3.5: Tofauti za mara kwa mara katika Mali za Element

Malengo ya kujifunza

• Eleza na kuelezea mwenendo ulioonekana katika ukubwa wa atomiki, nishati ya ionization, na ushirika wa elektroni wa vipengele

Vipengele katika vikundi (nguzo za wima) za meza ya mara kwa mara huonyesha tabia sawa ya kemikali. Ufanana huu hutokea kwa sababu wanachama wa kikundi wana idadi sawa na usambazaji wa elektroni katika shells zao za valence. Hata hivyo, pia kuna mifumo mingine katika mali za kemikali kwenye meza ya mara kwa mara. Kwa mfano, tunapohamia chini kikundi, tabia ya metali ya atomi huongezeka. Oksijeni, juu ya Kundi la 16 (6A), ni gesi isiyo na rangi; katikati ya kikundi, seleniamu ni imara ya semiconducting; na, kuelekea chini, poloniamu ni imara ya kijivu-kijivu inayoendesha umeme.

Tunapopita kipindi kutoka kushoto kwenda kulia, tunaongeza protoni kwenye kiini na elektroni kwenye shell ya valence na kila kipengele mfululizo. Tunapopungua vipengele katika kikundi, idadi ya elektroni katika shell ya valence inabakia mara kwa mara, lakini idadi kuu ya quantum huongezeka kwa moja kila wakati. Uelewa wa muundo wa elektroniki wa vipengele hutuwezesha kuchunguza baadhi ya mali zinazoongoza tabia zao za kemikali. Mali hizi hutofautiana mara kwa mara kama muundo wa umeme wa vipengele hubadilika. Wao ni (1) ukubwa (radius) ya atomi na ions, (2) nguvu ionization, na (3) uhusiano wa elektroni.

Tofauti katika Radius ya Covalent

Picha ya mitambo ya quantum inafanya kuwa vigumu kuanzisha ukubwa wa uhakika wa atomi. Hata hivyo, kuna njia kadhaa za vitendo za kufafanua radius ya atomi na, kwa hiyo, kuamua ukubwa wao wa jamaa ambao hutoa maadili sawa sawa. Tutatumia radius covalent (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)), ambayo hufafanuliwa kama nusu umbali kati ya nuclei ya atomi mbili kufanana wakati wao ni alijiunga na dhamana covalent (kipimo hiki inawezekana kwa sababu atomi ndani ya molekuli bado kubaki mengi ya utambulisho wao atomiki).

Kielelezo\(\PageIndex{1}\): (a) Radius ya atomi hufafanuliwa kama nusu umbali kati ya nuclei katika molekuli yenye atomi mbili zinazofanana zilizounganishwa na dhamana ya covalent. Radi ya atomiki kwa halojeni huongezeka chini ya kikundi kama n inavyoongezeka. (b) Radii ya uwiano wa vipengele huonyeshwa kwa kiwango. Mwelekeo wa jumla ni kwamba radii huongeza chini kundi na kupungua kwa kipindi.

