Periodična svojstva elemenata

Periodna tablica raspoređuje elemente prema periodičkim svojstvima, koja se ponavljaju u fizičkim i kemijskim karakteristikama. Ovi trendovi se mogu predvidjeti samo ispitivanjem periodni sustav elemenata a može se objasniti i razumjeti analizom elektronskih konfiguracija elemenata. Elementi imaju tendenciju dobivanja ili gubitka valentnih elektrona kako bi postigli stabilno stvaranje okteta. Stabilni okteti se vide u inertnim plinovima ili plemenitim plinovima skupine VIII periodičke tablice. Pored ove aktivnosti, postoje još dva važna trenda. Prvo, elektroni se dodaju jedan po jedan pomičući se s lijeva na desno kroz neko razdoblje. Kako se to događa, elektroni najudaljenije ljuske doživljavaju sve jaču nuklearnu privlačnost, pa elektroni postaju bliži jezgri i čvršće se vežu uz njega. Drugo, krećući se niz kolonu u periodičnoj tablici, najudaljeniji elektroni postaju manje čvrsto vezani za jezgru. To se događa jer se broj ispunjenih glavnih energetskih razina (koji štite najudaljenije elektrone od privlačenja prema jezgru) povećava prema dolje unutar svake skupine. Ovi trendovi objašnjavaju periodičnost koja se opaža u elementarnim svojstvima atomskog radijusa, ionizacijskoj energiji, srodnosti elektrona i

Atomski polumjer elementa je polovina udaljenosti između centara dva atoma tog elementa koji se samo dodiruju. Općenito, atomski polumjer se smanjuje tijekom perioda s lijeva na desno i povećava se prema dolje određene skupine. Atomi s najvećim atomskim polumjerima nalaze se u skupini I i na dnu skupina.

Pomičući se s lijeva na desno kroz neko razdoblje, elektroni se dodaju jedan po jedan u vanjsku energetsku ljusku. Elektroni u ljusci ne mogu se međusobno štititi od privlačnosti do protona. Budući da se broj protona također povećava, djelotvorni nuklearni naboj raste u određenom razdoblju. To uzrokuje smanjenje atomskog radijusa.

Pomicanje niz grupu u periodni sustav elemenata, povećava se broj elektrona i ispunjene elektronske ljuske, ali broj valentnih elektrona ostaje isti. Vanjski elektroni u skupini izloženi su jednakom efektivnom nuklearnom naboju, ali elektroni se nalaze dalje od jezgre kako se povećava broj ispunjenih energetskih ljuski. Stoga se atomski radijusi povećavaju.

Energija ionizacije ili ionizacijski potencijal je energija potrebna za potpuno uklanjanje elektrona iz plinovitog atoma ili iona. Što je jedan elektron bliži i čvršće vezan, to ga je teže ukloniti i veća će mu biti ionizirajuća energija. Prva energija ionizacije je energija potrebna za uklanjanje jednog elektrona iz matičnog atoma. Drugi ionizacijska energija je energija potrebna za uklanjanje drugog valentnog elektrona iz univalentnog iona kako bi se formirao dvovalentni ion i tako dalje. Uzastopne energije ionizacije povećavaju se. Druga ionizacijska energija uvijek je veća od prve ionizacijske energije. Energije ionizacije povećavaju se krećući se s lijeva na desno kroz neko razdoblje (smanjuje se atomski radijus). Energija ionizacije smanjuje se kretanjem niz grupu (povećavajući atomski radijus). Elementi I grupe imaju malu energiju ionizacije jer gubitak elektrona stvara stabilan oktet.

Afinitet elektrona odražava sposobnost atoma da prihvati elektron. To je promjena energije koja se događa kad se elektron doda u plinovit atom. Atomi s jačim učinkovitim nuklearnim nabojem imaju veći afinitet elektrona. Mogu se izraditi neke generalizacije o elektronskim afinitetima određenih grupa u periodičnoj tablici. Elementi IIA grupe, alkalne zemlje, imaju niske vrijednosti afiniteta elektrona. Ti su elementi relativno stabilni jer su se ispunili a subshells. Elementi VIIA grupe, halogeni, imaju velike afinitete elektrona jer dodavanjem elektrona atomu dolazi do potpuno napunjene ljuske. Elementi VIII grupe, plemeniti plinovi, imaju afinitet elektrona blizu nule jer svaki atom posjeduje stabilan oktet i neće lako prihvatiti elektron. Elementi drugih skupina imaju niske elektronske afinitete.

U razdoblju će halogen imati najveći afinitet elektrona, dok plemeniti plin imat će najmanji afinitet elektrona. Afinitet elektrona smanjuje se pomicanjem niz grupu, jer bi novi elektron bio dalje od jezgre velikog atoma.

Elektronegativnost je mjera privlačenja atoma za elektrone u kemijskoj vezi. Što je veća elektronegativnost atoma, veća je i njegova privlačnost za vezanje elektrona. Elektronegativnost je povezana s energijom ionizacije. Elektroni s niskom energijom ionizacije imaju malu elektronegativnost, jer njihove jezgre ne djeluju jakom privlačnom silom na elektrone. Elementi s visokom energijom ionizacije imaju visoku elektronegativnost zbog snažnog povlačenja jezgre na elektrone. U skupini se elektronegativnost smanjuje kako se atomski broj povećava, kao rezultat povećane udaljenosti između valentnog elektrona i jezgre (veći atomski radijus). Primjer elektropozitivnog (tj., Male elektronegativnosti) elementa je cezij; primjer visoko elektronegativni element je fluor.

Pomicanje lijevo → desno

• Atomski radijus se smanjuje
• Povećava se energija ionizacije
• Afinitet elektrona općenito se povećava (osim Afinitet plemenitog plina i elektrona blizu nule)
• Povećava se elektronegativnost

Pomicanje prema vrhu → dno

• Atomski radijus se povećava
• Energija ionizacije smanjuje se
• Afinitet elektrona općenito smanjuje pomicanje niz grupu
• Elektronegativnost opada