Elementenes periodiske egenskaper

Den periodiske tabellen ordner elementene etter periodiske egenskaper, som er tilbakevendende trender i fysiske og kjemiske egenskaper. Disse trendene kan forutses bare ved å undersøke periodiske tabell og kan forklares og forstås ved å analysere elektronkonfigurasjonene til elementene. Element har en tendens til å få eller miste valenselektroner for å oppnå stabil oktettdannelse. Stabile oktetter sees i de inerte gassene, eller edle gasser, fra gruppe VIII i det periodiske systemet. I tillegg til denne aktiviteten er det to andre viktige trender. Først tilsettes elektroner én om gangen som beveger seg fra venstre mot høyre over en periode. Når dette skjer opplever elektronene i det ytterste skallet en stadig sterkere kjernefysisk tiltrekning, slik at elektronene blir nærmere kjernen og tettere bundet til den. For det andre, når de beveger seg nedover en kolonne i det periodiske systemet, blir de ytterste elektronene mindre tett bundet til kjernen. Dette skjer fordi antallet fylte hovedenerginivåer (som beskytter de ytterste elektronene fra attraksjon til kjernen) øker nedover i hver gruppe. Disse trendene forklarer periodisiteten observert i elementære egenskaper ved atomradius, ioniseringsenergi, elektronaffinitet og

Atomradiusen til et element er halvparten av avstanden mellom sentrene til to atomer i det elementet som bare berører hverandre. Generelt avtar atomradiusen over en periode fra venstre mot høyre og øker nedover for en gitt gruppe. Atomene med de største atomradiene er lokalisert i gruppe I og i bunnen av grupper.

Når man beveger seg fra venstre mot høyre over en periode, tilsettes elektroner en om gangen til det ytre energisjellet. Elektroner i et skall kan ikke beskytte hverandre fra attraksjonen til protoner. Siden antallet protoner også øker, øker den effektive kjernefysiske ladningen over en periode. Dette fører til at atomradiusen synker.

Flytte ned en gruppe i periodiske tabell, antall elektroner og fylte elektronskall øker, men antallet valenselektroner forblir det samme. De ytterste elektronene i en gruppe blir utsatt for den samme effektive kjernefysiske ladningen, men elektroner blir funnet lenger fra kjernen etter hvert som antall fylte energiskall øker. Derfor øker atomradiene.

Ioniseringsenergien, eller ioniseringspotensialet, er energien som kreves for å fjerne et elektron fra et gassformet atom eller ion fullstendig. Jo nærmere og tettere bundet et elektron er kjernen, jo vanskeligere vil det være å fjerne, og jo høyere ioniseringsenergi blir det. Den første ioniseringsenergien er energien som kreves for å fjerne ett elektron fra hovedatomet. Den andre ioniseringsenergi er energien som kreves for å fjerne et andre valenselektron fra det univalente ionet for å danne det divalente ionet, og så videre. Påfølgende ioniseringsenergier øker. Den andre ioniseringsenergien er alltid større enn den første ioniseringsenergien. Ioniseringsenergier øker å bevege seg fra venstre til høyre over en periode (synkende atomradius). Ioniseringsenergi reduserer å bevege seg nedover i en gruppe (økende atomradius). Element I-elementer har lave ioniseringsenergier fordi tapet av et elektron danner en stabil oktett.

Elektron affinitet gjenspeiler et atoms evne til å akseptere et elektron. Det er energiforandringen som skjer når et elektron tilføres et gassformet atom. Atomer med sterkere effektiv kjernefysisk ladning har større elektronaffinitet. Noen generaliseringer kan gjøres om elektroniske tilknytninger til bestemte grupper i den periodiske tabellen. Elementene fra gruppe IIA, de alkaliske jordene, har lave elektronaffinitetsverdier. Disse elementene er relativt stabile fordi de har fylt s subshells. Gruppe VIIA-elementer, halogenene, har høye elektronaffiniteter fordi tilsetningen av et elektron til et atom resulterer i et fullstendig fylt skall. Element fra gruppe VIII, edle gasser, har elektronaffiniteter nær null siden hvert atom har en stabil oktett og ikke vil akseptere et elektron lett. Elementer fra andre grupper har lav elektronaffinitet.

I en periode vil halogen ha den høyeste elektronaffinitet, mens edel gass vil ha den laveste elektronaffiniteten. Elektronaffinitet avtar å bevege seg nedover i en gruppe fordi et nytt elektron ville være lenger fra kjernen til et stort atom.

Elektronegativitet er et mål på tiltrekningen av et atom for elektronene i en kjemisk binding. Jo høyere elektronegativitet til et atom, desto større er tiltrekningen for å binde elektroner. Elektronegativitet er relatert til ioniseringsenergi. Elektroner med lav ioniseringsenergi har lave elektronegativiteter fordi kjernene deres ikke utøver en sterk attraktiv kraft på elektronene. Elementer med høy ioniseringsenergi har høye elektronegativiteter på grunn av det sterke trekket som kjernen utøver på elektroner. I en gruppe avtar elektronegativiteten når atomantallet øker, som et resultat av den økte avstanden mellom valenselektronet og kjernen (større atomradius). Et eksempel på et elektropositivt (dvs. lav elektronegativitet) element er cesium; et eksempel på et høyt elektronegativt element er fluor.

Flytte til venstre → høyre

• Atomradien avtar
• Ioniseringsenergien øker
• Elektronaffinitet øker generelt (unntatt Noble Gas Electron Affinity Near Zero)
• Elektronegativitet øker

Flytte topp → bunn

• Atomradiusen øker
• Ionisering energi reduseres
• Elektronaffinitet reduserer generelt å flytte ned i en gruppe
• Elektronegativitet avtar