Γενική & Ανόργανη Χημεία 2017-18
Στα στοιχεία μεταπτώσεως τα ηλεκτρόνια προστίθενται στα d τροχιακά Εξαιρέσεις στις διαμορφώσεις d 5, d 10 Δομή ψευδοευγενούς αερίου Με μεταφορά ενός 4s ηλεκτρονίου Cr: [Ar]3d 5 4s 1 Cu: [Ar]3d 10 4s 1 Τα στοιχεία των μετάλλων μεταπτώσεως διαφέρουν μόνο κατά τον αριθμό των d ηλεκτρονίων και άρα έχουν παρόμοιες ιδιότητες Σχηματίζουν ιόντα πολλαπλών οξειδωτικών καταστάσεων Γενική και Ανόργανη Χημεία 2014-15 2
Πως εξηγούνται οι εξαιρέσεις; Η αρχή της ανοικοδόμησης( aufbau) διέπεται και από τον κανόνα του Madelung: Για διαδοχικά, ουδέτερα άτομα οι ηλεκτρονιακές στάθμες συμπληρώνονται με την σειρά του αθροίσματος των κβαντικών αριθμών: n + l Για ηλεκτρόνια σε στάθμες με το αυτό n + l η σειρά συμπλήρωσης είναι αυτή που αντιστοιχεί στο μεγαλύτερο n. Ο κανόνας αυτός έχει εντυπωσιακή επιτυχία σε όλο τον περιοδικό πίνακα των στοιχείων. Συγκρίνετε: 4s : n + l= 4 με 3d n + l= 5 Τα 4s τροχιακά συμπληρώνονται πριν από τα 3d. 2/11/2017 Γενική και Ανόργανη Χημεία 2014-15 3
H ηλεκτρονιακή διαμόρφωση των ατόμων των στοιχείων Στην θεμελιώδη κατάσταση (κατάσταση χαμηλότερης ενέργειας) Τα ηλεκτρόνια καταλαμβάνουν τροχιακά αρχής γενομένης από τα χαμηλότερης ενεργειακής στάθμης Ο μέγιστος αριθμός των τροχιακών ανά ενεργειακή (υπο)στάθμη είναι 2l+1 Μέχρι 2 ηλεκτρόνια σε κάθε τροχιακό Αντιπαράλληλη ιδιοστροφορμή (spin) Ημι-συμπληρωμένες στάθμες:p 3, d 5, f 7 ευνοούνται 2/11/2017 Γενική και Ανόργανη Χημεία 2014-15 4
Γενική και Ανόργανη Χημεία 2014-15 5
ΙΣΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΟΥΣΙΕΣ και ΔΙΕΓΕΡΜΕΝΕΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ Χημικά είδη ( μόρια ή ιόντα) τα οποία περιέχουν τον αυτό αριθμό ηλεκτρονίων ονομάζονται ισοηλεκτρονιακά. Παραδείγματα αποτελούν τα CH 4, NH 4+ και ΒΗ 4- τα οποία έχουν 10 ηλεκτρόνια και πέντε άτομα το καθένα. Επίσης τα μόρια CH 4, H 2 O και NH 3 είναι ισοηλεκτρονιακά (10 ηλεκτρόνια το καθένα). Ισοηλεκτρονιακά ιόντα (ή άτομα) είναι ιόντα (ή άτομα) τα οποία έχουν τον αυτό αριθμό ηλεκτρονίων σθένους. Ισοηλεκτρονιακά είδη: P 3, S 2, Cl, Ar, K +, Ca 2+. Η ηλεκτρονιακή διαμόρφωση στοιχείου σε διεγερμένη κατάσταση έχει (ένα τουλάχιστον) ηλεκτρόνιο σε κατάσταση υψηλής ενέργειας Π.χ. [Ar]4s 1 3d 9 4p 1 αποτελεί ηλεκτρονιακή διαμόρφωση διεγερμένης κατάστασης του Cu.