Takwimu hii ina sehemu mbili: a na b Katika takwimu a, molekuli 4 za diatomiki zinaonyeshwa kuonyesha njia ya kuamua radius ya atomiki ya atomi. Mfano wa kwanza, katika kijani, hutumiwa kupata radius ya atomi F. Sehemu mbili zinasukwa sana pamoja. Umbali kati ya vituo vya atomi mbili unaonyeshwa juu ya mchoro na mshale ulioongozwa mara mbili unaoitwa, “128 p m.” Mwisho wa mshale huu huungana na makundi ya mstari yanayoenea hadi radii atomia chini. Chini ya molekuli ni studio, “F radius sawa na 128 p m imegawanywa na 2 sawa na 64 p m.” Mifano tatu zifuatazo zinatumika vilevile kuonyesha radii atomia ya atomi za ziada. Molekuli ya pili ya diatomic iko katika kivuli giza cha kijani. Umbali kati ya radii ni 198 p m Chini ya molekuli ni studio, “C l radius sawa 198 p m imegawanywa na 2 sawa na 99 pm.” Molekuli ya tatu ya diatomiki iko nyekundu. Umbali kati ya radii ni 228 p m Chini ya molekuli ni studio, “Radi B r sawa na 228 p m imegawanywa na 2 sawa na 114pm.” Molekuli ya nne ya diatomiki iko katika zambarau. Umbali kati ya radii ni 266 p m Chini ya molekuli ni studio, “Mimi radius sawa na 266 p m imegawanywa na 2 sawa na 133 p m.” Katika takwimu b, mpangilio wa meza ya mara kwa mara hutumiwa kulinganisha ukubwa wa jamaa wa atomi kwa kutumia nyanja za kijani. Hakuna nyanja zinazotolewa kwa gesi yenye heshima au ya inert, vipengele vya kikundi 18. Mwelekeo wa jumla uliotajwa unaongezeka ukubwa wa mduara unaohamia kutoka juu hadi chini katika kikundi, huku na tabia ya jumla kuelekea kuongeza radii atomiki kuelekea kona ya chini kushoto ya meza ya mara kwa mara.

Tunajua kwamba kama sisi Scan chini ya kundi, kuu quantum idadi, n, kuongezeka kwa moja kwa kila kipengele. Hivyo elektroni zinaongezwa kwenye eneo la angani ambalo linazidi kuwa mbali na kiini. Kwa hiyo, ukubwa wa atomi (na radius yake covalent) lazima kuongezeka kama sisi kuongeza umbali wa elektroni nje kutoka kiini. Hali hii inaonyeshwa kwa radii ya covalent ya halojeni katika Jedwali\(\PageIndex{1}\) na Kielelezo\(\PageIndex{1}\). Mwelekeo wa meza nzima ya mara kwa mara unaweza kuonekana katika Kielelezo\(\PageIndex{2}\).

Jedwali\(\PageIndex{1}\): Radii ya Covalent ya Elements ya Halogen Group

Atom	Radi ya uwiano (pm)	malipo ya nyuklia
F	64	+9
Cl	99	+17
Br	114	+35
I	133	+53
Katika	148	+85

Kama inavyoonekana katika Kielelezo\(\PageIndex{2}\), kama sisi hoja katika kipindi kutoka kushoto kwenda kulia, sisi kwa ujumla kupata kwamba kila kipengele ina ndogo covalent Radius kuliko kipengele kabla yake. Hii inaweza kuonekana kinyume kwa sababu inamaanisha kuwa atomi zilizo na elektroni zaidi zina radius ndogo ya atomia. Hii inaweza kuelezwa na dhana ya malipo ya nyuklia yenye ufanisi e,\(Z_{eff}\). Hii ni kuvuta exerted juu ya elektroni maalum na kiini, kwa kuzingatia repulsions yoyote elektroni-elektroni. Kwa hidrojeni, kuna elektroni moja tu na hivyo chaji ya nyuklia (Z) na chaji ya nyuklia yenye ufanisi (Z _eff) ni sawa. Kwa atomi nyingine zote, elektroni za ndani zinalinda sehemu elektroni za nje kutoka kwa kuvuta kwa kiini, na hivyo:

\[Z_\ce{eff}=Z−shielding \nonumber \]

Kinga imedhamiriwa na uwezekano wa elektroni nyingine kuwa kati ya elektroni ya riba na kiini, na pia kwa repulsions elektroni-elektroni elektroni ya kukutana maslahi. Electroni za msingi zinajitahidi kuzuia, wakati elektroni katika shell sawa ya valence hazizuii kivutio cha nyuklia kinachopatikana kwa kila mmoja kwa ufanisi. Kwa hiyo, kila wakati tunaondoka kwenye kipengele kimoja hadi kingine kwa kipindi, Z huongezeka kwa moja, lakini shielding huongezeka kidogo tu. Hivyo, ongezeko _EFF kama sisi hoja kutoka kushoto kwenda kulia katika kipindi. Kuvuta nguvu (malipo ya juu ya nyuklia) yenye uzoefu na elektroni upande wa kulia wa meza ya mara kwa mara huwavuta karibu na kiini, na kufanya radii ya covalent ndogo.

