คุณสมบัติเป็นระยะขององค์ประกอบและลักษณะขององค์ประกอบ - เคมี - 2025

คุณสมบัติธาตุเป็นผู้ที่กำหนดพฤติกรรมทางกายภาพและเคมีของพวกเขาจากมุมมองของอะตอมและมีขนาดที่นอกเหนือไปจากเลขอะตอมที่อนุญาตให้มีการจัดหมวดหมู่ของอะตอม

คุณสมบัติทั้งหมดเหล่านี้มีลักษณะเฉพาะตามที่ชื่อบ่งชี้สำหรับการเป็นระยะ นั่นคือหากมีการศึกษาตารางธาตุจะเป็นไปได้ที่จะรับรองว่าขนาดของมันเป็นไปตามแนวโน้มที่เกิดขึ้นพร้อมกันและเกิดขึ้นซ้ำ ๆ กับลำดับขององค์ประกอบในช่วงเวลา (แถว) และกลุ่ม (คอลัมน์)

ระยะที่แท้จริงของส่วนหนึ่งขององค์ประกอบของตารางธาตุ ที่มา: Gabriel Bolívar

ตัวอย่างเช่นหากมีการข้ามช่วงเวลาและคุณสมบัติเป็นระยะลดลงในขนาดของแต่ละองค์ประกอบสิ่งเดียวกันจะเกิดขึ้นในทุกช่วงเวลา ในทางกลับกันหากการลงไปข้างล่างหนึ่งกลุ่มหรือคอลัมน์จะเพิ่มขนาดก็สามารถคาดหวังได้เช่นเดียวกันกับกลุ่มอื่น ๆ

ดังนั้นรูปแบบของมันจะถูกทำซ้ำและแสดงแนวโน้มง่ายๆที่เห็นด้วยกับการเรียงลำดับขององค์ประกอบด้วยเลขอะตอมของพวกมัน คุณสมบัติเหล่านี้มีหน้าที่โดยตรงต่อลักษณะที่เป็นโลหะหรืออโลหะขององค์ประกอบตลอดจนความสามารถในการเกิดปฏิกิริยาซึ่งช่วยในการจำแนกประเภทในเชิงลึกมากขึ้น

หากไม่ทราบข้อมูลประจำตัวขององค์ประกอบสักครู่และถูกมองว่าเป็น "ทรงกลม" ที่แปลกอาจสร้างตารางธาตุขึ้นมาใหม่ได้โดยใช้คุณสมบัติเหล่านี้

ด้วยวิธีนี้ทรงกลมที่ควรจะได้รับสีที่จะทำให้พวกมันแตกต่างจากกันในกลุ่ม (ภาพบน) เมื่อทราบถึงลักษณะทางอิเล็กทรอนิกส์ของพวกเขาพวกเขาสามารถจัดเป็นช่วงเวลาและกลุ่มต่างๆจะเปิดเผยกลุ่มที่มีจำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากัน

การเรียนรู้และการให้เหตุผลเกี่ยวกับคุณสมบัติตามคาบก็เหมือนกับการรู้ว่าเหตุใดองค์ประกอบจึงตอบสนองไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง คือการรู้ว่าเหตุใดธาตุโลหะจึงอยู่ในบางพื้นที่ของตารางและองค์ประกอบที่ไม่ใช่โลหะในอีกส่วนหนึ่ง

คุณสมบัติประจำงวดและลักษณะเฉพาะคืออะไร

- วิทยุปรมาณู

เมื่อสังเกตทรงกลมในภาพสิ่งแรกที่สังเกตได้คือไม่ได้มีขนาดเท่ากันทั้งหมด บางชนิดมีขนาดใหญ่กว่าคนอื่น ๆ หากคุณมองอย่างใกล้ชิดมากขึ้นคุณจะพบว่าขนาดเหล่านี้แตกต่างกันไปตามรูปแบบ: ในช่วงหนึ่งจะลดลงจากซ้ายไปขวาและในกลุ่มจะเพิ่มขึ้นจากบนลงล่าง

