Химиялық реакциялар кезінде элементтер атомдарымен не болады? Элементтердің қасиеттері қандай? Бұл екі сұраққа да бір жауап беруге болады: себебі атомның сыртқы энергетикалық деңгейінің құрылымында жатыр. Біздің мақалада металдар мен бейметалдар атомдарының электрондық құрылымын қарастырамыз және сыртқы деңгей құрылымы мен элементтердің қасиеттері арасындағы байланысты анықтаймыз.
Электрондардың ерекше қасиеттері
Екі немесе одан да көп реагенттердің молекулалары арасында химиялық реакция болған кезде атомдардың электрондық қабаттарының құрылымында өзгерістер болады, ал олардың ядролары өзгеріссіз қалады. Алдымен ядродан ең қашықтағы атом деңгейлерінде орналасқан электрондардың сипаттамаларымен танысайық. Теріс зарядталған бөлшектер ядродан және бір-бірінен белгілі бір қашықтықта қабат-қабат болып орналасады. Ядроның айналасындағы электрондар ең көп кездесетін кеңістікэлектронды орбиталь деп аталады. Онда теріс зарядталған электрон бұлтының 90%-ға жуығы конденсацияланған. Атомдағы электронның өзі екі жақтылық қасиетін көрсетеді, ол бір уақытта бөлшек ретінде де, толқын ретінде де әрекет ете алады.
Атомның электрондық қабатын толтыру ережелері
Бөлшектер орналасқан энергия деңгейлерінің саны элемент орналасқан периодтың санына тең. Электрондық композиция нені көрсетеді? Кіші және үлкен периодтардың негізгі топшаларының s- және p-элементтері үшін сыртқы энергетикалық деңгейдегі электрондар саны топ нөміріне сәйкес келетіні анықталды. Мысалы, екі қабаты бар бірінші топтағы литий атомдарының сыртқы қабатында бір электрон болады. Күкірт атомдарында соңғы энергетикалық деңгейде алты электрон бар, өйткені элемент алтыншы топтың негізгі топшасында орналасқан және т.б. Егер біз d-элементтер туралы айтатын болсақ, онда олар үшін келесі ереже бар: сыртқы теріс бөлшектердің саны 1 (хром және мыс үшін) немесе 2. Бұл атомдар ядросының заряды ұлғайған сайын алдымен ішкі d-ішкі деңгейдің толтырылуымен және сыртқы энергия деңгейлерінің өзгеріссіз қалуымен түсіндіріледі.
Кіші периодтар элементтерінің қасиеттері неге өзгереді?
Периодтық жүйеде 1, 2, 3 және 7 периодтар шағын деп есептеледі. Белсенді металдардан басталып, инертті газдармен аяқталатын ядро зарядтары ұлғайған кезде элементтер қасиеттерінің бірқалыпты өзгеруі сыртқы деңгейдегі электрондар санының бірте-бірте көбеюімен түсіндіріледі. Мұндай периодтардағы алғашқы элементтерге атомдарында тек бір немесе бар элементтер жатадыядродан оңай ажырайтын екі электрон. Бұл жағдайда оң зарядталған металл ионы түзіледі.
Алюминий немесе мырыш сияқты амфотерлік элементтер өздерінің сыртқы энергия деңгейлерін аздаған электрондармен толтырады (мырыш үшін 1, алюминий үшін 3). Химиялық реакцияның жүру жағдайларына байланысты олар металдардың да, бейметалдардың да қасиеттерін көрсете алады. Кіші периодтардың металл емес элементтері атомдарының сыртқы қабықшаларында 4-тен 7-ге дейін теріс бөлшектерден тұрады және оны басқа атомдардан электрондарды тарта отырып, октетке дейін толықтырады. Мысалы, электртерістілік көрсеткіші ең жоғары бейметал – фтор, соңғы қабатында 7 электроны бар және әрқашан бір электронды тек металдардан ғана емес, сонымен қатар белсенді металл емес элементтерден: оттегі, хлор, азоттан алады. Кіші периодтар, сондай-ақ үлкен периодтар инертті газдармен аяқталады, олардың біратомдық молекулалары сыртқы энергия деңгейлері толығымен аяқталған 8 электронға дейін.
Үлкен периодтардағы атомдар құрылысының ерекшеліктері
Тіпті 4, 5 және 6 периодты қатарлар сыртқы қабықшаларында тек бір немесе екі электрон сыятын элементтерден тұрады. Жоғарыда айтқанымыздай, олар соңғыдан кейінгі қабаттың d- немесе f- ішкі деңгейлерін электрондармен толтырады. Әдетте бұл әдеттегі металдар. Олардың физикалық және химиялық қасиеттері өте баяу өзгереді. Тақ қатарларда сыртқы энергия деңгейлері келесі схема бойынша электрондармен толтырылатын осындай элементтерден тұрады: металдар - амфотерлік элемент - бейметалдар - инертті газ. Оның көрінісін біз барлық шағын кезеңдерде байқадық. Мысалы, 4 периодты тақ қатарда мыс – металл, мырыш – амфотерен, содан кейін галлийден бромға дейін бейметалдық қасиет күшейеді. Период атомдары толығымен аяқталған электронды қабаты бар криптонмен аяқталады.
Элементтерді топқа бөлуді қалай түсіндіруге болады?
Әр топ - және кестенің қысқаша түрінде олардың сегізі бар, сонымен қатар негізгі және қосалқы деп аталатын ішкі топтарға бөлінеді. Бұл классификация элементтер атомдарының сыртқы энергетикалық деңгейіндегі электрондардың әртүрлі позицияларын көрсетеді. Негізгі топшалардың элементтері, мысалы, литий, натрий, калий, рубидий және цезий, соңғы электрон s-қосалқы деңгейде орналасқаны анықталды. Негізгі топшаның 7-тобының элементтері (галогендер) өздерінің p-ішкі деңгейін теріс бөлшектермен толтырады.
Хром, молибден, вольфрам сияқты қайталама топшалардың өкілдері үшін d-қосалқы деңгейін электрондармен толтыру тән болады. Ал лантанидтер мен актинидтер тұқымдастарына кіретін элементтер үшін теріс зарядтардың жинақталуы соңғы энергетикалық деңгейдің f-төменгі деңгейінде жүреді. Оның үстіне топ нөмірі, әдетте, химиялық байланыс түзе алатын электрондар санына сәйкес келеді.
Біз өз мақаламызда химиялық элементтер атомдарының сыртқы энергетикалық деңгейлері қандай құрылымға ие екенін анықтадық және олардың атомаралық әрекеттесудегі рөлін анықтадық.
