ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΧΗΜΕΙΑ ΙΙ Ο ΠΕΡΙΟΔΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ. Διδάσκοντες: Καθ. Ι.Χ.Πλακατούρας, Καθ. Σ.Κ.

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΧΗΜΕΙΑ ΙΙ Ο ΠΕΡΙΟΔΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ Διδάσκοντες: Καθ. Ι.Χ.Πλακατούρας, Καθ. Σ.Κ.Χατζηκακού

2 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς.

3 Ο Περιοδικός Πίνακας Σ.Κ. Χατζηκακού Καθηγητής Ανόργανης Χημείας

4

5 ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΣΚΟΠΙΣΗ 460 BC Η Ι ΕΑ ΤΟΥ ΑΤΟΜΟΥ ΑΝΑΠΤΥΧΘΗΚΕ ΑΠΌ ΤΟΝ ΗΜΟΚΡΙΤΟ he pounded up materials in his pestle and mortar until he had reduced them to smaller and smaller particles which he called ATOMA (άτμητα )

6 John Dalton πρότεινε ότι η ύλη αποτελείται από μικροσκοπικές σφαίρες που συμπεριφέρονται ως ελαστικες σφαίρες που τις ονόμασε ΑΤΟΜΑ ATOMS

7 Joseph John Thompson 1898 Ανακάλυψε ότι τα άτομα μπορούν μερικές φορές να παράγουν μικρότερα αρνητικά φορτισμένα σωματίδια τα οποία ονόμασε ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑ ELECTRON

8 1904 Ο Thompson ανέπτυξε την ιδέα ότι το άτομο αποτελείται από από σφαίρα όπου τα ηλεκτρόνια βρίσκονται στο εσωτερικό της σε συγκριμένες θέσης ενώ τα θετικά σωματίδια στν επιφάνεια like plums surrounded by pudding. της σφαίρας 1904

9 1910 Ernest 1910 Rutherford Βομβάρδισε με σφαίρες πυρήνων Helium φύλλο χρυσού gold το οποίο ήταν πολύ λεπτό και βρήκε ότι η περισσότερες σφαίρες πέρασαν από μέσα. Μόνο 1 στις 10,000 σκεδάζονταν από συγκρούσεις.

10 Πυρήνας Ηλίου Φύλλο Χρυσού Πυρήνας Ηλίου Βρέθηκε ότι ενώ οι περισσότεροι πυρήνες ηλίου περνουν μέσα από το φύλο χρυσού, μικρός μόνο αριθμός σκεδάζεται και πολύ μικρος αριθμός πυρήνων γυρνά πίσω.

11 Ο Rutherford απέδειξε ότι ο πυρήνας των ατόμων βρίσκεται στο κέντρο του ατόμου Πρότεινε ότι ο πυρήνας είναι φορτισμένος θετικά και πως τα ηλεκτρόνια συγκρατούνται από ηλεκτροστατικές έλξεις. Όμως αυτό δεν είναι το τέλος της ιστορίας.

12 Niels Bohr Niels Bohr Σπούδασε υπό την επίβλεψη του Rutherford στο Πανεπιστήμιο Victoria στο Manchester. Ο Bohr βελτιστοποίησε τις ιδέες του Rutherford προσθέτοντας ότι τα ηλεκτρόνια κινούνται σε τροχιές. Όπως οι πλανήτες γύρω από τον πυρήνα Κάθε τροχιά μπορεί να φέρει ορισμένο 1913 αριθμό ηλεκτρονίων.

13 Το άτομο του Bohr Ηλεκτρόνια σε τροχιές πυρήνας

14 ΑΤΟΜΟ ΗΛΙΟΥ πρωτόνιο τροχιά - + N N + - ηλεκτρόνιο νετρόνιο Από τι όμως αποτελούνται αυτά τα σωματίδια?

15 Φάσμα εκπομπής H Συνεχές Φάσμα κβαντικό spectrum Κάθε μετάπτωση ΔE είναι πιθανή ΔE ΔE Μόνο συγκεκριμένες μεταπτώσεις ΔE είναι επιτρεπτές

16 Φάσμα λυχνίας Λυχνία υδρογόνου

17 Τα ενεργειακά επίπεδα του υδρογόνου μπορούν να υπολογιστούν από τ0 φάσμα εκπομπής του

18 Μοντέλο Balmer Ο Joseph Balmer (1885) πρώτοςπαρατήρησε ότι η συχνότητα των γραμμών στο ορατό του ατομου H μπορούν να πραχθούν από τον τύπο: n = 3, 4, 5,.. Η σχέση αυτή δείχνει ότι όσο το n αυξάνεται η διαφορά συχνότητας στις γραμμές μικραίνει.

