Περιοδικό Σύστημα Ιστορική Εξέλιξη

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Περιοδικό Σύστημα Ιστορική Εξέλιξη"

Ευρυβία Θεοδοσίου
7 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Περιοδικό Σύστημα Ιστορική Εξέλιξη Newlands (1864): ταξινόμηση στοιχείων κατά αύξουσα ατομική μάζα και σε οκτάβες H Li Be B C N O F Na Mg Al Si P S Cl K Ca Cr Ti Mn Fe Meyer (1865): σχέση ιδιοτήτων και ατομικής μάζας Mendeleev (1869): νόμος της περιοδικότητας των στοιχείων Mosley (1913): κατάταξη κατά αύξοντα ατομικό αριθμό

2 de Chancourtois Lavoisier Dalton Mendeleyev

Περιοδικός νόμος του Mosley (1913): Οι ιδιότητες

συμπεριφορά των στοιχείων Ο σύγχρονος Περιοδικός

3 Περιοδικός νόμος του Mosley (1913): Οι ιδιότητες των στοιχείων είναι περιοδική συνάρτηση του ατομικού τους αριθμού. Το φορτίο - και όχι η μάζα - σχετίζεται με την συμπεριφορά των στοιχείων Ο σύγχρονος Περιοδικός Πίνακας είναι μία κατάταξη των χημικών στοιχείων κατά αύξοντα ατομικό αριθμό (Ζ)

4 Κατάταξη στοιχείων στο ΠΣ 7 οριζόντιες σειρές ΠΕΡΙΟ ΟΙ Οι ιδιότητες των στοιχείων στις περιόδους μεταβάλλονται περιοδικά 18 κάθετες γραμμές ΟΜΑ ΕΣ Τα στοιχεία μίας ομάδας έχουν παρόμοιες φυσικές και χημικές ιδιότητες

5 ΠΕΡΙΟ ΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ

6 ιαφωνίες για το Περιοδικό Σύστημα 1. τρόπος αρίθμησης ομάδων: αμερικανικός, ευρωπαικός, κατά IUPAC 2. θέση Υδρογόνου: στη θέση 1 ή σεπαράρτημα 3. Θέση La Lu, θέση Ac Lr: στον Πίνακα ή σε παράρτημα

8 αλογόνα ευγενή αέρια ΠΕΡΙΟ ΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ στοιχεία μετάπτωσης αλκαλικές γαίες αλκάλια

9 Περιοδικός Πίνακας και Ηλεκτρονιακή όμηση

10 Τομείς Περιοδικού Συστήματος τομέας: στοιχεία τα οποία έχουν το ίδιο είδος ηλεκτρονίων σθένους (π.χ. s, p, d, f) Κάθε τομέας έχει τόσες στήλες όσα είναι και τα αντίστοιχα ηλεκτρόνια σθένους

11 Υποστοιβάδα ηλεκτρονίων σθένους

13 Τομέας d του Περιοδικού Πίνακα στοιχειά των οποίων το τελευταίο e- καταλαμβάνει d ατομικά τροχιακά (στοιχεία μεταπτώσεως). 10 κύριες ομάδες με ηλεκτρονιακή δόμηση (n+1)s 2 nd x, 1 x Ag: 1s2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 5s 2 4d 9 5s 1 4d 10 τομέας d - ομάδα d 9 -(n+1)s 1 nd 10 - περίοδος 5η

Τομέας f του Περιοδικού Πίνακα στοιχειάτωνοποίωντοτελευταίοeκαταλαμβάνει f ατομικά τροχιακά (εσωτερικά στοιχεία μεταπτώσεως) 14 κύριεςομάδεςμεηλεκτρονιακή δόμηση ns 2 (n-2)f x n = 6, 7 Λανθανίδες:

14 Τομέας f του Περιοδικού Πίνακα στοιχειάτωνοποίωντοτελευταίοeκαταλαμβάνει f ατομικά τροχιακά (εσωτερικά στοιχεία μεταπτώσεως) 14 κύριεςομάδεςμεηλεκτρονιακή δόμηση ns 2 (n-2)f x n = 6, 7 Λανθανίδες: 6ηπερίοδος, Ζ = Ηλεκτρονιακή δόμηση: 6s 2 4f x ημισυμπληρωμένα 4f τροχιακά La: [Xe]6s 2 5d 1 στοιχείο μετάπτωσης με ιδιότητες όμοιες με τις λανθανίδες Ακτινίδες: 7ηπερίοδος, Z= Ηλεκτρονιακή δόμηση: 7s 2 5f x ημισυμπληρωμένα 5f τροχιακά Ac: [Rn]7s 2 6d 1 στοιχείο μετάπτωσης με ιδιότητες όμοιες με τις ακτινίδες

