O que acontece com os átomos dos elementos durante as reações químicas? Quais são as propriedades dos elementos? Uma resposta pode ser dada a ambas as perguntas: a razão está na estrutura do nível de energia externa do átomo. Em nosso artigo, consideraremos a estrutura eletrônica de átomos de metais e não metais e descobriremos a relação entre a estrutura do nível externo e as propriedades dos elementos.
Propriedades especiais dos elétrons
Quando ocorre uma reação química entre as moléculas de dois ou mais reagentes, ocorrem mudanças na estrutura das camadas eletrônicas dos átomos, enquanto seus núcleos permanecem in alterados. Primeiro, vamos conhecer as características dos elétrons localizados nos níveis do átomo mais distantes do núcleo. Partículas carregadas negativamente são dispostas em camadas a uma certa distância do núcleo e umas das outras. O espaço ao redor do núcleo onde os elétrons são mais prováveis de serem encontradoschamado de orbital do elétron. Cerca de 90% da nuvem de elétrons com carga negativa está condensada nela. O próprio elétron no átomo exibe a propriedade da dualidade, pode se comportar simultaneamente como partícula e como onda.
Regras para preencher a camada eletrônica de um átomo
O número de níveis de energia onde as partículas estão localizadas é igual ao número do período onde o elemento está localizado. O que indica a composição eletrônica? Descobriu-se que o número de elétrons no nível de energia externo para os elementos s e p dos principais subgrupos de pequenos e grandes períodos corresponde ao número do grupo. Por exemplo, os átomos de lítio do primeiro grupo, que possuem duas camadas, possuem um elétron na camada externa. Os átomos de enxofre contêm seis elétrons no último nível de energia, pois o elemento está localizado no subgrupo principal do sexto grupo, etc. Se estamos falando de elementos d, existe a seguinte regra para eles: o número de partículas negativas externas é 1 (para cromo e cobre) ou 2. Isso é explicado pelo fato de que à medida que a carga do núcleo dos átomos aumenta, o subnível d interno é preenchido primeiro e os níveis de energia externa permanecem in alterados.
Por que as propriedades dos elementos de pequenos períodos mudam?
No sistema periódico, os períodos 1, 2, 3 e 7 são considerados pequenos. Uma mudança suave nas propriedades dos elementos à medida que as cargas nucleares aumentam, começando nos metais ativos e terminando nos gases inertes, é explicada por um aumento gradual no número de elétrons no nível externo. Os primeiros elementos em tais períodos são aqueles cujos átomos têm apenas um oudois elétrons que podem facilmente se separar do núcleo. Neste caso, um íon metálico carregado positivamente é formado.
Elementos anfotéricos, como alumínio ou zinco, preenchem seus níveis de energia externa com uma pequena quantidade de elétrons (1 para zinco, 3 para alumínio). Dependendo das condições da reação química, eles podem exibir tanto as propriedades de metais quanto de não metais. Elementos não metálicos de pequenos períodos contêm de 4 a 7 partículas negativas nas camadas externas de seus átomos e a completam em um octeto, atraindo elétrons de outros átomos. Por exemplo, um não metal com o maior índice de eletronegatividade - flúor, possui 7 elétrons na última camada e sempre recebe um elétron não apenas de metais, mas também de elementos não metálicos ativos: oxigênio, cloro, nitrogênio. Pequenos períodos terminam, assim como os grandes, com gases inertes, cujas moléculas monoatômicas possuem níveis de energia externa completamente completados até 8 elétrons.
Características da estrutura de átomos de grandes períodos
As linhas pares de 4, 5 e 6 períodos consistem em elementos cujas camadas externas podem conter apenas um ou dois elétrons. Como dissemos anteriormente, eles preenchem os subníveis d- ou f- da penúltima camada com elétrons. Geralmente estes são metais típicos. Suas propriedades físicas e químicas mudam muito lentamente. As linhas ímpares contêm esses elementos, nos quais os níveis de energia externa são preenchidos com elétrons de acordo com o seguinte esquema: metais - elemento anfótero - não metais - gás inerte. Já observamos sua manifestação em todos os pequenos períodos. Por exemplo, em uma série ímpar de 4 períodos, o cobre é um metal, o zinco é um anfotereno, depois do gálio ao bromo, as propriedades não metálicas são aprimoradas. O período termina com o criptônio, cujos átomos têm uma camada eletrônica completamente completa.
Como explicar a divisão dos elementos em grupos?
Cada grupo - e são oito deles na forma abreviada da tabela, também é dividido em subgrupos, chamados principais e secundários. Esta classificação reflete as diferentes posições dos elétrons no nível de energia externa dos átomos dos elementos. Descobriu-se que os elementos dos principais subgrupos, por exemplo, lítio, sódio, potássio, rubídio e césio, o último elétron está localizado no subnível s. Elementos do grupo 7 do subgrupo principal (halogênios) preenchem seu subnível p com partículas negativas.
Para representantes de subgrupos secundários, como cromo, molibdênio, tungstênio, o preenchimento do subnível d com elétrons será típico. E para os elementos incluídos nas famílias de lantanídeos e actinídeos, o acúmulo de cargas negativas ocorre no subnível f do penúltimo nível de energia. Além disso, o número do grupo, via de regra, coincide com o número de elétrons capazes de formar ligações químicas.
Em nosso artigo, descobrimos qual a estrutura dos níveis de energia externa dos átomos dos elementos químicos e determinamos seu papel nas interações interatômicas.
