Curs 2 – Sistemul periodic al elementelor

Sistemul periodic al elementelor

Proprietatile elementelor si reactivitatea lor sunt consecinte directe a structurii lor.

S.P ilustreaza sintetic corelatia existenta intre configuratia electronic a atomilor tuturor elementelor cunoscute, proprietatile fizice, proprietatile chimice si pozitia lor in S.P.

- in forma actuala a S.P, elementele sunt ordonate in ordinea crescatoare a numerelor lor atomice Z (nr. e- = nr. p+).

- S.P contine 113 elemente dispuse in 18 randuri verticale (grupe) si 7 randuri orizontale (perioade).

- elementele de pe aceeasi grupa: au aceeasi electroni pe ultimul strat

- nr. de straturi electronice: indica perioada

- blocuri de elemente: apartenenta unui elem. la un bloc este legata de natura orbitalului in care se plaseaza electronul distinctiv (electronul care diferentiaza net un elem. de precedentul elem.)

la elem gr. I, II A + H + He: e- distinctiv e plasat intr-un orbital de tip s la gr. 13 – 18 (A): e- distinctiv e plasat intr-un orbital de tip p la gr. 3-12 (B): e- distinctiv e de regula in orbital d la blocul f ( serii de cate 14) : e- distinctiv e de regula in orbital f

Elementele S.P sunt caracterizate de o multitudine de propr. fizice si chimie, care le diferentiaza unele de altele. D.p.d.v didactic, proprietatile elementelor se clasifica in 2 mari clase:

1. propr. periodice – consecinte ale invelisului electronic2. propr. neperiodice (liniare) – consecinte ale particulelor din nucleuProprietati neperiodice:

1. Z (nr. atomic): egal cu nr. de e-, implicit de p+, ai unui element in stare fundamentala (creste de la 1- 118)

2. A (masa atomica): are o variatie crescatoare in S.P (de la cel mai usor element, hidrogenul (A=1,008) pana la cel mai greu elem. cunoscut astazi cu A > 265)

- majoritatea elem. au A cu zecimala- A e rezultatul unor medii aritmeticeIzotopii: sunt atomii aceluiasi element, cu acelasi nr. de e- / p+ , dar cu nr. diferit de neutroni.

3. Frecventa liniei unei serii din spectrul de raze X, frecventa ce variaza liniar cu Z, conform legii lui Moseley: √ν=Z (k−σ )

– spectru de raze x: succesiune de linii (materializarea unor tranzitii electronice)

1

Curs 2 – Sistemul periodic al elementelor

- afecteaza electronii interior ai atomului, spre deosebire de spectrele optice, care afecteaza e- de valenta

Proprietati periodice

1. Raza atomica (Volumul atomic)

- reprezinta distanta de la nucleu, la ultimul strat electronic al atomului

-

- razele atomilor izolati sunt diferite de cele ale atomilor implicati intr-o combinatie

- razele atomilor cresc in grupe de sus - jos, odata cu cresterea nr. de straturi periodice

- razele atomilor cresc in perioada de la dreapta – stanga

- o variatie similara prezinta si volumul atomic, avand in vedere ca atomii sunt considerati sferici, iar volumul este direct proportional cu raza

2. Raza ionica (volumul ionic)

- este distant de la nucleu la ultimul strat electronic al ionului

- razele ionilor + sunt mai mici decat ale atomilor de provenienta, deoarece, urmare a cedarii unuia sau a mai multor e- , sarcina nucleara se exercita asupra unui nr. mai mic de e-.

- ex: raza Li+: 0,60 Å iar raza atomului de Li: 1,55 Å

- ionii + pierd energie →forta de atractie dintre e- si nucleu e > raza <

- razele ionilor -, sunt mai mari decat ale atomilor din care provin, deoarece prin acceptare de 1 sau 2 electroni, sarcina nuclear se exercita asupra unui nr. mai mare de e-.