15 Μεταλλικός χαρακτήρας Αύξηση Ελάττωση

16 Ιδιότητες Μετάλλων και Αμετάλλων ΜΕΤΑΛΛΑ ΑΜΕΤΑΛΛΑ

17 Ποια θέση θα κατέχει το στοιχείο με Ζ=118, αν η 7 η Περίοδος προβλέπεται να έχει τον ίδιο αριθμό στοιχείων με την 6 η. Ποια προβλέπεται να είναι η φυσική κατάσταση, η χημική δραστικότητα και η εξωτερική ηλεκτρονιακή δομή του στοιχείου. Με ποια από τα γνωστά στοιχεία θα μοιάζει το στοιχείο με Ζ=119.

18 Ένα ιόν Μ 2+ στοιχείου μετάπτωσης έχει τέσσερα ηλεκτρόνια στον υποφλοιό 3d. Ποιο είναι το στοιχείο Μ;

Ατομική ακτίνα: απόσταση από το κέντρο του πυρήνα μέχρι το όριο του ηλεκτρονιακού νέφους Ομοιοπολική ακτίνα: το ήμισυ της απόστασης μεταξύ των πυρήνων δύο ατόμων του ιδίου στοιχείου, ενωμένων με απλό

19 Ατομική ακτίνα: απόσταση από το κέντρο του πυρήνα μέχρι το όριο του ηλεκτρονιακού νέφους Ομοιοπολική ακτίνα: το ήμισυ της απόστασης μεταξύ των πυρήνων δύο ατόμων του ιδίου στοιχείου, ενωμένων με απλό δεσμό Μεταλλική ακτίνα: το ήμισυ της απόστασης μεταξύ των πυρήνων δύο γειτονικών ατόμων στο μεταλλικό πλέγμα Ακτίνα Van der Waals το ήμισυ της απόστασης μεταξύ των πυρήνων δύο ατόμων του ιδίου στοιχείου, που εφάπτονται χωρίς να συνδέονται με ομοιοπολικό δεσμό

21 Γενικέςτάσειςμεταβολής ατομικής ακτίνας: στην ίδια περίοδο, η ατομική ακτίνα μειώνεται από αριστερά προς δεξιά στην ίδια ομάδα, η ατομική ακτίνα αυξάνεται από επάνω προς τα κάτω

22 Ατομική ακτίνα r = n* 2 α ο / Ζ* n * : δραστικός κβαντικός αριθμός τελευταίου ηλεκτρονίου n n* 1,0 2,0 3,0 3,7 4,0 4,2 α ο : ακτίνα Bohr (53 pm) Z * : δραστικό πυρηνικό φορτίο του τελευταίου ηλεκτρονίου υπολογίζεται με βάση τους κανόνες του Slater

23 r = n* 2 α ο / Ζ* Κατά μήκος μιας περιόδου: τα ηλεκτρόνια προστίθενται στην ίδια στιβάδα (n: σταθερό) αυξάνειτοδραστικόπυρηνικόφορτίο, Ζ* τα ηλεκτρόνια έλκονται ισχυρότερα από τον πυρήνα με συνέπειαναμειώνεταιτομέγεθόςτους

24 r = n* 2 α ο / Ζ* Κατά μήκος μιας ομάδας: Z * : περίπου σταθερό n:αυξάνεται αυξάνεται η απόσταση του τελευταίου ηλεκτρονίου από το κέντρο του πυρήνα

25 Περιοδικότητα ατομικής ακτίνας

σειράς αυξάνεται τοποθετούνται ηλεκτρόνια στα εσωτερικά d τροχιακά αυξάνεται η

26 Κατάμήκοςμιαςσειράςστοιχείωνμεταπτώσεως, η ατομική ακτίνα: αρχικά ελαττώνεται σημαντικά επειδή αυξάνεται το Ζ * στη συνέχεια ελαττώνεται ελαφρά προς το τέλος της σειράς αυξάνεται τοποθετούνται ηλεκτρόνια στα εσωτερικά d τροχιακά αυξάνεται η θωράκιση των εξωτερικών s ηλεκτρονίων μειώνεται το Ζ * και επομένως η έλξη του πυρήνα αυξάνεται η ακτίνα

27 Περιοδικότητα ατομικής ακτίνας

28 Να καταταγούν τα στοιχεία F, S και Cl κατά σειρά αυξανόμενης ακτίνας.

