PROPRIETĂȚILE PERIODICE ALE ELEMENTELOR ȘI CARACTERISTICILE ACESTORA - CHIMIE - 2025

Cele Proprietățile periodice ale elementelor sunt cele care definesc comportamentul lor fizice și chimice din punct de vedere atomic, și a cărei magnitudini, în plus față de numărul atomic, permite o clasificare a atomilor.

Dintre toate proprietățile, acestea sunt caracterizate, așa cum indică numele lor, pentru a fi periodice; adică, dacă este studiat tabelul periodic, va fi posibil să se certifice că mărimile sale se supun unei tendințe care coincide și se repetă cu ordonarea elementelor în perioade (rânduri) și grupuri (coloane).

Periodicitatea intrinsecă a unei părți din elementele tabelului periodic. Sursa: Gabriel Bolívar.

De exemplu, dacă o perioadă este traversată și o proprietate periodică scade în mărime cu fiecare element, același lucru se va întâmpla în toate perioadele. Pe de altă parte, dacă coborârea unui grup sau coloană își mărește magnitudinea, se poate aștepta la fel pentru celelalte grupuri.

Și deci, variațiile sale se repetă și arată o tendință simplă, care este de acord cu ordonarea elementelor prin numerele lor atomice. Aceste proprietăți sunt direct responsabile de caracterul metalic sau nemetalic al elementelor, precum și de reactivitatea acestora, ceea ce a contribuit la clasificarea lor în profunzime mai mare.

Dacă pentru o clipă identitatea elementelor ar fi necunoscută și s-ar vedea ca „sfere” ciudate, tabelul periodic ar putea fi reconstruit (cu multă muncă) folosind aceste proprietăți.

În acest fel, presupusele sfere ar dobândi culori care le-ar permite să fie diferențiate unele de altele în grupuri (imaginea superioară). Cunoscând caracteristicile lor electronice, acestea ar putea fi organizate în perioade, iar grupurile le-ar dezvălui pe cele care au același număr de electroni de valență.

Învățarea și raționamentul despre proprietățile periodice este aceeași cu a ști de ce elementele reacționează într-un fel sau altul; este de a ști de ce elementele metalice se află în anumite regiuni ale tabelului, iar elementele nemetalice în alta.

Care sunt proprietățile periodice și caracteristicile acestora

-Ratomul atomic

Când observați sferele din imagine, primul lucru care poate fi observat este faptul că acestea nu sunt toate de aceeași dimensiune. Unele sunt mai voluminoase decât altele. Dacă priviți mai atent, veți constata că aceste dimensiuni variază în funcție de un model: într-o perioadă scade de la stânga la dreapta, iar într-un grup crește de sus în jos.

Cele de mai sus se mai pot spune astfel: raza atomică scade spre grupele sau coloanele din dreapta și crește în perioadele sau rândurile inferioare. Astfel, raza atomică este prima proprietate periodică, deoarece variațiile sale urmează un model în interiorul elementelor.

Sarcina nucleara fata de electroni

Care este cauza acestui model? Într-o perioadă, electronii atomului ocupă același nivel de energie, ceea ce este legat de distanța care îi separă de nucleu. Când trecem de la un grup la altul (care este același cu trecerea perioadei la dreapta), nucleul adaugă atât electroni cât și protoni în același nivel de energie.

Prin urmare, electronii nu pot ocupa distanțe suplimentare față de nucleu, ceea ce crește sarcina pozitivă deoarece are mai mulți protoni. În consecință, electronii experimentează o forță mai mare de atracție către nucleu, atrăgându-i din ce în ce mai mult pe măsură ce numărul protonilor crește.

De aceea, elementele din extrema dreaptă a tabelului periodic (coloane galbene și turcoaz) au cele mai mici raze atomice.

Pe de altă parte, atunci când „săriți” de la o perioadă la alta (ceea ce înseamnă că cobori printr-un grup), noile niveluri de energie activate permit electronilor să ocupe mai multe spații îndepărtate de nucleu. Fiind mai departe, nucleul (cu mai mulți protoni) îi atrage cu mai puțină forță; iar razele atomice cresc prin urmare.

