Kémia | Középiskola » A periódusos rendszer elemzése

http://www.doksihu A periódusos rendszer elemzése Az atomok szerkezete: Környezetünk megfelelő hőmérsékleten és nyomáson az atomok (a nemesgázok kivételével) kötött állapotban fordulnak elő. Szabad atomok csak magas hőmérsékletű gőzökben vagy gázokban találhatók. Amikor egyszerűen az atomok szerkezetéről beszélünk, akkor szabad atomokra gondolunk, amelyek nincsenek másik atomhoz kötve. Valamennyi atom atommagból és elektronokból áll. Az atommag + töltésű protonokból és töltés nélküli neutronokból épül fel. A protonok és neutronok tömegének összege sokkal nagyobb, mint az elektronok tömege. Ezért az atom tömege tulajdonképpen az atommagban összpontosul. Az atommag körül elektronfelhőt alkotva találhatók a – töltésű elektronok Az elektronok tömege igen kicsi (relatív tömege: 1/1840).{Az atom elemi részecskékből áll Elemi részecskék: a nukleonok (proton, neutron) és az elektron} Az atomok elektromosan

semlegesek, mert bennük: N(p+)=N(e-) Rendszám: (Z) Az atomok legfontosabb jellemzője a protonok száma, a rendszám, mely az elem sorszáma a periódusos rendszerben. Az atom semlegességéből következően, az elektronok számát is megmutatja. Tömeg szám: (A) Mivel az elektronok tömege elhanyagolható, és mivel a p+-ok és n°-ok tömege közel azonos, összegük a tömegszám meghatározás mellett, jól összehasonlíthatóvá teszi az atomok tömegét. Így A=Z+N(n°) 55 Pl.: 26 Fe ←vegyjel (26=Z, 55=A) Az elemek: Az azonos p+ számú atomok halmaza. Azonban az atomok tömegszáma eltérhet benne, mert eltérhet a n° számuk. Jelölésük vegyjellel történik (Az azonos p+ számú, de eltérő tömegszámú atomok az adott elem izotópjai.) Az elektron atomi pályái Az atomnak nincs meghatározott felülete, mert az elektronok az atommagtól aránylag nagy távolságban is előfordulhatnak. Ezért az atommag körül az elektronok elektronfelhőt képeznek. Az atomnak

azt a részét, amelyben az e- 90%-os valószínűséggel előfordul atompályának mondjuk. Az atompályák megkülönböztetésére kvantumszámokat használunk. Az atomban minden atompályát 3 kvantumszám jellemez: - a főkvantumszám: Az atompálya méretét jellemzi. Jele: n Értékei: 1,2,3, stb. Minél nagyobb annál kiterjedtebb az atompálya Az azonos főkvantumszámú pályák héjakat képeznek. - a mellékkvantumszám: Az atompálya alakját jellemzi. Jele: l Értékei: 0,1,2,3, n-1 közötti egész szám, de gyakran betűvel jelöljük. Pl.: 1=s, ezek a gömbszimmetrikus pályák Az azonos mellékkvantumszámú pályák alhéjakat alkotnak. - a mágneseskvantumszám: Jelentése akkor van, ha az atom mágneses térbe kerül. Jele: m Értékei: -l, -l+1, 0, l-1, +l 1 http://www.doksihu A pályaenergia: az adott atompályán lévő elektron energiája az alapállapotú atomban. Előjele negatív, mert ha az elektron végtelen távol van a magtól, akkor az energiája

0. (Alapállapotú atom: Olyan állapota az atomnak, amikor az elektronok a legerősebben kötődnek az atommaghoz, és leszakításukhoz a legnagyobb energia mennyiség szükséges.) {Egyéb fogalmak a függvénytáblázatban: Pauli-elv, Energia minimum elve, Hund szabály} A kémiai folyamatokban azoknak az elektronoknak az állapotában történik a legnagyobb változás, amelyek a külső héjon vagy egy lezáratlan belső alhéjon helyezkednek elezek a vegyértékelektronok. Az atom többi része az ún atomtörzshöz tartozik (atomtörzs: Az atommag és a belső lezárt alhéjak alkotják.) A periódusos rendszer: Kísérleti eredmények azt mutatják, hogy azok az elemek mutatnak hasonló tulajdonságot, amelyek atomjainak vegyértékhéja hasonló szerkezetű. Ezeket az elemeket a periódusos rendszerben egymás alá helyezve találjuk meg. A periódusos rendszer az elemeket rendszerbe foglalja. A rendszer logikája: az elemeket növekvő rendszám szerint vízszintes sorokba

