Introduction à la Chimie – 1ère Édition Canadienne

l’une des raisons pour lesquelles le tableau périodique est si utile est que sa structure nous permet de déterminer qualitativement comment certaines propriétés des éléments varient par rapport à leur position sur le tableau périodique. La variation des propriétés par rapport à la position sur le tableau périodique est appelée tendances périodiques., Il n’y a pas d’autre outil en science qui nous permette de juger des propriétés relatives d’une classe d’objets comme celle-ci, ce qui fait du tableau périodique un outil très utile. De nombreuses tendances périodiques sont générales. Il peut y avoir quelques points où une tendance inverse est observée, mais il y a une tendance globale sur toute une ligne ou toute une colonne du tableau périodique.

Charge nucléaire Effective

de nombreuses propriétés périodiques des atomes dépendent de la configuration électronique; en particulier, les électrons de valence et leur niveau d’attraction vers le noyau.,

Les électrons de Valence sont simultanément attirés par la charge positive du noyau et criblés (repoussés) par les charges négatives des autres électrons. Cette charge nucléaire nette ressentie par les électrons de valence est connue sous le nom de charge nucléaire efficace, Zeff (prononcé « Zed-efficace”)., La charge nucléaire effective est toujours inférieure à la charge nucléaire réelle, et peut être estimée grossièrement en utilisant l’équation suivante:

Zeff = Z – S

où Z est la charge nucléaire (égale au nombre de protons), et S est la constante de criblage qui peut être approchée du nombre d’électrons « noyaux” non-valence.

exemple:

approximer la charge nucléaire effective du magnésium.

Solution:

nous devons d’abord déterminer la configuration électronique du magnésium pour déterminer le nombre d’électrons du noyau.,

Mg =1s2 2s2 2p6 3s2 = 3s2, donc le magnésium a 10 électrons de noyau de ses orbitales 1s2, 2s2, 2p6.

Le magnésium est l’élément 12, Il a donc 12 protons et une charge nucléaire de 12.

Zeff = 12 – 10

Zeff = 2+

se déplaçant de gauche à droite sur une période du tableau périodique, chaque élément suivant a un proton supplémentaire et un électron de valence, mais les électrons du noyau qui sont responsables de la majorité du criblage restent les mêmes. Il en résulte une tendance selon laquelle, en général, la charge nucléaire effective augmente de gauche à droite à travers n’importe quelle période du tableau périodique.,

en se déplaçant de haut en bas dans une colonne du tableau périodique, nous pourrions nous attendre à ce que les éléments aient une charge nucléaire efficace similaire car ils ont tous le même nombre d’électrons de valence. Cependant, nous voyons en fait une légère augmentation de Zeff se déplaçant dans une colonne du tableau périodique. À mesure que le nombre quantique principal (n) augmente, la taille orbitale augmente, ce qui rend les nuages d’électrons centraux plus étendus. Ces nuages d’électrons centraux qui sont plus diffus ne filtrent pas aussi bien, ce qui donne une légère augmentation à Zeff (Figure 8.,22)

la Figure 8.22. Le périodique tendance pour l’efficacité de la charge nucléaire.

Rayon Atomique

Le rayon atomique est une indication de la taille d’un atome. Bien que le concept d’un rayon défini d’un atome soit un peu flou, les atomes se comportent comme s’ils avaient un certain rayon. De tels rayons peuvent être estimés à partir de diverses techniques expérimentales, telles que la cristallographie aux rayons X des cristaux.

En descendant une colonne du tableau périodique, les rayons atomiques augmentent., En effet, la coquille d’électrons de valence devient plus grande et il y a un plus grand nombre quantique principal, de sorte que la coquille de valence se trouve physiquement plus loin du noyau. Cette tendance peut être résumée comme suit:

comme ↓PT, rayon atomique

où PT est synonyme de tableau périodique. En traversant une rangée sur le tableau périodique, de gauche à droite, la tendance est différente. En effet, bien que la coquille de valence conserve le même nombre quantique principal, le nombre de protons—et donc la charge nucléaire—augmente à mesure que vous traversez la rangée., La charge positive croissante conduit à une charge nucléaire efficace plus grande qui jette une prise plus serrée sur les électrons de valence, de sorte que lorsque vous parcourez le tableau périodique, les rayons atomiques diminuent. Encore une fois, nous pouvons résumer cette tendance comme suit:

as →PT, rayon atomique↓

La Figure 8.23 « tendances des rayons atomiques sur le tableau périodique” montre les sphères représentant les atomes des blocs s et p du tableau périodique à l’échelle, montrant les deux tendances pour le Rayon atomique.

