التوزيع الإلكتروني للعناصر للتحقق من مكانها في الجدول الدوري - الجلسة 3

تأثير الأكسدة على السلبية الكهربائية. ترتفع السلبية الكهربائية مع ارتفاع حالة أكسدة العنصر. كلما زادت السلبية الكهربائية، كلما زاد جذب العنصر للإلكترونات. الذرات ذات رقم الأكسدة السالبية الكهربية العالية تكون عادةً غير معدنية. لديهم أرقام أكسدة سلبية. أما العناصر الأخرى التي لها سلبية كهربائية منخفضة فهي معدنية بطبيعتها. لديهم أرقام أكسدة موجبة. لا تتغير حالة الأكسدة ضمن مجموعة من الجدول الدوري. وذلك لأن جميع العناصر داخل المجموعة لها نفس التكافؤ. ماذا يحدث عند التحرك من اليسار إلى اليمين عبر الجدول الدوري؟. الأكسدة increasesمن واحد إلى أربعة ثم ينخفض من أربعة إلى واحد.

تأثير الشحنة على السلبية الكهربائية. تجذب البروتونات المشحونة إيجابيا في النواة الإلكترونات ذات الشحنة السالبة. لذلك، إذا كان هناك المزيد من البروتونات، سيكون هناك المزيد من جاذبية الإلكترونات. ويؤدي هذا إلى ارتفاع السلبية الكهربائية. لذلك، السلبية الكهربائية increasesمن اليسار إلى اليمين في الجدول الدوري.

تقارب الإلكترون. هو تغير في الطاقة عندما تكتسب الذرة المحايدة في الطور الغازي إلكترونًا. ويطلق الطاقة في هذه العملية. من المرجح أن تكتسب الذرة المحايدة إلكترونًا. تحمل الذرة شحنة محايدة وتتحول إلى أيون سلبي عن طريق اكتساب إلكترون. نظرًا لأن التغير في الطاقة هو عملية طاردة للحرارة، فإن ΔE تكون سلبية بالنسبة لتقارب الإلكترون. لذلك فإن تقارب الإلكترون موجب. كلما زادت قوة التقارب الإلكتروني للذرة، زادت قدرتها على قبول الإلكترونات. الذرات ذات التقارب الإلكتروني المنخفض لا تقبل الإلكترونات بسهولة.

يمكن قياس تقارب الإلكترون من خلال التغير في الطاقة الذي يحدث أثناء اكتساب الإلكترونات مثل EA = -ΔE. هناك نوعان من الانتماءات يجب علينا أن نعرفهما. أول تقارب إلكتروني. هي الطاقة التي يتم إطلاقها عند إضافة إلكترون إلى ذرة محايدة. التقارب الإلكتروني الثاني. هي الطاقة التي يتم إطلاقها عند إضافة إلكترون إلى أيون سالب. الإلكترون الثاني هو الإلكترون الموجب. يرجع ذلك إلى أن إضافة إلكترون إلى أيون سالب يتطلب طاقة أكبر، مقارنة بالذرة المحايدة.

دعونا نرى مثالا للأكسجين؛ بالنسبة لتقارب الإلكترون الأول والثاني. التقارب الإلكتروني الأول للأكسجين هو كما يلي. هو التغير السلبي في الطاقة عند إضافة إلكترون واحد إلى ذرة أكسجين متعادلة. التقارب الإلكتروني الثاني موجب. وذلك لأن من الصعب إضافة إلكترون إلى أيون سلبي بالفعل. وهذا بسبب تنافر الشحنات السالبة. كما نعلم، فإن طاقات التأين تتعلق دائمًا بتكوين الأيونات الموجبة.

ترتبط تقاربات الإلكترون بالأيونات السالبة. أنها تعادل طاقات التأين. يقتصر استخدامها في الغالب على العناصر الموجودة في المجموعة 16 و 17 من الجدول الدوري. هل تعرف اتجاه تقارب الإلكترون في الجدول الدوري؟. تعتمد تقارب الإلكترون على حجم الذرة. بمعنى آخر، نصف القطر الذري. كنصف قطر الذرات increase، تقل قوة الجذب للإلكترونات. وبالتالي، تنخفض تقاربها الإلكتروني.