19 Μοντέλο Rydberg Ο Johann Rydberg επέκτεινε το μοντέλο Balmer βρίσκοντας και άλλες γραμμές εκπομπής περαν του ορατού στο φάσμα του Η: n 1 = 1, 2, 3,.. n 2 = n 1 +1, n 1 +2, R y = 3.29 x /s Η σχέση αυτή δείχνει ότι τα ενεργειακά επίπεδα του Η είναι ανάλογα του παράγοντα 1/n 2

20 Το μοντέλο Bohr Ο Niels Bohr χρησιμοποίησε το φάσμα εκπομπής υδρογόνου για να αναπτύξει το κβαντικό μοντέλο για το H. Κεντρική Ιδέα : το ηλεκτρόνιο κινείτε κυκλικά γύρο από τον πυρήνα σε επιτρεπτές τροχιές. Ο Bohr δέχεται ότι τα ηλεκτρόνια έλκονται ηλεκτροστατικά από τον πυρήνα. Παρόλα αυτά η κλασσική φυσική δεν μπορεί να εξηγήσει γιατί το άτομο του Η δεν καταρρέει.

21 Το μοντέλο του Bohr για το άτομο του H atom αναπαράγει τα ενεργαιακά επίπεδα των Balmer and Rydberg. Z = atomic number (1 for H) n = integer (1, 2,.) R y x h = x J (!)

22 Τα ενεργειακά επίπεδα πλησιάζουν μεταξύ τους καθώς το n αυξάνεται για n = άπειρο, E = 0

23 Από το μοντέλο Bohr υπολογίζεται η ΔE για κάθε μετάπτωση

24 Παράδειγμα: υπολογισμός του μήκους κύματος που εκπέμπει το Η όταν το ηλεκτρόνιο μεταπίπτει από n = 4 σε n = 1. ΔE = 2.178x10 18 J n final 1 4 n initial ΔE = 2.178x10 18 J 1 1 = 2.04x10 18 J 16 ΔE = 2.04x10 18 J = hc λ λ = 9.74x10 8 m = 97.4nm

25 Παράδειγμα: ποιο είναι το μακρύτερο μήκος κύματος ακτινοβολίας που έχει σαν αποτέλεσμα απομάκρυνση ενός e - από H? ΔE = 2.178x10 18 J n final 1 n initial ΔE = 2.178x10 18 J( 0 1)= 2.178x10 18 J ΔE = 2.178x10 18 J = hc λ λ = 9.13x10 8 m = 91.3nm

26 Επέκταση σε μεγαλύτερους Z Το μοντέλο Bohr μπορεί να επεκταθεί για κάθε ένα ηλεκτρόνιο μπορεί να συγκρατήσει ένας Ζ. E = 2.178x10 18 J Z 2 n 2 Z = ατομικός αριθμός n = ακέραιος αριθμός (1, 2,.) Παραδείγματα: He + (Z = 2), Li +2 (Z = 3), κλπ.

27 Παράδειγμα: υπολογισμός μήκους κύματος εκπομπής για μετάπτωση από n = 4 σε n = 1 για το He +? ΔE = 2.178x10 18 JZ 2 ( ) 1 n final n initial ΔE = 2.178x10 18 J()1 4 1 = 8.16x10 18 J 16 ΔE = 8.16x10 18 J = hc λ λ = 2.43x10 8 m = 24.3nm λ H > λ He +

28 Μονατομικά, Διατονικά, και Πολυατομικά Στοιχεία Τα περισσότερα στοιχειά είναι μονατομικά. Υπάρχουν όμως και διατομικά και πολυατομικά VA VIA VIIA H2 N2 O2 F2 P4 S8 Cl2 Br2 I2 At2

29 Monoatomic, Diatomic, and Polyatomic Elements Fig. 1-3, p. 7

30 Monoatomic, Diatomic, and Polyatomic Elements Fig. 1-4, p. 7

31 Αλλοτροπία Αλλοτροπικές μορφές είναι αυτές του ίδιου στοιχείου που διαφέρουν στην δομή element in the same physical state. Γραφίτης και διαμάντι είναι και τα δύο C. Οξυγόνο, O 2, και Όζον, O 3, είναι και τα δύο O.

