Piemēru jautājumi un elementu periodisko īpašību apspriešana
Pendahuluan
Ķīmija ir vielas un tās izmaiņu izpēte. Ķīmijas pētījumos elementu periodiskā tabula ir viens no svarīgākajiem zinātnieku izmantotajiem rīkiem. Šī tabula ne tikai grupē elementus pēc atomskaitļa, bet arī atklāj to atkārtotās jeb periodiskās īpašības. Elementu periodisko īpašību izpratne ir ļoti svarīga, lai prognozētu šo elementu ķīmisko uzvedību un fizikālās īpašības. Šajā rakstā mēs apspriedīsim vairākus piemērus problēmām un apspriedīsim elementu periodiskās īpašības.
Elementu periodiskās īpašības
Elementu periodiskās īpašības attiecas uz īpašībām, kas atkārtojas vai uzrāda noteiktus modeļus periodiskajā tabulā. Dažas no visbiežāk sastopamajām periodiskajām īpašībām ir:
1. Atoma rādiuss: attālums no atoma kodola līdz ārējam elektronam. Atoma rādiusam perioda laikā ir tendence samazināties no kreisās uz labo pusi un palielināties no augšas uz leju grupā.
2. Jonizācijas enerģija: enerģija, kas nepieciešama, lai atdalītu elektronu no neitrāla atoma. Jonizācijas enerģija palielinās no kreisās uz labo pusi periodā un samazinās no augšas uz leju grupā.
3. Elektronu afinitāte: enerģijas izmaiņas, kad atoms iegūst elektronu. Elektronu afinitāte parasti kļūst negatīvāka no kreisās uz labo pusi perioda laikā.
4. Elektronegativitāte: atoma spēja pievilkt elektronu pāri ķīmiskajā saitē. Elektronegativitāte palielinās no kreisās uz labo pusi periodā un samazinās no augšas uz leju grupā.
1. piemēra jautājums: Atomu rādiuss
Jautājums:
Salīdziniet šādu elementu atomu rādiusus: Li (litijs), Be (berilijs), B (bors).
Diskusija:
Li, Be un B atrodas vienā un tajā pašā periodiskās tabulas periodā (2. periodā). Pārvietojoties no kreisās uz labo pusi pa periodu, kodola lādiņš palielinās, kas rada lielāku pievilkšanos ārējiem elektroniem, tādējādi samazinot atoma rādiusu.
– Li (litija) atomam ir lielākais atomu rādiuss no trim, jo tam ir mazākais kodola lādiņš.
– Be (berilijam) ir mazāks atoma rādiuss nekā Li, jo tā kodola lādiņš ir lielāks.
– B (boram) ir mazākais atoma rādiuss no trim, jo tam ir lielākais kodola lādiņš starp Li un Be.
Atomu rādiusu secība no lielākā līdz mazākajam ir šāda: Li > Be > B.
2. jautājuma piemērs: Jonizācijas enerģija
Jautājums:
Kāpēc magnija (Mg) pirmās jonizācijas enerģija ir lielāka nekā nātrija (Na) enerģija?
Diskusija:
Jonizācijas enerģija ir enerģija, kas nepieciešama, lai gāzes fāzē no atoma atdalītu elektronu. Mg un Na atrodas vienā periodā (3. periods).
– Nātrijs (Na) pieder 1. grupai, bet magnijs (Mg) – 2. grupai. Pārvietojoties perioda laikā no kreisās uz labo pusi, efektīvais kodola lādiņš palielinās, kas elektronus vairāk pievelk kodolam, apgrūtinot elektronu atdalīšanu.
– Magnijam ir lielāks kodola lādiņš nekā nātrijam, kas izraisa spēcīgāku saiti starp kodolu un ārējiem elektroniem, tāpēc elektronu atdalīšanai no Mg nepieciešamā enerģija ir lielāka nekā no Na.
Tādējādi magnija pirmā jonizācijas enerģija ir lielāka nekā nātrija enerģija.
3. piemēra jautājums: elektronu afinitāte
Jautājums:
Salīdziniet šādu elementu elektronu afinitāti: fluors (F) un hlors (Cl).
Diskusija:
Elektronu afinitāte ir enerģija, kas atbrīvojas, kad neitrāls atoms gāzes fāzē iegūst elektronu. Fluors un hlors atrodas 17. grupā (halogēni), bet dažādos periodos.
– Fluors atrodas 2. periodā, bet hlors – 3. periodā.
– Lai gan fluors ir elektronegatīvāks, hlora elektronu afinitāte ir negatīvāka (atbrīvojot vairāk enerģijas) nekā fluoram. Tas ir tāpēc, ka atgrūšanās spēks starp elektroniem fluora atomā ir lielāks tā mazākā atoma rādiusa dēļ, tādējādi nedaudz samazinot enerģiju, kas atbrīvojas, pievienojot elektronu.
Tāpēc hlora elektronu afinitāte ir negatīvāka nekā fluora afinitāte.
4. piemēra jautājums: Elektronegativitāte
Jautājums:
Kāpēc skābekļa (O) elektronegativitāte ir lielāka nekā sēra (S) elektronegativitāte?
Diskusija:
Elektronegativitāte mēra atoma spēju piesaistīt elektronu pāri ķīmiskajā saitē. Skābeklis un sērs atrodas 16. grupā, bet skābeklis atrodas 2. periodā, bet sērs - 3. periodā.
– Skābeklim ir mazāks atomu rādiuss salīdzinājumā ar sēru.
– Tā kā skābekļa rādiuss ir mazāks, ķīmisko saišu elektroni atrodas tuvāk kodolam, kam ir spēcīgāka pievilkšanās salīdzinājumā ar sēru.
Tā rezultātā skābeklis ir elektronegatīvāks nekā sērs.
Secinājums
Elementu periodiskās īpašības ir ķīmijas galvenais jēdziens, kas palīdz mums izprast un prognozēt elementu ķīmisko uzvedību. Izmantojot iepriekš minētos piemērus, mēs varam redzēt, kā tādas īpašības kā atoma rādiuss, jonizācijas enerģija, elektronu afinitāte un elektronegativitāte atbilst noteiktiem modeļiem periodiskajā tabulā. Šo īpašību izpratne ļauj mums labāk izprast ķīmiju un tās pielietojumu.
Periodisko īpašību izpratne ļauj mums labāk prognozēt ķīmiskās reakcijas, plānot ķīmiskās reakcijas un izstrādāt jaunus materiālus un savienojumus, kas ir noderīgi dažādās nozarēs un pētniecības jomās. Elementu periodiskās īpašības ir daudzu progresīvu ķīmijas koncepciju pamatā, tāpēc tās ir svarīgi apgūt ikvienam šīs jomas studentam vai pētniekam.
