alkuaineiden jaksolliset ominaisuudet esimerkeillä
alkuaineiden jaksolliset ominaisuudet esimerkeillä
1) atomisäde:
alkuaineiden atomisäde pienenee, kun etenemme jaksollisessa järjestelmässä vasemmalta oikealle. Järki on, että; alkuaineiden järjestysluku kasvaa vasemmalta oikealle samassa ajassa, jolloin protonien määrän kasvu aiheuttaa protonien elektronien vetovoiman lisääntymisen. Päinvastoin, samassa ryhmässä, kun menemme ylhäältä alas, atomisäde alkuaineiden kasvaa. Koska kuorien määrä kasvaa samassa ryhmässä ylhäältä alas, elektronien vetovoima protonien avulla vähenee ja atomin säde kasvaa.
esimerkki: Etsi alkuaineiden atomisäteen 3x, 11Y ja 5Z välinen suhde.
ensin löydämme alkuaineiden sijainnit jaksollisessa järjestelmässä.
3x: 1s22s1 2. periodi I A ryhmä
11Y: 1s22s22p63s1 3. periodi ja I A-ryhmä
5Z: 1s22s22p1 2. jakso ja III A ryhmä.
I A III a
2. periodi X Z
3. jakso Y
koska atomin säde kasvaa oikealta vasemmalle ja ylhäältä alas;
Y>X>Z
2) ionisoitumisenergia:
energiaa, joka tarvitaan elektronin poistamiseen atomeista tai ioneista, kutsutaan ionisoitumisenergiaksi. Ensimmäisen valenssielektronin poistamiseen tarvittavaa energiaa kutsutaan ensimmäiseksi ionisaatioenergiaksi, toisen valenssielektronin poistamiseen tarvittavaa energiaa kutsutaan toiseksi ionisaatioenergiaksi jne. Seuraavat reaktiot osoittavat tämän prosessin;
x + IE1→X+ + e-
x+ + IE2→X+2 + e-
X+2 + IE3→X+3 + e-
ytimen elektroneihin kohdistaman vetovoiman lisääntyminen vaikeuttaa elektronien poistamista kuorista. Toinen ionisoitumisenergia on suurempi kuin ensimmäinen ionisoitumisenergia, toinen ionisoitumisenergia on suurempi kuin kolmas ionisoitumisenergia. Näin voi sanoa;
IE1<IE2<IE3<….
kun elektronit irrotetaan atomista, vetovoima elektronia kohti kasvaa, jolloin elektronin poistaminen atomista vaikeutuu. Atomeilla, joilla on elektronikonfiguraatio ns2np6, on pallomainen symmetria-ominaisuus ja elektronin poistaminen on vaikeaa ja ionisaatioenergia on korkea. Lisäksi atomeilla, joilla on ns2np6ns1, on pienempi ionisoitumisenergia, koska yhden elektronin irrottaminen näistä atomeista tekee niistä jalokaasuja ja vakaampia. Näin niistä on helppo poistaa elektroni. Esimerkiksi;
10Ne: 1s22s22p6 ja
11na: 1s22s22p63s1
IENe>IENa
tietäen atomien peräkkäiset ionisaatioenergiat, auttaa meitä löytämään atomien valenssielektronien määrän. Tarkastellaan seuraavaa esimerkkiä;
IE1 IE2 IE3 IE4 IE5
176 347 1850 2520 3260
toisen ja kolmannen ionisaatioenergian kasvu on muita suurempi, joten atomilla on 2 valenssielektronia.
esimerkki:
Na(kaasu) + IE1→Na+ + e-
Na(kaasu) + IE2→Na+2 + 2E-
Na(kiinteä) + IE3→Na+ + e-
Na+(kiinteä) + IE4→Na+2 + e-
mikä jokin seuraavista edellä annetuista chemşcal-yhtälöistä on epätosi.