32 Allotropes p. 48

33 Ομοιοπολικός δεσμός στο διαμάντι 4 τροχιακά σχηματίζουν σ δεσμούς Κάθε γραμμή παριστά έναν παρόμοιο δεσμό Fig. 3-53

34 Γραφίτης Αμοιβαία συνεισφορά ηλεκτρονίων π- δεσμός. όμοιοι σ-δεσμοί σε επίπεδα Fig. 3-6

35 Τα χημικά στοιχεία ELEMENTS 92 NATURAL MAN-MADE 90 FOUND ON EARTH ALL RADIOACTIVE SHORT HALF-LIVES Z > 93 Z: 1 TO 83 BOTH STABLE AND RADIOACTIVE Z > 83 ALL RADIOACTIVE FOUND ONLY IN STELLAR SPECTRA TECHNETIUM Z = 43 PROMETHIUM Z = 61

36 Η σταθερότητα των ισοτόπων πρωτόνια-νετρόνια Αριθμός ισοτόπων άρτιος-άρτιος 157 άρτιος-περιττός 52 περιττός - άρτιος 50 περιττός - περιττός 5

37 Κοσμική κατανομή των στοιχείων Μεγάλη αφθονία υδρογόνου και ηλίου από big bang Γενικά μείωση αφθονίας με την αύξηση του ατομικού αριθμού (Z) Στοιχεία με μικρή αφθονία (Li, Be, B) και μεγάλη (Fe, Ni, Pb) Μεγαλύτερη αφθονία των στοιχείων με άρτιο Z από εκείνη των στοιχείων με περιττό Z

38 ΑΦΘΟΝΙΑ ΤΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ log ΑΦΘΟΝΙΑΣ ΑΤΟΜΙΚΟΣΣ ΑΡΙΘΜΟΣ (Z)

39 Σίδηρος Υψηλή κοσμική αφθονία Μεγαλύτερη ενέργεια σχηματισμού δεσμού (binding energy) ανά πυρήνα Πολύσταθερόείδοςστοηλιακόμας σύστημα

40 Στόχοι: Οργανώνοντας τα χημικά στοιχεία Εξήγηση: για το πως τα στοιχεία κατατάσσονται στον περιοδικό πίνακα. Σύγκριση των πρώτων και σύγχρονων περιοδικών πινάκων. Τρις κατηγορίες χημικών στοιχείων.

41 Οργανώνοντας τα χημικά στοιχεία Μερικά στοιχειά όπως ο χρυσός και ο χαλκός είναι γνωστά χιλιάδες χρόνια από την αρχαιότητα. Μόνο 13 στοιχεία ήταν γνωστά κατά το έτος Καθώς όλο και περισσότερα στοιχεία ανακαλύπτονταν οι χημικοί συνειδητοποίησαν ότι έπρεπε να βρεθεί τρόπος να καταταχθούν σε ομάδες-κατηγορίες.

42 Οργανώνοντας τα χημικά στοιχεία Αρχικά οι χημικοί χρησιμοποίησαν τις ιδιότητες των στοιχείων για να τα κατατάξουν σε ομάδες. Το 1829 ο J. W. Dobereiner τοποθέτησε τα στοιχεία σε τριάδες ομάδες τριών στοιχείων με παρόμοιες ιδιότητες Ένα στοιχείο σε κάθε τριάδα έχει ενδιάμεσες ιδιότητες σε σχέση με τις ιδιότητες των άλλων δύο στοιχείων.