Μαγνητικές ιδιότητες Παρόλο ότι ένα ηλεκτρόνιο συμπεριφέρεται ως μικροσκοπικός μαγνήτης, δύο ηλεκτρόνια με αντίστροφη ιδιοστροφορμή αλληλοαναιρούνται ως προς την ιδιότητα αυτή. ΜΟΝΟ ΑΤΟΜΑ ΜΕ ΜΟΝΗΡΗ (ΑΣΥΖΕΚΤΑ) ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑ παρουσιάζουν μαγνητική επιδεκτικότητα. Παραμαγνητική χαρακτηρίζεται μια ουσία η οποία έλκεται σε μικρό βαθμό από ένα μαγνητικό πεδίο ως αποτέλεσμα της παρουσίας ασύζευκτων (μονήρων) ηλεκτρονίων. Διαμαγνητικές είναι οι ουσίες οι οποίες γενικά δεν έλκονται από μαγνητικό πεδίο λόγω του ότι διαθέτουν μόνο συζευγμένα ηλεκτρόνια. Chapter 8-6
Κατανομή της ιδιοστροφορμής των ηλεκτρονίων στα τροχιακά d των μετάλλων μεταπτώσεως Ασύζευκτα ηλεκτρόνια Στοιχείο Αριθμός ηλεκτρονίων Ηλεκτρονιακή δομή φλοιού 3d Ηλεκτρόνια 4s [Ar]3d 1 4s 2 [Ar]3d 2 4s 2 [Ar]3d 3 4s 2 [Ar]3d 5 4s 1 [Ar]3d 5 4s 2 [Ar]3d 6 4s 2 [Ar]3d 7 4s 2 [Ar]3d 8 4s 2 [Ar]3d 10 4s 1 Γενική & Ανόργανη Χημεία 2017-18
Γενική και Ανόργανη Χημεία 2014-15 8
Ο Περιοδικός Πίνακας (1) Οι χημικές και φυσικές ιδιότητες των ατόμων των στοιχείων είναι περιοδικές συναρτήσεις των μαζών τους. (2) Οι χημικές και φυσικές ιδιότητες των ατόμων των στοιχείων είναι περιοδικές συναρτήσεις του ατομικού αριθμού (αριθμός πρωτονίων στον πυρήνα= αριθμός ηλεκτρονίων στο ουδέτερο άτομο). (3) Ταξινόμηση των στοιχείων σε ομάδες (στήλες) που περιλαμβάνουν στοιχεία με παρόμοιες φυσικές και χημικές ιδιότητες. (4) Ταξινόμηση στοιχείων σε περιόδους (γραμμές) που περιλαμβάνουν στοιχεία των οποίων οι φυσικές και οι χημικές ιδιότητες μεταβάλλονται βαθμηδόν.
Γενική και Ανόργανη Χημεία 2014-15 10
Σύμφωνα με τον Meyer ο περιοδικός νόμος βασίστηκε στον ατομικό όγκο (ατομική μάζα δια της πυκνότητας του στερεού). Περιελήφθησαν και άλλες ιδιότητες: σκληρότητα, συμπιεστότητα, ΣΖ: Για όλες βρήκε περιοδική συμπεριφορά
Ο Περιοδικός Πίνακας Τί είναι ο περιοδικός πίνακας; Τι είδους πληροφορίες μπορούμε να πάρουμε από τον ΠΠ; Είναι δυνατή η πρόβλεψη των ιδιοτήτων των ατόμων των στοιχείων από τον ΠΠ;
Dmitri Mendeleev (1869) Το ο 1869 Mendeleev και ο Lothar Meyer (Γερμανία) δημοσίευσαν παρόμοιους τρόπους ταξινόμησης των στοιχείων τα οποία ήσαν γνωστά, σχεδόν ταυτόχρονα. Ο ΠΠ βασιζόταν στην ομοιότητα των ιδιοτήτων και της δραστικότητας ορισμένων στοιχείων. Αργότερα, ο Henry Moseley ( Αγγλία,1887-1915) προχώρησε στην σύνταξη του ΠΠ με βάση τον μοναδικό και χαρακτηριστικό ατομικό αριθμό κάθε στοιχείου. http://www.chem.msu.su/eng/misc/mendeleev/welcome.html
Dmitri Mendeleev Τα στοιχεία οργανώνονται σε Ομάδες με όμοιες χημικές ιδιότητες. Το 1869 ο Medeleev κατέταξε τα μέχρι τότε γνωστά 63 στοιχεία σύμφωνα με τις ιδιότητές τους και τα ατομικά τους βάρη Εκεί που στον πίνακα ο, Mendeleev προέβλεπε ένα νέο στοιχείο Κάποια μέρα θα ανακαλυπτόταν! Είχε δίκηο! Τρία από τα προβλεπόμενα άγνωστα Στοιχεία, βρέθηκαν ενώ ακόμα ζούσε: Γάλλιο (Ga), σκάνδιο (Sc) και το γερμάνιο (Ge). 14
Πώς γνώριζε ο Mendeleev ότι το στοιχείο κάτω από το Al θα έπρεπε να έχει μάζα 44; Προβλεπόμενα στοιχεία Sc, Ga, Ge Λείπουν τα ευγενή αέρια Τα ευγενή αέρια ανακαλύφθηκαν στο τέλος της δεκαετίας του 1890 15
Η πρόβλεψη Mendeleev για το στοιχείο γερμάνιο και οι ιδιότητές του Επιτυ χές! 16