Stekao sam utisak da mnogi uzimaju zdravo za gotovo
periodni sitem elemenata (PSE), ali on nam pokazuje još neke stvari sem mase i
broja elektrona, protona i neutrona u nekom elementu. Ok, elementi su poređani po svojim atomskim brojevima i poređani su po grupama i periodama. Kako se menjaju osobine duž grupa
i perioda postoji u knjigama (internetu), objasniću vam samo kako se menja
atomski prečnik duž grupa i perioda. Ali ono što je meni glavni cilj, to je da
vam objasnim blokove nakon uvodnog
dela o tome kako se menja atomski radijus tj. prečnik i šta su to atomske orbitale.
Duž grupe atomski prečnik raste, duž
periode opada. Duž grupe (npr. u prvoj grupi, od H do Fr) raste prečnik, jer
jednostavno imamo sve više protona i neutrona i oni moraju da zauzmu veći
prostor. Ali zašto onda duž periode opada atomski prečnik? Uzmimo III periodu,
Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl i Ar. Ako krenemo od Na, on ima određeni prečnik, sledeći
Mg ima jedan elektron i jedan proton više ali on ima ipak manji prečnik od Na.
Uzmite da su protoni na neki nači "glavni", oni su teži od elektrona
i oni ih privlače ka sebi. Ako smo dodali 1 p+ i 1 e-
onda samo jezgro atoma jeste poraslo, ali celokupan atom nije, celokupan atom
je smanjio svoj prečnik jer kako imamo 1 p+ više sada to jezgro jače
privlači sve ostale elektrone. Inače je atomsko jezgro manje od elektronskog
omotača koje je znatno veće i to znači da će elektronski omotač imati većeg
uticaja na veličinu našeg atoma. Zato opada atomski radijus duž periode. Na
osnovu ponašanja atomskih radijusa trebalo bi da vam bude jasno kako se menjaju
elektronegativnost i energija jonizacije (koju nisam nisam spomenuo u ranijim
postovima, ali verovatno hoću u nekom drugom postu).
Ok, I grupa znači da njeni elementi imaju
1 valentni elektron, II da imaju 2 itd. (naravno, postoje IIa i IIb grupe, lakše vam je odrediti valentne elektrone sa takvom podelom grupa, nego sa grupama koje idu od brojeva 1-18). Ti elektroni se raspoređuju po
energetskim nivoima i orbitalama. Nivoi su zamišljene kružnice po kojima kruže
ti elektroni (kao sfere/kružnice u postu "hemijske veze i polarnost" prva slika, atom C) i ti nivoi imaju svoje
oznake i određene količine koliko elektrona mogu maksimalno da prime. A
orbitale su prostori unutar tih nivoa u kojima se smeštaju elektroni tih nivoa.
Dakle orbitale su u stvari podele tih energetskih nivoa na neke prostore.
Orbitale takođe imaju svoje oznake i takođe imaju ograničene količine elektrona
koje mogu da prime. Vratićemo se na nivoe i orbitale. Zašto postoje orbitale?
Orbitale postoje jer su elektroni male, negativno naelektrisane čestice koje se
konstatno kreću, tj kruže oko jezgra. To je lako reći, teško je utvrditi i
nacrtati gde se tačno ti elektroni nalaze. Npr. uzmimo He, ima jezgro od 2 p+
i 2 e-. Ta dva elektrona kruže oko jezgra na istom energetskom
nivou, mada taj nivo ne znači da postoji tačna putanja po kojoj ta dva elektrona
kruže, oni malo mogu da odstupaju od te line, pa sad znači da to nije nivo, već
na neki nači pojas. Dakle, elektroni kruže, ali elektroni su negativni, pa
moraju da se međusobno odbijaju. To znači da je njima najbolje kada su
maksimalno udaljeni jedan od drugog odnosno, kada je jedan elektron nasuprot
drugog elektrona (a između njih jezgro). Ali to nije najčešće slučaj, jer kako smo rekli ti elektroni se
konstatno kreću pa onda ta dva elektrona možemo da zamislimo sada da se ne
kreću po pojasu energetskog nivoa, već kao oblak sfernog oblika po kome se
kreću ta dva elektrona izbegavajući jedan drugog. Zato se kasnije uči o verovatnoći nalaženja tih elektrona jer
je veća verovatnoća da se oni nalaze na nekoj određenoj udaljenosti, po nekoj
zamišljenoj kružnici. O tome (verovatnoći) ćete učiti mnogo kasnije, verovatno tek na fakultetu. Problem dalje nastaje kada imamo 8 elektrona unutar
jednog energetskog nivoa, pa zatim 18 tj. kako njih rasporediti a da budu udaljeni
jedan od drugog a opet na odgovarajućoj udaljenosti od jezgra i na odgovarajućoj udaljenosti između energetskih nivoa. I zato postoji
potreba za orbitalama, na osnovu njih i njihovog oblika, mi raspoređujemo
elektrone unutar tih energetskih nivoa i dočaravamo kako se raspoređuju ti
elektroni. Ok, sve ovo je bilo informativno, da vam dočaram koliko je u stvari
komplikovano naučnicima bilo da objasne nama izgled atoma i zato se to
objašnjava energetskim nivoima i orbitalama. Mi ćemo energetske nivoe
zamišljati kao kružnice a orbitale ćemo zamišljati kao oblike o kojima ćemo
sada učiti.
