เกิดอะไรขึ้นกับอะตอมของธาตุระหว่างปฏิกิริยาเคมี? คุณสมบัติของธาตุคืออะไร? คำถามทั้งสองข้อนี้สามารถให้คำตอบได้หนึ่งข้อ เหตุผลอยู่ที่โครงสร้างของระดับพลังงานภายนอกของอะตอม ในบทความของเรา เราจะพิจารณาโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมของโลหะและอโลหะ และค้นหาความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างของระดับภายนอกและคุณสมบัติขององค์ประกอบ
คุณสมบัติพิเศษของอิเล็กตรอน
เมื่อปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นระหว่างโมเลกุลของสารทำปฏิกิริยาตั้งแต่สองตัวขึ้นไป จะมีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างเปลือกอิเล็กตรอนของอะตอม ในขณะที่นิวเคลียสของพวกมันยังคงไม่เปลี่ยนแปลง อันดับแรก เรามาทำความคุ้นเคยกับลักษณะของอิเล็กตรอนที่อยู่ในระดับอะตอมที่อยู่ห่างจากนิวเคลียสมากที่สุด อนุภาคที่มีประจุลบถูกจัดเรียงเป็นชั้นๆ ในระยะหนึ่งจากนิวเคลียสและจากกันและกัน พื้นที่รอบนิวเคลียสที่มีโอกาสพบอิเล็กตรอนมากที่สุดเรียกว่าอิเล็กตรอนออร์บิทัล เมฆอิเล็กตรอนที่มีประจุลบประมาณ 90% ถูกควบแน่นอยู่ในนั้น อิเล็กตรอนในอะตอมนั้นมีคุณสมบัติเป็นคู่ มันสามารถทำหน้าที่เป็นอนุภาคและเป็นคลื่นได้พร้อมกัน
กฎการเติมเปลือกอิเล็กตรอนของอะตอม
จำนวนระดับพลังงานที่อนุภาคตั้งอยู่เท่ากับจำนวนของช่วงเวลาที่องค์ประกอบนั้นตั้งอยู่ องค์ประกอบอิเล็กทรอนิกส์บ่งบอกอะไร? ปรากฎว่าจำนวนอิเล็กตรอนในระดับพลังงานภายนอกสำหรับองค์ประกอบ s และ p ของกลุ่มย่อยหลักของคาบขนาดเล็กและขนาดใหญ่สอดคล้องกับหมายเลขกลุ่ม ตัวอย่างเช่น ลิเธียมอะตอมของกลุ่มแรกซึ่งมีสองชั้น มีอิเล็กตรอนหนึ่งตัวในเปลือกนอก อะตอมของกำมะถันมีอิเล็กตรอน 6 ตัวที่ระดับพลังงานสุดท้าย เนื่องจากองค์ประกอบนี้อยู่ในกลุ่มย่อยหลักของกลุ่มที่หก เป็นต้น หากเรากำลังพูดถึงองค์ประกอบ d กฎต่อไปนี้จะมีอยู่สำหรับพวกเขา: จำนวนอนุภาคลบภายนอก คือ 1 (สำหรับโครเมียมและทองแดง) หรือ 2 สิ่งนี้อธิบายได้จากความจริงที่ว่าเมื่อประจุของนิวเคลียสของอะตอมเพิ่มขึ้น d-sublevel ภายในจะถูกเติมก่อนและระดับพลังงานภายนอกยังคงไม่เปลี่ยนแปลง
ทำไมคุณสมบัติของธาตุในช่วงเวลาเล็กจึงเปลี่ยนไป
ในระบบคาบ งวดที่ 1, 2, 3 และ 7 ถือว่าเล็ก การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติขององค์ประกอบอย่างราบรื่นเมื่อประจุนิวเคลียร์เพิ่มขึ้น โดยเริ่มจากโลหะออกฤทธิ์และสิ้นสุดด้วยก๊าซเฉื่อย อธิบายได้จากจำนวนอิเล็กตรอนที่ระดับภายนอกเพิ่มขึ้นทีละน้อย องค์ประกอบแรกในช่วงเวลาดังกล่าวคือธาตุที่อะตอมมีเพียงหนึ่งหรืออิเล็กตรอนสองตัวที่สามารถแยกออกจากนิวเคลียสได้ง่าย ในกรณีนี้ จะเกิดไอออนของโลหะที่มีประจุบวก