la Figure 8.,23 tendances des rayons atomiques sur le tableau périodique

bien qu’il y ait quelques inversions dans la tendance (par exemple, voir Po dans la rangée du bas), les atomes deviennent généralement plus petits lorsque vous traversez le tableau périodique et plus grands lorsque vous descendez une colonne. Les nombres sont les rayons en pm.

l’Ionisation de l’Énergie

l’Ionisation de l’énergie (IE) est la quantité d’énergie nécessaire pour arracher un électron d’un atome dans la phase gazeuse:

A(g) → A+(g) + e− ΔH ≡ IE

c’est à dire est habituellement exprimée en kJ/mol d’atomes. C’est toujours positif parce que l’élimination d’un électron nécessite toujours que de l’énergie soit mise (c’est-à-dire qu’elle est endothermique). IE montre également des tendances périodiques. En descendant le tableau périodique, il devient plus facile de retirer un électron d’un atome (c’est-à-dire qu’il diminue) car l’électron de valence est plus éloigné du noyau., Ainsi,

as ↓PT, IE↓

cependant, au fur et à mesure que vous traversez le tableau périodique et que les électrons se rapprochent, il faut plus d’énergie pour éliminer un électron; par conséquent, IE augmente:

as →PT, IE

Figure 8.24 « énergie D’ionisation sur le tableau périodique” montre les valeurs de IE par rapport à la position sur le tableau périodique. Encore une fois, la tendance n’est pas absolue, mais les tendances générales qui traversent et descendent le tableau périodique devraient être évidentes.

la Figure 8.24 Ionisation de l’Énergie sur le Tableau Périodique,

les Valeurs sont exprimées en kJ/mol.,

IE montre également une tendance intéressante dans un atome donné. En effet, plusieurs IE peuvent être définis en supprimant les électrons successifs (si l’atome les a pour commencer):

A(g) → A+(g) + e− IE1
A+(g) → A2+(g) + e− IE2
A2+(g) → A3+(g) + e− IE3

et ainsi de suite.

chaque IE successif est plus grand que le précédent parce qu’un électron est retiré d’un atome avec une charge positive progressivement plus grande. Cependant, IE fait un grand saut lorsqu’une ionisation successive descend dans une nouvelle coque., Par exemple, voici les trois premiers I Pour Mg, dont la configuration électronique est 1s22s22p63s2:

Mg(g) → Mg+(g) + e− IE1 = 738 kJ/mol
Mg+(g) → Mg2+(g) + e− IE2 = 1,450 kJ/mol
Mg2+(g) → Mg3+(g) + e− IE3 = 7,734 kJ/mol

la seconde IE est deux fois la première, ce qui n’est pas une surprise: la première IE consiste à retirer un électron d’un atome neutre, tandis que la seconde consiste à retirer un électron d’un ion positif. Le troisième IE, cependant, est plus de cinq fois le précédent. Pourquoi est-il tellement plus?, Parce que les deux premiers électrons sont retirés de la sous-coque 3s, mais le troisième électron doit être retiré de la coque n = 2 (plus précisément, la sous-coque 2p, qui est plus faible en énergie que la coque n = 3). Ainsi, il faut beaucoup plus d’énergie que de simplement surmonter une charge ionique plus grande suggérerait. Ce sont des tendances comme celle-ci qui démontrent que les électrons sont organisés en atomes en groupes.

Affinité électronique

à L’opposé de IE est décrit par affinité électronique (AE), qui est le changement d’énergie lors d’une phase gazeuse atome accepte un électron:

A(g) + e−→A−(g) ΔH ≡ EA

EA est généralement exprimé en kJ/mol. L’EE montre également certaines tendances périodiques, bien qu’elles soient moins évidentes que les autres tendances périodiques discutées précédemment., Généralement, lorsque vous parcourez le tableau périodique, EA augmente son ampleur:

as →PT, EA

Il n’y a pas de tendance définitive lorsque vous descendez le tableau périodique; parfois EA augmente, parfois elle diminue. La Figure 8.25 « affinité électronique sur le tableau périodique » montre les valeurs EA par rapport à la position sur le tableau périodique pour les éléments des blocs s et P. La tendance n’est pas absolue, surtout compte tenu des grandes valeurs d’EA positives pour la deuxième colonne. Cependant, la tendance générale à travers le tableau périodique devrait être évidente.

la Figure 8.,25 Affinité électronique sur le Tableau Périodique,

les Valeurs sont exprimées en kJ/mol.