Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr

Χημείας Θετικής Κατεύθυνσης

Γ΄ Λυκείου

​

• Δομή του περιοδικού πίνακα ➤
• Ατομική ακτίνα - Ενέργεια ιοντισμού ➤

Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr

Δομή του περιοδικού πίνακα

• “Όταν τα στοιχεία ταξινομούνται με αυξανόμενη σχετική ατομική μάζα, κάθε όγδοο στοιχείο παρουσιάζει ανάλογες ιδιότητες με το πρώτο” - Κανόνας των οκτάβων - Newlands 1864

• Ιστορική αναδρομή

Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr

Δομή του περιοδικού πίνακα

• “Υπάρχει μια περιοδική σχέση ανάμεσα στις ιδιότητες των στοιχείων και τη σχετική ατομική μάζα” - Meyer - 1864

• Ιστορική αναδρομή

Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr

Δομή του περιοδικού πίνακα

• “Οι ιδιότητες των στοιχείων είναι περιοδικές συναρτήσεις της σχετικής ατομικής μάζας τους” - Mendeleev - 1864

• Ιστορική αναδρομή

Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr

Δομή του περιοδικού πίνακα

• “Οι ιδιότητες των χημικών στοιχείων είναι περιοδικές συναρτήσεις του ατομικού τους αριθμού” Νόμος περιοδικότητας του Moseley - 1913

• Σύγχρονος περιοδικός νόμος

Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr

Δομή του περιοδικού πίνακα

• Ο αριθμός των στιβάδων που έχουν χρησιμοποιηθεί στην ηλεκτρονιακή δόμηση ενός στοιχείου καθορίζει τον αριθμό της περιόδου στην οποία ανήκει το στοιχείο.
• Ο αριθμός των ηλεκτρονίων της εξωτερικής στιβάδας καθορίζει τον αριθμό της κύριας ομάδας στην οποία ανήκει το στοιχείο.

2 στιβάδες επομένως ανήκει στη 2^η περίοδο

6 ηλεκτρόνια στην εξωτερική στιβάδα άρα ανήκει στην VIA ομάδα

Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr

Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com

Τομείς του περιοδικού πίνακα

• Ο τομέας του περιοδικού πίνακα είναι ένα σύνολο στοιχείων των οποίων τα τελευταία ηλεκτρόνια (με τη μέγιστη ενέργεια κατά aufbau) βρίσκονται στον ίδιο τύπο υποστιβάδας.

Τομείς του περιοδικού πίνακα

• Τομέας s

• Τομέας p

• Τομέας d

• Τομέας f

Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com

Τομείς του περιοδικού πίνακα

Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com

Περιοδική τάση των στοιχείων

• “Τα στοιχεία που ανήκουν στην ίδια ομάδα και οι ενώσεις τους έχουν παραπλήσιες ιδιότητες”
• Mendelleev πρόβλεψη ιδιοτήτων eca-Si
• 3^η περίοδος

οξείδια

χλωρίδια

βασικό βασικό επαμφ όξινο όξινα όξινα όξινο

Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com

Ατομική ακτίνα - Ενέργεια ιοντισμού

• Η φυσική και η χημική συμπεριφορά των χημικών στοιχείων καθορίζονται από τα θεμελιώδη χαρακτηριστικά των ατόμων δηλ. την ατομική ακτίνα την ενέργεια ιοντισμού και την ηλεκτραρνητικότητα.

• Η έλξη που ασκεί ο πυρήνας στα εξωτερικά ηλεκτρόνια εξαρτάται από το δραστικό πυρηνικό φορτίο, κατά προσέγγιση δηλαδή το φορτίο του πυρήνα (Ζ) μειωμένο κατά το φορτίο των ηλεκτρονίων των εσωτερικών στιβάδων.
• Όσο μεγαλύτερο είναι το δραστικό πυρηνικό φορτίο, είναι μεγαλύτερη η έλξη.
• Σε μια περίοδο διατρέχοντας κύριες ομάδες το δραστικό πυρηνικό φορτίο αυξάνεται προς τα δεξιά.
• Τα στοιχεία της ίδιας ομάδας έχουν το ίδιο δραστικό πυρηνικό φορτίο.

Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com

Ατομική ακτίνα

• Δυσκολία ορισμού λόγω του κυματικού μοντέλου

• Πειραματικό μοντέλο

“η ατομική ακτίνα είναι το μισό της απόστασης μεταξύ των πυρήνων δύο γειτονικών ατόμων στο κρυσταλλικό πλέγμα του στοιχείου”

Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com

Ατομική ακτίνα

Σε μια ομάδα η ατομική ακτίνα αυξάνεται από πάνω προς τα κάτω γιατί προστίθενται στιβάδες και αυξάνεται η απόσταση των ηλεκτρονίων της εξωτερικής στιβάδας από τον πυρήνα.

Κατά μήκος μιας περιόδου και για τις κύριες ομάδες, η ατομική ακτίνα αυξάνεται από δεξιά προς τα αριστερά γιατί προς τα δεξιά αυξάνεται το δραστικό πυρηνικό φορτίο και ο πυρήνας έλκει τα εξωτερικά ηλεκτρόνια με ισχυρότερες δυνάμεις μειώνοντας την απόστασή τους από αυτόν.

Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com

Ατομική ακτίνα

Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com

Στοιχεία μετάπτωσης

ns

(n-1)d

• Τα στοιχεία που καταλαμβάνουν τον τομέα d του περιοδικού πίνακα λέγονται “στοιχεία μετάπτωσης”

• Σχεδόν όλα τα στοιχεία μετάπτωσης έχουν στην εξωτερική στιβάδα δύο ηλεκτρόνια
• Στα μεταπτωτικά στοιχεία συμπληρώνεται το ns τροχιακό και μετά το (n-1)d τροχιακό

Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com

Στοιχεία μετάπτωσης

• Αν και ανήκουν σε διαφορετικές ομάδες δεν παρουσιάζουν μεγάλες διαφορές στις ιδιότητες

• Κοινές ιδιότητες

• εμφανίζουν μεταλλικό χαρακτήρα
• είναι παραμαγνητικά
• σχηματίζουν σύμπλοκα ιόντα π.χ. [Fe(CΝ)₆]^4-
• σχηματίζουν έγχρωμες ενώσεις
• καταλύουν αντιδράσεις
• έχουν πολλούς αριθμούς οξείδωσης

Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com

Στοιχεία μετάπτωσης

Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com

Στοιχεία μετάπτωσης

Τα στοιχεία Cr και Cu έχουν ιδιόρρυθμη ηλεκτρονική διαμόρφωση

Όταν η υποστιβάδα 3d είναι ημισυμπληρωμένη (με 5 ηλεκτρόνια) ή πλήρως συμπληρωμένη εμφανίζει μέγιστη σταθερότητα

Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com

Ατομική ακτίνα στοιχείων μετάπτωσης

• Τα στοιχεία μετάπτωσης της ίδιας περιόδου έχουν ανώμαλη μεταβολή στην ατομική τους ακτίνα.

Ατομικός αριθμός (Ζ)

Ατομική ακτίνα (pm)

Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com

Ιοντική ακτίνα

Τα ανιόντα είναι μεγαλύτερα

των αντίστοιχων ατόμων.

99

104

154

197

143

Oι μονάδες σε pm

Τα κατιόντα είναι μικρότερα

των αντίστοιχων ατόμων.

Ιοντική ακτίνα

₁₆S

104pm

₁₆S^-2

184pm

₁₇Cl

92pm

₁₇Cl^-

99pm

₁₉K

227pm

₁₉K⁺

138pm

₂₀Ca⁺²

100pm

₂₀Ca

197pm

αιτιολογήστε τις σχέσεις:

rS^2- > rS rK⁺ << rK

rK > rCa >> rS > rCl

rCa²⁺ < rK⁺ < rCl^- < rS^2-

Ενέργεια πρώτου ιοντισμού E_i1

• Η ελάχιστη ενέργεια που απαιτείται για πλήρη απομάκρυνση ενός ηλεκτρονίου από άτομο που βρίσκεται σε θεμελιώδη κατάσταση και σε αέρια φάση, λέγεται ενέργεια πρώτου ιοντισμού (σύμβολο Ε_i1, μονάδα συνήθως KJ/mol).

