რა ემართება ელემენტების ატომებს ქიმიური რეაქციების დროს? რა თვისებები აქვს ელემენტებს? ამ ორივე კითხვაზე ერთი პასუხის გაცემა შეიძლება: მიზეზი მდგომარეობს ატომის გარე ენერგეტიკული დონის სტრუქტურაში. ჩვენს სტატიაში განვიხილავთ ლითონებისა და არამეტალების ატომების ელექტრონულ სტრუქტურას და გავარკვევთ კავშირს გარე დონის სტრუქტურასა და ელემენტების თვისებებს შორის.
ელექტრონების განსაკუთრებული თვისებები
როდესაც ქიმიური რეაქცია ხდება ორი ან მეტი რეაგენტის მოლეკულებს შორის, ცვლილებები ხდება ატომების ელექტრონული გარსების სტრუქტურაში, ხოლო მათი ბირთვები უცვლელი რჩება. პირველ რიგში, მოდით გავეცნოთ ელექტრონების მახასიათებლებს, რომლებიც მდებარეობს ბირთვიდან ყველაზე დაშორებული ატომის დონეზე. უარყოფითად დამუხტული ნაწილაკები განლაგებულია ფენებად ბირთვიდან და ერთმანეთისგან გარკვეულ მანძილზე. სივრცე ბირთვის ირგვლივ, სადაც ელექტრონების ყველაზე დიდი ალბათობააელექტრონის ორბიტალს უწოდებენ. მასში კონდენსირებულია უარყოფითად დამუხტული ელექტრონული ღრუბლის დაახლოებით 90%. თავად ელექტრონი ატომში ავლენს ორმაგობის თვისებას, მას შეუძლია ერთდროულად მოიქცეს როგორც ნაწილაკად ასევე ტალღად.
ატომის ელექტრონული გარსის შევსების წესები
ენერგეტიკული დონეების რაოდენობა, სადაც ნაწილაკები მდებარეობს, უდრის იმ პერიოდის რაოდენობას, სადაც ელემენტი მდებარეობს. რას მიუთითებს ელექტრონული შემადგენლობა? აღმოჩნდა, რომ ელექტრონების რაოდენობა გარე ენერგეტიკულ დონეზე მცირე და დიდი პერიოდის ძირითადი ქვეჯგუფების s- და p-ელემენტებისთვის შეესაბამება ჯგუფის რიცხვს. მაგალითად, პირველი ჯგუფის ლითიუმის ატომებს, რომლებსაც აქვთ ორი შრე, აქვთ ერთი ელექტრონი გარე გარსში. გოგირდის ატომები შეიცავს ექვს ელექტრონს ბოლო ენერგეტიკულ დონეზე, ვინაიდან ელემენტი განლაგებულია მეექვსე ჯგუფის მთავარ ქვეჯგუფში და ა.შ. თუ ვსაუბრობთ d-ელემენტებზე, მაშინ მათთვის არსებობს შემდეგი წესი: გარე უარყოფითი ნაწილაკების რაოდენობა. არის 1 (ქრომისა და სპილენძისთვის) ან 2. ეს აიხსნება იმით, რომ ატომების ბირთვის მუხტის მატებასთან ერთად პირველად ივსება შიდა d-ქვედონე და გარე ენერგიის დონეები უცვლელი რჩება.
რატომ იცვლება მცირე პერიოდების ელემენტების თვისებები?
პერიოდულ სისტემაში 1, 2, 3 და 7 პერიოდები მცირედ ითვლება. ბირთვული მუხტების ზრდისას ელემენტების თვისებების გლუვი ცვლილება, აქტიური ლითონებიდან დაწყებული და ინერტული აირებით დამთავრებული, აიხსნება გარე დონეზე ელექტრონების რაოდენობის თანდათანობითი ზრდით. ასეთ პერიოდებში პირველი ელემენტებია ის, რომელთა ატომებს აქვთ მხოლოდ ერთი ანორი ელექტრონი, რომლებსაც შეუძლიათ ადვილად დაშორდნენ ბირთვს. ამ შემთხვევაში წარმოიქმნება დადებითად დამუხტული ლითონის იონი.
