Mga periodic trend: paano nagbabago ang atomic radius, electronegativity at ionization energy

Dalawang ideya sa likod ng bawat trend

Halos bawat trend ay nagmumula sa dalawang epekto. Ang una ay ang nuclear charge. Sa isang period, ang bawat elemento ay may isang proton na higit, kaya mas malakas ang paghila ng nucleus sa mga electron. Halos hindi nagsasanggalang sa isa't isa ang mga electron na idinagdag sa iisang shell, kaya mas malakas ang paghilang nararamdaman ng mga panlabas na electron, na tinatawag na effective nuclear charge, mula kaliwa pakanan.

Ang ikalawa ay ang bilang ng mga shell. Sa pagbaba sa isang group, ang bawat elemento ay may isang punong shell na higit, kaya mas malayo sa nucleus ang mga panlabas na electron at mas maraming panloob na electron ang nagsasanggalang sa kanila. Mas maluwag ang pagkakahawak sa kanila, kahit mas maraming proton ang nucleus.

Atomic radius

Sinusukat ng atomic radius ang laki ng atom. Sa isang period, karaniwan itong bumababa, dahil hinihila papasok ng mas malakas na paghila ang ulap ng electron. Sa pagbaba sa isang group, tumataas ito, dahil mas malayo ang bawat bagong shell. Mas maliit ang mga positibong ion kaysa sa kanilang mga atom, at mas malaki ang mga negatibong ion.

Malinaw na ipinapakita ng mga alkali metal ang trend ng group sa datos ng site na ito: lithium 182 pm, sodium 227 pm, potassium 275 pm, rubidium 303 pm at cesium 343 pm. Nakadepende ang mga halaga ng radius sa paraan ng pagsukat (covalent, metallic o van der Waals na radius), kaya magkakaiba ang mga numerong ibinibigay ng mga table, at ang trend sa isang period ay pangkalahatang padron at hindi perpektong pantay.

Electronegativity

Sinusukat ng electronegativity kung gaano kalakas na inaakit ng atom ang mga pinagsasaluhang electron sa isang bonong kemikal. Sa Pauling scale, tumataas ito sa isang period at bumababa sa pagbaba sa isang group.

Sa period 2, umaakyat ito mula lithium (0.98) hanggang carbon (2.55) at oxygen (3.44) tungo sa fluorine (3.98), ang pinakamataas ang electronegativity na elemento. Sa pagbaba sa group 17, bumababa ito mula fluorine hanggang chlorine (3.16), bromine (2.96) at iodine (2.66). Ang pinakamababang halaga ay nasa ibabang kaliwa, tulad ng cesium na 0.79. Walang halaga ang helium, neon at argon dahil hindi sila bumubuo ng matatag na compound.

Hinuhulaan ng pagkakaiba sa electronegativity ang uri ng bono. Ang malaking pagkakaiba, tulad ng sa pagitan ng sodium (0.93) at chlorine (3.16), ay nagbibigay ng ionic na bono, samantalang ang maliit na pagkakaiba ay nagbibigay ng covalent na bono.

Ionization energy

Ang ionization energy ay ang enerhiyang kailangan para tanggalin ang pinakalabas na electron mula sa atom sa gas phase. Tumataas ito sa isang period, dahil mas mahigpit ang hawak sa mga electron, at bumababa sa pagbaba sa isang group, dahil mas malayo sa nucleus ang panlabas na electron.

Sa period 3, tumataas ito mula 5.139 eV para sa sodium hanggang 15.76 eV para sa argon, at sa pagbaba sa group 1, bumababa ito mula 5.392 eV para sa lithium hanggang 3.894 eV para sa cesium. Ang helium ang may pinakamataas na unang ionization energy sa lahat ng elemento, 24.587 eV. May maliliit na pagbaba sa daan: mas mababa ang boron kaysa sa beryllium dahil nasa 2p subshell na mas mataas ang enerhiya ang panlabas nitong electron, at mas mababa ang oxygen kaysa sa nitrogen dahil nagsasalo sa isang orbital ang ikaapat nitong 2p electron, kung saan ginagawang mas madaling tanggalin ito ng paglalaban.

Metalikong katangian at reaktibidad

Inilalarawan ng metalikong katangian kung gaano kadaling mawalan ng electron ang atom. Kabaligtaran ng ionization energy ang padron nito: bumababa ito sa isang period at tumataas sa pagbaba sa isang group. Iyan ang dahilan kung bakit nasa ibabang kaliwa ang mga pinakametalikong elemento, tulad ng cesium at francium, at nasa itaas na kanan ang mga pinakanonmetalikong elemento, tulad ng fluorine at oxygen.

Sumusunod ang reaktibidad sa mga trend na ito ngunit nakadepende sa group. Mas nagiging reaktibo ang mga alkali metal sa pagbaba sa group dahil mas madaling mawala ang nag-iisa nilang valence electron: tuloy-tuloy ang reaksyon ng lithium sa tubig, samantalang marahas ang reaksyon ng potassium. Mas nagiging hindi reaktibo ang mga halogen sa pagbaba sa group dahil mas mahina ang akit ng mas malalaking atom sa dagdag na electron, kaya ang fluorine ang pinakareaktibong halogen.