 

Kielelezo\(\PageIndex{2}\): Katika kila kipindi, mwenendo wa radius atomiki hupungua kama ongezeko la Z; kwa mfano, kutoka K hadi Kr. Ndani ya kila kikundi (k.m. metali za alkali zinazoonyeshwa katika zambarau), mwenendo ni kwamba radius atomia huongezeka kadiri ongezeko la Z.

Grafu hii imeandikwa Idadi ya Atomiki kwenye mhimili usio na usawa na Radius (p m) kwenye mhimili wima. Mstari mweusi uliojaa unaunganisha maadili ya radii kwa elementi zilizo na namba atomiki 1 hadi 60 kwenye grafu. Peaks ni dhahiri katika maeneo ya metali alkali: L i, N a, K, R b, na C s Vile vile, minima zipo katika maeneo ya gesi vyeo au ajizi: H e, N e, A r, K r, X e, na R n Maeneo ya kipindi cha 4 na kipindi cha 5 vipengele vya mpito hutolewa na dots za kijani.

Hivyo, kama tunavyotarajia, elektroni za nje au za valence ni rahisi kuondoa kwa sababu zina nguvu za juu, zinalindwa zaidi, na ziko mbali zaidi na kiini. Kama kanuni ya jumla, wakati vipengele vya mwakilishi vinaunda cations, hufanya hivyo kwa kupoteza elektroni za ns au np zilizoongezwa mwisho katika mchakato wa Aufbau. Elementi za mpito, kwa upande mwingine, zinapoteza elektroni za ns kabla ya kuanza kupoteza elektroni za (n — 1) d, ingawa elektroni za ns zinaongezwa kwanza, kulingana na kanuni ya Aufbau.

Mfano\(\PageIndex{1}\): Sorting Atomic Radii

Kutabiri utaratibu wa kuongeza radius covalent kwa Ge, Fl, Br, Kr.

Suluhisho

Radius huongezeka kama sisi hoja chini ya kundi, hivyo Ge <Fl (Kumbuka: Fl ni ishara ya flerovium, kipengele 114, NOT fluorine). Radius itapungua kama sisi hoja katika kipindi, hivyo Kr <Br <Ge. Kuweka mwenendo pamoja, tunapata Kr <Br <Ge <Fl.

Zoezi\(\PageIndex{1}\)

Kutoa mfano wa atomi ambayo ukubwa wake ni mdogo kuliko fluorine.

Jibu

Mmoja au Yeye

 

Tofauti katika Radii ya Ionic

Radi ya ioniki ni kipimo kinachotumiwa kuelezea ukubwa wa ioni. Cation daima ina elektroni chache na idadi sawa ya protoni kama atomu mzazi; ni ndogo kuliko atomi ambayo inatokana na (Kielelezo\(\PageIndex{3}\)). Kwa mfano, radius ya covalent ya atomi ya alumini (1 s ² s 2 s 2 p ⁶ 3 s ² p ¹) ni 118pm, wakati radius ionic ya Al ^{3 +} (1 s ² 2 s ² p ⁶) ni 68 pm. Kama elektroni zinaondolewa kwenye ganda la nje la valence, elektroni za msingi zilizobaki zinazotumia maganda madogo hupata malipo ya nyuklia yenye ufanisi zaidi Z _eff (kama ilivyojadiliwa) na hutolewa hata karibu na kiini.

Kielelezo\(\PageIndex{3}\): Radi ya cation ni ndogo kuliko atomi ya mzazi (Al), kutokana na elektroni zilizopotea; radius kwa anioni ni kubwa kuliko mzazi (S), kutokana na elektroni zilizopatikana.