43 Ο περιοδικός πίνακας του Mendeleev Στα μέσα του , περίπου 70 στοιχεία έιναι γνωστά. Ο Dmitri Mendeleev ρώσος Russian χημικό και δάσκαλος κατέτταξε τα στοιχεία ως προς το αυξανόμενο Ατομικό Βάρος Έτσι προέκυψε ο πρώτος Περιοδικός Πίνακας

44 Mendeleev Άφησε κενές θέσης για στοιχεία που δεν είχαν ανακαλυφθεί ακόμα. Όταν αυτά έγιναν γνωστά αργότερα έδειξαν πόσο αξιόπιστος ήταν ο πίνακας του Όμως υπήρχαν και προβλήματα : Όπως αυτά των Co και Ni; Ar και K; Te και I

45 Καλύτερη κατάταξη Το 1913, ο Henry Moseley Βρετανός φυσικός, κατέταξε τα στοιχεία σύμφωνα με αυξανόμενο Ατομικό Αριθμό Αυτήηκατάταξηχρησιμοποιείται ακόμη και σήμερα. Το σύμβολα, ο ατομικός αριθμός και το ατομικό βάρος είναι λοιπόν βασικά.

46

47 Εναλλακτικά: Σπειροειδής Περιοδικός Πίνακας

48 Νόμος της περιοδικότητας των στοιχείων : Όταν τα στοιχεία κατατάσσονται με βάση τον αύξοντα ατομικό τους αριθμό υπάρχει περιοδική επανάληψη των φυσικών και χημικών ιδιοτήτων τους. Οριζόντιες σειρές = περίοδοι Υπάρχουν 7 περίοδοι Κάθετες στήλες = ομάδες (ή οικογένειες) Ίδιες φυσικές και χημικές ιδιότητες. Συμβοιζονται από έναν αριθμό & ένα γράμμα (IA, IIA)

49 Περιοχές του περιοδικού πίνακα Υπάρχουν τρεις κατηγορίες στοιχείων: 1) μέταλλα, 2) αμέταλλα, 3) μεταλλοειδή 1) Μέταλλα: Αγωγοί του ηλεκτρισμού, μεταλλική λάμψη, ελατά, όλκιμα 2) Αμέταλλα: γενικά εύθραυστα χωρίς λάμψη, κακοί αγωγοί του ηλεκτρισμού και της θερμότητας

50 Περιοχές του περιοδικού πίνακα Μερικά από τα αμέταλλα είναι αερια (O, N, Cl); Μερικά είναι σκόνες (S); Ένα έχει έντονη οσμη είναι βαθύ κόκκινο χρώμα και είναι υγρό (Br) Προσέξτε την γραμμή σε σχήμα σκάλας 3) Μεταλλοειδή: βρίσκονται ανάμεσα στις δύο άλλες περιοχές Οι ιδιότητες είναι ενδιάμεσες ανάμεσα στα μέταλλα και τα αμέταλλα

51 Ομάδες στοιχείων Στόχος: Περιγραφή των πληροφοριών που εγγράφονται στον περιοδικό πίνακα.

52 Ομάδες στοιχείων Στόχος: Κατηγοριοποίηση των στοιχείων με βάση την ηλεκρονιακή τους διαμόρφωση.

53 Ομάδες στοιχείων Στόχος: Διάκριση Αντιπροσωπευτικά στοιχεία και μέταλλα

54 Τετράγωνα στον περιοδικό πίνακα Ο περιοδικός πίνακας περιλαμβάνει τα Σύμβολα και τα ονόματα των στοιχείων, μαζί με πληροφορίες σχετικές με τη δομή των ατόμων τους : Ατομικός αριθμός και ατομικό βάρος Μαύρα σύμβολα = στερεά; κόκκινα = αέρια; Μπλέ = υγρά

55

56 Ομάδες στοιχείων ονόματα οικογενειών Ομάδα IA Αλκάλια Σχηματίζουν βάσεις (ή αλκάλι) όταν αντιδρούν με νερό (όχι μόλις διαλυθούν!) Ομάδα 2A Αλκαλικές γαίες Επίσης σχηματίζουν βάσεις με νερό, δεν διαλύονται καλά, Ομάδα 7A Αλογόνα σημαίνει σχηματίζουν άλατα

57 Ηλεκτρονιακές διαμορφώσεις των στοιχείων Τα στοιχεία μπορεί να ταξινομηθούν σε 4 διαφορετικές κατηγορίες ανάλογα με την ηλεκτρονιακή τους διαμόρφωση : 1) Στα ευγενή αέρια 2) Αντιπροσωπευτικά στοιχεία 3) Στοιχεία μετάπτωσης ή μεταβατικά 4) Στοιχεία μετάπτωση εσωτερικών στοιβάδων Ας συγκεντρωθούμε τώρα σε αυτά

