Post on 21-Feb-2017
Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr
Χημείας Θετικής ΚατεύθυνσηςΓ΄ Λυκείου
Δομή του περιοδικού πίνακα ➤Ατομική ακτίνα - Ενέργεια ιοντισμού ➤
Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr
Δομή του περιοδικού πίνακα
• “Όταν τα στοιχεία ταξινομούνται με αυξανόμενη σχετική ατομική μάζα, κάθε όγδοο στοιχείο παρουσιάζει ανάλογες ιδιότητες με το πρώτο” - Κανόνας των οκτάβων - Newlands 1864
Ιστορική αναδρομή
Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr
Δομή του περιοδικού πίνακα
• “Υπάρχει μια περιοδική σχέση ανάμεσα στις ιδιότητες των στοιχείων και τη σχετική ατομική μάζα” - Meyer - 1864
Ιστορική αναδρομή
Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr
Δομή του περιοδικού πίνακα
• “Οι ιδιότητες των στοιχείων είναι περιοδικές συναρτήσεις της σχετικής ατομικής μάζας τους” - Mendeleev - 1864
Ιστορική αναδρομή
Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr
Δομή του περιοδικού πίνακα
• “Οι ιδιότητες των χημικών στοιχείων είναι περιοδικές συναρτήσεις του ατομικού τους αριθμού” Νόμος περιοδικότητας του Moseley - 1913
Σύγχρονος περιοδικός νόμος
Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr
Δομή του περιοδικού πίνακα
• Ο αριθμός των στιβάδων που έχουν χρησιμοποιηθεί στην ηλεκτρονιακή δόμηση ενός στοιχείου καθορίζει τον αριθμό της περιόδου στην οποία ανήκει το στοιχείο.
• Ο αριθμός των ηλεκτρονίων της εξωτερικής στιβάδας καθορίζει τον αριθμό της κύριας ομάδας στην οποία ανήκει το στοιχείο.
2 στιβάδες επομένως ανήκει στη 2η περίοδο
6 ηλεκτρόνια στην εξωτερική στιβάδα άρα ανήκει στην VIA ομάδα
Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com
Τομείς του περιοδικού πίνακα
Ο τομέας του περιοδικού πίνακα είναι ένα σύνολο στοιχείων των οποίων τα τελευταία ηλεκτρόνια (με τη μέγιστη ενέργεια κατά aufbau) βρίσκονται στον ίδιο τύπο υποστιβάδας.
Τομείς του περιοδικού πίνακα
τομέας s1 s2
κλασσική αρίθμηση IA IIA
νέα αρίθμηση 1 2
• Τομέας sτομέας p1 p2 p3 p4 p5 p6
κλασσική αρίθμηση IIIA IVA VA VIA VIIA VIIIA ή 0
νέα αρίθμηση 13 14 15 16 17 18
• Τομέας p
τομέας d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10
κλασσική αρίθμηση IIIB IVB VB VIB VIIB VIIIB VIIIB VIIIB IB IIB
νέα αρίθμηση 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
• Τομέας d
• Τομέας f Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com
Τομείς του περιοδικού πίνακα
Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com
Περιοδική τάση των στοιχείων
“Τα στοιχεία που ανήκουν στην ίδια ομάδα και οι ενώσεις τους έχουν παραπλήσιες ιδιότητες”
Mendelleev πρόβλεψη ιδιοτήτων eca-Si
3η περίοδος
οξείδια
χλωρίδια
βασικό βασικό επαμφ όξινο όξινα όξινα όξινο
Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com
Ατομική ακτίνα - Ενέργεια ιοντισμού
Η φυσική και η χημική συμπεριφορά των χημικών στοιχείων καθορίζονται από τα θεμελιώδη χαρακτηριστικά των ατόμων δηλ. την ατομική ακτίνα την ενέργεια ιοντισμού και την ηλεκτραρνητικότητα.
Η έλξη που ασκεί ο πυρήνας στα εξωτερικά ηλεκτρόνια εξαρτάται από το δραστικό πυρηνικό φορτίο, κατά προσέγγιση δηλαδή το φορτίο του πυρήνα (Ζ) μειωμένο κατά το φορτίο των ηλεκτρονίων των εσωτερικών στιβάδων.
