Periyodik eğilimler - Periodic trends

Elementlerin özelliklerindeki periyodik eğilimler

Periyodik eğilimler , periyodik element tablosunda ortaya çıkan kimyasal elementlerin özelliklerinde belirli kalıplardır . Başlıca periyodik eğilimler arasında elektronegatiflik , iyonlaşma enerjisi , elektron ilgisi , atom yarıçapı , iyon yarıçapı , metalik karakter ve kimyasal tepkime yer alır .

Periyodik eğilimler, kimyasal elementlerin periyodik tablodaki ilgili periyotları (yatay sıralar) ve grupları içindeki atom yapısındaki değişikliklerden kaynaklanır . Bu yasalar, kimyasal elementlerin atomik yapılarına ve özelliklerine göre periyodik tabloda düzenlenmesini sağlar. Periyodik eğilimler nedeniyle, herhangi bir elementin bilinmeyen özellikleri kısmen bilinebilir.

Bununla birlikte, grup 3'teki iyonlaşma enerjisi, grup 17'nin elektron afinite eğilimi, alkali metallerin yoğunluk eğilimi, diğer bir deyişle grup 1 elementleri vb. gibi birkaç istisna mevcuttur.

Periyodik eğilimler

Periyodik eğilimler , kimyasal elementler artan atom numaralarına göre sıralanırsa , özelliklerinin birçoğunun benzer özelliklere sahip elementlerin aralıklarla tekrarlandığı döngüsel değişikliklerden geçtiğini belirten Periyodik Kanuna dayanmaktadır . Örneğin, elementleri artan atom numaralarına göre düzenledikten sonra, lityumun su ile kuvvetli reaktivitesi gibi fiziksel ve kimyasal özelliklerinin çoğu sodyum , potasyum ve sezyumda tekrarlanır .

Bu ilke, 19. yüzyılda bilim adamları tarafından yapılan bir dizi araştırmadan sonra 1871'de Rus kimyager Dmitri Mendeleev tarafından keşfedildi . Mendeleev ayrıca, sadece atom ağırlıklarına değil, aynı zamanda elementlerin ve bunların bileşiklerinin kimyasal ve fiziksel özelliklerine de dayanan periyodik bir elementler sistemi önerdi. 1913'te Henry Moseley , periyodikliğin atom ağırlığından ziyade atom numarasına bağlı olduğunu belirledi. Lothar Meyer , tablosunu Mendeleev'den birkaç ay sonra sundu, ancak Periyodik yasasına karşı çıktı. Başlangıçta, Periyodik Kanun için hiçbir teorik açıklama mevcut değildi ve sadece ampirik bir prensip olarak kullanıldı, ancak kuantum mekaniğinin gelişmesiyle, Periyodik Kanunun teorik temelini anlamak mümkün oldu.

Elementler artan atom numaralarına göre sıralandığında, benzer fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip elementlerin periyodik tekrarı, doğrudan ilgili atomların dış kabuklarındaki benzer elektronik konfigürasyonların periyodik tekrarından kaynaklanır.

Periyodik Kanunun keşfi, kimya bilimi tarihindeki en önemli olaylardan birini oluşturmaktadır. Hemen hemen her kimyager, Periyodik Yasayı kapsamlı ve sürekli olarak kullanır. Periyodik Kanun ayrıca çok çeşitli alanlarda yaygın olarak kullanılan periyodik tablonun geliştirilmesine de yol açmıştır .

atom yarıçapı

Atom çapı olan mesafedir atom çekirdeğinin dış istikrarlı yörünge elektron bir in atomu olan denge . Atom yarıçapı, elektronlar üzerindeki artan etkili nükleer kuvvet nedeniyle atomun küçülmesi nedeniyle soldan sağa doğru bir periyot boyunca azalma eğilimindedir. Atom yarıçapı genellikle yeni bir enerji seviyesinin eklenmesi nedeniyle bir gruptan aşağı inerken artar (periyot boyunca atomların boyutunda küçülmeye neden olan kabuk). Bununla birlikte, elektron sayısı büyükçe çekirdeğe göre daha büyük bir etkiye sahip olduğundan, atom yarıçapları çapraz olarak artma eğilimindedir. Örneğin, lityum (145 pikometre) magnezyumdan (150 pikometre) daha küçük bir atom yarıçapına sahiptir .

