Будова електронних оболонок та властивості хімічних елементів

металічні й неметалічні елементи

Хімічні властивості елементів обумовлюються не всіма електронами, а тільки тими, які мають найбільшу енергію. Ці електрони називають ва­ лентними.

В атомах елементів головних підгруп валентними є електрони зовнішнього енергетичного рівня. Завершені внутрішні енергетичні рівні атомів суттєво не впливають на їхні хімічні властивості. Число валентних електронів дорівнює номеру групи, в якій перебуває хімічний елемент. Наприклад, атоми Гідрогену, Літію, Натрію та Калію, які розташовані в головній підгрупі I групи, мають по одному валентному електрону, а атоми елементів головної підгрупи IV групи — Карбону й Силіцію — по чотири.

Саме від числа валентних електронів залежить те, є елемент металом чи неметалом, властивості його сполук та значення валентності в цих сполуках.

Якщо в атомах елементів на зовнішньому рівні є невелике число електронів (переважно від одного до чотирьох), то елемент проявляє металічні властивості, а якщо на зовнішньому рівні є більше чотирьох електронів, то елемент проявляє переважно неметалічні властивості. Чим більшим є число електронів на зовнішньому рівні, тим більше виражені неметалічні властивості й менше — металічні.

Зі збільшенням порядкового номера елемента в Періодичній системі число валентних електронів періодично повторюється, що призводить до періодичної зміни властивостей елементів й утворених ними речовин. Саме тому кожний період починається з металічного елемента й закінчується неметалічним.

В атомах перехідних елементів (d-елементів) на зовнішньому енергетичному рівні здебільшого міститься два електрони. Завдяки цьому всі перехідні елементи відносять до металічних. Усі f-еле- менти так само відносять до металічних.

Атоми, які містять на зовнішньому рівні число електронів, проміжне між металічними й неметалічними (зазвичай це три-чотири), утворюють амфотерні сполуки.

залежність металічних і неметалічних властивостей від будови зовнішнього електронного шару

Завершені енергетичні рівні, а також зовнішні рівні, які містять вісім електронів, мають підвищену стійкість. Саме цим пояснюється хімічна інертність гелію, неону та аргону: вони взагалі не вступають у хімічні реакції. Атоми всіх інших

хімічних елементів намагаються віддати або приєднати електрони, щоб їхня електронна оболонка стала стійкою, при цьому вони перетворюються на заряджені частинки.

Заряджений атом або групу атомів назива­ ють йоном. Розрізняють катіони — йони з пози­ тивним зарядом, та аніони — негативно заряд­ жені йони.

Розгляньмо лужний метал Натрій — елемент головної підгрупи I групи. Натрій — активний метал, він легко горить на повітрі, реагує не тільки з кислотами, але й з водою. Висока хімічна активність натрію пояснюється наявністю в його атомах одного валентного електрона. Втрачаючи цей електрон, атом Натрію перетворюється на позитивно заряджений йон Na+ з електронною конфігурацією інертного газу Неону. Йони Na+ входять до складу всіх сполук Натрію, наприклад соди та кухонної солі. На відміну від атомів Натрію, йони Натрію хімічно інертні й практично нешкідливі для організму. Весь Натрій, що міститься в організмі людини (приблизно 90 г), перебуває у вигляді йонів.

Чим більше число електронів міститься на зовнішньому електронному шарі, тим складніше їх віддавати, тому зі збільшенням числа електронів на зовнішньому рівні (у періодах) металічні властивості елементів зменшуються.

В атомах галогенів, які утворюють головну підгрупу VII групи, сім електронів на зовнішньому рівні. До його завершення їм не вистачає всього одного електрона, тому для них найбільш характерний процес приєднання електрона. Так, атом Флуору, приєднуючи один електрон, перетворюється на йон F− , що має електронну конфігурацію інертного газу й за хімічними властивостями значно відрізняється від простої речовини фтору, яка складається з молекул F2.

Атоми інших неметалічних елементів, так само, як і атоми галогенів, прагнуть завершити зовнішній енергетичний рівень шляхом приєднання електронів, тому що йони з електронною конфігурацією інертного газу мають підвищену стійкість. Чим більше електронів не вистачає до завершення електронного шару, тим важче їх приєднувати, адже чим менше електронів на зовнішньому рівні, тим слабше виявлені неметалічні властивості.

Таким чином, металічні властивості обумовлюються здатністю віддавати електрони, а неметалічні — здатністю їх приєднувати. У періоді зі збільшенням порядкового номера металічні властивості зменшуються, а неметалічні — зростають. Кожний період починається найбільш активним (серед елементів певного періоду) металічним елементом, а наприкінці періоду розташований найбільш активний неметалічний елемент (у групі VII) та інертний газ (у групі VIII).

Електронні конфігурації йонів можна вивести з електронних конфігурацій атомів, додавши