I. E1 on Na: n ensimmäinen ionisoitumisenergia
II. E3>E1
III. E2 on Na: n toinen ionisoitumisenergia
IV. E4>E1
v. E2=E1+E4
ensimmäinen ionisaatioenergia on energia, joka tarvitaan yhden elektronin poistamiseen neutraalista atomista kaasutilassa. Olen totta.
E3 on energioiden E1 ja sublimaatioenergian summa. Näin ollen E3>E1 II on totta
toinen ionisaatioenergia on energia, joka tarvitaan yhden elektronin poistamiseen +1 varautuneesta ionista kaasutilassa.Näin ollen III on epätosi.
E4 on toinen ionisoitumisenergia ja E1 on ensimmäinen ionisoitumisenergia. Näin; E4>E1 IV is true
Na(gas) + IE1→Na+ + e-
Na+(solid) + IE4→Na+2 + e-
Na(gas) + (E1+E4)→Na+2(gas)+2e-
So; E2=E1+E4 V is true
Changes of Ionization Energy in Periodic Table;
I A<III A<II A<IV A<VI A<V A<VII A<VIII A
Since II A and V A has spherical symmetry property they have greater ionization energies then III A and VI A. Alla olevassa kaaviossa esitetään ionisaatioenergian ja järjestysluvun suhde.
3) elektronien affiniteetti:
Jos neutraaliin atomiin lisätään elektroni kaasutilassa, energia irtoaa. Kutsumme tätä energiaa ”elektronien affiniteetiksi”.Seuraava kemiallinen yhtälö osoittaa tämän prosessin.
X(kaasu) + e- → X-(kaasu) + e
yleensä elektronien affiniteetti kasvaa, kun siirrymme jaksoissa vasemmalta oikealle. Päinvastoin elektronien affiniteetti vähenee ryhmässä ylhäältä alas.
4) elektronegatiivisuus:
kemiallisessa sidoksessa atomien elektronien vetovoimakykyä kutsutaan elektronegatiivisuudeksi. Vasemmalta oikealle kaudella elektronegatiivisuus kasvaa ja ylhäältä alas ryhmässä elektronegatiivisuus vähenee. Koska jalokaasut eivät muodosta kemiallisia sidoksia, emme voi puhua niiden elektronegatiivisuudesta.
5) Metalli-Epämetalliominaisuus:
elektronin Antokykyä kutsutaan metalliominaisuudeksi ja elektronin saamisen kykyä alkuaineiden ei-metalliominaisuudeksi. Siirryttäessä ajassa vasemmalta oikealle metalliomaisuus kasvaa ja muu kuin metalliomaisuus vähenee. Metallien ryhmässä, ylhäältä alas metallin ominaisuus kasvaa. Epämetallien ryhmissä atomien epämetalliomaisuus vähenee ylhäältä alas.
esimerkki: mikä jokin seuraavista lausekkeista on tosi, liittyy annettuihin alkuaineisiin alla olevassa jaksollisessa järjestelmässä.
I. X: n Metalliominaisuus on suurempi kuin Y, Z ja T.
II. Z: N atomisäde on suurempi kuin X, Y ja T.
III. T: n ionisoitumisenergia on suurempi kuin IE: n X.
IV. elektronegatiivisin alkuaine on Y.
Metalliomaisuus kasvaa oikealta vasemmalle ja ylhäältä alas. Näin Y on metallisin alkuaine. En ole.
Atomisäteet kasvavat oikealta vasemmalle ja ylhäältä alas. Näin Y: llä on suurempi atomisäde. II on väärä.
ionisoitumisenergia kasvaa samassa ajassa vasemmalta oikealle. Näin ollen IET>IEX. III on totta.
elektronegatiivisuus kasvaa vasemmalta oikealle ja alhaalta ylös. Z on elektronegatiivisin alkuaine.
Yhteenveto jaksollisista ominaisuuksista on esitetty alla olevassa kuvassa.