Sisu
- TL; DR (liiga pikk; ei lugenud)
- Aatomistruktuur
- Täielik välise energia tase
- Perioodiline tabel
- Ionisatsioonienergia
- Elektronide afiinsus
Elemendid on valmistatud aatomitest ja aatomi struktuur määrab, kuidas see teiste kemikaalidega suheldes käitub. Aatomi erinevates keskkondades käitumise määramise võti peitub elektronide paigutuses aatomis.
TL; DR (liiga pikk; ei lugenud)
Aatomi reageerimisel võib see võita või kaotada elektrone või keemiliste sidemete moodustamiseks võib see jagada naabruses asuva aatomiga elektrone. Aatomi reaktsioonivõimet määrab lihtsus, millega aatom saab elektrone omandada, kaotada või jagada.
Aatomistruktuur
Aatomid koosnevad kolme tüüpi subatomilistest osakestest: prootonid, neutronid ja elektronid. Aatomi identsus määratakse prootoni või aatomnumbri järgi. Näiteks klassifitseeritakse süsinikuks mis tahes 6 prootoniga aatom. Aatomid on neutraalsed üksused, seega on neil alati võrdne arv positiivselt laetud prootoneid ja negatiivselt laetud elektrone. Öeldakse, et elektronid tiirlevad kesktuuma ümber, hoides neid positsioonis positiivselt laetud tuuma ja elektronide endi vahel oleva elektrostaatilise külgetõmbe abil. Elektronid on paigutatud energiatasanditesse või kestadesse: tuuma ümber määratletud ruumi piirkonnad. Elektronid hõivavad madalaima võimaliku energiataseme, see tähendab tuumale kõige lähemal, kuid iga energiatase võib sisaldada ainult piiratud arvu elektrone. Aatomi käitumise määramisel on võtmeks äärepoolseimate elektronide asukoht.
Täielik välise energia tase
Elektronide arv aatomis määratakse prootonite arvuga. See tähendab, et enamikul aatomitel on välimine energiatase osaliselt täidetud. Kui aatomid reageerivad, kipuvad nad saavutama välise energia täieliku taseme, kaotades välimised elektronid, omandades lisaelektrone või jagades elektronid teise aatomiga. See tähendab, et aatomi käitumist on võimalik ennustada, uurides selle elektronide konfiguratsiooni. Väärgaasid nagu neoon ja argoon on tähelepanuväärsed oma inertsuse poolest: Nad ei osale keemilistes reaktsioonides, välja arvatud väga ekstreemsetes olukordades, kuna neil on välise energia stabiilne tase juba stabiilne.
Perioodiline tabel
Elementide perioodiline tabel on paigutatud nii, et sarnaste omadustega elemendid või aatomid on rühmitatud veergudesse. Iga veerg või rühm sisaldab sarnase elektronide paigutusega aatomeid. Näiteks perioodilise tabeli vasakpoolses veerus olevad elemendid, nagu naatrium ja kaalium, sisaldavad kummaski äärepoolseimas energiatasandis 1 elektronit. Öeldakse, et nad kuuluvad 1. rühma ja kuna välimine elektron on tuuma suhtes nõrgalt ligitõmbav, saab selle hõlpsalt kaotada. See muudab 1. rühma aatomid väga reaktiivseks: nad kaotavad kergesti oma välise elektroni keemiliste reaktsioonide käigus teiste aatomitega. Sarnaselt on rühma 7 elementidel välimises energiatasandis üks vaba koht. Kuna välise energia täielik tase on kõige stabiilsem, võivad need aatomid teiste ainetega reageerimisel hõlpsalt meelitada täiendavat elektroni.
Ionisatsioonienergia
Ionisatsioonienergia (I.E.) on elektronide aatomist eemaldamise lihtsuse mõõt. Madala ionisatsioonienergiaga element reageerib kergesti, kaotades välise elektroni. Ionisatsioonienergiat mõõdetakse aatomi iga elektroni järjestikuseks eemaldamiseks. Esimene ionisatsioonienergia tähendab energiat, mis on vajalik esimese elektroni eemaldamiseks; teine ionisatsioonienergia tähistab energiat, mis on vajalik teise elektroni eemaldamiseks jne. Uurides aatomi järjestikuste ionisatsioonienergiate väärtusi, saab ennustada selle tõenäolist käitumist. Näiteks 2. rühma elemendi kaltsiumil on madal 1. I.E. 590 kilodžauli mooli kohta ja suhteliselt madal 2. I.E. 1145 kilodžauli mooli kohta. Kuid 3. I.E. on palju kõrgem - 4912 kilodžauli mooli kohta. See viitab sellele, et kaltsiumi reageerimisel kaotavad kõige tõenäolisemalt kaks esimest kergesti eemaldatavat elektroni.
Elektronide afiinsus
Elektronide afiinsus (Ea) on mõõt, mis näitab, kui kergesti võib aatom saada täiendavaid elektrone. Madala elektronide afiinsusega aatomid kipuvad olema väga reaktiivsed, näiteks perioodilisustabelis on kõige reageerivam fluor ja selle elektronide afiinsus on väga madal - 328 kilodžauli mooli kohta. Nagu ionisatsioonienergia puhul, on ka igal elemendil rea väärtusi, mis tähistavad esimese, teise ja kolmanda elektroni lisamise elektronide afiinsust ja nii edasi. Jällegi annavad elemendi järjestikused elektronide afiinsused teada, kuidas see reageerib.