4 çeşit atom yarıçapı vardır:

  • Kovalent yarıçap: Tek başına bağlı iki atomlu bir bileşiğin iki atomu arasındaki mesafenin yarısı.
  • Van der Waals yarıçapı: Bir kovalent molekül kafesindeki farklı moleküllerin atomlarının çekirdekleri arasındaki mesafenin yarısı.
  • Metalik yarıçap: Metalik bir kafesteki iki bitişik atom çekirdeği arasındaki mesafenin yarısı.
  • İyonik yarıçap: Bir iyonik bileşiğin iki element çekirdeği arasındaki mesafenin yarısı.

İyonlaşma enerjisi

İyonlaşma potansiyeli, izole edilmiş, nötr ve gaz halindeki bir atomun bir molündeki her bir atomdan bir elektron koparmak için gereken minimum enerji miktarıdır. İlk iyonizasyon enerjisi, ilk elektron çıkarmak için gerekli enerjidir ve genellikle n'inci iyonizasyon enerjisidir atomu en çıkarmak için gerekli enerjidir N inci elektron (sonra N çıkarıldıktan önce 1) elektron. Trend açısından bakıldığında, bir periyot boyunca ilerlerken iyonlaşma enerjisi artma eğilimindedir, çünkü daha fazla sayıda proton (daha yüksek nükleer yük) yörüngedeki elektronları daha güçlü bir şekilde çeker ve böylece elektronlardan birini çıkarmak için gereken enerjiyi arttırır. İyonlaşma enerjisi ve iyonlaşma potansiyelleri tamamen farklıdır. Potansiyel yoğun bir özelliktir ve "volt" ile ölçülür; enerji ise "eV" veya "kJ/mol" ile ifade edilen kapsamlı bir özelliktir.

Periyodik tablodaki bir grupta aşağı doğru ilerledikçe, değerlik elektronları çekirdekten daha uzakta olduğundan ve çekirdeğin pozitif yüküne karşı daha zayıf bir çekim deneyimlediğinden iyonlaşma enerjisi muhtemelen azalacaktır . Belirli bir periyotta soldan sağa doğru iyonlaşma enerjisinde bir artış ve yukarıdan aşağıya bir azalma olacaktır. Kural olarak, bir dış kabuk elektronunu çıkarmak, bir iç kabuk elektronundan çok daha az enerji gerektirir. Sonuç olarak, belirli bir element için iyonlaşma enerjileri belirli bir kabuk içinde sabit bir şekilde artacak ve bir sonraki kabuk aşağı başlatıldığında iyonlaşma enerjisinde ciddi bir sıçrama gösterecektir. Basitçe söylemek gerekirse, temel kuantum sayısı ne kadar düşükse, o kabuk içindeki elektronların iyonlaşma enerjisi o kadar yüksek olur. İstisnalar, genel eğilimden biraz daha az enerji gerektiren bor ve oksijen ailesindeki elementlerdir.

Elektron ilgisi

Bir atomun elektron ilgisi, ya bir elektron eklendiğinde bir atom tarafından salınan enerji olarak, tersine tek yüklü bir anyondan bir elektronu ayırmak için gereken enerji olarak tanımlanabilir . Elektron eklenmesiyle daha kararlı hale gelen (ve dolayısıyla daha yüksek elektron ilgisine sahip olduğu düşünülen) atomlar potansiyel enerjide bir azalma gösterdiğinden, elektron ilgisi işareti oldukça kafa karıştırıcı olabilir; yani atomun kazandığı enerji negatif görünüyor. Böyle bir durumda atomun elektron ilgisi pozitiftir. Elektron kazandıktan sonra daha az kararlı hale gelen atomlar için potansiyel enerji artar, bu da atomun enerji kazandığı anlamına gelir. Böyle bir durumda atomun elektron ilgisi negatiftir. Bununla birlikte, elektron ilgisinin bir elektronu bir anyondan ayırmak için gereken enerji olarak tanımlandığı ters senaryoda, elde edilen enerji değeri aynı büyüklükte ancak zıt işaretli olacaktır. Bunun nedeni, elektron ilgisi yüksek olan atomların elektron vermeye daha az meyilli olmaları ve dolayısıyla elektronu atomdan çıkarmak için daha fazla enerji almalarıdır. Bu durumda, daha pozitif enerji değerine sahip atomun elektron ilgisi daha yüksektir. Bir periyotta soldan sağa doğru gidildikçe elektron ilgisi artar.