soroljuk. minden vízszintes sor egy adott alhéj kiépítésével kezdődik, és annak telítődésével fejeződik be, vagyis a megfelelő nemesgázzal. Egy-egy vízszintes sort periódusnak nevezünk, amelyből összesen 7db. van Ezentúl a periódusok száma megadja az abban a periódusban lévő atomok elektronhéjainak a számát. az egymás alá kerülő elemek oszlopokat alkotnak. Az azonos oszlopba tartozó elemek vegyértékhéja azonos. Ezeket a héjakat római számmal I–VIII-ig számoz zuk. Az oszlopokat az alhéjak kiépülése mezőkre osztja, így az alhéjaknak megfelelő mezők léteznek. Pl: I, II főcsoportban az s alhéj, III-VIII-ig a p alhéj, a mellékcsoportban a d alhéj épül ki. Az f mezőt a lantanoidák (14 elem, 4 f) és az aktinoidák (14 elem, 5 f) alkotják A legfontosabb főcsoportok nevet is kaptak: 1.A alkálifémek 2.A alkáliföldfémek 7.A halogének 8.A nemesgázok* a bór- pollónium vonal két nagy csoportra osztja a p mező elemeit:jobbra

a nem fémes elemek, balra a fémes elemek, a vonal mentén pedig az átmenetifémek. A negyedik periódustól kezdve kisebb szabálytalanságok figyelhetők meg. A jelenség okát azonban már ismerjük: az atomok atompályái úgy töltődnek fel elektronokkal, hogy az atom energiája minimális legyen *A nemesgázok kitüntetett szerepet töltenek be a kémiai elemek között, mivel rendkívül stabilak. Ennek ellenére a nemesgázok közül csak kettőnek van telített héja: a héliumnak és neonnak. A többi nemesgáz legkülső héja 8 elektronnal még nincs telítve, mégis az összes kitűnik stabilitásával. Az ns2np6 szerkezetet nevezzük nemesgázhéj-szerkezetnek Mengyelejev ismerte csak fel teljes egészében a kémiai elemeknek atomtömegeik szerint való rendezésében megnyilvánuló természeti törvényt. Az elemeket növekvő atomtömegük szerint sorrendbe helyezve felismerte, hogy az elemek sajátságai periodikusan, szakaszosan 2 http://www.doksihu

ismétlődnek atomtömegeikkel. Miután még ismeretlen volt az atom felépítése, az atomok legjellemzőbb adatának az atomtömeget tekintették. Az ő korában még csak 61 elemet ismertek. Ezért Mengyelejev egyes helyeket üresen hagyott a táblázatban, és meg volt győződve arról, hogy ezeket az elemeket fel fogják fedezni. Periodicitás a periódusos rendszerben A rendszám növekedésével egyes tulajdonságok monoton, mások periodikusan változnak. Az elemek atomtömege pl.-néhány kivételtől eltekintve- folyamatosan nő, az atomok mérete, az EN, az ionizációval kapcsolatos energiaviszonyok, ennek következtében kémiai tulajdonságok viszont periodikusan változnak. Az atomok mérete A gömbnek képzelt atomok méretének jellemzésére az atomsugarat használjuk. Az atom sugár a periodikus rendszer egy csoportjában a rendszám növekedésével nő, mivel a periódusszám növekedésével az atomok vegyértékelektronjai egyre nagyobb méretű héjra épülnek

be. A periódusokban viszont az atomsugár csökken a rendszám növekedésével, mivel a növekvő p+ szám miatt az atommag egyre erősebben vonzó hatást gyakorol az atom ugyanazon héjon lévő elektronjaira. A nemesgázatomok sugara a legkisebb. Az elektronegativitás {jele: EN} A kötött állapotú atomok elektronvonzóképességére utaló viszonyszám. Az EN a rendszámmal periódikusan változik: a periódusokban nő, a főcsoportokban pedig csökken. A periódusokban való növekedést a magtöltés növekedése miatt kialakuló egyre nagyobb magvonzással magyarázhatjuk, a főcsoportokban viszont a vegyértékhéj egyre távolabb kerül az atommagtól, így a mag, vonzó hatása is egyre kisebb lesz a vegyértékhéjra, ill. az atomtörzs szélére A viszonyítási rendszert Linus Pauling amerikai vegyész dolgozta ki. A különböző energetikai adatokból meghatározott EN legnagyobb értéke a F-hez tartozik(4). A nemesgázoknál nem értelmezték az EN-tást, mert

ezeket sokáig nem sikerült reakcióba vinni, így nem rendelkeztek megfelelő energetikai adatokkal. 3