استقرار غلاف فالانس. كقذيفة الستارة increases، تقل قوة الجذب للإلكترونات. وبالتالي، تنخفض تقارب الإلكترون. تكون تقارب الإلكترون أعلى للذرات الأصغر. التهيئة الالكترونية. للتكوينات الإلكترونية المستقرة، مثل p³, p⁶, d⁵, d¹⁰, f⁷, f ¹⁴نصف ممتلئ وممتلئ بالكامل، تقارب الإلكترون أعلى. أما بالنسبة للتكوينات الإلكترونية الأخرى التي تكون أقل استقرارًا، فإن تقارب الإلكترون يكون منخفضًا.

مدى الشحنة النووية. الشحنة النووية تُعرف أيضًا بالعدد الذري. هو - هي increasesعبر period. كما أنها increases downمجموعة الجدول الدوري. إذا كان هناك increaseفي الشحنة النووية، هذا يعني أن هناك increaseفي شحنة موجبة بسبب البروتونات. ويؤدي هذا إلى قوة تطبيقية أكبر وتقارب إلكتروني أعلى. تقارب الإلكترون increasesعبر period فيما يتعلق بالشحنة النووية. ومع ذلك، فإنه يتناقص في المجموعة من الأعلى إلى الأسفل. وذلك لأن كل ذرة أكبر بكثير من الذرة التي فوقها. وبالتالي، فإن الإلكترون المضاف يكون أبعد عن النواة.

القدرة على تكوين الأيونات عبر period. كتقارب إلكتروني increasesعبر period من اليسار إلى اليمين، تصبح قدرتها على تكوين الأيونات عن طريق إضافة الإلكترونات إلى الذرات المحايدة صعبة. تقل القدرة على تكوين الأيونات عبر period بسبب انخفاض نصف القطر الذري وتصبح الإلكترونات أكثر ارتباطًا بالنواة. وهذا يجعل من الصعب إضافة أو إزالة الإلكترونات لتكوين الأيونات. الاتجاهات period 2 و 3 من الجدول الدوري. period الثانية تحتوي على الليثيوم، البريليوم، البورون، الكربون، النيتروجين، الأكسجين، الفلور، والنيون. في حين أن period الثالثة تحتوي على الصوديوم والمغنيسيوم والألمنيوم والسيليكون والفوسفور والكبريت والكلور والأرجون.

منذ Ne,Neon, Nو Beتحتوي الذرات على غلافات فرعية مملوءة بالكامل ونصف مملوءة ومملوءة بالكامل على التوالي، وهي تظهر تقاربًا إلكترونيًا أعلى من غيرها. هناك بعض الاستثناءات ل Cو N, Fو Cl. يتمتع الكربون بتقارب أكبر للإلكترون من النيتروجين لأن النيتروجين لديه غلاف نصف ممتلئ أكثر استقرارًا. وبالتالي فإن لديه قدرة أقل على جذب الإلكترونات. الفلور، بسبب حجمه الصغير، لديه كثافة إلكترونية عالية. لذلك فإن له تقارب إلكتروني أقل من الكلور. إن التقارب الإلكتروني الأول period الثانية والثالثة سلبي. في هذه الأثناء، تكون قيمة تقارب الإلكترون الثاني موجبة. يرجع ذلك إلى أنه من الصعب إضافة إلكترون إلى أيون سلبي بالفعل. الاتجاهات كما هو موضح.

نصف القطر الذري. هي المسافة بين النواة والإلكترونات في الغلاف الخارجي أو غلاف التكافؤ. يتم قياسه بالبيكومتر. هل تستطيع تخمين نصف قطر أي عنصر؟. في الهيدروجين يوجد إلكترون واحد فقط حول النواة. المسافة بين الإلكترون المتعادل والنواة هي نصف قطر ذرة الهيدروجين. وبنفس الطريقة يوجد ثلاثة إلكترونات في الليثيوم وواحد فقط منها موجود في الغلاف الخارجي. لذلك، فإن المسافة بين هذه القشرة الخارجية والنواة هي نصف القطر الذري لليثيوم.

اتجاهات نصف القطر الذري عبر period. من اليسار إلى اليمين من period، العدد الذري increasesفي حين أن أعداد القذائف تظل ثابتة. لذلك فإن الجاذبية العالية بين البروتونات والإلكترونات تؤدي إلى انخفاض في حجم الذرة، بسبب انجذاب الإلكترون نحو النواة. وبالتالي، فإن نصف القطر الذري يتناقص من اليسار إلى اليمين في period. من الأعلى إلى الأسفل في المجموعة، العدد الذري increasesوعدد القذائف increases. وهذا يؤدي إلى increaseفي تأثير التدريع. لذلك فإن نصف القطر الذري increases downالمجموعة بسبب قلة الجذب بين الإلكترونات والنواة.