Florun en yüksek elektron afinitesine sahip olması gerektiği gibi görünse de, florin küçük boyutu, klorun (Cl) en büyük elektron afinitesine sahip olması için yeterli itme üretir .

elektronegatiflik

Elektronegatiflik, bir atom veya molekülün bir kimyasal bağ bağlamında elektron çiftlerini çekme yeteneğinin bir ölçüsüdür. Oluşan bağın türü büyük ölçüde Pauling ölçeği kullanılarak ilgili atomlar arasındaki elektronegatiflik farkıyla belirlenir. Eğilim açısından, periyodik tablodaki bir periyotta soldan sağa doğru hareket edildiğinde, nükleer yük arttıkça atomların elde ettiği daha güçlü çekim nedeniyle elektronegatiflik artar. Bir grupta aşağı doğru hareket ederken, çekirdek ile değerlik elektron kabuğu arasındaki mesafenin artması nedeniyle elektronegatiflik azalır, böylece çekim azalır, atomun elektronlar veya protonlar için daha az çekiciliği olur.

Ancak, (iii) grubundaki elementlerde elektronegatiflik alüminyumdan talyuma doğru artar .

değerlik elektronları

Değerlik elektronları , bir elementin izole edilmiş bir atomunun en dıştaki elektron kabuğundaki elektronlardır . Bazen Modern Periyodik Tablonun temeli olarak da kabul edilir . Bir periyotta soldan sağa doğru gidildikçe değerlik elektronlarının sayısı (çoğunlukla hafif metaller / elementler için ) artar . Bununla birlikte, bir grupta bu periyodik eğilim sabittir, yani değerlik elektronlarının sayısı aynı kalır.

değerlik

Periyodik tabloda bir periyot boyunca değerlik önce artar, sonra azalır. Bir gruptan aşağı inen bir değişiklik yok.

Bununla birlikte, bu periyodik eğilim, özellikle lantanit ve aktinit serileri için daha ağır elementler (atom numarası 20'den büyük elementler) için seyrek olarak izlenir .

Çekirdek elektronlarının sayısı arttıkça, çekirdeğin çekirdek yükünden elektronların korunması da artar. Bu nedenle bir grupta alt seviyedeki elementler için iyonlaşma enerjisi daha düşük, alt seviyedeki elementler için türlerin polarize edilebilirliği daha yüksektir. Bağlanma davranışı çekirdek elektronlarından etkilenmediğinden değerlik bir grupta aşağı doğru değişmez. Bununla birlikte, az önce bahsedilenler gibi bağlanmayan etkileşimler, çekirdek elektronlardan etkilenir.

Metalik ve metalik olmayan özellikler

Çekirdekler ve en dıştaki elektronlar arasındaki çekiciliğin azalması, en dıştaki elektronların gevşek bir şekilde bağlanmasına ve dolayısıyla ısı ve elektriği iletebilmesine neden olduğu için metalik özellikler aşağı grupları artırır. Dönem boyunca, soldan sağa, çekirdekler ve en dıştaki elektronlar arasındaki artan çekim metalik karakterin azalmasına neden olur.

Metalik olmayan özellik bir periyot boyunca artar ve nükleer çekici kuvvetteki artıştan dolayı aynı nedenden dolayı grupta azalır. Metaller sünek iken ametaller değildir.

Ayrıca bakınız

Referanslar

daha fazla okuma