58 Ηλεκτρονιακές διαμορφώσεις των στοιχείων 1) Ευγενή αέρια είναι τα στοιχεία της ομάδας 8A (η οποία επίσης λέγεται και ομάδα 18 ή 0) Παλιότερα ονομάζονταν και αδρανή αέρια επειδή σπάνια παίρνουν μέρος σε αντιδράσεις; πολύ σταθερά = δεν αντιδρούν Τα ευγενή αέρια έχουν ηλεκτρονιακή διαμόρφωση η οποία περιλαμβάνει πλήρη ηλεκτρονίων τα εξωτρικά s και p τροχιακά

59 Ηλεκτρονιακές διαμορφώσεις των στοιχείων 2) Αντιπροσωπευτικά στοιχεία είναι τα στοιχεία των ομάδων 1A ως 7A Έχουν μεγάλο εύρος ιδιοτήτων, και για αυτό είναι αντιπροσωπευτικά Μερικά είναι μέταλλα ή αμέταλλα ή μεταλλοειδή; Μερικά είναι στερεά και άλλα αέρια ή υγρά Τα εξωτερικά τους s και p τροχιακά ΔΕΝ είναι συμπληρωμένα με ηλεκτρόνια

60 Ηλεκτρονιακές διαμορφώσεις των στοιχείων 3) Μεταβατικά στοιχεία είναι τα στοιχεία των B στηλώντουπεριοδικούπίνακα Η ηλεκτρονιακή τους διαμόρφωση έχει συμπληρωμένα με ηλεκτρόνια τα εξωτερικά s τροχιακά και συμπληρώνονται τα d Είναι μια περιοχή στοιχείων με μεταβατικές ιδιότητες ανάμεσα σε μέταλλα και αμέταλλα Παραδείγματα είναι ο χρυσός ο χαλκός και οάργυρος

61 Ηλεκτρονιακές διαμορφώσεις των στοιχείων 4) Μεταβατικά στοιχεία εσωτερικών στοιβάδων βρίσκονται στο κάτω μέρος του περιοδικού πίνακα σε δύο οριζόντιες σειρές. Η ηλεκτρονιακή διαμόρφωση τους έχει συμπληρωμένα με ηλεκτρόνια τα εξωτερικά s τροχιακά και συμπληρώνονται τα f Παλιότερα ονομάζονταν σπάνιες γαίες, αλλά αυτό δεν είναι αληθινό γιατί μερικά από αυτά είναι πολύ διαδεδομένα

62 1A 2A Τα στοιχεία των ομάδων 1A-7A λέγονται αντιπροσωπευτικά στοιχεία τα εξωτερικά s ή p τροχιακά δεν είναι συμπληρωμένα 3A 4A 5A 6A7A 8A

63 Οι ομάδες B λέγονται μεταβατικά στοιχεία Αυτά λέγονται μεταβατικά στοιχεία εσωτερικών στοιβάδων καιβρίσκονταιεδώ

64 Ομάδα 1A είναι τα αλκάλια (χωρίς το H) H Ομάδα 2A είναι οι αλκαλικές γαίες

65 Ομάδα 8A είναι τα ευγενή αέρια Ομάδα 7A είναι τα αλογόνα

66 H 1 Li 3 1s 1 1s 2 2s 1 Παρόμοια ηλεκτρονιακή διαμόρφωση των αλκαλι μετάλλων. Na 11 K 19 Rb 37 Cs 55 Fr 87 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 1 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 1 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6 s 2 4f 14 5d 10 6p 6 7s 1

67 Παρόμοια ηλεκτρονιακή διαμόρφωση των αλογόνων. 1s 2 1s 2 2s 2 2p 6 He 2 Ne 10 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 14 5d 10 6p 6 Ar 18 Kr 36 Xe 54 Rn 86

68 s 1 s 2 Στοιχεια των s - block Η ηλεκρονιακή διαμόρφωση των αλκαλίων τελειώνει σε s 1 Η ηλεκρονιακή διαμόρφωση των αλκαλικων γαιών τελειώνει σε s 2 Θα έπρεπε να συμπεριλαμβάνεται εδώ το He, αλλά οι ιδιότητες του ταιριάζουν καλύτερα με αυτές των ευγενών αερίων και έχει συμπληρωμένη την εξωτερική στοιβάδα του με ηλεκτρόνια. He