ข้างต้นสามารถกล่าวได้ด้วยวิธีนี้รัศมีอะตอมจะลดลงไปทางกลุ่มหรือคอลัมน์ทางด้านขวาและเพิ่มขึ้นในช่วงเวลาหรือแถวที่ต่ำกว่า ดังนั้นรัศมีอะตอมจึงเป็นคุณสมบัติคาบแรกเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงเป็นไปตามรูปแบบภายในองค์ประกอบ

ประจุนิวเคลียร์เทียบกับอิเล็กตรอน

สาเหตุของรูปแบบนี้คืออะไร? ในช่วงเวลาหนึ่งอิเล็กตรอนของอะตอมครอบครองระดับพลังงานเดียวกันซึ่งสัมพันธ์กับระยะทางที่แยกพวกมันออกจากนิวเคลียส เมื่อเราเคลื่อนที่จากกลุ่มหนึ่งไปยังอีกกลุ่มหนึ่ง (ซึ่งเหมือนกับการผ่านคาบไปทางขวา) นิวเคลียสจะเพิ่มทั้งอิเล็กตรอนและโปรตอนภายในระดับพลังงานเดียวกัน

ดังนั้นอิเล็กตรอนจึงไม่สามารถอยู่ห่างจากนิวเคลียสได้ไกลขึ้นซึ่งจะทำให้ประจุบวกเพิ่มขึ้นเนื่องจากมีโปรตอนมากกว่า ดังนั้นอิเล็กตรอนจึงมีแรงดึงดูดมากขึ้นต่อนิวเคลียสดึงดูดพวกมันมากขึ้นเรื่อย ๆ เมื่อจำนวนโปรตอนเพิ่มขึ้น

นั่นคือเหตุผลที่องค์ประกอบทางด้านขวาสุดของตารางธาตุ (คอลัมน์สีเหลืองและสีเขียวขุ่น) มีรัศมีอะตอมที่เล็กที่สุด

ในทางกลับกันเมื่อคุณ "กระโดด" จากช่วงเวลาหนึ่งไปยังอีกช่วงเวลาหนึ่ง (ซึ่งเหมือนกับการบอกว่าคุณล่องผ่านกลุ่มหนึ่ง) ระดับพลังงานใหม่ที่เปิดใช้จะอนุญาตให้อิเล็กตรอนเข้าครอบครองพื้นที่ห่างไกลจากนิวเคลียสมากขึ้น นิวเคลียส (ที่มีโปรตอนมากกว่า) จะดึงดูดพวกมันด้วยแรงที่น้อยกว่า และรัศมีอะตอมจึงเพิ่มขึ้น

รัศมีไอออนิก

รัศมีไอออนิกเป็นไปตามรูปแบบที่คล้ายคลึงกับรัศมีอะตอม อย่างไรก็ตามสิ่งเหล่านี้ไม่ได้ขึ้นอยู่กับนิวเคลียสมากนัก แต่ขึ้นอยู่กับว่าอะตอมมีอิเล็กตรอนกี่ตัวหรือน้อยกว่าเมื่อเทียบกับสถานะเป็นกลาง

ไอออนบวก (Na ⁺ , Ca ²⁺ , Al ³⁺ , Be ²⁺ , Fe ³⁺ ) แสดงประจุบวกเนื่องจากสูญเสียอิเล็กตรอนไปหนึ่งตัวหรือมากกว่าดังนั้นนิวเคลียสจึงดึงดูดพวกมันด้วยแรงที่มากกว่าเนื่องจากมีแรงผลักน้อยกว่า ระหว่างพวกเขา. ผลลัพธ์: ไอออนบวกมีขนาดเล็กกว่าอะตอมที่ได้มา

