อะไรเป็นตัวกำหนดพฤติกรรมทางเคมีของอะตอม

เนื้อหา

• TL; DR (ยาวเกินไปไม่ได้อ่าน)
• โครงสร้างอะตอม
• ระดับพลังงานภายนอกเต็ม
• ตารางธาตุ
• พลังงานไอออไนเซชัน
• ความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอน

องค์ประกอบที่ทำจากอะตอมและโครงสร้างของอะตอมจะกำหนดว่ามันจะทำงานอย่างไรเมื่อมีปฏิสัมพันธ์กับสารเคมีอื่น ๆ กุญแจสำคัญในการพิจารณาว่าอะตอมจะทำงานในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันอย่างไรในการจัดเรียงอิเล็กตรอนภายในอะตอม

TL; DR (ยาวเกินไปไม่ได้อ่าน)

เมื่ออะตอมทำปฏิกิริยาก็สามารถรับหรือสูญเสียอิเล็กตรอนหรือสามารถแบ่งปันอิเล็กตรอนกับอะตอมใกล้เคียงเพื่อสร้างพันธะทางเคมี ความสะดวกในการที่อะตอมสามารถรับลดหรือแบ่งอิเล็กตรอนเป็นตัวกำหนดปฏิกิริยาของมัน

โครงสร้างอะตอม

อะตอมประกอบด้วยอนุภาคย่อยของอะตอมสามชนิดคือโปรตอนนิวตรอนและอิเล็กตรอน อัตลักษณ์ของอะตอมถูกกำหนดโดยหมายเลขโปรตอนหรือหมายเลขอะตอม ตัวอย่างเช่นอะตอมใดก็ตามที่มี 6 โปรตอนจัดอยู่ในประเภทคาร์บอน อะตอมเป็นหน่วยงานที่เป็นกลางดังนั้นจึงมีโปรตอนที่มีประจุบวกและอิเล็กตรอนที่มีประจุลบจำนวนเท่ากันเสมอ อิเล็กตรอนถูกกล่าวว่าโคจรรอบนิวเคลียสส่วนกลางซึ่งอยู่ในตำแหน่งที่ดึงดูดด้วยไฟฟ้าสถิตระหว่างนิวเคลียสที่มีประจุบวกและอิเล็กตรอนเอง อิเล็กตรอนจะถูกจัดเรียงในระดับพลังงานหรือเปลือกหอย: พื้นที่ที่กำหนดของพื้นที่รอบนิวเคลียส อิเล็กตรอนจะใช้ระดับพลังงานที่ต่ำที่สุดที่มีกล่าวคือใกล้เคียงกับนิวเคลียสมากที่สุด แต่แต่ละระดับพลังงานจะมีจำนวนอิเล็กตรอนที่ จำกัด เท่านั้น ตำแหน่งของอิเล็กตรอนชั้นนอกสุดเป็นปัจจัยสำคัญในการกำหนดพฤติกรรมของอะตอม

ระดับพลังงานภายนอกเต็ม

จำนวนอิเล็กตรอนในอะตอมถูกกำหนดโดยจำนวนของโปรตอน ซึ่งหมายความว่าอะตอมส่วนใหญ่มีระดับพลังงานด้านนอกเต็มบางส่วน เมื่ออะตอมตอบสนองพวกเขามีแนวโน้มที่จะพยายามและบรรลุระดับพลังงานด้านนอกเต็มรูปแบบไม่ว่าจะสูญเสียอิเล็กตรอนภายนอกโดยการเพิ่มอิเล็กตรอนหรือการแบ่งปันอิเล็กตรอนกับอะตอมอื่น ซึ่งหมายความว่าเป็นไปได้ที่จะทำนายพฤติกรรมของอะตอมโดยการตรวจสอบการจัดเรียงอิเล็กตรอน ก๊าซมีตระกูลเช่นนีออนและอาร์กอนมีความโดดเด่นในลักษณะเฉื่อยของพวกมัน: พวกมันไม่ได้มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาเคมียกเว้นภายใต้สถานการณ์ที่รุนแรงมากเนื่องจากพวกมันมีระดับพลังงานรอบนอกที่เสถียรแล้ว

