Aliran berkala: bagaimana jejari atom, keelektronegatifan dan tenaga pengionan berubah

Dua idea di sebalik setiap aliran

Hampir setiap aliran berpunca daripada dua kesan. Yang pertama ialah cas nukleus. Merentasi sesuatu kala, setiap unsur mempunyai satu proton lebih banyak, maka nukleus menarik elektron dengan lebih kuat. Elektron yang ditambah ke petala yang sama hanya sedikit melindungi antara satu sama lain, maka elektron luar merasai tarikan yang lebih kuat, dipanggil cas nukleus berkesan, dari kiri ke kanan.

Yang kedua ialah bilangan petala. Menuruni sesuatu kumpulan, setiap unsur mempunyai satu petala berisi lebih banyak, maka elektron luar terletak lebih jauh daripada nukleus dan dilindungi oleh lebih banyak elektron dalam. Ia dipegang kurang kuat, walaupun nukleus mempunyai lebih banyak proton.

Jejari atom

Jejari atom mengukur saiz sesuatu atom. Merentasi sesuatu kala, ia umumnya berkurang, kerana tarikan yang lebih kuat menarik awan elektron ke dalam. Menuruni sesuatu kumpulan, ia bertambah, kerana setiap petala baharu terletak lebih jauh ke luar. Ion positif lebih kecil daripada atomnya, dan ion negatif lebih besar.

Logam alkali menunjukkan aliran kumpulan dengan jelas dalam data laman ini: litium 182 pm, natrium 227 pm, kalium 275 pm, rubidium 303 pm dan sesium 343 pm. Nilai jejari bergantung pada cara ia diukur (jejari kovalen, logam atau van der Waals), maka jadual yang berbeza memberikan nombor yang berbeza, dan aliran merentasi sesuatu kala ialah corak umum dan bukannya yang sempurna lancar.

Keelektronegatifan

Keelektronegatifan mengukur sekuat mana sesuatu atom menarik elektron yang dikongsi dalam ikatan kimia. Pada skala Pauling, ia meningkat merentasi sesuatu kala dan berkurang menuruni sesuatu kumpulan.

Dalam kala 2, ia meningkat daripada litium (0.98) melalui karbon (2.55) dan oksigen (3.44) kepada fluorin (3.98), unsur yang paling elektronegatif. Menuruni kumpulan 17, ia berkurang daripada fluorin kepada klorin (3.16), bromin (2.96) dan iodin (2.66). Nilai terendah berada di bahagian kiri bawah, seperti sesium pada 0.79. Helium, neon dan argon tidak mempunyai nilai kerana ia tidak membentuk sebatian yang stabil.

Perbezaan keelektronegatifan meramalkan jenis ikatan. Perbezaan yang besar, seperti antara natrium (0.93) dan klorin (3.16), menghasilkan ikatan ion, manakala perbezaan yang kecil menghasilkan ikatan kovalen.

Tenaga pengionan

Tenaga pengionan ialah tenaga yang diperlukan untuk mengeluarkan elektron paling luar daripada atom dalam fasa gas. Ia meningkat merentasi sesuatu kala, kerana elektron dipegang dengan lebih kuat, dan berkurang menuruni sesuatu kumpulan, kerana elektron luar lebih jauh daripada nukleus.

Merentasi kala 3, ia meningkat daripada 5.139 eV bagi natrium kepada 15.76 eV bagi argon, dan menuruni kumpulan 1 ia berkurang daripada 5.392 eV bagi litium kepada 3.894 eV bagi sesium. Helium mempunyai tenaga pengionan pertama tertinggi antara semua unsur, 24.587 eV. Terdapat penurunan kecil sepanjang jalan: boron lebih rendah daripada berilium kerana elektron luarnya berada dalam subpetala 2p yang bertenaga lebih tinggi, dan oksigen lebih rendah daripada nitrogen kerana elektron 2p keempatnya berkongsi orbital, tempat tolakan menjadikannya lebih mudah dikeluarkan.

Sifat logam dan kereaktifan

Sifat logam menerangkan betapa mudahnya sesuatu atom melepaskan elektron. Ia mengikut corak yang bertentangan dengan tenaga pengionan: ia berkurang merentasi sesuatu kala dan bertambah menuruni sesuatu kumpulan. Itulah sebabnya unsur yang paling bersifat logam, seperti sesium dan fransium, terletak di bahagian kiri bawah, dan yang paling bersifat bukan logam, seperti fluorin dan oksigen, terletak di bahagian kanan atas.

Kereaktifan berpunca daripada aliran ini tetapi bergantung pada kumpulan. Logam alkali menjadi lebih reaktif menuruni kumpulan kerana satu elektron valensnya lebih mudah dilepaskan: litium bertindak balas dengan air secara sederhana, manakala kalium bertindak balas dengan ganas. Halogen menjadi kurang reaktif menuruni kumpulan kerana atom yang lebih besar menarik satu elektron tambahan dengan kurang kuat, maka fluorin ialah halogen yang paling reaktif.