Qu'arrive-t-il aux atomes des éléments lors des réactions chimiques ? Quelles sont les propriétés des éléments ? Une réponse peut être donnée à ces deux questions: la raison réside dans la structure du niveau d'énergie externe de l'atome. Dans notre article, nous examinerons la structure électronique des atomes de métaux et de non-métaux et découvrirons la relation entre la structure du niveau extérieur et les propriétés des éléments.
Propriétés spéciales des électrons
Lorsqu'une réaction chimique se produit entre les molécules de deux réactifs ou plus, des changements se produisent dans la structure des couches d'électrons des atomes, tandis que leurs noyaux restent inchangés. Tout d'abord, familiarisons-nous avec les caractéristiques des électrons situés aux niveaux de l'atome les plus éloignés du noyau. Les particules chargées négativement sont disposées en couches à une certaine distance du noyau et les unes des autres. L'espace autour du noyau où les électrons sont le plus susceptibles de se trouverappelée orbitale électronique. Environ 90% du nuage d'électrons chargés négativement y est condensé. L'électron lui-même dans l'atome présente la propriété de dualité, il peut se comporter simultanément à la fois comme une particule et comme une onde.
Règles pour remplir la couche électronique d'un atome
Le nombre de niveaux d'énergie où se trouvent les particules est égal au nombre de périodes où se trouve l'élément. Qu'indique la composition électronique ? Il s'est avéré que le nombre d'électrons dans le niveau d'énergie externe pour les éléments s et p des principaux sous-groupes de petites et grandes périodes correspond au numéro de groupe. Par exemple, les atomes de lithium du premier groupe, qui ont deux couches, ont un électron dans la coque externe. Les atomes de soufre contiennent six électrons au dernier niveau d'énergie, puisque l'élément est situé dans le sous-groupe principal du sixième groupe, etc. Si nous parlons d'éléments d, alors la règle suivante existe pour eux: le nombre de particules négatives externes est 1 (pour le chrome et le cuivre) ou 2. Cela s'explique par le fait que lorsque la charge du noyau des atomes augmente, le sous-niveau interne d est d'abord rempli et les niveaux d'énergie externes restent inchangés.
Pourquoi les propriétés des éléments de petites périodes changent ?
Dans le système périodique, les périodes 1, 2, 3 et 7 sont considérées comme petites. Un changement progressif des propriétés des éléments à mesure que les charges nucléaires augmentent, en commençant par les métaux actifs et en terminant par les gaz inertes, s'explique par une augmentation progressive du nombre d'électrons au niveau externe. Les premiers éléments de ces périodes sont ceux dont les atomes n'ont qu'un oudeux électrons qui peuvent facilement se détacher du noyau. Dans ce cas, un ion métallique chargé positivement est formé.
Les éléments amphotères, tels que l'aluminium ou le zinc, remplissent leurs niveaux d'énergie externes avec une petite quantité d'électrons (1 pour le zinc, 3 pour l'aluminium). Selon les conditions de la réaction chimique, ils peuvent présenter à la fois les propriétés des métaux et des non-métaux. Les éléments non métalliques de petites périodes contiennent de 4 à 7 particules négatives sur les enveloppes extérieures de leurs atomes et le complètent sur un octet, attirant les électrons d'autres atomes. Par exemple, un non-métal avec l'indice d'électronégativité le plus élevé - le fluor, a 7 électrons sur la dernière couche et prend toujours un électron non seulement des métaux, mais également des éléments non métalliques actifs: oxygène, chlore, azote. Les petites périodes se terminent, ainsi que les grandes, par des gaz inertes, dont les molécules monoatomiques ont des niveaux d'énergie externes complètement complétés jusqu'à 8 électrons.
Caractéristiques de la structure des atomes de grandes périodes
Les rangées paires de 4, 5 et 6 périodes sont constituées d'éléments dont les couches externes ne peuvent contenir qu'un ou deux électrons. Comme nous l'avons dit plus tôt, ils remplissent les sous-niveaux d ou f de l'avant-dernière couche avec des électrons. Ce sont généralement des métaux typiques. Leurs propriétés physiques et chimiques changent très lentement. Les rangées impaires contiennent de tels éléments, dans lesquels les niveaux d'énergie externes sont remplis d'électrons selon le schéma suivant: métaux - élément amphotère - non-métaux - gaz inerte. Nous avons déjà observé sa manifestation dans toutes les petites périodes. Par exemple, dans une série impaire de 4 périodes, le cuivre est un métal, le zinc est un amphotérène, puis du gallium au brome, les propriétés non métalliques sont renforcées. La période se termine avec le krypton, dont les atomes ont une couche électronique complètement terminée.
Comment expliquer la division des éléments en groupes ?
Chaque groupe - et il y en a huit dans la forme abrégée du tableau, est également divisé en sous-groupes, appelés principaux et secondaires. Cette classification reflète les différentes positions des électrons sur le niveau d'énergie externe des atomes des éléments. Il s'est avéré que les éléments des sous-groupes principaux, par exemple le lithium, le sodium, le potassium, le rubidium et le césium, le dernier électron est situé au sous-niveau s. Les éléments du groupe 7 du sous-groupe principal (halogènes) remplissent leur sous-niveau p de particules négatives.
Pour les représentants des sous-groupes secondaires, tels que le chrome, le molybdène, le tungstène, le remplissage du sous-niveau d avec des électrons sera typique. Et pour les éléments inclus dans les familles des lanthanides et des actinides, l'accumulation de charges négatives se produit au sous-niveau f de l'avant-dernier niveau d'énergie. De plus, le numéro de groupe, en règle générale, coïncide avec le nombre d'électrons capables de former des liaisons chimiques.
Dans notre article, nous avons découvert la structure des niveaux d'énergie externes des atomes d'éléments chimiques et déterminé leur rôle dans les interactions interatomiques.