Σ(g) → Σ⁺(g) + e^- Ε_i1 = ΔΗ₁ > 0

• Παράμετροι που επηρεάζουν την ενέργεια πρώτου ιοντισμού

Ατομική ακτίνα - Μεγάλη ατομική ακτίνα αντιστοιχεί σε μικρή ενέργεια ιοντισμού

Φορτίο του πυρήνα - Μεγάλο φορτίο πυρήνα αντιστοιχεί σε μεγάλη ενέργεια ιοντισμού

Ενδιάμεσα ηλεκτρόνια - Μεγάλο δραστικό πυρηνικό φορτίο αντιστοιχεί σε μεγάλη ενέργεια ιοντισμού

Αύξηση

ενέργειας 1^ου ιοντισμού

ενέργεια πρώτου ιοντισμού σε ΚJ/mol

Ενέργεια πρώτου ιοντισμού E_i1

Αύξηση ενέργειας 1^ου ιοντισμού

με εξαιρέσεις

Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com

Ενέργεια 1^ου ιοντισμού

• Τα ευγενή αέρια έχουν πολύ μεγαλύτερη ενέργεια 1^ου ιοντισμού από τα άλλα στοιχεία της ίδιας περιόδου

Ατομικός αριθμός (Ζ)

Ενέργεια ιοντισμού (kJ/mol)

Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com

Ενέργεια δεύτερου ιοντισμού

• Ενέργεια δεύτερου ιοντισμού (σύμβολο Ε_i2) λέγεται η ελάχιστη απαιτούμενη ενέργεια για πλήρη απομάκρυνση ενός ηλεκτρονίου από το κατιόν που προέκυψε από τον πρώτο ιοντισμό. Όμοια ορίζεται η ενέργεια τρίτου, τέταρτου ιοντισμού κ.ο.κ.

Σ⁺(g) → Σ²⁺(g) + e^- Ε_i2 = ΔΗ₂ > 0

• Ε_i2 > Ε_i1 γιατί το ηλεκτρικό πεδίο του κατιόντος Σ⁺(g) ασκεί ελκτικές δυνάμεις στο 2^ο ηλεκτρόνιο που απομακρύνεται, οπότε απαιτείται μεγαλύτερη ποσότητα ενέργειας από αυτή που χρειάζεται για να απομακρυνθεί το 1^ο ηλεκτρόνιο
• Όταν ένα στοιχείο ανήκει στη ΙΑ ομάδα η Ε_ι1 έχει μεγάλη διαφορά από την Ε_i2 διότι το 2^ο ηλεκτρόνιο απομακρύνεται από εσωτερική στιβάδα. Όταν ανήκει στην ΙΙΑ ομάδα η Ε_ι2 έχει μεγάλη διαφορά από την Ε_i3 διότι το 3^ο ηλεκτρόνιο απομακρύνεται από εσωτερική στιβάδα κ.ο.κ.

Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com

Ενέργεια ιοντισμού

Πίνακας τιμών των ενεργειών ιοντισμού

να δικαιολογήσετε � τις σχέσεις:

Εi₃(Al)>Ei₂(Al)>Ei₁(Al)

Εi₃(Na)>Ei₂(Na)>>Ei₁(Na)

Εi₃(Mg)>>Ei₂(Mg)>Ei₁(Mg)

Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com

Ηλεκτραρνητικότητα

• Τα μέταλλα έχουν μικρές ενέργειες ιοντισμού, αποβάλλουν εύκολα ηλεκτρόνια και μετατρέπονται σε κατιόντα (ηλεκτροθετικά στοιχεία)
• Τα αμέταλλα αντίθετα έχουν μεγάλες ενέργειες ιοντισμού, προσλαμβάνουν εύκολα ηλεκτρόνια και μετατρέπονται σε ανιόντα (ηλεκτραρνητικά στοιχεία)
• Η ηλεκτραρνητικότητα αυξάνεται όπως αυξάνεται και η ενέργεια ιοντισμού.

Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com

Ηλεκτραρνητικότητα

Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com

Ηλεκτραρνητικότητα

Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com

Κων/νος Θέος, kostasctheos@icloud.com