عدم اليقين في نصف القطر الذري. عندما نتحدث عن نصف القطر الذري، فإن موضع الإلكترون في غلاف التكافؤ غير مؤكد. لذلك، نستخدم مبدأ عدم اليقين للعثور على موضع إلكترون التكافؤ. وفقًا لهذا المبدأ، لا يمكن وصف زخم وموقع الإلكترون في نفس الوقت. إذا كنا نعرف الموضع، فإن الزخم غير معروف والعكس صحيح.

هناك عدة أنواع من نصف القطر الذري. يتم تحديد نصف القطر الذري في الذرات المرتبطة لأن الذرات المفردة لا توجد في الحالة الحرة. نصف القطر التساهمي. نصف القطر التساهمي هو نوع من نصف القطر يتم تحديده من خلال الذرات المرتبطة بروابط تساهمية. يمكن أن تكون هذه الرابطة بين ذرتين متشابهتين أو مختلفتين. يوضح هذا المثال نصف القطر التساهمي للكلور.

نصف القطر المعدني. نصف القطر المعدني هو الذي يقع بين الذرات المرتبطة من خلال الروابط المعدنية. يوضح هذا المثال نصف القطر المعدني للصوديوم.

دائرة نصف قطرها فاندر وال. نصف قطر فاندر وال هو نصف القطر بين الجزيئات المرتبطة بقوى فاندر وال. يوضح هذا المثال نصف قطر الهيليوم في جدار فاندر. ومن الجدير بالذكر أن نصف قطر فاندر وال أكبر من نصف القطر المعدني. نصف القطر المعدني أكبر من نصف القطر التساهمي.

نصف القطر الأيوني. يتم قياس نصف القطر الأيوني باستخدام المسافة بين الأنيونات والكاتيونات التي تحتوي على روابط أيونية. يمكن رؤية وضع الأنيونات والأنيونات داخل المركبات الأيونية على أنه تجميع للكرات. الكاتيونات occupyالمسافات الأصغر بين الأنيونات. الكاتيونات الصغيرة occupyثقوب رباعية السطوح بين الأنيونات. كاتيونات أكبر occupyثقوب ثماني السطوح بين الأنيونات. ولكن يمكن للكاتيونات الأكبر حجمًا occupyثقوب مكعبة في مجموعة مكعبة بسيطة من الأنيونات.

فيما يلي مثال لنصف القطر الأيوني لـNaCl. يتم تحديد المسافة بين أيونين داخل بلورة أيونية عن طريق علم البلورات بالأشعة السينية. تعطي تقنية علم البلورات بالأشعة السينية أطوال جوانب الخلية الوحدوية للبلورة. وجد أن طول كل حافة من حواف الخلية الوحدوية لكلوريد الصوديوم يساوي 56402 بيكومتر. يمكن اعتبار كل حافة من حواف الخلية الوحدوية لكلوريد الصوديوم تحتوي على ذرات مرتبة على النحو التالي: Na⁺, Cl⁻, Na⁺وهكذا دواليك.

وبالتالي فإن الحافة هي ضعف المسافة بين الصوديوم والكلور. لذا فإن المسافة بين Na⁺و Cl⁻الأيونات هي نصف 56402، وهو 28201. ومع ذلك، فإن علم البلورات بالأشعة السينية يعطي فقط المسافة بين الأيونات. وهو لا يشير إلى مكان الحدود بين تلك الأيونات. لذلك فهو لا يعطي نصف القطر الأيوني بشكل مباشر.

كما تساهم طبيعة الأيونات أيضًا في increaseوتناقص نصف القطر. يكون الكاتيون دائمًا أصغر من ذراته الأصلية. وهذا يرجع إلى أن شحنته النووية أكبر من شحنة ذراته الأصلية. لذلك، مع increaseفي حالة الأكسدة الإيجابية، يتناقص نصف القطر.

يكون الأنيون دائمًا أكبر من ذرته الأصلية. وهذا يرجع إلى أن شحنته النووية أقل من شحنة الذرة الأم. لذلك، مع increaseفي حالة الأكسدة السالبة، نصف القطر increases.