และสำหรับแอนไอออน (O ^2- , F ^- , S ^2- , I ^- ) ในทางตรงกันข้ามพวกมันแสดงประจุลบเนื่องจากมีอิเล็กตรอนเกินหนึ่งตัวหรือมากกว่าทำให้เกิดการขับไล่ซึ่งกันและกันเหนือแรงดึงดูดที่เกิดจากนิวเคลียส ผลลัพธ์: แอนไอออนมีขนาดใหญ่กว่าอะตอมที่ได้มา (ภาพด้านล่าง)

การแปรผันของรัศมีไอออนิกเมื่อเทียบกับอะตอมที่เป็นกลาง ที่มา: Gabriel Bolívar

จะเห็นได้ว่าไอออน 2+ มีขนาดใหญ่ที่สุดและไอออนบวก 2+ มีขนาดเล็กที่สุด รัศมีจะเพิ่มขึ้นเมื่ออะตอมมีประจุลบและหดตัวเมื่อมีประจุบวก

- อิเล็กโทรเนกาติวิตี

เมื่อองค์ประกอบมีรัศมีอะตอมขนาดเล็กไม่เพียง แต่อิเล็กตรอนของมันจะถูกดึงดูดอย่างรุนแรงเท่านั้น แต่ยังรวมถึงอิเล็กตรอนจากอะตอมใกล้เคียงเมื่อสร้างพันธะเคมีด้วย แนวโน้มนี้ในการดึงดูดอิเล็กตรอนจากอะตอมอื่นภายในสารประกอบเรียกว่าอิเล็กโทรเนกาติวิตี

การที่อะตอมมีขนาดเล็กไม่ได้หมายความว่าจะมีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีมากขึ้น ถ้าเป็นเช่นนั้นองค์ประกอบฮีเลียมและไฮโดรเจนจะเป็นอะตอมที่มีอิเล็กโทรเนกาติวิตีมากที่สุด ฮีเลียมเท่าที่วิทยาศาสตร์ได้แสดงให้เห็นไม่ได้สร้างพันธะโควาเลนต์ใด ๆ และไฮโดรเจนมีโปรตอนเพียงตัวเดียวในนิวเคลียส

เมื่อรัศมีอะตอมมีขนาดใหญ่นิวเคลียสจะไม่แข็งแรงพอที่จะดึงดูดอิเล็กตรอนจากอะตอมอื่น ดังนั้นองค์ประกอบอิเล็กโทรเนกาติวิตีส่วนใหญ่จึงเป็นองค์ประกอบที่มีรัศมีอะตอมขนาดเล็กและมีจำนวนโปรตอนมากกว่า

อีกครั้งสิ่งที่ตอบสนองลักษณะเหล่านี้อย่างสมบูรณ์แบบคือองค์ประกอบที่ไม่ใช่โลหะของบล็อก p ของตารางธาตุ เหล่านี้เป็นของกลุ่ม 16 หรือออกซิเจน (O, S, Se, Te, Po) และกลุ่ม 17 หรือฟลูออรีน (F, Cl, Br, I, At)

แนวโน้ม

จากที่กล่าวมาทั้งหมดองค์ประกอบอิเล็กโทรเนกาติวิตีส่วนใหญ่จะอยู่ที่มุมขวาบนของตารางธาตุ มีฟลูออรีนเป็นองค์ประกอบที่นำหน้ารายการอิเล็กโทรเนกาติวิตีมากที่สุด

ทำไม? โดยไม่ต้องใช้เครื่องชั่งอิเล็กโตรเนกาติวิตี (Pauling, Mulliken และอื่น ๆ ) แม้ว่าฟลูออรีนจะมีขนาดใหญ่กว่านีออน (ก๊าซมีตระกูลในยุคนั้น) แต่อดีตก็สามารถสร้างพันธะได้ในขณะที่ตัวหลังทำไม่ได้ นอกจากนี้สำหรับขนาดที่เล็กนิวเคลียสของมันมีโปรตอนจำนวนมากและฟลูออรีนอยู่ที่ไหนก็จะมีโมเมนต์ไดโพล