Takwimu inajumuisha nyanja za kijani ili kuwakilisha ukubwa wa jamaa wa atomi za L na S. Chini ya kila nyanja hizi ni nyanja nyekundu. Tufe nyekundu inawakilisha majimbo ya ioniki ya alumini na sulfuri kwa mtiririko huo. Wakati radius kwa cation alumini ni ndogo kuliko alumini, anion sulfuri ina radius kubwa kuliko sulfuri.

Cations na mashtaka makubwa ni ndogo kuliko cations na mashtaka madogo (kwa mfano, V ²⁺ ina radius ionic ya 79 pm, wakati ile ya V ³⁺ ni 64 pm). Kuendelea chini ya makundi ya meza ya mara kwa mara, tunaona kwamba cations ya vipengele mfululizo na malipo sawa kwa ujumla na radii kubwa, sambamba na ongezeko la idadi kuu ya quantum, n.

Anion (ioni hasi) hutengenezwa kwa kuongeza elektroni moja au zaidi kwenye shell ya valence ya atomi. Hii inasababisha repulsion kubwa kati ya elektroni na kupungua kwa\(Z_{eff}\) kila elektroni. Athari zote mbili (idadi iliyoongezeka ya elektroni na Z _{eff iliyopungua}) husababisha radius ya anioni kuwa kubwa kuliko ile ya atomi ya mzazi (Kielelezo\(\PageIndex{3}\)). Kwa mfano, atomu ya sulfuri ([Ne] 3 s ² 3 p ⁴) ina radius covalent ya 104pm, ambapo radius ionic ya anion sulfidi ([Ne] 3 s ² 3 p ⁶) ni 170pm. Kwa mambo mfululizo yanayoendelea chini ya kundi lolote, anions zina idadi kubwa ya quantum na, hivyo, radii kubwa.

Atomi na ions zilizo na usanidi sawa wa elektroni zinasemekana kuwa isoelektroniki. Mifano ya spishi isoelektroniki ni N ^{3—, O 2—, F -}, Ne, Na ⁺, Mg ^{2 +, na Al 3 +} (1 s ^{2 2} s 2 p ⁶). Mfululizo mwingine wa isoelectronic ni P ^{3—, S 2—, Cl -}, Ar, K ^{+, Ca 2 +}, na Sc ^{3 +} ([Ne] 3 s ² 3 p ⁶). Kwa atomi au ions ambazo ni isoelectronic, idadi ya protoni huamua ukubwa. Zaidi ya malipo ya nyuklia, ndogo radius katika mfululizo wa ions isoelectronic na atomi.

Tofauti katika Nguvu za ionization

Kiasi cha nishati kinachohitajika ili kuondoa elektroni iliyofungwa zaidi kutoka atomu ya gesi katika hali yake ya ardhi inaitwa nishati yake ya kwanza ya ionization (IE ₁). Nishati ya kwanza ya ionization kwa kipengele, X, ni nishati inayohitajika kuunda cation na malipo ya +1:

\[\ce{X}(g)⟶\ce{X+}(g)+\ce{e-}\hspace{20px}\ce{IE_1} \nonumber \]

Nishati inayotakiwa kuondoa elektroni ya pili iliyofungwa kwa uhuru inaitwa nishati ya pili ya ionization (IE ₂).

\[\ce{X+}(g)⟶\ce{X^2+}(g)+\ce{e-}\hspace{20px}\ce{IE_2} \nonumber \]

Nishati inayotakiwa kuondoa elektroni ya tatu ni nishati ya ionization ya tatu, na kadhalika. Nishati daima inahitajika kuondoa elektroni kutoka kwa atomi au ions, hivyo michakato ya ionization ni endothermic na maadili ya IE daima ni chanya. Kwa atomi kubwa, elektroni iliyofungwa zaidi iko mbali zaidi na kiini na hivyo ni rahisi kuondoa. Hivyo, kama ukubwa (atomiki radius) huongezeka, nishati ya ionization inapaswa kupungua. Kuhusiana na mantiki hii kwa kile tulichojifunza kuhusu radii, tunatarajia nguvu za kwanza za ionization kupungua chini ya kikundi na kuongezeka kwa kipindi.