Ok, dakle elektroni kruže po
zamišljenoj kružnici (energ. nivo) i oni se međusobno "izbegavaju"
jer su isto naelektrisani, pa se raspoređuju po orbitalama, odnosno prostorima
unutar tih energetskih nivoa. Do 2 elektrona se smeštaju u jedan energetski
nivo i taj energetski nivo ima jednu orbitalu, tj. s orbitalu. Do 10 elektrona
se smeštaju u 2 energetske orbitale, prva 2 u prvi energ. nivo koji ima samo
jednu orbitalu, tj s-orbitalu a preostalih 8 u dve orbitale. Prva dva se
smeštaju u s-orbitalu (ovo je s orbital drugog nivoa, koja je veća od s
orbitale prvog nivoa) a preosta 6 u p-orbitale.
s orbitale su kržnog tj sferičnog
oblika i mogu da prime maskimalno 2 elektrona. p-orbitale mogu maksimalno 6 elektrona, d mogu 10 a f 14 elektrona da prime. Ako zamislimo da 1
elektron ako kruži oko jezgra formiraće krug tj u prostoru sferu, ako zamislimo 2 elektrona
koja kruže i teže da se udalje opet formiraju sferu, sa 3 elektrona već nastaje
problem. Dva elektrona će ostati u toj s orbitali, treći "odlazi" u p
orbitalu.
U sredini p orbitale se u stvari nalazi jezgro atoma i tu ustvari elektroni
i ne mogu da se nađu (takođe i s orbitala ima unutar sebe malu šupljinu, tj prostor koji zauzima jezgro atoma). Evo i slike kako izgledaju te orbitale (bez
f-orbitala).
Ono što mi možemo da vidimo iz
PSE to je kako su raspoređeni valentni elektroni po tim orbitala. Naime,
postoje blokovi unutar kojih se
valentni elektroni raspoređuju.
Postoje s, p, d i f blokovi. Logično, u s blokove spadaju oni elementi kod
kojih se valentni elektroni nalaze u s-orbitala, u p oni sa p-orbitalama itd.
To znači da prve dve grupe imaju uvek
valentne elektrone u s orbitalama, H koji se nalazi u prvo preiodi ima 1s
orbitalu, Li koji se nalazi u drugoj periodi ima 1s i 2s orbitalu koja sadrži 1
valentni elektron itd.. A evo kako to izgleda u prostoru kada bi smo presekli
na pola H, Li i Na i njihove s-orbitale.
Naranvno, ove polovine sfera na slici se ne dodiruju. Sve to za p, d i f orbitale je malo
komplikovanijeg izgleda (komplikovano je meni da to nacrtam u 3D prostoru, a
slike dostupne na internetu nisu besplatne, pa koga to interesuje može pronaći
na internetu, na žalost dostupno samo na engleskom jeziku, koliko ja znam). Ali
i to kako izgleda u prostoru nije bitno koliko je lako pisati elektronske
konfiguracije elemenata ukoliko znamo kako izgledaju blokovi periodnog sistema elemenata.
U sledećem postu ću govoriti o emenata na
metale, nemetale i prelazne elemnte u PSE koji su takođe bitni za razumevanje
i neke dalje osobine.
Нема коментара:
Постави коментар