29 Να καταταγούν τα 37 Rb +, 39 Y 3+, 35 Br, 36 Kr, 38 Sr 2+, 34 Se 2 κατά σειρά αυξανόμενης ακτίνας Να υπολογισθεί η ακτίνα του ελευθέρου ατόμου 5 Β Σε ποια από τις παρακάτω τετράδες τα στοιχεία έχουν περίπου την ίδια ακτίνα. 1. F, Cl, Br, I. 2. Li, Be, B, C. 3. Fe, Co, Ni, Cu. 4. Ga, Ge, As, Se.

Ενέργεια ιονισμού (Ε i ) Ενέργεια πρώτου ιοντισμού (Ε 1 ): η ελάχιστη ενέργεια που απαιτείται για την απομάκρυνση του εξώτερου ηλεκτρονίου από ένα άτομο στη θεμελιώδη κατάσταση και σε αέρια

30 Ενέργεια ιονισμού (Ε i ) Ενέργεια πρώτου ιοντισμού (Ε 1 ): η ελάχιστη ενέργεια που απαιτείται για την απομάκρυνση του εξώτερου ηλεκτρονίου από ένα άτομο στη θεμελιώδη κατάσταση και σε αέρια φάση Ανάλογα ορίζονται οι ενέργειες δεύτερου (Ε 2 ), τρίτου (Ε 3 ) ιοντισμού Ο ιοντισμός είναι ενδόθερμο φαινόμενο Ca(g) Ca + (g) + e Ca + (g) Ca 2+ (g) + e Ε 1 = 589,5 kj/mol Ε 2 = 1145 kj/mol

31 Κατά μήκος μιας ομάδας: Z * : περίπου σταθερό n:αυξάνεται Κατά μήκος μιας περιόδου: n : σταθερό Ζ* :αυξάνεται Ε 1 μειώνεται Ε1 αυξάνεται H ενέργεια ιονισμού μειώνεται: από επάνω προς τα κάτω μέσα σε μια ομάδα από δεξιά προς αριστερά μέσα σε μια περίοδο

32 Περιοδικότητα πρώτης ενέργειας ιοντισμού

33 Περιοδικότητα της Ενέργειας Ιοντισμού

34 ιαδοχικές ενέργειες ιοντισμού των δέκα πρώτων στοιχείων (kj/mol) Γιατί παρατηρείται απότομη αύξηση στις ενέργειες ιοντισμού στα δεξιά της κλιμακωτής γραμμής

35 4Be: 1s 2 2s 2 7N: 1s 2 2s 2 2p 3 9F:1s 2 2s 2 2p 5

36 Ενθαλπία έσμευσης Ηλεκτρονίου ( H EA ): η ενέργεια που απελευθερώνεται όταν ένα ελεύθερο, ουδέτερο και σε αέρια κατάσταση άτομο προσλάβει ένα ηλεκτρόνιο. Είναι συνήθως εξώθερμο φαινόμενο. Ηλεκτρονιοσυγγένεια (Ε ea ): η ενέργεια που απαιτείται για την απομάκρυνση ενός ηλεκτρονίου από το αρνητικό ιόν του ατόμου στη θεμελιώδη του κατάσταση. E ea = - Η EA

37 Περιοδικότητα Ηλεκτρονιοσυγγένειας Ε ea : αυξάνεται με την αύξηση του δραστικού πυρηνικού φορτίου άρα από αριστερά προς τα δεξιά σε μία περίοδο. Ε ea : αυξάνεται με την μείωση του δραστικού κύριου κβαντικού αριθμού (n*) άρα από κάτω προς τα πάνω σε μία ομάδα.