Kielelezo\(\PageIndex{4}\): Nishati ya kwanza ya ionization ya vipengele katika vipindi tano vya kwanza imepangwa dhidi ya idadi yao ya atomiki.

Takwimu hii inajumuisha Nambari ya Atomiki kwenye mhimili usio na usawa na, Nishati ya ionization (k J imegawanywa na mol) kwenye mhimili wima. Mstari mwembamba unaunganisha nguvu za ionization kwa vipengele na namba za atomiki 1 hadi 86 kwenye grafu. Peaks ni dhahiri katika maeneo ya gesi vyeo au ajizi: H e, N e, A r, K r, X e, na R n Vile vile, minima zipo katika maeneo ya metali alkali: L i, N a, K, R b, na C s.

Mchoro\(\PageIndex{4}\) grafu uhusiano kati ya nishati ya kwanza ya ionization na idadi ya atomiki ya vipengele kadhaa. Ndani ya kipindi, maadili ya nishati ya kwanza ya ionization kwa vipengele (IE ₁) huongezeka kwa ujumla na kuongezeka kwa Z. Chini ya kikundi, thamani ya IE ₁ hupungua kwa ujumla na kuongezeka kwa Z. Kuna baadhi ya upungufu wa utaratibu kutoka kwa mwenendo huu, hata hivyo. Kumbuka kuwa nishati ya ionization ya boroni (namba atomia 5) ni chini ya ile ya berili (namba atomia 4) ingawa chaji ya nyuklia ya boroni ni kubwa zaidi kwa protoni moja. Hii inaweza kuelezwa kwa sababu nishati ya subshells huongezeka kama l inavyoongezeka, kutokana na kupenya na shielding (kama ilivyojadiliwa hapo awali katika sura hii). Ndani ya shell moja, elektroni s ni chini katika nishati kuliko elektroni p. Hii inamaanisha kuwa elektroni s ni vigumu kuondoa kutoka atomu kuliko elektroni p katika ganda moja. Electroni iliyoondolewa wakati wa ionization ya berili ([Yeye] 2 s ²) ni elektroni s, ambapo elektroni iliyoondolewa wakati wa ionization ya boroni ([He] 2 s ² p ¹) ni elektroni p; hii inasababisha a chini ya nishati ya ionization ya kwanza kwa boroni, ingawa malipo yake ya nyuklia ni makubwa kwa proton moja. Kwa hiyo, tunaona kupotoka kidogo kutoka kwa mwenendo uliotabiriwa unatokea kila wakati subshell mpya inapoanza.

Kielelezo\(\PageIndex{5}\): Toleo hili la meza ya mara kwa mara linaonyesha nishati ya kwanza ya ionization ya (IE: ₁), katika KJ/mol, ya vipengele vilivyochaguliwa.

Mwelekeo wa nguvu za kwanza za ionization katika vipindi na vikundi vya chini huonyeshwa katika toleo hili la meza ya mara kwa mara.

Kupotoka mwingine hutokea kama orbitals kuwa zaidi ya nusu kujazwa. Nishati ya kwanza ya ionization kwa oksijeni ni kidogo kidogo kuliko ile ya nitrojeni, licha ya mwenendo wa kuongeza maadili ya IE ₁ kwa kipindi. Kuangalia mchoro orbital ya oksijeni, tunaweza kuona kwamba kuondoa elektroni moja kuondoa elektroni-elektroni repulsion unasababishwa na pairing elektroni katika 2 p orbital na kusababisha nusu-kujazwa orbital (ambayo ni energetically nzuri). Mabadiliko yanayofanana hutokea katika vipindi vinavyofanikiwa (kumbuka kuzamisha kwa sulfuri baada ya fosforasi katika Kielelezo\(\PageIndex{4}\).