69 Μέταλλα - d block Προσέξτε την αλλαγή στη διαμόρφωση. d 1 d 2 d 3 s 1 d 5 d 5 d 6 d 7 d 8 s 1 d 10 d 10

70 Τα P-block p 1 p 2 p 3 p 4 p 5 p 6

71 Ηλεκτρονιακή διαμόρφωση στην ομάδα IV Τα άτομα της ομάδας 4A έχουν 4 ηλεκτρόνια στην εξωτερική στοιβάδα.

72 Τα F - block Λέγονται inner transition elements f 1 f 2 f 3 f 4 f 5 f 6 f 7 f 8 f 9 f 10 f 11 f 12 f 13 f 14

73 1 2 Αριθμός περιόδου Κάθε σειρά (ή περίοδος) είναι το ενεργειακό επίπεδο για s και p τροχιακά.

74 Τα d τροχιακά συμπληρώνονται κατά ένα επίπεδο σε κάθε περίοδο, έτσι το πρώτο d είναι το 3d αν και είναι η 4 σειρά. 1 4d 5d d

75 f 5f f τροχιακά ξεκινούν να συμπληρώνονται από τα 4f, και είναι 2 λιγότερα από τον αριθμό της περιόδου

76 Αντιπροσωπευτικά Στοιχεία Μεγέθυνση όπου φαίνεται η δομή του πράσινου μέρους τουφύλλουόπουγίνεταιημετατροπήτηςφετινής ενέργειας σε χημική. Η χλωροφύλλη περιέχει μαγνήσιο και απορροφά το φως.

77 Θειο οι κίτρινες ουσίες στοβυθόείναιθειάφι που εκλύεται από ένα ηφαίστειο μαζί με τα αέρια

78 Περιοδικές Ιδιότητες Στόχοι: Περιγραφή μεταβολής της ατομικής ακτίνας Πως δημιουργούνται τα ιόντα.

79 Στόχοι: Περιγραφή της μεταβολής της ενέργειας ιονισμού της ακτίνας των ιόντων και της ηλεκτραρνητικοτητας

80 Τάση στην ατομική ακτίνα Πρώτο πρόβλημα : από που αρχίζει η μέτρηση? Τα ηλεκτρόνια δεν έχουν καθορισμένη άκρη. Περιφέρονται γύρω από περισσότερα άτομα τη φορά

81 Μέγεθος Ατόμου Ακτίνα Μέτρηση της Ατομικής ακτίνας Αυτή είναι η μίση της απόστασης ανάμεσα σε δύο πυρήνες ενός διατομικού μορίου.

82 Περιοδικές ιδιότητες Επηρεάζονται από τρείς παράγοντες : 1. Ενεργειακά επίπεδα Υψηλάενεργειακάεπίπεδαβρίσκονται μακριά από τον πυρήνα. 2. Φορτίο του πυρήνα (# protons) Περισσότερο θετικό φορτίο σπρώχνει τα ηλεκτρόνια κοντύτερα στον πυρήνα. (+ και έλκονται) 3. Φαινόμενο προάσπισης

83 Τι επηρεάζουν? Ενεργειακά επίπεδα και προάσπιση επιδρούν στην ομάδα ( ) Πυρηνικό φορτίο επηρεάζει την περίοδο ( )

84 #1. Ατομική ακτίνα Αυξάνεται με την αύξηση του ατομικού αριθμού σε μια ομάδα. Κάθε άτομο έχει μια επιπλέον ενεργειακή στοιβάδα, Έτσι τα άτομα γίνονται μεγαλύτερα. H Li Na K Rb

85 #1. Ατομική ακτίνα Απόαριστεράπροςταδεξιάσεμιαπερίοδοη ακτίνα γίνεται μικρότερη. Τα ηλεκτρόνια παραμένουν στο ίδιο ενεργειακό επίπεδο. Αλλά, υπάρχει μεγαλύτερο πυρηνικό φορτίο. Τα εξωτερικά ηλεκτρόνια σπρώχνονται κοντύτερα Na Mg Al Si P S Cl Ar

86 Rb Period 2 K Atomic Radius (pm) H Li Na Ne Ar Kr 3 10 Atomic Number

87 Ιόντα Κάποιες ενώσεις αποτελούνται από ιόντα Ιόν είναι ένα άτομο (ή ομάδα ατόμων) το οποίο έχει θετικό ή αρνητικό φορτίο Τα άτομα είναι ουδέτερα γιατί ο αριθμός των πρωτονίων είναι ίσως με τον αριθμό των ηλεκτρονίων Τα ιόντα σχηματίζονται όταν ηλεκτρόνια μεταφέρονται ανάμεσα στα άτομα.