38 Ηλεκτραρνητικότητα (χ) Εμπειρικό μέτρο της τάσης που έχει το άτομο ενός μορίου να έλκει προς το μέρος του ηλεκτρόνια (Pauling, 1932)

39 Η ηλεκτραρνητικότητα αυξάνεται: από κάτω προς τα πάνω μέσα σε μία ομάδα από αριστερά προς τα δεξιά μέσα σε μία περίοδο

40 Ποια στοιχεία ικανοποιούν τα παρακάτω: α) μεγαλύτερη ατομική ακτίνα, β) στοιχείο μεταπτώσεως με μικρότερη ατομική ακτίνα, γ) μεγαλύτερη ενέργεια πρώτου ιονισμού, δ) μεγαλύτερη ηλεκτραρνητικότητα

41 ΕΙ Η ΕΣΜΩΝ

42 ΙΟΝΙΚΟΣ ΕΣΜΟΣ

43 Οιδεσμοίτωνατόμωνσεμίαένωσηανάλογαμετηδιαφορά ηλεκτραρνητικότητας των ατόμων διακρίνονται σε: χ=0 καθαρά ομοιοπολικός δεσμός 0< χ <1.7 πολωμένος (ή πολικός) χ >1.7 ιοντικός δεσμός

47 Χαρακτηριστικά ιοντικού δεσμού Στις ιοντικές ενώσεις δεν υπάρχει η έννοια του μορίου Έχουν υψηλά σημεία τήξης Πολλές ιοντικές ενώσεις είναι ευδιάλυτες στο νερό ή σε πολικούς διαλύτες Τα τήγματα και τα υδατικά τους διαλύματα έχουν μεγάλη αγωγιμότητα Οι ιοντικοί κρύσταλλοί τους είναι συνήθως πολύ σκληροί και εύθραυστοι, και όχι ελατοί και όλκιμοι, όπως είναι οι κρύσταλλοι των μετάλλων.

48 Μηχανισμός διάλυσης ιοντικής ένωσης στο νερό Επίδραση μηχανικής δύναμης σε ιοντικό κρύσταλλο

49 ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΤΟΥ ΣΘΕΝΟΥΣ - ΘΕΩΡΙΑ KOSSEL e- Τα άτομα που συμμετέχουν στη δημιουργία δεσμών τείνουν να αποκτήσουν σταθερή δομή ευγενούς αερίου (στιβάδα σθένους: 8 e - ) Εξαίρεση στιβάδα Κ: 2 e-

ΣΥΓΧΡΟΝΗ ΑΝΤΙΛΗΨΗ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΡΜΗΝΕΙΑ ΤΟΥ ΙΟΝΤΙΚΟΥ ΕΣΜΟΥ Ο σχηματισμός ιοντικής ένωσης θα πρέπει να συνοδεύεται από ελάττωση της συνολικής ενέργειας του συστήματος

50 ΣΥΓΧΡΟΝΗ ΑΝΤΙΛΗΨΗ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΡΜΗΝΕΙΑ ΤΟΥ ΙΟΝΤΙΚΟΥ ΕΣΜΟΥ Ο σχηματισμός ιοντικής ένωσης θα πρέπει να συνοδεύεται από ελάττωση της συνολικής ενέργειας του συστήματος εξώθερμη διαδικασία Ν Α : αριθμόςavogadro A: σταθερά Madelung Ζ +, Ζ - : φορτίο ιόντων r o : μήκος δεσμού e ο : διηλεκτρική σταθερά κενού n: εκθέτης του Βorn (5-12)

52 ΚΥΚΛΟΣ BORN-HABER Νόμος του Hess: το ποσό της θερμότητας που εκλύεται ή απορροφάται κατά τη μετάβαση ενός χημικού συστήματος από μια αρχική κατάσταση σε μια τελική κατάσταση είναι ανεξάρτητο του δρόμου που ακολουθούμε γιαναπετύχουμετημεταβολή

53 Γιατί δεν είναι δυνατός ο σχηματισμός της ένωσης NaCl 2 U=-2155 kj/mol Η f = 2554 kj/mol

Σχετικά έγγραφα

Κατανομή μετάλλων και αμετάλλων στον Π.Π.

Κατανομή μετάλλων και αμετάλλων στον Π.Π. Ιδιότητες Μετάλλων και Αμετάλλων ΜΕΤΑΛΛΑ ΑΜΕΤΑΛΛΑ Ιόντα αντιπροσωπευτικών στοιχείων Ιόντα αντιπροσωπευτικών μετάλλων Ιόντα μετάλλων με δομή ευγενούς αερίου (1Α,