องค์ประกอบ Amphoteric เช่นอลูมิเนียมหรือสังกะสีเติมระดับพลังงานภายนอกด้วยอิเล็กตรอนจำนวนเล็กน้อย (1 สำหรับสังกะสี 3 สำหรับอลูมิเนียม) ขึ้นอยู่กับสภาวะของปฏิกิริยาเคมี มันสามารถแสดงทั้งคุณสมบัติของโลหะและอโลหะ องค์ประกอบที่ไม่ใช่โลหะของคาบเล็ก ๆ มีอนุภาคเชิงลบตั้งแต่ 4 ถึง 7 อนุภาคบนเปลือกนอกของอะตอมและทำให้มันสมบูรณ์เป็นออกเตตเพื่อดึงดูดอิเล็กตรอนจากอะตอมอื่น ตัวอย่างเช่น อโลหะที่มีดัชนีอิเล็กโตรเนกาติวีตีสูงสุด - ฟลูออรีน มีอิเล็กตรอน 7 ตัวในชั้นสุดท้าย และรับอิเล็กตรอนหนึ่งตัวเสมอ ไม่เพียงแต่จากโลหะเท่านั้น แต่ยังมาจากองค์ประกอบที่ไม่ใช่โลหะที่ทำงานอยู่ เช่น ออกซิเจน คลอรีน ไนโตรเจน คาบขนาดเล็กและขนาดใหญ่สิ้นสุดด้วยก๊าซเฉื่อย ซึ่งโมเลกุลของโมโนอะตอมมีระดับพลังงานภายนอกที่สมบูรณ์ถึง 8 อิเล็กตรอน
คุณสมบัติของโครงสร้างอะตอมของคาบขนาดใหญ่
แม้แต่แถวที่ 4, 5 และ 6 คาบก็ประกอบด้วยธาตุที่เปลือกนอกสามารถเก็บอิเลคตรอนได้เพียง 1 หรือ 2 อิเล็กตรอนเท่านั้น ดังที่เราได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ พวกมันเติมอิเล็กตรอนในระดับย่อย d- หรือ f- ของชั้นสุดท้ายด้วยอิเล็กตรอน โดยปกติแล้วสิ่งเหล่านี้เป็นโลหะทั่วไป คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของพวกมันเปลี่ยนแปลงช้ามาก แถวที่แปลกมีองค์ประกอบดังกล่าวซึ่งระดับพลังงานภายนอกจะเต็มไปด้วยอิเล็กตรอนตามรูปแบบต่อไปนี้: โลหะ - องค์ประกอบ amphoteric - อโลหะ - ก๊าซเฉื่อยเราได้สังเกตการสำแดงของมันแล้วในช่วงเวลาเล็กๆ ทั้งหมด ตัวอย่างเช่น ในชุดคี่ 4 คาบ ทองแดงเป็นโลหะ สังกะสีเป็นแอมโฟเทอรีน จากนั้นคุณสมบัติที่ไม่ใช่โลหะจะเพิ่มขึ้นจากแกลเลียมถึงโบรมีน คาบนี้ลงท้ายด้วยคริปทอน ซึ่งเป็นอะตอมที่มีเปลือกอิเล็กตรอนที่สมบูรณ์
จะอธิบายการแบ่งองค์ประกอบออกเป็นกลุ่มอย่างไร
แต่ละกลุ่ม - และมีแปดกลุ่มในรูปแบบย่อของตาราง แบ่งออกเป็นกลุ่มย่อย เรียกว่าหลักและรอง การจำแนกประเภทนี้สะท้อนตำแหน่งต่างๆ ของอิเล็กตรอนในระดับพลังงานภายนอกของอะตอมของธาตุ ปรากฎว่าองค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลัก เช่น ลิเธียม โซเดียม โพแทสเซียม รูบิเดียม และซีเซียม อิเล็กตรอนตัวสุดท้ายอยู่ที่ระดับ s-sub องค์ประกอบของกลุ่ม 7 ของกลุ่มย่อยหลัก (ฮาโลเจน) เติม p-sublevel ด้วยอนุภาคเชิงลบ
สำหรับตัวแทนของกลุ่มย่อยรอง เช่น โครเมียม โมลิบดีนัม ทังสเตน การเติม d-sublevel ด้วยอิเล็กตรอนจะเป็นเรื่องปกติ และสำหรับองค์ประกอบที่รวมอยู่ในตระกูลแลนทาไนด์และแอคติไนด์ การสะสมของประจุลบจะเกิดขึ้นที่ระดับ f-sub ของระดับพลังงานสุดท้าย นอกจากนี้ ตามกฎแล้ว หมายเลขกลุ่มจะตรงกับจำนวนอิเล็กตรอนที่สามารถสร้างพันธะเคมีได้
ในบทความของเรา เราพบว่าระดับพลังงานภายนอกของอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีมีโครงสร้างอย่างไร และกำหนดบทบาทของพวกมันในปฏิกิริยาระหว่างอะตอม