- อักขระโลหะ

หากองค์ประกอบมีรัศมีอะตอมเทียบกับช่วงเวลาเดียวกันและยังไม่มีอิเล็กโทรเนกาติวิตีมากนักแสดงว่าเป็นโลหะและมีลักษณะเป็นโลหะสูง

ถ้าเรากลับไปที่ภาพหลักทรงกลมสีแดงและสีเขียวเช่นเดียวกับสีเทาจะสอดคล้องกับองค์ประกอบที่เป็นโลหะ โลหะมีลักษณะเฉพาะและจากที่นี่คุณสมบัติตามคาบจะเริ่มพันเข้ากับคุณสมบัติทางกายภาพและเชิงมหภาคของสสาร

องค์ประกอบที่มีลักษณะเป็นโลหะสูงนั้นมีลักษณะของอะตอมที่ค่อนข้างใหญ่และง่ายต่อการสูญเสียอิเล็กตรอนเนื่องจากนิวเคลียสแทบจะไม่สามารถดึงดูดพวกมันเข้ามาหาพวกมันได้

เป็นผลให้พวกมันถูกออกซิไดซ์ได้ง่ายหรือสูญเสียอิเล็กตรอนเพื่อสร้างไอออนบวก M ⁺ ; นี่ไม่ได้หมายความว่าไอออนบวกทั้งหมดเป็นโลหะ

แนวโน้ม

ณ จุดนี้คุณสามารถคาดเดาได้ว่าอักขระโลหะแตกต่างกันอย่างไรในตารางธาตุ ถ้าเป็นที่ทราบกันดีว่าโลหะมีรัศมีโลหะขนาดใหญ่และมีอิเล็กโทรเนกาติวิตีน้อยด้วยก็ควรคาดหวังว่าธาตุที่หนักที่สุด (คาบล่าง) เป็นโลหะส่วนใหญ่ และองค์ประกอบที่เบาที่สุด (ช่วงบน) ซึ่งเป็นโลหะน้อยที่สุด

นอกจากนี้อักขระที่เป็นโลหะจะลดลงเมื่อองค์ประกอบมีอิเล็กโทรเนกาติวิตีมากขึ้น ซึ่งหมายความว่าเมื่อผ่านช่วงเวลาและกลุ่มทางด้านขวาของตารางธาตุในช่วงบนจะพบธาตุโลหะน้อยกว่า

ดังนั้นอักขระโลหะจะเพิ่มขึ้นจากมากไปน้อยผ่านกลุ่มและลดลงจากซ้ายไปขวาในช่วงเวลาเดียวกัน ในบรรดาธาตุโลหะที่เรามี ได้แก่ Na (โซเดียม), Li (ลิเธียม), Mg (แมกนีเซียม), Ba (แบเรียม), Ag (เงิน), Au (gold), Po (polonium), Pb (ตะกั่ว), Cd (แคดเมียม) , Al (อลูมิเนียม) ฯลฯ

- พลังงานไอออไนเซชัน

ถ้าอะตอมมีรัศมีอะตอมขนาดใหญ่คาดว่านิวเคลียสของมันจะไม่กักอิเล็กตรอนไว้ในเปลือกนอกสุดที่ถูกกักไว้ด้วยแรงมาก ดังนั้นการกำจัดออกจากอะตอมในเฟสก๊าซ (แบบรายบุคคล) จะไม่ต้องการพลังงานมากนัก นั่นคือพลังงานไอออไนเซชัน EI จำเป็นในการกำจัดอิเล็กตรอนออกจากพวกมัน

EI ยังเทียบเท่ากับการบอกว่ามันเป็นพลังงานที่ต้องจ่ายเพื่อเอาชนะแรงดึงดูดของนิวเคลียสของอะตอมหรือไอออนของก๊าซที่อิเล็กตรอนวงนอกสุด ยิ่งอะตอมมีขนาดเล็กและมีอิเล็กโทรเนกาติวิตีมากเท่าใด EI ก็จะยิ่งต่ำลงเท่านั้น นี่คือเทรนด์ของคุณ