88 Τα μέταλλα χάνουν ηλεκτρόνια, από τα ενεργειακά επίπεδα της εξωτερικής στοιβάδας Το νάτριο χάνει ένα : υπάρχουν τώρα 11 πρωτόνια έναντι 10 ηλεκτρόνιων και έτσι φορτίζεται θετικά σχηματίζοντας ένα κατιον. Τα αμέταλλα παίρνουν ηλεκτρόνια και φορτίζονται αρνητικά ανιόντα

89 #2. Ενεργεία ιονισμού Ενέργεια ιονισμού είναι η ενέργεια που απαιτείται για την πλήρη απόσπαση ενός ηλεκτρονίου από ένα άτομο που βρίσκεται σε αέρια φάση. Η ενέργεια ιονισμού για το πρώτο ηλεκτρόνιο λέγεται πρώτο Δυναμικό ιονισμού.

90 Symbol First Second Third H He Li Be B C N O F Ne Table 6.1, p

91 Symbol First Second Third H He Li Be B C N O F Ne Γιατί διαφέρουν τόσο πολύ?

92 Παράγοντες που επηρεάζουν την IE Όσο μεγαλύτερο είναι το πυρηνικό φορτίο τόσο μεγαλύτερη η IE. Μεγαλύτερη απόσταση από τον πυρήνα μειώνει την IE Συμπληρωμένα και ημισυμπληρωμένα τροχιακά έχουν χαμηλότερη ενέργεια άρα όταν παράγεται με τον ιονισμό χαμηλώνει την ΙΕ. Φαινόμενο προάσπισης.

93 Προάσπιση Τα ηλεκτρόνια προστατεύονται από την έλξη του πυρήνα εξαιτίας των υπολοίπων ηλεκτρονίων. Και τα ηλεκτρόνια στη ίδια στοιβάδα προασπίζουν το ένα τα άλλο

94 Η ΙΕ μειώνεται από πάνω προς τα κάτω σε μια ομάδα επειδή... Το ηλεκτρόνιο βρίσκεται μακριά από τον πυρήνα και η προάσπιση είναι μεγαλύτερη.

95 Όλαταάτομαμιαςπεριόδου έχουνταίδιαενεργειακά επίπεδα και την ίδια προάσπιση. Αλλά αυξανόμενο πυρηνικό φορτίο. Η IE γενικά αυξάνεται από τα αριστερά. Εξαιρέσεις υπάρχουν όταν υπάρχουν συμπληρωμένα η ημι συμπληρωμένα τροχιακά.

96 First Ionization energy He H Το He έχει μεγαλύτερη IE από το H. Και τα δύο στοιχεία και έχουν την ιδία προάσπιση αφού τα ηλεκτρόνια τους βρίσκοντας στην πρώτη στοιβάδα αλλά το He έχει μεγαλύτερο πυρηνικό φορτίο Atomic number

97 He First Ionization energy H Li Το Li έχει μικρότερη IE από το H Περισσότερη προάσπιση και μακρύτερα Atomic number

98 He First Ionization energy H Li Be Το Be έχει μεγαλύτερη IE από Li Ιδία προάσπιση μεγαλύτερο πυρηνικό φορτίο Atomic number

99 First Ionization energy He H Be B Li Το B έχει μικρότερη IE από το Be Ίδια προάσπιση Μεγαλύτερο πυρηνικό φορτίο Αλλά με απόσπαση ενός ηλεκτρονίου το s τροχιακό είναι συμπληρωμένο Atomic number

100 He H Be Li B C Atomic number First Ionization energy

101 He H Be Li B N C Atomic number First Ionization energy

102 First Ionization energy He H Be B Li N C O Το Ο χαλάει την σειρά επειδή αν αποσπαστεί ένα ηλεκτρόνιο τότε τα p τροχιακά είναι ημισυμπληρωμένα Atomic number