Razele ionice

Radiile ionice urmează un model similar cu razele atomice; Totuși, acestea nu depind atât de mult de nucleu, ci de câți sau mai puțini electroni are atomul în raport cu starea sa neutră.

Cationii (Na ⁺ , Ca ²⁺ , Al ³⁺ , Be ²⁺ , Fe ³⁺ ) prezintă o încărcare pozitivă deoarece au pierdut unul sau mai mulți electroni și, prin urmare, nucleul îi atrage cu o forță mai mare, deoarece există mai puține repulsii. între ele. Rezultatul: cationii sunt mai mici decât atomii de la care sunt derivați.

Și pentru anioni (O ^2- , F ^- , S ^2- , I ^- ), dimpotrivă, prezintă o sarcină negativă, deoarece au unul sau mai mulți electroni în exces, crescându-și repulsiile unele față de altele deasupra atracției exercitate de nucleu. Rezultatul: anionii sunt mai mari decât atomii de la care sunt derivați (imaginea de mai jos).

Variația razelor ionice în raport cu atomul neutru. Sursa: Gabriel Bolívar.

Se apreciază că 2- anionul este cel mai mare dintre toate, iar cationul 2+ cel mai mic. Razele cresc atunci când atomul este încărcat negativ și se contractă atunci când este încărcat pozitiv.

-Electronegativity

Când elementele au raze atomice mici, electronii lor nu sunt atrasi foarte puternic, ci și electronii din atomii vecini atunci când formează o legătură chimică. Această tendință de a atrage electroni de la alți atomi dintr-un compus este cunoscută sub numele de electronegativitate.

Doar pentru că un atom este mic nu înseamnă că va fi mai electronegativ. Dacă da, elementele de heliu și hidrogen ar fi atomii cei mai electronegativi. Heliul, din câte a arătat știința, nu formează o legătură covalentă de niciun fel; iar hidrogenul are un singur proton în nucleu.

Când razele atomice sunt mari, nucleele nu sunt suficient de puternice pentru a atrage electroni de la alți atomi; prin urmare, cele mai electronegative elemente sunt cele cu o rază atomică mică și un număr mai mare de protoni.

Din nou, cele care îndeplinesc perfect aceste caracteristici sunt elementele nemetalice ale blocului p al tabelului periodic; Acestea sunt cele aparținând grupului 16 sau oxigenului (O, S, Se, Te, Po) și grupului 17 sau fluor (F, Cl, Br, I, At).

Tendinţă

Conform tuturor celor spuse, cele mai multe elemente electronegative sunt localizate în special în colțul din dreapta sus al tabelului periodic; având fluor ca element care conduce lista celor mai electronegative.

De ce? Fără a apela la scale de electronegativitate (Pauling, Mulliken, etc.), deși fluorul este mai mare decât neonul (gazul nobil din perioada sa), primele pot forma legături, în timp ce al doilea nu poate. De asemenea, pentru dimensiunile mici, nucleul său are mulți protoni, iar acolo unde este fluorul, va exista un moment dipol.

-Caracterul metalic

Dacă un element are o rază atomică în comparație cu cele din aceeași perioadă și, de asemenea, nu este foarte electronegativ, atunci este un metal și are un caracter metalic ridicat.

Dacă revenim la imaginea principală, sferele roșiatice și verzuie, la fel ca cele cenușii, corespund unor elemente metalice. Metalele au caracteristici unice, iar de aici proprietățile periodice încep să se împletească cu proprietățile fizice și macroscopice ale materiei.

Elementele cu caracter metalic ridicat se caracterizează prin atomii lor relativ mari, electroni ușor de pierdut, deoarece nucleele le pot atrage cu greu spre ei.

Drept urmare, aceștia sunt electroni ușor oxidati sau pierduți pentru a forma cationi, M ⁺ ; acest lucru nu înseamnă că toți cationii sunt metalici.