ამფოტერული ელემენტები, როგორიცაა ალუმინი ან თუთია, ავსებენ თავიანთ გარე ენერგეტიკულ დონეებს მცირე რაოდენობით ელექტრონებით (1 თუთიისთვის, 3 ალუმინის). ქიმიური რეაქციის პირობებიდან გამომდინარე, მათ შეუძლიათ გამოავლინონ როგორც ლითონების, ასევე არალითონების თვისებები. მცირე პერიოდების არამეტალური ელემენტები შეიცავს 4-დან 7-მდე უარყოფით ნაწილაკს მათი ატომების გარე გარსებზე და ავსებს მას ოქტეტამდე, იზიდავს ელექტრონებს სხვა ატომებიდან. მაგალითად, ყველაზე მაღალი ელექტროუარყოფითობის ინდექსის მქონე არალითონს - ფტორს, აქვს 7 ელექტრონი ბოლო ფენაზე და ყოველთვის იღებს ერთ ელექტრონს არა მხოლოდ ლითონებიდან, არამედ აქტიური არალითონური ელემენტებიდან: ჟანგბადი, ქლორი, აზოტი. მცირე პერიოდები მთავრდება, ისევე როგორც დიდი, ინერტული აირებით, რომელთა მოლეკულებს აქვთ გარე ენერგიის დონეები მთლიანად დასრულებული 8 ელექტრონამდე.
დიდი პერიოდების ატომების სტრუქტურის თავისებურებები
4, 5 და 6 პერიოდის რიგებიც კი შედგება ელემენტებისაგან, რომელთა გარე გარსი მხოლოდ ერთ ან ორ ელექტრონს იტევს. როგორც ადრე ვთქვით, ისინი ავსებენ ბოლო ფენის d- ან f- ქვედონეებს ელექტრონებით. როგორც წესი, ეს არის ტიპიური ლითონები. მათი ფიზიკური და ქიმიური თვისებები ძალიან ნელა იცვლება. კენტი რიგები შეიცავს ისეთ ელემენტებს, რომლებშიც გარე ენერგეტიკული დონეები ივსება ელექტრონებით შემდეგი სქემის მიხედვით: ლითონები - ამფოტერული ელემენტი - არამეტალები - ინერტული აირი.მის გამოვლინებას უკვე ყველა მცირე პერიოდში ვაკვირდებით. მაგალითად, 4 პერიოდის კენტი სერიაში სპილენძი არის ლითონი, თუთია არის ამფოტერენი, შემდეგ გალიუმიდან ბრომამდე გაძლიერებულია არამეტალური თვისებები. პერიოდი მთავრდება კრიპტონით, რომლის ატომებს აქვთ მთლიანად დასრულებული ელექტრონული გარსი.
როგორ ავხსნათ ელემენტების დაყოფა ჯგუფებად?
თითოეული ჯგუფი - ცხრილის მოკლე ფორმაში რვაა, ასევე იყოფა ქვეჯგუფებად, რომლებსაც უწოდებენ მთავარ და მეორად. ეს კლასიფიკაცია ასახავს ელექტრონების განსხვავებულ პოზიციებს ელემენტების ატომების გარე ენერგეტიკულ დონეზე. აღმოჩნდა, რომ ძირითადი ქვეჯგუფების ელემენტები, მაგალითად, ლითიუმი, ნატრიუმი, კალიუმი, რუბიდიუმი და ცეზიუმი, ბოლო ელექტრონი მდებარეობს s-ქვედონეზე. მთავარი ქვეჯგუფის მე-7 ჯგუფის ელემენტები (ჰალოგენები) ავსებენ მათ p-ქვედონეს უარყოფითი ნაწილაკებით.
მეორადი ქვეჯგუფების წარმომადგენლებისთვის, როგორიცაა ქრომი, მოლიბდენი, ვოლფრამი, დამახასიათებელია d-ქვედონის ელექტრონებით შევსება. ხოლო ლანთანიდების და აქტინიდების ოჯახებში შემავალი ელემენტებისთვის უარყოფითი მუხტების დაგროვება ხდება ბოლო ენერგიის დონის f-ქვედონეზე. უფრო მეტიც, ჯგუფის რიცხვი, როგორც წესი, ემთხვევა იმ ელექტრონების რაოდენობას, რომლებსაც შეუძლიათ ქიმიური ბმის ფორმირება.
ჩვენს სტატიაში გავარკვიეთ, რა სტრუქტურა აქვს ქიმიური ელემენტების ატომების გარე ენერგეტიკულ დონეებს და დავადგინეთ მათი როლი ატომთაშორის ურთიერთქმედებებში.