สมการต่อไปนี้แสดงตัวอย่าง:

นา (g) => Na ⁺ (g) + e ^-

EI ที่จำเป็นเพื่อให้บรรลุสิ่งนี้ไม่ได้ยอดเยี่ยมเมื่อเทียบกับการแตกตัวเป็นไอออนครั้งที่สอง:

นา⁺ (ก) => นา²⁺ (ก) + จ^-

เนื่องจากใน Na ⁺ประจุบวกมีอำนาจเหนือกว่าและไอออนมีขนาดเล็กกว่าอะตอมที่เป็นกลาง ดังนั้นนิวเคลียสของ Na ^{+ จึง}ดึงดูดอิเล็กตรอนด้วยแรงที่มากกว่ามากทำให้ต้องใช้ EI ที่ใหญ่กว่ามาก

- ความสัมพันธ์ทางอิเล็กทรอนิกส์

และในที่สุดก็มีคุณสมบัติเป็นระยะของความสัมพันธ์ทางอิเล็กทรอนิกส์ นี่คือแนวโน้มที่มีพลังของอะตอมของธาตุในเฟสก๊าซที่จะรับอิเล็กตรอน ถ้าอะตอมมีขนาดเล็กและมีนิวเคลียสที่มีแรงดึงดูดขนาดใหญ่มันจะง่ายสำหรับมันที่จะรับอิเล็กตรอนกลายเป็นไอออนที่เสถียร

ยิ่งไอออนมีความเสถียรมากขึ้นเมื่อเทียบกับอะตอมที่เป็นกลางของมันก็จะยิ่งมีความสัมพันธ์กับอิเล็กตรอนมากขึ้น อย่างไรก็ตามแรงผลักระหว่างอิเล็กตรอนก็เข้ามามีบทบาทเช่นกัน

ตัวอย่างเช่นไนโตรเจนมีความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนสูงกว่าออกซิเจน เนื่องจากอิเล็กตรอน 2p สามตัวไม่มีการจับคู่และขับไล่กันและอิเล็กตรอนที่เข้ามาน้อยกว่า ในขณะที่อยู่ในออกซิเจนมีอิเล็กตรอนคู่หนึ่งที่ออกแรงขับไล่ทางอิเล็กทรอนิกส์มากขึ้น และฟลูออรีนมีสองคู่

ด้วยเหตุนี้จึงมีการกล่าวถึงแนวโน้มของความสนใจทางอิเล็กทรอนิกส์ว่าจะเริ่มจากช่วงที่สามของตารางธาตุ

อ้างอิง

1. ตัวสั่นและแอตกินส์ (2008) เคมีอนินทรีย์. (พิมพ์ครั้งที่สี่). Mc Graw Hill
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley (2008) เคมี. (ฉบับที่ 8) CENGAGE การเรียนรู้
3. ศ. Ortega Graciela M. (1 เมษายน 2014). คุณสมบัติเป็นระยะขององค์ประกอบ สี abc ดึงมาจาก: abc.com.py
4. เคมี LibreTexts (7 มิถุนายน 2560). คุณสมบัติเป็นระยะขององค์ประกอบ สืบค้นจาก: chem.libretexts.org
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (02 มกราคม 2562). คุณสมบัติเป็นระยะขององค์ประกอบ ดึงมาจาก: thoughtco.com
6. Toppr. (เอสเอฟ) คุณสมบัติเป็นระยะขององค์ประกอบ ดึงมาจาก: toppr.com /
7. คุณสมบัติเป็นระยะขององค์ประกอบ: การเดินทางข้ามโต๊ะคือการเดินทางผ่านทางเคมี . กู้คืนจาก: cod.edu