- in grupe, razele ionilor izoelectronici cresc de sus – jos

- in perioade, razele ionilor izoelectronici, cresc de la dreapta – stanga

- ioni izoelectronici: ioni cu acelasi nr. total de e-.

3. Spectrele optice

- sunt amprente caracteristice fiecarui element- spectrele elem. aceleiasi grupe sunt asemanatoare intre ele, se datoreaza e- de valenta, care sunt aceiasi pt. elem. aceleiasi grupe

- spectrele sunt deplasate spre lungimi de unda mai mici, de la un element la celalalt- variatie regulata pt. elementele aceleiasi grupe

2

Curs 2 – Sistemul periodic al elementelor

- permit identificarea calitativa a elementelor si uneori cantitativa cu ajutorul aparatelor

4. Caracterul electrochimic al elementelor

Electropozitivitatea si electronegativitatea, definesc caracterul electrochimic.

Elementele S.P tind sa realizeze configuratia stabila de gaz rar, prin ionizare (pierdere /acceptare de e-) sau prin punerea in comun de e- (covalente).

Electro+: determina proprietatea elementelor de a ceda 1/2/3 e- si de a se transforma in ioni + (M+,M2+,M3+).

- la formarea ionilo + se consuma energie (fenomen endoterm; este necesara energie din afara, de la partenerii de combinatii)

- este caracteristica metalelor (acestea sunt situate in blocurile s,d, f integral si partial in p)

- cele mai electro+ sunt: metalele gr. I, aII-a (Ca, Sr, Ba) si metalele Sc, Y, La,care alcatuiesc gr. III B;

Energia de ionizare: energia necesara unui atom, ion sau molecula in stare gazoasa, pt expulzarea unuia, a doi sau a cel mult 3 electroni;

- se noteaza Ei si se masoara in kJ/mol.

Electro-: reflecta tendinta elementelor de a accepta unul sau doi electroni si de a se transforma in ioni negativi (E-, E2-).

- este caracteristica nemetalelor (acestea alcatuiesc o parte din blocul p)

- caracteristica formarii ionilor negative, e definita prin afinitatea pt. electroni

energia degajata, uneori absorbita de un atom, ion sau molecula, in momentul acceptarii unui electron

- halogenii poseda cele mai mari afinitati pt. electroni

- cu cat energia de ionizare a unui element este mai mica →elementul este mai electropozitiv, are un caracter metalic mai pronuntat

- Cs: cel mai electro+ element/ metal

- F: cel mai electro- element/ nemetal

3

Curs 2 – Sistemul periodic al elementelor

5. Caracterul oxido – reducator

Metalele formeaza configuratii stabile de 2/8 electroni prin cedare de e- (se oxideaza→caracter reducator).

Cu cat electro+ unui element este mai mare, potentialul de ionizare are o valoare mica →elementul are un caracter reducator mai puternic.

- metalele gr. I, II, III genereaza cu usurinta cationi →au caracter reducator pronuntat.

- metalele gr. secundare sunt reducatori puternici→formeaza ioni pozitivi

Nemetalele accepta e-, se reduc, sunt oxidanti.

Cu cat electro- unui element este mai mare (se degaja energie pt formarea ionului negativ) →elem. are un caracter oxidant pronuntat.

- cei mai puternici oxidanti sunt: F, O, Cl

Caracterul oxido – reducator al elementelor are o variatie analoga electro+ si electro-.

6. Valenta elementelor chimice si varatia ei periodica

4

Curs 2 – Sistemul periodic al elementelor

N.O : - include notiunea de valenta

- nr. de e- proprii, implicati in legarea altor elemente de catre un element dat

electronii cedati/ acceptati, pusi in comun sau deplasati in mod relativ, pe seama electronegativitatii diferite, a unor elemente dintr-o combinatie

- tine seama atat de natura, cat si de nr. legaturilo chimice generate de un element, ca si electro- acestuia si a atomilor inconjuratori

- nu are variatie periodica regulate in grupe / perioade.

5