Όσο μεγαλύτερο είναι το δραστικό πυρηνικό φορτίο, είναι μεγαλύτερη η έλξη.
Σε μια περίοδο διατρέχοντας κύριες ομάδες το δραστικό πυρηνικό φορτίο αυξάνεται προς τα δεξιά.
Τα στοιχεία της ίδιας ομάδας έχουν το ίδιο δραστικό πυρηνικό φορτίο.
Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com
Ατομική ακτίνα
Δυσκολία ορισμού λόγω του κυματικού μοντέλου
Πειραματικό μοντέλο
“η ατομική ακτίνα είναι το μισό της απόστασης μεταξύ των πυρήνων δύο γειτονικών ατόμων στο κρυσταλλικό πλέγμα του στοιχείου”
2r
Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com
Ατομική ακτίνα
Σε μια ομάδα η ατομική ακτίνα αυξάνεται από πάνω προς τα κάτω γιατί προστίθενται στιβάδες και αυξάνεται η απόσταση των ηλεκτρονίων της εξωτερικής στιβάδας από τον πυρήνα.
Κατά μήκος μιας περιόδου και για τις κύριες ομάδες, η ατομική ακτίνα αυξάνεται από δεξιά προς τα αριστερά γιατί προς τα δεξιά αυξάνεται το δραστικό πυρηνικό φορτίο και ο πυρήνας έλκει τα εξωτερικά ηλεκτρόνια με ισχυρότερες δυνάμεις μειώνοντας την απόστασή τους από αυτόν.
Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com
Στοιχεία μετάπτωσης
ns
(n-1)d
Τα στοιχεία που καταλαμβάνουν τον τομέα d του περιοδικού πίνακα λέγονται “στοιχεία μετάπτωσης”
Σχεδόν όλα τα στοιχεία μετάπτωσης έχουν στην εξωτερική στιβάδα δύο ηλεκτρόνια
Στα μεταπτωτικά στοιχεία συμπληρώνεται το ns τροχιακό και μετά το (n-1)d τροχιακό
Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com
Στοιχεία μετάπτωσηςΑν και ανήκουν σε διαφορετικές ομάδες δεν παρουσιάζουν μεγάλες διαφορές στις ιδιότητες Κοινές ιδιότητες
εμφανίζουν μεταλλικό χαρακτήρα
είναι παραμαγνητικά
σχηματίζουν σύμπλοκα ιόντα π.χ. [Fe(CΝ)6]4-
σχηματίζουν έγχρωμες ενώσεις
καταλύουν αντιδράσεις
έχουν πολλούς αριθμούς οξείδωσης
Στοιχείο Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn
Αριθμοίοξείδωσης
3 34
2345
23
6
234
67
23
23
23
12 2
Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com
Στοιχεία μετάπτωσης
Τα στοιχεία Cr και Cu έχουν ιδιόρρυθμη ηλεκτρονική διαμόρφωσηΌταν η υποστιβάδα 3d είναι ημισυμπληρωμένη (με 5 ηλεκτρόνια) ή πλήρως συμπληρωμένη εμφανίζει μέγιστη σταθερότητα
Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com
Ατομική ακτίνα στοιχείων μετάπτωσης
Τα στοιχεία μετάπτωσης της ίδιας περιόδου έχουν ανώμαλη μεταβολή στην ατομική τους ακτίνα.
Ατομικός αριθμός (Ζ)
Ατο
μική
ακτ
ίνα
(pm
)
Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com
Ιοντική ακτίνα
Τα ανιόντα είναι μεγαλύτερα των αντίστοιχων ατόμων.
e
ee
eee
60
Li+
100
Ca2+
50
Al3+
17Cl
16S
99
104
Cl-
181
e
S2-
184
ee
154
3Li
197
20Ca
13Al
143
Oι μ
ονάδ
ες σ
ε pm
Τα κατιόντα είναι μικρότερα των αντίστοιχων ατόμων.
Ιοντική ακτίνα16S
104pm
16S-2 184pm
17Cl 92pm
17Cl- 99pm
19K 227pm19K+
138pm
20Ca+2 100pm
20Ca 197pm
αιτιολογήστε τις σχέσεις: rS2- > rS rK+ << rK
rK > rCa >> rS > rCl
rCa2+ < rK+ < rCl- < rS2-
Ενέργεια πρώτου ιοντισμού Ei1
Η ελάχιστη ενέργεια που απαιτείται για πλήρη απομάκρυνση ενός ηλεκτρονίου από άτομο που βρίσκεται σε θεμελιώδη κατάσταση και σε αέρια φάση, λέγεται ενέργεια πρώτου ιοντισμού (σύμβολο Εi1, μονάδα συνήθως KJ/mol).
