Ի՞նչ է տեղի ունենում տարրերի ատոմների հետ քիմիական ռեակցիաների ժամանակ: Որո՞նք են տարրերի հատկությունները: Այս երկու հարցերին էլ կարելի է տալ մեկ պատասխան՝ պատճառը ատոմի արտաքին էներգիայի մակարդակի կառուցվածքի մեջ է։ Մեր հոդվածում մենք կդիտարկենք մետաղների և ոչ մետաղների ատոմների էլեկտրոնային կառուցվածքը և կպարզենք արտաքին մակարդակի կառուցվածքի և տարրերի հատկությունների միջև կապը։
Էլեկտրոնների հատուկ հատկություններ
Երբ երկու կամ ավելի ռեակտիվների մոլեկուլների միջև տեղի է ունենում քիմիական ռեակցիա, փոփոխություններ են տեղի ունենում ատոմների էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքում, մինչդեռ դրանց միջուկները մնում են անփոփոխ: Նախ, եկեք ծանոթանանք էլեկտրոնների բնութագրերին, որոնք տեղակայված են միջուկից առավել հեռու գտնվող ատոմի մակարդակներում։ Բացասական լիցքավորված մասնիկները դասավորված են շերտերով միջուկից և միմյանցից որոշակի հեռավորության վրա։ Միջուկի շուրջ տարածությունը, որտեղ էլեկտրոնների հայտնաբերման հավանականությունը մեծ էկոչվում է էլեկտրոնային ուղեծր: Դրանում խտացված է բացասական լիցքավորված էլեկտրոնային ամպի մոտ 90%-ը։ Ինքը՝ էլեկտրոնը ատոմում, դրսևորում է երկակիության հատկություն, այն կարող է միաժամանակ վարվել և՛ որպես մասնիկ, և՛ որպես ալիք:
Ատոմի էլեկտրոնային թաղանթը լրացնելու կանոններ
Էներգիայի մակարդակների թիվը, որտեղ գտնվում են մասնիկները, հավասար է այն ժամանակաշրջանի թվին, որտեղ գտնվում է տարրը: Ի՞նչ է ցույց տալիս էլեկտրոնային կազմը: Պարզվեց, որ փոքր և մեծ ժամանակաշրջանների հիմնական ենթախմբերի s- և p-տարրերի արտաքին էներգիայի մակարդակում էլեկտրոնների թիվը համապատասխանում է խմբի թվին: Օրինակ՝ առաջին խմբի լիթիումի ատոմները, որոնք ունեն երկու շերտ, արտաքին թաղանթում ունեն մեկ էլեկտրոն։ Ծծմբի ատոմները պարունակում են վեց էլեկտրոն էներգիայի վերջին մակարդակում, քանի որ տարրը գտնվում է վեցերորդ խմբի հիմնական ենթախմբում և այլն։ Եթե խոսքը d-տարրերի մասին է, ապա նրանց համար գործում է հետևյալ կանոնը՝ արտաքին բացասական մասնիկների քանակը։ 1 է (քրոմի և պղնձի համար) կամ 2: Դա բացատրվում է նրանով, որ ատոմների միջուկի լիցքը մեծանալով, ներքին d-ենթամակարդակը նախ լցվում է, իսկ արտաքին էներգիայի մակարդակները մնում են անփոփոխ:
Ինչու են փոխվում փոքր ժամանակաշրջանների տարրերի հատկությունները:
Պարբերական համակարգում 1, 2, 3 և 7 պարբերությունները փոքր են համարվում։ Տարրերի հատկությունների սահուն փոփոխությունը, երբ միջուկային լիցքերը մեծանում են, սկսած ակտիվ մետաղներից և վերջացրած իներտ գազերով, բացատրվում է արտաքին մակարդակում էլեկտրոնների քանակի աստիճանական աճով։ Նման ժամանակաշրջաններում առաջին տարրերը նրանք են, որոնց ատոմներն ունեն միայն մեկ կամերկու էլեկտրոն, որոնք հեշտությամբ կարող են պոկվել միջուկից: Այս դեպքում առաջանում է դրական լիցքավորված մետաղի իոն։
