Strwythur Atomig a Thabl Cyfnodol yr Elfennau
Rhagymadrodd
Ym myd cemeg, mae deall strwythur atomig a'r tabl cyfnodol o elfennau yn hanfodol. Mae dealltwriaeth drylwyr o'r ddau agwedd hyn yn caniatáu i wyddonwyr esbonio gwahanol briodweddau ac ymddygiadau mater. Yn union fel mae deall y profiadau, y rhesymau a'r patrymau mewn bywyd bob dydd yn caniatáu inni ragweld adweithiau cemegol, priodweddau ffisegol ac ymddygiad elfennau yn y bydysawd, mae deall strwythur atomig a'r tabl cyfnodol yn ein helpu i ragweld yr adweithiau cemegol, priodweddau ffisegol ac ymddygiad elfennau yn y bydysawd.
Strwythur Atomig
Atomau yw'r unedau sylfaenol o fater sy'n ffurfio popeth o'n cwmpas. Mae atomau wedi'u gwneud o dair gronyn isatomig: protonau, niwtronau ac electronau. Mae protonau a niwtronau yn ffurfio'r niwclews, tra bod electronau'n cylchdroi'r niwclews mewn orbitau penodol yn y cwmwl electronau.
Proton
Mae protonau yn ronynnau â gwefr bositif a geir yng nghnewyllyn atom. Mae nifer y protonau yn y niwclews yn pennu hunaniaeth yr elfen, a elwir yn ei rhif atomig. Er enghraifft, mae gan atom carbon chwe phroton, tra bod gan ocsigen wyth. Mae gan brotonau hefyd fàs sy'n agos at un uned màs atomig (u).
Neutron
Mae niwtronau yn ronynnau heb wefr a geir yn y niwclews atomig. Mae ganddyn nhw bron yr un màs â phrotonau. Er nad ydyn nhw'n effeithio ar y gwefr atomig, gall nifer y niwtronau yn y niwclews effeithio ar sefydlogrwydd yr atom a phennu ei isotopau. Mae isotopau yn amrywiadau o elfen sydd â'r un nifer o brotonau ond gwahanol niferoedd o niwtronau.
Electron
Mae electronau yn ronynnau â gwefr negyddol sy'n cylchdroi'r niwclews atomig mewn orbitau neu lefelau ynni penodol. Mae gan electronau fàs bach iawn o'i gymharu â phrotonau a niwtronau. Mae dosbarthiad electronau o fewn atom, neu gyfluniad electron, yn pennu priodweddau cemegol yr elfen honno. Mae'r electronau mwyaf allanol (electronau falens) yn chwarae rhan hanfodol wrth ffurfio bondiau cemegol.
Model Atomig
Ers yr hen amser, mae gwyddonwyr wedi datblygu amryw o fodelau i esbonio strwythur atomau. O fodel atomig syml Dalton i ddamcaniaeth atomig Thomson, a ddychmygodd electronau fel "byns rhesins," i fodel Rutherford, a gyflwynodd y cysyniad o'r niwclews atomig. Y model atomig modern a dderbynnir fwyaf eang heddiw yw'r model mecanyddol cwantwm, a gyflwynwyd gan Erwin Schrödinger a Werner Heisenberg.
Model Mecaneg Cwantwm
Mae'r model mecanyddol cwantwm yn fireinio model Bohr o'r atom. Yn y model hwn, nid yw electronau'n symud mewn orbitau penodol, ond mewn orbitau, sef ffwythiannau mathemategol sy'n diffinio'r tebygolrwydd o ddod o hyd i electron mewn gofod tri dimensiwn. Mae gan yr orbitau hyn wahanol siapiau ac egni, a elwir yn is-gregyn (s, p, d, f).
Tabl Cyfnodol yr Elfennau
Mae'r tabl cyfnodol, neu'r system gyfnodol, yn drefniant o elfennau yn seiliedig ar eu rhif atomig, eu ffurfweddiad electronau, a'u priodweddau cemegol. Mae'r tabl cyfnodol rydyn ni'n ei adnabod heddiw yn ganlyniad mireinio gan wahanol ymchwilwyr, yn fwyaf nodedig Dmitri Mendeleev a Henry Moseley.
Hanes y Tabl Cyfnodol
Cemegydd Rwsiaidd oedd Dmitri Mendeleev a luniodd y tabl cyfnodol am y tro cyntaf ym 1869 yn seiliedig ar bwysau atomig (màs atomig) a phriodweddau cemegol. Rhagfynegodd Mendeleev fodolaeth elfennau heb eu darganfod a'u safleoedd yn y tabl, a brofwyd yn gywir yn ddiweddarach. Yn ddiweddarach, mireiniodd Henry Moseley dabl Mendeleev trwy drefnu'r elfennau'n fwy cywir yn ôl rhif atomig (nifer y protonau).
