية. يتكون الرسم التخطيطي من خلايا إلكترونية تصورها مربعات. كل خلية ترمز إلى مدار إلكترون واحد قادر على قبول إلكترونين مع دوران متعاكس ، يشار إليه بالسهم لأعلى ولأسفل.
أرز. 1.9
المخطط الإلكتروني للذرة مبني في التسلسل زيادة رقم مستوى الطاقة.في نفس الاتجاه تزداد طاقة الإلكترونو تقل طاقة ارتباطها بالنواة.من أجل الوضوح ، يمكننا أن نتخيل أن نواة الذرة تقع "في أسفل" المخطط. عدد الإلكترونات في ذرة عنصر يساوي عدد البروتونات في النواة ، أي العدد الذري للعنصر في الجدول الدوري.
يتكون مستوى الطاقة الأول من مدار واحد فقط ، يُشار إليه بالرمز س.هذا المدار مليء بإلكترونات الهيدروجين والهيليوم. يحتوي الهيدروجين على إلكترون واحد ، والهيدروجين أحادي التكافؤ. يحتوي الهيليوم على إلكترونين متزاوجين مع دوران متعاكس ، والهيليوم ليس له تكافؤ ولا يشكل مركبات مع عناصر أخرى. طاقة التفاعل الكيميائي لا تكفي لإثارة ذرة الهيليوم ونقل الإلكترون إلى المستوى الثاني.
يتكون مستوى الطاقة الثاني من. "- المستوى الفرعي و /. (- المستوى الفرعي ، الذي يحتوي على ثلاثة مدارات (خلايا). يرسل الليثيوم الإلكترون الثالث إلى المستوى الفرعي 2". يتسبب الإلكترون غير المزدوج في جعل الليثيوم أحادي التكافؤ. ويملأ البريليوم نفس الشيء مستوى ثانوي مع الإلكترون الثاني ، في الحالة غير المستثارة ، يحتوي البريليوم على إلكترونين متزاوجين ، ومع ذلك ، تبين أن طاقة الإثارة الضئيلة كافية لنقل إلكترون واحد إلى المستوى الفرعي ^ ، مما يجعل البريليوم ثنائي التكافؤ.
تتم عملية ملء المستوى الفرعي 2p بطريقة مماثلة. الأكسجين في المركبات ثنائي التكافؤ. لا يُظهر الأكسجين تكافؤات أعلى بسبب استحالة اقتران إلكترونات المستوى الثاني ونقلها إلى مستوى الطاقة الثالث.
على عكس الأكسجين ، يمكن للكبريت الموجود تحت الأكسجين في نفس المجموعة الفرعية أن يظهر التكافؤ 2 و 4 و 6 في مركباته بسبب إمكانية إزالة إلكترونات المستوى الثالث ونقلها إلى المستوى الفرعي ^. لاحظ أن حالات التكافؤ الأخرى للكبريت ممكنة أيضًا.
تسمى العناصر التي يتم تعبئة المستوى الفرعي s بها بـ "-elements. وبالمثل ، يتم تشكيل التسلسل ص-عناصر. عناصر س-و p- المستويات الفرعية مدرجة في المجموعات الفرعية الرئيسية. عناصر المجموعات الفرعية الثانوية هي ^ -elements (اسم خاطئ - عناصر انتقالية).
من الملائم الإشارة إلى المجموعات الفرعية برموز الإلكترونات ، والتي بسببها تشكلت العناصر المدرجة في المجموعة الفرعية ، على سبيل المثال س"-مجموعة فرعية (هيدروجين ، ليثيوم ، صوديوم ، إلخ) أو // - مجموعة فرعية (أكسجين ، كبريت ، إلخ).
إذا تم إنشاء الجدول الدوري بطريقة تزيد فيها أرقام الفترة من أسفل إلى أعلى ، ويتم وضع إلكترون واحد ثم إلكترونين في كل خلية إلكترونية ، فسيتم الحصول على جدول دوري طويل الأمد ، يشبه الرسم التخطيطي للتوزيع من الإلكترونات فوق مستويات الطاقة والمستويات الفرعية.
ماذا يحدث لذرات العناصر أثناء التفاعلات الكيميائية؟ ما هي خصائص العناصر؟ يمكن إعطاء إجابة واحدة لكل من هذين السؤالين: السبب يكمن في هيكل الخارجي في مقالنا ، سننظر في الإلكترونية للمعادن واللافلزات ونكتشف العلاقة بين هيكل المستوى الخارجي والخصائص من العناصر.
الخصائص الخاصة للإلكترونات
عندما يحدث تفاعل كيميائي بين جزيئات اثنين أو أكثر من الكواشف ، تحدث تغيرات في بنية غلاف الإلكترون للذرات ، بينما تظل نواتها دون تغيير. أولاً ، دعنا نتعرف على خصائص الإلكترونات الموجودة في أبعد مستويات الذرة عن النواة. يتم ترتيب الجسيمات سالبة الشحنة في طبقات على مسافة معينة من النواة وعن بعضها البعض. يُطلق على الفراغ حول النواة حيث من المرجح أن توجد الإلكترونات اسم 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 الغلاف الإلكتروني للذرة
عدد مستويات الطاقة التي توجد عليها 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 هو 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؟
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 العناصر التي تحتوي ذراتها على إلكترون واحد أو إلكترونين فقط يمكنها الانفصال بسهولة عن النواة. في هذه الحالة ، يتم تكوين أيون معدني موجب الشحنة.
تملأ العناصر المتذبذبة ، مثل الألومنيوم أو الزنك ، مستويات طاقتها الخارجية بكمية صغيرة من الإلكترونات (1 للزنك ، 3 للألمنيوم). اعتمادًا على ظروف التفاعل الكيميائي ، يمكن أن تظهر خصائص المعادن واللافلزات. 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 ، أكملت جزيئاتها أحادية الذرة مستويات طاقة خارجية تصل إلى 8 إلكترونات.
ملامح هيكل ذرات الفترات الكبيرة
تتكون الصفوف الزوجية من 4 و 5 و 6 فترات من عناصر تحتوي أغلفةها الخارجية على إلكترون واحد أو إلكترونين فقط. 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 إلكتروني مكتمل تمامًا.
كيف نفسر تقسيم العناصر إلى مجموعات؟
كل مجموعة - وهناك ثمانية منهم في شكل موجز للجدول ، تنقسم 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 السابعة من المجموعة الفرعية الرئيسية (الهالوجينات) المستوى الفرعي p بجسيمات سالبة.
بالنسبة لممثلي المجموعات الفرعية الجانبية ، مثل الكروم ، فإن ملء المستوى الفرعي d بالإلكترونات سيكون نموذجيًا. وبالنسبة للعناصر المدرجة في الأسرة ، يحدث تراكم الشحنات السالبة عند المستوى الفرعي f لمستوى الطاقة قبل الأخير. علاوة على ذلك ، يتطابق رقم المجموعة ، كقاعدة عامة ، 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.