Pavyzdiniai klausimai ir periodinių elementų savybių aptarimas
Pendahuluanas
Chemija – tai materijos ir jos pokyčių tyrimas. Chemijos tyrimuose periodinė elementų lentelė yra vienas svarbiausių mokslininkų naudojamų įrankių. Šioje lentelėje ne tik sugrupuojami elementai pagal atominį skaičių, bet ir atskleidžiamos pasikartojančios, arba periodinės, jų savybės. Elementų periodinių savybių supratimas yra labai svarbus norint numatyti šių elementų cheminį elgesį ir fizines savybes. Šiame straipsnyje aptarsime keletą pavyzdžių ir aptarsime periodines elementų savybes.
Periodinės elementų savybės
Elementų periodinės savybės reiškia savybes, kurios periodinėje lentelėje kartojasi arba rodo tam tikrus modelius. Kai kurios iš labiausiai paplitusių periodinių savybių yra šios:
1. Atomo spindulys: atstumas nuo atomo branduolio iki tolimiausio elektrono. Atomo spindulys periode linkęs mažėti iš kairės į dešinę, o grupėje didėja iš viršaus į apačią.
2. Jonizacijos energija: energija, reikalinga elektronui pašalinti iš neutralaus atomo. Jonizacijos energija periodo metu didėja iš kairės į dešinę, o grupės atžvilgiu mažėja iš viršaus į apačią.
3. Elektronų afinitetas: energijos pokytis, kai atomas gauna elektroną. Elektronų afinitetas paprastai tampa neigiamesnis iš kairės į dešinę per visą periodą.
4. Elektronegatyvumas: atomo gebėjimas pritraukti elektronų porą cheminiu ryšiu. Elektronegatyvumas periode didėja iš kairės į dešinę, o grupėje mažėja iš viršaus į apačią.
1 pavyzdžio klausimas: atominis spindulys
Klausimas:
Palyginkite šių elementų atominius spindulius: Li (ličio), Be (berilio), B (boro).
Diskusija:
Li, Be ir B yra tame pačiame periodinėje lentelėje (2 periodas). Judant iš kairės į dešinę per periodą, branduolio krūvis didėja, todėl labiau traukia tolimiausius elektronus, todėl atomo spindulys mažėja.
– Li (ličio) atominis spindulys yra didžiausias iš trijų, nes jo branduolinis krūvis yra mažiausias.
– Be (berilio) atominis spindulys yra mažesnis nei Li, nes jo branduolinis krūvis yra didesnis.
– B (boras) turi mažiausią atominį spindulį iš trijų, nes jo branduolinis krūvis tarp Li ir Be yra didžiausias.
Atomų spindulių eilė nuo didžiausio iki mažiausio yra tokia: Li > Be > B.
2 pavyzdžio klausimas: Jonizacijos energija
Klausimas:
Kodėl magnio (Mg) pirmoji jonizacijos energija yra didesnė nei natrio (Na)?
Diskusija:
Jonizacijos energija yra energija, reikalinga elektronui pašalinti iš atomo dujų fazėje. Mg ir Na yra tame pačiame periode (3 periodas).
– Natris (Na) priklauso 1 grupei, o magnis (Mg) – 2 grupei. Periodui judant iš kairės į dešinę, efektyvus branduolio krūvis didėja, todėl elektronai labiau traukiasi prie branduolio, todėl juos sunkiau pašalinti.
– Magnis turi didesnį branduolio krūvį nei natris, todėl susidaro stipresnis ryšys tarp branduolio ir išorinių elektronų, todėl elektronams iš Mg pašalinti reikalinga energija yra didesnė nei iš Na.
Taigi, pirmoji magnio jonizacijos energija yra didesnė nei natrio.
3 pavyzdžio klausimas: Elektronų afinitetas
Klausimas:
Palyginkite šių elementų elektronų afinitetus: fluoro (F) ir chloro (Cl).
Diskusija:
Elektronų afinitetas yra energija, išsiskirianti, kai neutralus atomas dujų fazėje įgyja elektroną. Fluoras ir chloras priklauso 17 grupei (halogenai), tačiau jų krūvis skiriasi.
– Fluoras yra 2 periode, o chloras – 3 periode.
– Nors fluoras yra labiau elektroneigiamas, chloro elektronų afinitetas yra neigiamesnis (išskiriantis daugiau energijos) nei fluoro. Taip yra todėl, kad stūmos jėga tarp elektronų fluoro atome yra didesnė dėl mažesnio atominio spindulio, todėl šiek tiek sumažėja energija, išsiskirianti prisijungus elektronui.
Todėl chloro elektronų afinitetas yra neigiamesnis nei fluoro.
4 pavyzdžio klausimas: Elektronegatyvumas
Klausimas:
Kodėl deguonies (O) elektronegatyvumas yra didesnis nei sieros (S)?
Diskusija:
Elektronegatyvumas matuoja atomo gebėjimą pritraukti elektronų porą cheminiu ryšiu. Deguonis ir siera yra 16 grupėje, bet deguonis yra 2 periode, o siera - 3 periode.
– Deguonies atominis spindulys yra mažesnis, palyginti su siera.
– Kadangi deguonies spindulys yra mažesnis, cheminių jungčių elektronai yra arčiau branduolio, kuris turi stipresnę trauką, palyginti su siera.
Dėl to deguonis yra labiau elektroneigiamas nei siera.
Išvada
Elementų periodinės savybės yra pagrindinė chemijos sąvoka, padedanti suprasti ir numatyti elementų cheminį elgesį. Remdamiesi aukščiau pateiktais pavyzdžiais, galime pamatyti, kaip tokios savybės kaip atominis spindulys, jonizacijos energija, elektronų afinitetas ir elektronegatyvumas atitinka tam tikrus periodinės lentelės modelius. Šių savybių supratimas leidžia mums geriau suprasti chemiją ir jos taikymą.
Periodinių savybių supratimas leidžia mums geriau numatyti chemines reakcijas, projektuoti chemines reakcijas ir kurti naujas medžiagas bei junginius, naudingus įvairiose pramonės šakose ir tyrimų srityse. Elementų periodinės savybės yra daugelio pažangių chemijos sąvokų pagrindas, todėl jas būtina įvaldyti kiekvienam šios srities studentui ar tyrėjui.