 

Configuration ya elektroniki ya oksijeni ni 1s superscript 2, 2s superscript, 2p superscript 4. mchoro orbital inaonyesha 2 mraba kila kujazwa na jozi ya kinyume akizungumzia mishale kuwakilisha 1s ans 2s orbitals. Kila moja ya mraba tatu kushikamana ambayo inawakilisha orbitals 2p ni kujazwa na mshale mmoja kwa mtiririko huo na kuongeza ya 1 mshale nyekundu katika kwanza ya mraba tatu.

Kuondoa elektroni kutoka kwa cation ni ngumu zaidi kuliko kuondoa elektroni kutoka atomi ya neutral kwa sababu ya mvuto mkubwa wa umeme kwa cation. Vivyo hivyo, kuondoa elektroni kutoka kwa cation yenye chaji chanya ya juu ni ngumu zaidi kuliko kuondoa elektroni kutoka ioni yenye chaji ya chini. Hivyo, nguvu za ionization mfululizo kwa kipengele kimoja huongezeka daima. Kama inavyoonekana katika Jedwali\(\PageIndex{2}\), kuna ongezeko kubwa la nguvu za ionization (mabadiliko ya rangi) kwa kila kipengele. Rukia hii inalingana na kuondolewa kwa elektroni za msingi, ambazo ni vigumu kuondoa kuliko elektroni za valence. Kwa mfano, Sc na Ga wote wana elektroni tatu za valence, hivyo ongezeko la haraka la nishati ya ionization hutokea baada ya ionization ya tatu.

Jedwali \(\PageIndex{2}\): Nguvu za Ionization za mfululizo kwa Vipengele Vichaguliwa (KJ/mol)

Element	YAANI 1	YAANI 2	YAANI 3	YAANI 4	YAANI 5	YAANI 6	YAANI 7
K	418.8	3051.8	4419.6	5876.9	7975.5	9590.6	11343
Ca	589.8	1145.4	4912.4	6490.6	8153.0	10495.7	12272.9
Sc	633.1	1235.0	2388.7	7090.6	8842.9	10679.0	13315.0
Ga	578.8	1979.4	2964.6	6180	8298.7	10873.9	13594.8
Ge	762.2	1537.5	3302.1	4410.6	9021.4	Haipatikani	Haipatikani
Kama	944.5	1793.6	2735.5	4836.8	6042.9	12311.5	Haipatikani

Mfano\(\PageIndex{2}\): Ranking Ionization Energies

Kutabiri utaratibu wa kuongeza nishati kwa michakato ifuatayo: IE ₁ kwa Al, IE ₁ kwa Tl, IE ₂ kwa Na, IE ₃ kwa Al.

Suluhisho

Kuondoa elektroni 6 p ¹ kutoka Tl ni rahisi kuliko kuondoa elektroni 3 p ¹ kutoka Al kwa sababu n orbital ya juu iko mbali na kiini, hivyo IE ₁ (Tl) <IE ₁ (Al). Ionizing elektroni ya tatu kutoka

\[\ce{Al}\hspace{20px}\ce{(Al^2+⟶Al^3+ + e- )} \nonumber \]

inahitaji nishati zaidi kwa sababu cation Al ^{2 +} ina kuvuta nguvu juu ya elektroni kuliko neutral Al atomi, hivyo IE ₁ (Al) <IE ₃ (Al). Nishati ya pili ya ionization kwa sodiamu huondoa elektroni ya msingi, ambayo ni mchakato wa nishati zaidi kuliko kuondoa elektroni za valence. Kuweka hii yote pamoja, tunapata:

IE ₁ (Tl) <IE ₁ (Al) <IE ₃ (Al) <IE ₂ (Na).

Zoezi\(\PageIndex{2}\)

Ambayo ina thamani ya chini kabisa kwa IE ₁: The, Po, Pb, au Ba?

