Зависимость химических свойств от строения электронной оболочки

Завершенные энергетические уровни, а также внешние уровне, содержащих восемь электронов, обладают повышенной устойчивостью. Именно этим объясняется химическая инертность гелия, неона и аргона: они вообще не вступают в химические реакции. Атомы всех других химических элементов пытаются отдать или присоединить электроны, чтобы их электронная оболочка стала устойчивой, при этом они превращаются в заряженные частицы.

 

Заряженный атом или группу атомов называют ионом. Различают катионы - ионы с положительным зарядом, и анионы - отрицательно заряженные ионы.

 

Рассмотрим щелочной металл натрий - элемент главной подгруппы I группы. Натрий - активный металл, он легко горит на воздухе, реагирует не только с кислотами, но и с водой. Высокая химическая активность натрия объясняется наличием в его атомах одного валентного электрона. Теряя этот электрон, атом натрия превращается в положительно заряженный ион Na + с электронной конфигурацией инертного газа неона. Ионы Na + входят в состав всех соединений натрия, например, соды и поваренной соли. В отличие от атомов натрия, ионы натрия химически инертны и практически безвредны для организма. Весь Натрий, содержащийся в организме человека (примерно 90 г), находится в виде ионов.

 

Чем больше число электронов находится на внешнем электронном слое, тем сложнее их отдавать, поэтому с увеличением числа электронов на внешнем уровне (в периодах) металлические свойства элементов уменьшаются.

 

В атомах галогенов, которые образуют главную подгруппу VII группы, есть семь электронов на внешнем уровне. В его завершения им не хватает всего одного электрона, поэтому для них наиболее характерен процесс присоединения электрона. Так, атом фтора, присоединяя один электрон, превращается в ион F-, имеющим электронную конфигурацию инертного газа и по химическим свойствам значительно отличается от простого вещества фтора, состоящая из молекул F2.

Атомы других неметаллических элементов, так же, как и атомы галогенов, стремятся завершить внешний энергетический уровень путем присоединения электронов, так как ионы с электронной конфигурацией инертного газа имеют повышенную устойчивость. Чем больше электронов не хватает до завершения электронного слоя, тем труднее их присоединять, ведь чем меньше электронов на внешнем уровне, тем слабее обнаружены неметалич-ни свойства.

 

Итак, металлические свойства обусловливаются способностью отдавать электроны, а неметаллические - способностью их присоединять. В периоде с увеличением порядкового номера металлические свойства уменьшаются, а неметаллические - растут. Каждый период начинается наиболее активным (среди элементов определенного периода) металлическим элементом, а в конце периода расположен наиболее активный неметаллический элемент (в группе VII) и инертный газ (в группе VIII).

 

Электронные конфигурации ионов можно вывести из электронных конфигураций атомов, добавив к ним или отняв от них нужное число электронов. Например, электронная конфигурация атома лития - 1s2 2s1, а иона лития Li + - 1s2, что совпадает с конфигурацией атома инертного газа гелия.

 

При образовании анионов дополнительные электроны занимают свободные орбитали. Например, конфигурация атома хлора 1s2 2s2 2р6 3s2 3р5, а иона Cl-- 1s2 2s2 2р6 3s2 3р6, что совпадает с электронной конфигурацией атома инертного газа Аргона.