Periodiske trender

Fra Wikipedia, den frie encyklopedi

Periodiske trender er spesifikke mønstre som er tilstede i det periodiske systemet som illustrerer forskjellige aspekter ved et bestemt grunnstoff. De ble oppdaget av den russiske kjemikeren Dmitri Mendeleev i 1863. Viktige periodiske trender inkluderer atomradius, ioniseringsenergi, elektronaffinitet, elektronegativitet, valens og metallisk karakter. Disse trendene eksisterer på grunn av den lignende elektronkonfigurasjonen av elementene innenfor deres respektive grupper eller perioder og på grunn av elementenes periodiske natur. Disse gir en kvalitativ vurdering av egenskapene til hvert element.[1][2]

Oppsummering[rediger | rediger kilde]

Periodisk egenskap På tvers av perioden Ned i gruppen
Atomradius Minker Øker
Ioniseringsenergi Øker Minker
Elektronaffinitet Øker Minker
Elektronegativitet Øker Minker
Valens Først øker så minker Konstant
Ikke-metallisk karakter Øker Minker
Metallisk karakter Minker Øker

Atomradius[rediger | rediger kilde]

Utdypende artikkel: Atomradius

Atomradiusen er avstanden fra atomkjernen til den ytterste elektronbanen i et atom. Generelt avtar atomradiusen når vi beveger oss fra venstre til høyre i en periode, og den øker når vi går nedover en gruppe. Dette er fordi i perioder er valenselektronene i samme ytterste skall. Atomnummeret øker i samme periode mens det beveger seg fra venstre til høyre, noe som igjen øker den effektive atomladningen. Økningen i tiltrekningskrefter reduserer atomradiusen til elementene. Når vi beveger oss nedover i gruppen, øker atomradiusen på grunn av det nye skallet som kommer.[3][4]

Ioniseringsenergi[rediger | rediger kilde]

Utdypende artikkel: Ioniseringsenergi

Ioniseringsenergien er minimumsmengden energi som et elektron i et gassformig atom eller ion må absorbere for å komme ut av påvirkningen av tiltrekningskraften til kjernen. Det er også referert til som ioniseringspotensial. Den første ioniseringsenergien er mengden energi som kreves for å fjerne det første elektronet fra et nøytralt atom. Energien som trengs for å fjerne det andre elektronet fra det nøytrale atomet kalles den andre ioniseringsenergien og så videre.[5]

Trendmessig, når man beveger seg fra venstre til høyre over en periode i det periodiske system, øker ioniseringsenergien når kjerneladningen øker og atomstørrelsen avtar. Nedgangen i atomstørrelsen resulterer i en kraftigere tiltrekningskraft mellom elektronene og kjernen. Anta imidlertid at man beveger seg ned i en gruppe. I så fall reduseres ioniseringsenergien ettersom atomstørrelsen øker på grunn av å legge til et valensskal, og dermed redusere kjernens tiltrekning til elektroner.[6][7]

Elektronaffinitet[rediger | rediger kilde]

Energien som frigjøres når et elektron legges til et nøytralt gassformig atom for å danne et anion er kjent som elektronaffinitet.[8] Trendmessig, ettersom man går videre fra venstre til høyre over en periode, vil elektronaffiniteten øke når kjerneladningen øker og atomstørrelsen reduseres, noe som resulterer i en kraftigere tiltrekningskraft av kjernen og det tilførte elektronet. Anta imidlertid at man beveger seg ned i en gruppe. I så fall vil elektronaffiniteten avta ettersom atomstørrelsen øker på grunn av å legge til et valensskal, og dermed redusere kjernens tiltrekning til elektroner. Selv om det kan virke som om fluor burde ha størst elektronaffinitet, genererer dens lille størrelse nok frastøting blant elektronene, noe som resulterer i at klor har den høyeste elektronaffiniteten i halogenfamilien.[9]

Elektronegativitet[rediger | rediger kilde]