Jibu

Ba

 

Tofauti katika Uhusiano wa Electron

Uhusiano wa elektroni [EA] ni mabadiliko ya nishati kwa mchakato wa kuongeza elektroni kwenye atomu ya gesi ili kuunda anioni (ioni hasi).

\[\ce{X}(g)+\ce{e-}⟶\ce{X-}(g)\hspace{20px}\ce{EA_1} \nonumber \]

Utaratibu huu unaweza kuwa ama endothermic au exothermic, kulingana na kipengele. EA ya baadhi ya vipengele hutolewa katika Kielelezo\(\PageIndex{6}\). Unaweza kuona kwamba wengi wa elementi hizi zina maadili hasi ya EA, ambayo ina maana kwamba nishati hutolewa wakati atomi ya gesi inapokea elektroni. Hata hivyo, kwa baadhi ya elementi, nishati inahitajika kwa atomi kuwa chaji vibaya na thamani ya EA yao ni chanya. Kama vile nishati ya ionization, maadili ya EA yafuatayo yanahusishwa na kutengeneza ions na malipo zaidi. EA ya pili ni nishati inayohusishwa na kuongeza elektroni kwa anioni kuunda ioni -2, na kadhalika.

Kielelezo\(\PageIndex{6}\): Toleo hili la meza ya mara kwa mara linaonyesha maadili ya ushirika wa elektroni (katika KJ/mol) kwa vipengele vilivyochaguliwa. :

Mwelekeo wa maadili ya ushirika wa elektroni katika vipindi na vikundi vya chini huonyeshwa katika toleo hili la meza ya mara kwa mara. Maadili hayaonyeshwa kwa vikundi 3 hadi 12 pamoja na kipindi cha 7.

Kama tunavyoweza kutabiri, inakuwa rahisi kuongeza elektroni katika mfululizo wa atomi kadiri chaji ya nyuklia yenye ufanisi wa atomi inavyoongezeka. Tunaona, kama sisi kwenda kutoka kushoto kwenda kulia katika kipindi, EAs huwa na kuwa hasi zaidi. Tofauti zinazopatikana kati ya vipengele vya kundi 2 (2A), kikundi 15 (5A), na kikundi 18 (8A) vinaweza kueleweka kulingana na muundo wa kielektroniki wa vikundi hivi. Gesi nzuri, kikundi cha 18 (8A), kina shell iliyojaa kabisa na elektroni inayoingia inapaswa kuongezwa kwa kiwango cha juu cha n, ambacho ni vigumu zaidi kufanya. Group 2 (2A) ina kujazwa ns subshell, na hivyo elektroni ijayo aliongeza huenda katika nishati ya juu np, hivyo, tena, aliona EA thamani si kama mwenendo bila kutabiri. Hatimaye, kikundi cha 15 (5A) kina sehemu ndogo ya np iliyojaa nusu na elektroni inayofuata lazima iunganishwe na elektroni ya np iliyopo. Katika kesi zote hizi, utulivu wa awali wa jamaa wa usanidi wa elektroni huharibu mwenendo wa EA.

Pia tunaweza kutarajia atomu iliyo juu ya kila kikundi kuwa na EA kubwa zaidi; uwezo wao wa kwanza wa ionization unaonyesha kwamba atomi hizi zina mashtaka makubwa zaidi ya nyuklia. Hata hivyo, kama sisi hoja chini ya kundi, tunaona kwamba kipengele pili katika kundi mara nyingi ina EA kubwa. Kupunguza EA ya mwanachama wa kwanza kunaweza kuhusishwa na ukubwa mdogo wa shell n = 2 na kusababisha repulsions kubwa ya elektroni-elektroni. Kwa mfano, klorini, yenye thamani ya EA ya -348 kJ/mol, ina thamani ya juu ya kipengele chochote katika meza ya mara kwa mara. EA ya fluorini ni —322 kJ/mol. Tunapoongeza elektroni kwenye atomi ya fluorini ili kuunda anioni ya fluoridi (F ^—), tunaongeza elektroni kwenye ganda la n = 2. Electroni huvutiwa na kiini, lakini pia kuna repulsion muhimu kutoka kwa elektroni nyingine zilizopo tayari katika shell hii ndogo ya valence. Atomu ya klorini ina usanidi sawa wa elektroni katika ganda la valence, lakini kwa sababu elektroni inayoingia inaingia katika ganda la n = 3, inachukua eneo kubwa mno la nafasi na repulsions za elektroni-elektroni zinapunguzwa. Elektroni inayoingia haina uzoefu wa kupinduliwa sana na atomi ya klorini inapokea elektroni ya ziada kwa urahisi zaidi.

