Periodične lastnosti elementov

Periodična tabela razporedi elemente po periodičnih lastnostih, ki se ponavljajo v trendih fizikalnih in kemijskih lastnosti. Te trende je mogoče napovedati zgolj s pregledom periodična tabela in jih je mogoče razložiti in razumeti z analizo elektronskih konfiguracij elementov. Elementi navadno pridobivajo ali izgubljajo valenčne elektrone, da dosežejo stabilno tvorbo okteta. Stabilni okteti so vidni v inertnih plinih ali žlahtnih plinih skupine VIII periodične tabele. Poleg te dejavnosti obstajata še dva pomembna trenda. Najprej se dodajo elektroni, ki se med posameznim obdobjem premikajo od leve proti desni. Ko se to zgodi, elektroni najbolj oddaljene lupine doživljajo vse močnejšo jedrsko privlačnost, zato se elektroni približujejo jedru in se tesneje vežejo nanj. Drugič, ko se premikajo po stolpcu v periodični tabeli, postanejo najbolj oddaljeni elektroni manj tesno vezani na jedro. To se zgodi, ker se število napolnjenih glavnih energijskih nivojev (ki ščitijo najbolj oddaljene elektrone pred privlačnostjo do jedra) v vsaki skupini poveča. Ti trendi pojasnjujejo periodičnost, opaženo v elementarnih lastnostih atomskega polmera, ionizacijske energije, afinitete elektronov in

Atomski polmer elementa je polovica razdalje med središči dveh atomov tega elementa, ki se samo dotikata. Na splošno se atomski polmer v obdobju od leve proti desni zmanjšuje in poveča določeno skupino navzdol. Atomi z največjimi atomskimi polmeri se nahajajo v skupini I in na dnu skupin.

Če se skozi določeno obdobje premikajo od leve proti desni, se elektroni dodajo po enega v zunanjo energijsko lupino. Elektroni v lupini se med seboj ne morejo zaščititi pred privlačnostjo do protonov. Ker se število protonov tudi povečuje, se efektivni jedrski naboj v nekem obdobju povečuje. Zaradi tega se atomski polmer zmanjšuje.

Premik po skupini v periodična tabelase število elektronov in napolnjenih elektronskih lupin povečuje, vendar število valenčnih elektronov ostaja enako. Zunanji elektroni v skupini so izpostavljeni enako učinkovitemu jedrskemu naboju, vendar se elektroni nahajajo dlje od jedra, kolikor se poveča število napolnjenih energijskih lupin. Zato se atomski polmeri povečajo.

Ionizijska energija ali ionizacijski potencial je energija, ki je potrebna za popolno odstranitev elektrona iz plinastega atoma ali iona. Čim bližje in tesneje je vezan elektron na jedro, težje ga bo odstraniti in višja bo njegova ionizacijska energija. Prva ionizacijska energija je energija, ki je potrebna za odstranitev enega elektrona iz matičnega atoma. Drugi ionizacijska energija je energija, ki je potrebna za odstranitev drugega valenčnega elektrona iz univalentnega iona, da nastane dvovalentni ion itd. Povečajo se zaporedne ionizacijske energije. Druga ionizacijska energija je vedno večja od prve ionizacijske energije. Ionizacijske energije se v določenem obdobju povečujejo z leve proti desni (zmanjšuje se atomski polmer). Energija ionizacije zmanjša gibanje po skupini (narašča atomski polmer). Elementi I. skupine imajo nizko ionizacijsko energijo, ker izguba elektrona tvori stabilen oktet.

Afiniteta elektrona odraža sposobnost atoma, da sprejme elektron. Sprememba energije se zgodi, ko se plinu doda atom. Atomi z močnejšim učinkovitim jedrskim nabojem imajo večjo pripadnost elektronom. V periodični tabeli je mogoče navesti nekaj posplošitev o elektronskih afinitetah določenih skupin. Elementi IIA skupine, alkalne zemlje, imajo nizke vrednosti sorodnosti elektronov. Ti elementi so relativno stabilni, ker so se napolnili s poddružine. Elementi halogenov VIIA skupine, halogeni, imajo visoko elektronsko pripadnost, ker dodajanje elektrona v atom povzroči popolnoma napolnjeno lupino. Elementi VIII skupine, plemeniti plini, imajo afinitete elektronov blizu nič, saj ima vsak atom stabilen oktet in ne bo mogel sprejeti elektrona. Elementi drugih skupin imajo nizko elektronsko pripadnost.

V obdobju bo halogen imel najvišjo afiniteto z elektroni, medtem ko žlahtni plin bo imel najnižjo afiniteto elektronov. Afiniteta elektronov se zmanjšuje s premikanjem po skupini, ker bi bil nov elektron dlje od jedra velikega atoma.

Elektronegativnost je merilo privlačnosti atoma za elektrone v kemični vezi. Večja kot je elektronegativnost atoma, večja je njegova privlačnost za vezanje elektronov. Elektronegativnost je povezana z energijo ionizacije. Elektroni z nizko ionizacijsko energijo imajo nizko elektronegativnost, ker njihova jedra ne izvajajo močne privlačne sile na elektrone. Elementi z visokimi ionizacijskimi energijami imajo visoke elektronegativnosti zaradi močnega vleka jedra na elektrone. V skupini se elektronegativnost zmanjšuje, ko se atomsko število povečuje, kar je posledica večje razdalje med valenčnim elektronom in jedrom (večji atomski polmer). Primer elektropozitivnega (tj. Nizke elektronegativnosti) elementa je cezij; primer zelo elektronegativni element je fluor.

Premik levo → desno

• Atomski polmer se zmanjšuje
• Energija ionizacije poveča
• Afiniteta elektrona se na splošno poveča (razen Afinitet plemenitega plina in elektrona blizu ničle)
• Povečuje se elektronegativnost

Premikajoč se vrh → Spodaj

• Atomski polmer se poveča
• Ionizacijska energija se zmanjšuje
• Natančnost elektrona se na splošno zmanjša, če premikate po skupini
• Elektronegativnost se zmanjšuje