Utdypende artikkel: elektronegativitet

Tendensen til et atom i et molekyl til å tiltrekke det delte elektronparet mot seg selv er kjent som elektronegativitet. Det er en dimensjonsløs egenskap fordi det bare er en tendens.[10] Den mest brukte skalaen for å måle elektronegativitet ble designet av Linus Pauling. Skalaen har fått navnet Pauling-skalaen til hans ære. Ifølge denne skalaen er fluor det mest elektronegative grunnstoffet, mens cesium er det minst elektronegative grunnstoffet.[11]

Trendmessig, når man beveger seg fra venstre til høyre over en periode i det periodiske system, øker elektronegativiteten når kjerneladningen øker og atomstørrelsen avtar. Imidlertid, hvis man beveger seg ned i en gruppe, avtar elektronegativiteten ettersom atomstørrelsen øker på grunn av tilsetningen av et valensskal, og dermed reduseres atomets tiltrekning til elektroner.[12]

I gruppe XIII (borfamilien) avtar imidlertid elektronegativiteten først fra bor til aluminium og øker deretter nedover i gruppen. Det skyldes at atomstørrelsen øker når vi beveger oss nedover i gruppen, men samtidig øker den effektive kjerneladningen på grunn av dårlig skjerming av de indre d- og f-elektronene. Som et resultat øker tiltrekningskraften til kjernen for elektronene, og dermed øker elektronegativiteten fra aluminium til thalium.[13][14]

Valens[rediger | rediger kilde]

Utdypende artikkel: Valens (kjemi)

Valensen til et grunnstoff er antallet elektroner som må tapes eller oppnås av et atom for å oppnå en stabil elektronkonfigurasjon. Enkelt sagt er det et mål på den kombinerende kapasiteten til et element for å danne kjemiske forbindelser. Elektroner som finnes i det ytterste skallet er generelt kjent som valenselektroner; antall valenselektroner bestemmer valensen til et atom.[15][16]

Trendmessig, mens man beveger seg fra venstre til høyre over en periode, øker antallet valenselektroner til elementer og varierer mellom 1 til 8. Men valensen til elementene øker først fra 1 til 4, og deretter synker den til null når vi når edelgassene. Men når vi beveger oss nedover i en gruppe, endres ikke antallet valenselektroner. Derfor har alle elementene i en bestemt gruppe samme valens. Denne periodiske trenden følges imidlertid sparsomt for tyngre grunnstoffer, spesielt for F-blokken og overgangsmetallene. Disse elementene viser variabel valens da disse elementene har d-orbital som nest siste orbital og s-orbital som ytterste orbital. Energiene til disse (n-1)d & ns orbitalene er relativt nærme.[17][18]

Metalliske og ikke-metalliske egenskaper[rediger | rediger kilde]

Metalliske egenskaper øker generelt nedover i gruppene, da avtagende tiltrekning mellom kjernene og ytterste elektroner fører til at disse elektronene blir løsere bundet og dermed i stand til å lede varme og elektrisitet. Over hver periode, fra venstre til høyre, får den økende tiltrekningen mellom kjernene og de ytterste elektronene den metalliske karakteren til å avta. I motsetning til dette reduseres den ikke-metalliske karakteren nedover gruppene og øker over periodene.[19][20]

Referanser[rediger | rediger kilde]