Mali iliyojadiliwa katika sehemu hii (ukubwa wa atomi na ions, malipo ya nyuklia yenye ufanisi, nguvu za ionization, na ushirika wa elektroni) ni muhimu kwa kuelewa reactivity ya kemikali. Kwa mfano, kwa sababu fluorine ina EA yenye nguvu nzuri na kizuizi kikubwa cha nishati kwa ionization (IE), ni rahisi sana kuunda anions ya fluorine kuliko cations. Mali ya metali ikiwa ni pamoja na conductivity na uharibifu (uwezo wa kuundwa katika karatasi) hutegemea kuwa na elektroni ambazo zinaweza kuondolewa kwa urahisi. Hivyo, tabia ya metali huongezeka kadiri tunavyoshuka kundi na kupungua katika kipindi katika mwenendo uleule unaozingatiwa kwa ukubwa wa atomia kwa sababu ni rahisi kuondoa elektroni iliyo mbali zaidi na kiini.

 

Muhtasari

Configurations elektroni kuruhusu sisi kuelewa mwenendo wengi mara kwa mara. Covalent Radius kuongezeka kama sisi hoja chini ya kundi kwa sababu n ngazi (orbital ukubwa) kuongezeka. Covalent Radius zaidi itapungua kama sisi hoja kushoto kwenda kulia katika kipindi kwa sababu ufanisi malipo ya nyuklia uzoefu na ongezeko elektroni, na elektroni ni vunjwa katika stramare kwa kiini. Radii ya Anioniki ni kubwa kuliko atomi mzazi, ilhali radii ya kationiki ni ndogo, kwa sababu idadi ya elektroni za valence imebadilika ilhali chaji ya nyuklia imebaki mara kwa mara. Nishati ya ionization (nishati inayohusishwa na kutengeneza cation) hupungua chini ya kikundi na huongezeka zaidi katika kipindi kwa sababu ni rahisi kuondoa elektroni kutoka kwa orbital kubwa, ya juu ya nishati. Uhusiano wa elektroni (nishati inayohusishwa na kutengeneza anion) ni nzuri zaidi (exothermic) wakati elektroni zinawekwa kwenye orbitals ya chini ya nishati, karibu na kiini. Kwa hiyo, ushirika wa elektroni unazidi kuwa hasi kama sisi hoja kushoto kwenda kulia katika meza ya mara kwa mara na itapungua kama sisi hoja chini ya kundi. Kwa data zote za IE na elektroni za ushirika, kuna tofauti kwa mwenendo wakati wa kushughulika na subshells zilizojaa kabisa au nusu zilizojaa.

faharasa

radius covalent

umbali wa nusu kati ya nuclei ya atomi mbili zinazofanana wakati zinaunganishwa na dhamana ya covalent

ufanisi malipo ya nyuklia

malipo ambayo inaongoza kwa nguvu ya Coulomb inayotumiwa na kiini kwenye elektroni, imehesabiwa kama malipo ya nyuklia hupunguza shielding

ushirika wa elektroni

nishati required kuongeza elektroni kwa atomi gesi kuunda anion

ionization nishati

nishati required kuondoa elektroni kutoka atomi gesi au ion. Nambari inayohusishwa (kwa mfano, nishati ya pili ya ionization) inalingana na malipo ya ion zinazozalishwa (X ²⁺)

isoelectronic

kikundi cha ions au atomi ambazo zimefanana na usanidi wa elektroni