ตารางธาตุ

ตารางธาตุจะถูกจัดเรียงเพื่อให้องค์ประกอบหรืออะตอมที่มีคุณสมบัติคล้ายกันถูกจัดกลุ่มในคอลัมน์ แต่ละคอลัมน์หรือกลุ่มประกอบด้วยอะตอมที่มีการจัดเรียงอิเล็กตรอนที่คล้ายกัน ตัวอย่างเช่นองค์ประกอบเช่นโซเดียมและโพแทสเซียมในคอลัมน์ซ้ายมือของตารางธาตุแต่ละประกอบด้วย 1 อิเล็กตรอนในระดับพลังงานนอกสุด มีการกล่าวกันว่าอยู่ในกลุ่มที่ 1 และเนื่องจากอิเล็กตรอนชั้นนอกนั้นดึงดูดนิวเคลียสที่อ่อนแอเพียงอย่างเดียวทำให้นิวเคลียสสูญเสียได้ง่าย อะตอมกลุ่มที่ 1 นี้มีปฏิกิริยาสูงมาก: พวกเขาสูญเสียอิเล็กตรอนชั้นนอกในปฏิกิริยาเคมีกับอะตอมอื่น ๆ องค์ประกอบในกลุ่ม 7 มีตำแหน่งว่างเดียวในระดับพลังงานภายนอก เนื่องจากระดับพลังงานด้านนอกเต็มรูปแบบนั้นเสถียรที่สุดอะตอมเหล่านี้จึงสามารถดึงดูดอิเล็กตรอนเพิ่มเติมได้อย่างง่ายดายเมื่อพวกมันทำปฏิกิริยากับสารอื่น

พลังงานไอออไนเซชัน

พลังงานไอออไนเซชัน (I.E. ) เป็นตัวชี้วัดความสะดวกในการที่อิเลคตรอนสามารถลบออกจากอะตอมได้ องค์ประกอบที่มีพลังงานไอออไนเซชันต่ำจะตอบสนองอย่างรวดเร็วโดยการสูญเสียอิเล็กตรอนชั้นนอก พลังงานไอออไนเซชันถูกวัดเพื่อกำจัดอิเล็กตรอนแต่ละอะตอมอย่างต่อเนื่อง พลังงานอิออไนเซชันแรกหมายถึงพลังงานที่จำเป็นในการกำจัดอิเล็กตรอนตัวแรก พลังงานอิออไนเซชันที่สองหมายถึงพลังงานที่จำเป็นในการกำจัดอิเล็กตรอนที่สองออกไปเรื่อย ๆ โดยการตรวจสอบค่าพลังงานพลังงานไอออไนเซชันต่อเนื่องของอะตอมพฤติกรรมที่เป็นไปได้ของมันสามารถทำนายได้ ตัวอย่างเช่นแคลเซียมธาตุกลุ่มที่ 2 มีค่าอี 1 ต่ำ 590 กิโลจูลต่อโมลและค่อนข้างต่ำที่ 2 อี 1145 กิโลจูลต่อโมล อย่างไรก็ตาม I.E ที่ 3 สูงกว่ามากที่ 4912 กิโลจูลต่อโมล นี่แสดงให้เห็นว่าเมื่อแคลเซียมทำปฏิกิริยามีแนวโน้มมากที่สุดที่จะสูญเสียอิเล็กตรอนสองตัวที่ถอดออกได้อย่างง่ายดาย

ความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอน

Electron affinity (Ea) เป็นการวัดว่าอะตอมสามารถรับอิเล็กตรอนเพิ่มได้ง่ายเพียงใด อะตอมที่มีความชอบอิเล็กตรอนต่ำมีแนวโน้มที่จะเกิดปฏิกิริยาได้มากตัวอย่างเช่นฟลูออรีนเป็นองค์ประกอบที่มีปฏิกิริยามากที่สุดในตารางธาตุและมีความสัมพันธ์อิเล็กตรอนต่ำมากที่ -328 กิโลจูลต่อโมล เช่นเดียวกับพลังงานไอออไนเซชันแต่ละองค์ประกอบมีชุดของค่าที่แสดงถึงความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนในการเพิ่มอิเล็กตรอนตัวที่หนึ่ง, ที่สองและที่สามเป็นต้น อีกครั้งความพอใจของอิเล็กตรอนที่ต่อเนื่องขององค์ประกอบจะบ่งบอกว่ามันจะตอบสนองอย่างไร