Σ(g) → Σ+(g) + e- Εi1 = ΔΗ1 > 0
Παράμετροι που επηρεάζουν την ενέργεια πρώτου ιοντισμού
Ατομική ακτίνα - Μεγάλη ατομική ακτίνα αντιστοιχεί σε μικρή ενέργεια ιοντισμού
Φορτίο του πυρήνα - Μεγάλο φορτίο πυρήνα αντιστοιχεί σε μεγάλη ενέργεια ιοντισμού
Ενδιάμεσα ηλεκτρόνια - Μεγάλο δραστικό πυρηνικό φορτίο αντιστοιχεί σε μεγάλη ενέργεια ιοντισμού
Αύξησηενέργειας 1ου
ιοντισμού
ενέργεια πρώτου ιοντισμού σε ΚJ/mol
Ενέργεια πρώτου ιοντισμού Ei1
Αύξηση ενέργειας 1ου
ιοντισμούμε εξαιρέσεις
Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com
Ενέργεια 1ου ιοντισμού
Τα ευγενή αέρια έχουν πολύ μεγαλύτερη ενέργεια 1ου ιοντισμού από τα άλλα στοιχεία της ίδιας περιόδου
Ατομικός αριθμός (Ζ)
Ενέρ
γεια
ιοντ
ισμο
ύ (k
J/m
ol)
Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com
Ενέργεια δεύτερου ιοντισμού
Ενέργεια δεύτερου ιοντισμού (σύμβολο Εi2) λέγεται η ελάχιστη απαιτούμενη ενέργεια για πλήρη απομάκρυνση ενός ηλεκτρονίου από το κατιόν που προέκυψε από τον πρώτο ιοντισμό. Όμοια ορίζεται η ενέργεια τρίτου, τέταρτου ιοντισμού κ.ο.κ.
Σ+(g) → Σ2+(g) + e- Εi2 = ΔΗ2 > 0
Εi2 > Εi1 γιατί το ηλεκτρικό πεδίο του κατιόντος Σ+(g) ασκεί ελκτικές δυνάμεις στο 2ο ηλεκτρόνιο που απομακρύνεται, οπότε απαιτείται μεγαλύτερη ποσότητα ενέργειας από αυτή που χρειάζεται για να απομακρυνθεί το 1ο ηλεκτρόνιο
Όταν ένα στοιχείο ανήκει στη ΙΑ ομάδα η Ει1 έχει μεγάλη διαφορά από την Εi2 διότι το 2ο ηλεκτρόνιο απομακρύνεται από εσωτερική στιβάδα. Όταν ανήκει στην ΙΙΑ ομάδα η Ει2 έχει μεγάλη διαφορά από την Εi3 διότι το 3ο ηλεκτρόνιο απομακρύνεται από εσωτερική στιβάδα κ.ο.κ.
Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com
Ενέργεια ιοντισμούΠίνακας τιμών των ενεργειών ιοντισμού
να δικαιολογήσετε τις σχέσεις:
Εi3(Al)>Ei2(Al)>Ei1(Al)
Εi3(Na)>Ei2(Na)>>Ei1(Na)
Εi3(Mg)>>Ei2(Mg)>Ei1(Mg)Κων/νος Θέος,
kostasctheos@icloud.com
Ηλεκτραρνητικότητα
Τα μέταλλα έχουν μικρές ενέργειες ιοντισμού, αποβάλλουν εύκολα ηλεκτρόνια και μετατρέπονται σε κατιόντα (ηλεκτροθετικά στοιχεία)Τα αμέταλλα αντίθετα έχουν μεγάλες ενέργειες ιοντισμού, προσλαμβάνουν εύκολα ηλεκτρόνια και μετατρέπονται σε ανιόντα (ηλεκτραρνητικά στοιχεία)Η ηλεκτραρνητικότητα αυξάνεται όπως αυξάνεται και η ενέργεια ιοντισμού.
Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com