Tendinţă

În acest moment puteți prezice cum variază caracterul metalic în tabelul periodic. Dacă se știe că metalele au raze metalice mari și că sunt și ele puține electronegative, trebuie să se aștepte ca elementele cele mai grele (perioadele inferioare) să fie cele mai metalice; și cele mai ușoare elemente (perioadele superioare), cele mai puțin metalice.

De asemenea, caracterul metalic scade cu cât elementul devine mai electronegativ. Aceasta înseamnă că parcurgând perioadele și grupurile din dreapta tabelului periodic, în perioadele superioare, vor găsi elementele mai puțin metalice.

Prin urmare, caracterul metalic crește descendent printr-un grup și scade de la stânga la dreapta în aceeași perioadă. Printre elementele metalice avem: Na (sodiu), Li (litiu), Mg (magneziu), Ba (bariu), Ag (argint), Au (aur), Po (poloniu), Pb (plumb), Cd (cadmiu) , Al (aluminiu) etc.

-Energie de ionizare

Dacă un atom are o rază atomică mare, este de așteptat ca nucleul său să nu țină electroni în învelișurile exterioare prinse cu o forță considerabilă. În consecință, scoaterea lor din atom în faza gazoasă (individualizată) nu va necesita multă energie; adică energia de ionizare, EI, necesară pentru a elimina un electron de la ei.

EI este, de asemenea, echivalent cu a spune că este energia care trebuie furnizată pentru a depăși forța atractivă a nucleului unui atom sau ion gazos pe electronul său cel mai extern. Cu cât atomul este mai mic și mai electronegativ, cu atât EI este mai mic; aceasta este tendința ta.

Ecuația următoare ilustrează un exemplu:

Na (g) => Na ⁺ (g) + e ^-

EI necesar pentru a realiza acest lucru nu este chiar atât de mare în comparație cu cea de-a doua ionizare:

Na ⁺ (g) => Na ²⁺ (g) + e ^-

Deoarece în Na ⁺ predomină sarcinile pozitive și ionul este mai mic decât atomul neutru. În consecință, nucleul de Na ⁺ atrage electroni cu o forță mult mai mare, necesitând un EI mult mai mare.

-Afinitate electronică

Și în final, există proprietatea periodică a afinității electronice. Aceasta este tendința energetică a atomului unui element în faza gazului de a accepta un electron. Dacă atomul este mic și are un nucleu cu o forță atractivă mare, îi va fi ușor să accepte electronul, formând un anion stabil.

Cu cât anionul este mai stabil în raport cu atomul său neutru, cu atât este mai mare afinitatea sa de electroni. Totuși, intră în joc și repulsiile dintre electroni înșiși.

Azotul, de exemplu, are o afinitate mai mare a electronilor decât oxigenul. Acest lucru se datorează faptului că cei trei electroni de 2p sunt neperecheați și se resping unul pe celălalt, iar electronii de intrare mai puțini; în timp ce în oxigen, există o pereche de electroni împerecheți care exercită o repulsie electronică mai mare; iar în fluor, există două perechi.

Din acest motiv se spune că tendința afinităților electronice se normalizează începând cu a treia perioadă a tabelului periodic.

Referințe

1. Shiver & Atkins. (2008). Chimie anorganică. (A patra editie). Mc Graw Hill.
2. Whitten, Davis, Peck și Stanley. (2008). Chimie. (Ediția a VIII-a). CENGAGE Învățare.
3. Prof. Ortega Graciela M. (1 aprilie 2014). Proprietățile periodice ale elementelor. Culoare abc. Recuperat de la: abc.com.py
4. Chimie LibreTexturi. (7 iunie 2017). Proprietățile periodice ale elementelor. Recuperat din: chem.libretexts.org
5. Helmenstine, Anne Marie, doctorat. (02 ianuarie 2019). Proprietățile periodice ale elementelor. Recuperat de la: thinkco.com
6. Toppr. (Sf). Proprietățile periodice ale elementelor. Recuperat de la: toppr.com /
7. Proprietățile periodice ale elementelor: o călătorie peste masă este o călătorie prin chimie. . Recuperat din: cod.edu