103 He H Be Li B N F C O Atomic number First Ionization energy

104 First Ionization energy He H Be B Li N C F O Ne Το Ne έχει μικρότερη ΙΕ από το He Και τα δύο έχουν πλήρη τροχιακά Το Ne έχει μεγαλύτερη προστασία και μεγαλύτερη απόσταση Atomic number

105 He Ne Το Na έχει First Ionization energy H Be B Li N C F O Na μικρότερη ΙΕ από το Li Και τα δύο s 1 Το Na έχει μεγαλύτερη προστασία Και μεγαλύτερη απόσταση Atomic number

106 First Ionization energy Atomic number

107 Δυνάμεις που δρουν Συμπληρωμένα τροχιακά με ηλεκτρόνια Απαιτείται πολύ ενέργεια για να αποσπαστεί ένα ηλεκτρόνιο από τέτοια τροχιακά. Τα ευγενή.αέρια έχουν συμπληρωμένα Τα άτομα τίνουν να αποκτήσουν δομή ευγενών αεριων.

108 Περιοδικότητα στην ακτίνων των κατιόντων Τα κατιόντα είναι μικρότερα από τα άτομα από τα οποία προκύπτουν. δεν χάνουν μόνο ηλεκτρόνια αλά και ενεργειακά επίπεδα. Τα μέταλλα σχηματίζουν κατιόντα. Τα κατιόντα των αντιπροσωπευτικών στοιχείων έχουν διαμορφφωση ευγενών αερίων.

109 Αντιόντα Τα ανιόντα είναι μεγαλύτερα από τα άτομα που προέρχονται Τα αμέταλλα δίνουν ανιόντα.

110 Διαμορφωση Ιόντων Τα ιόντα έχουν πάντα τη δομή ευγενών αερίων ( = συμπληρωμνη ηεξωτερικήστοιβάδα) Na : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 Νa 1+ sodium ion: 1s 2 2s 2 2p 6 Ίδια δομή με Ne..

111 Μεταβολή μεγέθους ιόντων Καθε ένα ιόν έχει μια στοιβάδα επιπλέον και άρα είναι μεγαλύτερο. Li 1+ Na 1+ K 1+ Rb 1+ Cs 1+

112 Κατά μήκος μιας περιόδου το μέγεθος μικραίνει καθώς αυξάνεται το πυρηνικό φορτίο. Li 1+ B 3+ N 3- O 2- F 1- Be 2+ C 4+

113 Μέγεθως ισοηλεκτρονικών ιοντων Al 3+ Mg 2+ Na 1+ Ne F 1- O 2- and N 3- Όλα έχουν 10 electrons Και δομή: 1s 2 2s 2 2p 6 (η οποία έιναι του ευγενούς αερίου Νe)

114 Τα θετικά φορρτισμένα μικραίνουν Al 3+ Mg 2+ Na 1+ Ne F 1- O2- N

115 Ηλεκτραρνητικότητα Ηλεκτραρνητικότητα είναι η τάση ενός ατόμου να έλκει ηλεκτρόνια όταν ενώνεται με ένα άλλο άτομο.

116 Μεταβολή της ενέργειας ιονισμού και της ηλεκτραρνητικότητας

117 Ατομική ακτίνα και ακτίνα ιόντων:

118 Τέλος Ενότητας

119 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.

120 Σημειώματα

121 Σημείωμα Ιστορικού Εκδόσεων Έργου Το παρόν έργο αποτελεί την έκδοση 1.0. Έχουν προηγηθεί οι κάτωθι εκδόσεις: Έκδοση 1.0 διαθέσιμη εδώ.

122 Σημείωμα Αναφοράς Copyright Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων, Διδάσκοντες: Καθ. Ι.Χ.Πλακατούρας, Καθ. Σ.Κ.Χατζηκακού. «ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΧΗΜΕΙΑ ΙΙ. Ο ΠΕΡΙΟΔΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ». Έκδοση: 1.0. Ιωάννινα Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση:

123 Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά Δημιουργού - Παρόμοια Διανομή, Διεθνής Έκδοση 4.0 [1] ή μεταγενέστερη. [1]