¿Qué sucede con los átomos de los elementos durante las reacciones químicas? ¿Cuáles son las propiedades de los elementos? Se puede dar una respuesta a ambas preguntas: la razón radica en la estructura del nivel de energía externa del átomo. En nuestro artículo, consideraremos la estructura electrónica de los átomos de metales y no metales y descubriremos la relación entre la estructura del nivel externo y las propiedades de los elementos.
Propiedades especiales de los electrones
Cuando se produce una reacción química entre las moléculas de dos o más reactivos, se producen cambios en la estructura de las capas de electrones de los átomos, mientras que sus núcleos permanecen sin cambios. Primero, familiaricémonos con las características de los electrones ubicados en los niveles del átomo más distante del núcleo. Las partículas con carga negativa se disponen en capas a cierta distancia del núcleo y entre sí. El espacio alrededor del núcleo donde es más probable que se encuentren los electrones.llamado orbital electrónico. Aproximadamente el 90% de la nube de electrones cargados negativamente está condensada en él. El electrón mismo en el átomo exhibe la propiedad de dualidad, puede comportarse simultáneamente como partícula y como onda.
Reglas para llenar la capa electrónica de un átomo
El número de niveles de energía donde se ubican las partículas es igual al número del periodo donde se ubica el elemento. ¿Qué indica la composición electrónica? Resultó que el número de electrones en el nivel de energía exterior para los elementos s y p de los subgrupos principales de períodos pequeños y grandes corresponde al número de grupo. Por ejemplo, los átomos de litio del primer grupo, que tienen dos capas, tienen un electrón en la capa exterior. Los átomos de azufre contienen seis electrones en el último nivel de energía, ya que el elemento está ubicado en el subgrupo principal del sexto grupo, etc. Si estamos hablando de elementos d, entonces existe la siguiente regla para ellos: el número de partículas negativas externas es 1 (para cromo y cobre) o 2. Esto se explica por el hecho de que a medida que aumenta la carga del núcleo de los átomos, el subnivel d interno se llena primero y los niveles de energía externos permanecen sin cambios.
¿Por qué cambian las propiedades de los elementos de períodos pequeños?
En el sistema periódico, los períodos 1, 2, 3 y 7 se consideran pequeños. Un cambio suave en las propiedades de los elementos a medida que aumentan las cargas nucleares, comenzando con los metales activos y terminando con los gases inertes, se explica por un aumento gradual en la cantidad de electrones en el nivel externo. Los primeros elementos en tales períodos son aquellos cuyos átomos tienen solo uno odos electrones que pueden desprenderse fácilmente del núcleo. En este caso, se forma un ion metálico con carga positiva.
Los elementos anfóteros, como el aluminio o el zinc, llenan sus niveles de energía externos con una pequeña cantidad de electrones (1 para el zinc, 3 para el aluminio). Dependiendo de las condiciones de la reacción química, pueden exhibir tanto las propiedades de los metales como las de los no metales. Los elementos no metálicos de periodos pequeños contienen de 4 a 7 partículas negativas en las capas externas de sus átomos y lo completan en un octeto, atrayendo electrones de otros átomos. Por ejemplo, un no metal con el índice de electronegatividad más alto, el flúor, tiene 7 electrones en la última capa y siempre toma un electrón no solo de los metales, sino también de elementos no metálicos activos: oxígeno, cloro, nitrógeno. Los periodos pequeños terminan, al igual que los grandes, con gases inertes, cuyas moléculas monoatómicas tienen niveles de energía exterior completamente completados hasta 8 electrones.
Características de la estructura de los átomos de grandes períodos
Las filas pares de 4, 5 y 6 períodos consisten en elementos cuyas capas externas pueden contener solo uno o dos electrones. Como dijimos antes, llenan los subniveles d- o f- de la penúltima capa con electrones. Por lo general, estos son metales típicos. Sus propiedades físicas y químicas cambian muy lentamente. Las filas impares contienen dichos elementos, en los que los niveles de energía externos se llenan de electrones de acuerdo con el siguiente esquema: metales - elemento anfótero - no metales - gas inerte. Ya hemos observado su manifestación en todos los pequeños períodos. Por ejemplo, en una serie impar de 4 períodos, el cobre es un metal, el zinc es un anfotereno, luego, del galio al bromo, se mejoran las propiedades no metálicas. El período termina con el criptón, cuyos átomos tienen una capa de electrones completamente completa.
¿Cómo explicar la división de elementos en grupos?
Cada grupo, y hay ocho de ellos en la forma abreviada de la tabla, también se divide en subgrupos, llamados principal y secundario. Esta clasificación refleja las diferentes posiciones de los electrones en el nivel de energía externa de los átomos de los elementos. Resultó que los elementos de los subgrupos principales, por ejemplo, litio, sodio, potasio, rubidio y cesio, el último electrón se encuentra en el subnivel s. Los elementos del grupo 7 del subgrupo principal (halógenos) llenan su subnivel p con partículas negativas.
Para representantes de subgrupos secundarios, como cromo, molibdeno, tungsteno, será típico llenar el subnivel d con electrones. Y para los elementos incluidos en las familias de los lantánidos y actínidos, la acumulación de cargas negativas ocurre en el subnivel f del penúltimo nivel de energía. Además, el número de grupo, por regla general, coincide con el número de electrones capaces de formar enlaces químicos.
En nuestro artículo, descubrimos qué estructura tienen los niveles de energía externa de los átomos de los elementos químicos y determinamos su papel en las interacciones interatómicas.