  1. ^ Mingos, D. Michael P., red. (2019). The Periodic Table I: Historical Development and Essential Features. Structure and Bonding (engelsk). 181. Cham: Springer International Publishing. ISBN 978-3-030-40024-8. doi:10.1007/978-3-030-40025-5. 
  2. ^ Schrobilgen, Gary J. (2019). Chemistry at the Edge of the Periodic Table: The Importance of Periodic Trends on the Discovery of the Noble Gases and the Development of Noble-Gas Chemistry. Springer Berlin Heidelberg. doi:10.1007/430_2019_49. Besøkt 15. september 2022. 
  3. ^ «atomic and ionic radius». www.chemguide.co.uk. Besøkt 15. september 2022. 
  4. ^ Huggins, Maurice L. (1. april 1922). «Atomic Radii. I». Physical Review. 4 (engelsk). 19: 346–353. ISSN 0031-899X. doi:10.1103/PhysRev.19.346. Besøkt 15. september 2022. 
  5. ^ «7.4: Ionization Energy». Chemistry LibreTexts (engelsk). 18. november 2014. Besøkt 15. september 2022. 
  6. ^ «Ionization Energy Trend | Science Trends». sciencetrends.com (engelsk). 18. mai 2018. Besøkt 15. september 2022. 
  7. ^ Zadeh, Dariush H. (August 2019). «Atomic shells according to ionization energies». Journal of Molecular Modeling. 8 (engelsk). 25: 251. ISSN 1610-2940. doi:10.1007/s00894-019-4112-6. Besøkt 15. september 2022. 
  8. ^ Gooch, Jan W., red. (2007). «Electron affinity». Encyclopedic Dictionary of Polymers (engelsk). Springer New York. s. 350–350. ISBN 978-0-387-31021-3. doi:10.1007/978-0-387-30160-0_4245. Besøkt 15. september 2022. 
  9. ^ «Electron Affinity Trend | Science Trends». sciencetrends.com (engelsk). 14. mai 2018. Besøkt 15. september 2022. 
  10. ^ Gold, Victor, red. (2019). The IUPAC Compendium of Chemical Terminology: The Gold Book (engelsk) (4 utg.). Research Triangle Park, NC: International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC). doi:10.1351/goldbook.e01990. 
  11. ^ Bickmore, Barry R. (2018). «Electronegativity». I White, William M. Encyclopedia of Geochemistry. Springer International Publishing. s. 442–444. ISBN 978-3-319-39311-7. doi:10.1007/978-3-319-39312-4_222. Besøkt 15. september 2022. 
  12. ^ Mullay, John (1987). «Estimation of atomic and group electronegativities». I Sen, Kali Das. Electronegativity (engelsk). 66. Springer-Verlag. s. 1–25. ISBN 978-3-540-17740-1. doi:10.1007/bfb0029834. Besøkt 15. september 2022. 
  13. ^ «21.1: The Elements of Group 13». Chemistry LibreTexts (engelsk). 26. november 2013. Besøkt 15. september 2022. 
  14. ^ Franz, Daniel; Inoue, Shigeyoshi (2016). «Advances in the development of complexes that contain a group 13 element chalcogen multiple bond». Dalton Transactions. 23 (engelsk). 45: 9385–9397. ISSN 1477-9226. doi:10.1039/C6DT01413E. Besøkt 15. september 2022. 
  15. ^ Manutchehr-Danai, Mohsen, red. (2009). «valency». Dictionary of Gems and Gemology (engelsk). Springer Berlin Heidelberg. s. 899–899. ISBN 978-3-540-72795-8. doi:10.1007/978-3-540-72816-0_22746. Besøkt 15. september 2022. 
  16. ^ Vohr, Hans-Werner, red. (2016). «Valency». Encyclopedia of Immunotoxicology (engelsk). Springer Berlin Heidelberg. s. 947–947. ISBN 978-3-642-54595-5. doi:10.1007/978-3-642-54596-2_201542. Besøkt 15. september 2022. 
  17. ^ O’Dwyer, M. F.; Kent, J. E.; Brown, R. D.; O’Dwyer, M. F.; Kent, J. E.; Brown, R. D. (1978). Valency. Heidelberg Science Library. New York, NY: Springer New York. ISBN 978-0-387-90268-5. doi:10.1007/978-1-4612-6262-6. 
  18. ^ O’Dwyer, M. F. (1978). «Many-electron Atoms». Valency. Springer New York. s. 59–86. ISBN 978-0-387-90268-5. doi:10.1007/978-1-4612-6262-6_4. Besøkt 15. september 2022. 
  19. ^ Daw, Murray S.; Foiles, Stephen M.; Baskes, Michael I. (Mars 1993). «The embedded-atom method: a review of theory and applications». Materials Science Reports. 7-8 (engelsk). 9: 251–310. doi:10.1016/0920-2307(93)90001-U. Besøkt 15. september 2022. 
  20. ^ «C9.1 – Periodic Trends». IGCSE AID (engelsk). 5. mars 2018. Besøkt 15. september 2022. 
Hentet fra «https://no.wikipedia.org/w/index.php?title=Periodiske_trender&oldid=23898423»