Strwythur y Tabl Cyfnodol
Mae'r tabl cyfnodol wedi'i rannu'n gyfnodau a grwpiau.
cyfnod
Rhes lorweddol yn y tabl cyfnodol yw cyfnod. Mae gan elfennau mewn cyfnod yr un nifer o gregyn electron, yn amrywio o 1 (hydrogen a heliwm) i 7 (elfennau trawswraniwm).
Grŵp
Mae grŵp yn golofn fertigol yn y tabl cyfnodol. Mae gan elfennau o fewn grŵp yr un ffurfweddiad electronau falens, sy'n achosi iddynt gael priodweddau cemegol tebyg. Mae grwpiau wedi'u rhannu'n ddwy adran fawr: y prif grŵp (grŵp A) a'r grŵp pontio (grŵp B).
Prif Ddosbarth
Mae'r prif grwpiau'n cynnwys grwpiau 1 (IA) i 18 (VIIIA), sy'n cynnwys elfennau fel y metelau alcalïaidd, metelau alcalïaidd y ddaear, halogenau, a nwyon nobl. Mae priodweddau cemegol pob elfen yn y grwpiau hyn yn cael eu pennu gan nifer yr electronau falens.
– Grŵp 1: Alcali: Yn cynnwys hydrogen, lithiwm, sodiwm, potasiwm, ac ati. Maent yn fetelau adweithiol iawn gydag un electron falens.
– Grŵp 2: Metelau Daear Alcalïaidd: Yn cynnwys berylliwm, magnesiwm, calsiwm, ac ati. Maent hefyd yn adweithiol iawn ac mae ganddynt ddau electron falens.
– Grŵp 17: Halogenau: Yn cynnwys fflworin, clorin, bromin, ac ati. Maent yn anfetelau adweithiol iawn gyda saith electron falens.
– Grŵp 18: Nwyon Nobl: Yn cynnwys heliwm, neon, argon, ac ati. Maent yn anadweithiol ac anaml y maent yn adweithio oherwydd bod ganddynt wyth electron falens llawn.
Grŵp Pontio
Mae'r grŵp pontio yn cynnwys elfennau o grwpiau 3 i 12, sydd fel arfer yn fetelau â phriodweddau ffisegol nodedig fel caledwch, dargludedd trydanol a gwres, a phwyntiau toddi uchel. Mae gan yr elfennau hyn electronau falens yn yr is-gregyn d ac f.
Priodweddau Cyfnodol Elfennau
Priodweddau cyfnodol elfennau yw tueddiadau neu batrymau yn ymddygiad elfennau yn y tabl cyfnodol. Mae rhai priodweddau cyfnodol pwysig yn cynnwys:
Radiws Atomig
Radiws atomig yw'r pellter o'r niwclews i'r electron mwyaf allanol. Mae radiws atomig yn tueddu i leihau o'r chwith i'r dde ar draws cyfnod oherwydd bod y gwefr niwclear gynyddol yn tynnu electronau yn agosach. Fodd bynnag, mae radiws atomig yn cynyddu o'r top i'r gwaelod ar draws grŵp oherwydd ychwanegu plisg electron.
Ynni Ioneiddio
Ynni ïoneiddio yw'r ynni sydd ei angen i dynnu electron o atom yn y cyflwr nwyol. Mae ynni ïoneiddio yn cynyddu o'r chwith i'r dde ar draws cyfnod oherwydd bod y gwefr niwclear gryfach yn denu electronau'n gryfach. I'r gwrthwyneb, mae ynni ïoneiddio yn lleihau o'r top i'r gwaelod ar draws grŵp oherwydd bod electronau yn y plisg allanol ymhellach o'r niwclews ac wedi'u clymu'n llai tynn.
Electronegatifedd
Electronegatifedd yw gallu atom i ddenu electronau mewn bond cemegol. Mae electronegatifedd yn cynyddu o'r chwith i'r dde ar draws cyfnod ac yn lleihau o'r top i'r gwaelod ar draws grŵp.
Affinedd Electron
Affinedd electron yw'r newid ynni sy'n digwydd pan fydd atom yn ennill electron. Mae affinedd electron yn tueddu i ddod yn fwy negyddol o'r chwith i'r dde ar draws cyfnod ac yn llai negyddol o'r top i'r gwaelod ar draws grŵp.
Casgliad
Mae dealltwriaeth gynhwysfawr o strwythur atomig a thabl cyfnodol yr elfennau yn hanfodol i gemeg. Mae strwythur atomig yn darparu dealltwriaeth o drefniant a phriodweddau sylfaenol gronynnau isatomig, tra bod y tabl cyfnodol yn darparu fframwaith ar gyfer dosbarthu a rhagweld priodweddau elfennau. Drwy ddeall y ddau agwedd, nid yn unig yr ydym yn cael mewnwelediad manwl i fater ond hefyd y gallu i gymhwyso'r wybodaeth honno mewn ymchwil, diwydiant a thechnoleg.