Ամֆոտերական տարրերը, ինչպիսիք են ալյումինը կամ ցինկը, լրացնում են իրենց արտաքին էներգիայի մակարդակները փոքր քանակությամբ էլեկտրոններով (1-ը՝ ցինկի, 3-ը՝ ալյումինի համար): Կախված քիմիական ռեակցիայի պայմաններից՝ դրանք կարող են դրսևորել ինչպես մետաղների, այնպես էլ ոչ մետաղների հատկություններ։ Փոքր ժամանակաշրջանների ոչ մետաղական տարրերը պարունակում են 4-ից 7 բացասական մասնիկներ իրենց ատոմների արտաքին թաղանթների վրա և այն լրացնում են մինչև օկտետ՝ ներգրավելով էլեկտրոններ այլ ատոմներից: Օրինակ՝ ամենաբարձր էլեկտրաբացասականության ինդեքս ունեցող ոչ մետաղը՝ ֆտորը, վերջին շերտում ունի 7 էլեկտրոն և միշտ վերցնում է մեկ էլեկտրոն ոչ միայն մետաղներից, այլև ակտիվ ոչ մետաղական տարրերից՝ թթվածին, քլոր, ազոտ։ Փոքր ժամանակաշրջաններն ավարտվում են, ինչպես նաև մեծերը՝ իներտ գազերով, որոնց միատոմային մոլեկուլներն ունեն արտաքին էներգիայի մակարդակները՝ ամբողջությամբ մինչև 8 էլեկտրոն։
Մեծ ժամանակաշրջանների ատոմների կառուցվածքի առանձնահատկությունները
4, 5 և 6 պարբերությունների նույնիսկ տողերը բաղկացած են տարրերից, որոնց արտաքին թաղանթները կարող են պահել միայն մեկ կամ երկու էլեկտրոն: Ինչպես արդեն ասացինք, նրանք էլեկտրոններով են լցնում նախավերջին շերտի d- կամ f- ենթամակարդակները: Սովորաբար դրանք բնորոշ մետաղներ են: Նրանց ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները շատ դանդաղ են փոխվում։ Կենտ շարքերը պարունակում են այնպիսի տարրեր, որոնցում արտաքին էներգիայի մակարդակները լցված են էլեկտրոններով՝ ըստ հետևյալ սխեմայի՝ մետաղներ - ամֆոտերային տարր - ոչ մետաղներ - իներտ գազ։Մենք արդեն նկատել ենք դրա դրսևորումը բոլոր փոքր ժամանակաշրջաններում։ Օրինակ՝ 4 պարբերաշրջանների կենտ շարքում պղինձը մետաղ է, ցինկը՝ ամֆոտերին, այնուհետև գալիումից մինչև բրոմ, ոչ մետաղական հատկությունները ուժեղանում են։ Ժամանակահատվածն ավարտվում է կրիպտոնով, որի ատոմներն ունեն ամբողջությամբ ավարտված էլեկտրոնային թաղանթ։
Ինչպե՞ս բացատրել տարրերի բաժանումը խմբերի:
Յուրաքանչյուր խումբ, և աղյուսակի կարճ ձևում դրանք ութն են, բաժանված է նաև ենթախմբերի, որոնք կոչվում են հիմնական և երկրորդական: Այս դասակարգումն արտացոլում է էլեկտրոնների տարբեր դիրքերը տարրերի ատոմների արտաքին էներգիայի մակարդակի վրա։ Պարզվեց, որ հիմնական ենթախմբերի տարրերը, օրինակ՝ լիթիումը, նատրիումը, կալիումը, ռուբիդիումը և ցեզիումը, վերջին էլեկտրոնը գտնվում է s-ենթամակարդակի վրա։ Հիմնական ենթախմբի (հալոգեններ) 7-րդ խմբի տարրերը լրացնում են իրենց p-ենթամակարդակը բացասական մասնիկներով։
Երկրորդական ենթախմբերի ներկայացուցիչների համար, ինչպիսիք են քրոմը, մոլիբդենը, վոլֆրամը, բնորոշ կլինի d-ենթամակարդակը էլեկտրոններով լցնելը։ Իսկ լանտանիդների և ակտինիդների ընտանիքներում ընդգրկված տարրերի համար բացասական լիցքերի կուտակումը տեղի է ունենում նախավերջին էներգիայի մակարդակի f-ենթամակարդակում։ Ավելին, խմբի համարը, որպես կանոն, համընկնում է քիմիական կապեր ստեղծելու ունակ էլեկտրոնների թվի հետ։
Մեր հոդվածում մենք պարզեցինք, թե ինչ կառուցվածք ունեն քիմիական տարրերի ատոմների արտաքին էներգիայի մակարդակները և որոշեցինք դրանց դերը միջատոմային փոխազդեցություններում։
