อะไรเป็นตัวกำหนดพฤติกรรมทางเคมีของอะตอม?

องค์ประกอบประกอบด้วยอะตอม และโครงสร้างของอะตอมเป็นตัวกำหนดลักษณะการทำงานเมื่อทำปฏิกิริยากับสารเคมีอื่นๆ กุญแจสำคัญในการกำหนดว่าอะตอมจะทำงานอย่างไรในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันอยู่ในการจัดเรียงของอิเล็กตรอนภายในอะตอม

ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)

เมื่ออะตอมทำปฏิกิริยา มันสามารถได้รับหรือสูญเสียอิเล็กตรอน หรือมันสามารถแบ่งปันอิเล็กตรอนกับอะตอมที่อยู่ใกล้เคียงเพื่อสร้างพันธะเคมี ความง่ายในการที่อะตอมสามารถรับ สูญเสีย หรือแบ่งอิเลคตรอนเป็นตัวกำหนดปฏิกิริยาของมัน

อะตอมประกอบด้วยอนุภาคย่อยสามประเภท: โปรตอน นิวตรอนและอิเล็กตรอน เอกลักษณ์ของอะตอมถูกกำหนดโดยเลขโปรตอนหรือเลขอะตอม ตัวอย่างเช่น อะตอมใดๆ ที่มี 6 โปรตอนจัดอยู่ในประเภทคาร์บอน อะตอมเป็นเอนทิตีที่เป็นกลาง ดังนั้นจึงมีจำนวนโปรตอนที่มีประจุบวกและอิเล็กตรอนที่มีประจุลบเท่ากันเสมอ กล่าวกันว่าอิเล็กตรอนโคจรรอบนิวเคลียสกลาง ซึ่งอยู่ในตำแหน่งโดยแรงดึงดูดของไฟฟ้าสถิตระหว่างนิวเคลียสที่มีประจุบวกกับอิเล็กตรอนเอง อิเล็กตรอนถูกจัดเรียงในระดับพลังงานหรือเปลือก: พื้นที่ที่กำหนดของพื้นที่รอบนิวเคลียส อิเล็กตรอนมีระดับพลังงานต่ำสุด กล่าวคืออยู่ใกล้นิวเคลียสมากที่สุด แต่ระดับพลังงานแต่ละระดับสามารถบรรจุอิเล็กตรอนได้จำนวนจำกัดเท่านั้น ตำแหน่งของอิเล็กตรอนชั้นนอกสุดเป็นกุญแจสำคัญในการกำหนดพฤติกรรมของอะตอม

จำนวนอิเล็กตรอนในอะตอมถูกกำหนดโดยจำนวนโปรตอน ซึ่งหมายความว่าอะตอมส่วนใหญ่มีระดับพลังงานภายนอกที่เติมบางส่วน เมื่ออะตอมตอบสนอง พวกมันมักจะพยายามบรรลุระดับพลังงานภายนอกอย่างเต็มที่ ไม่ว่าจะโดยการสูญเสียอิเล็กตรอนภายนอก โดยการเพิ่มอิเล็กตรอนหรือโดยการแบ่งปันอิเล็กตรอนกับอะตอมอื่น ซึ่งหมายความว่าเป็นไปได้ที่จะทำนายพฤติกรรมของอะตอมโดยการตรวจสอบการกำหนดค่าอิเล็กตรอนของอะตอม ก๊าซมีตระกูล เช่น นีออนและอาร์กอนมีความโดดเด่นในเรื่องลักษณะเฉื่อย: พวกมันไม่ได้มีส่วนร่วม ปฏิกิริยาเคมี ยกเว้นในสถานการณ์ที่รุนแรงมาก เพราะมีพลังงานภายนอกที่เสถียรอยู่แล้ว ระดับ

ตารางธาตุของธาตุถูกจัดเรียงเพื่อให้องค์ประกอบหรืออะตอมที่มีคุณสมบัติคล้ายคลึงกันถูกจัดกลุ่มเป็นคอลัมน์ แต่ละคอลัมน์หรือกลุ่มประกอบด้วยอะตอมที่มีการจัดเรียงอิเล็กตรอนที่คล้ายคลึงกัน ตัวอย่างเช่น ธาตุต่างๆ เช่น โซเดียมและโพแทสเซียมในคอลัมน์ด้านซ้ายมือของตารางธาตุ แต่ละธาตุมีอิเล็กตรอน 1 ตัวที่ระดับพลังงานชั้นนอกสุด กล่าวกันว่าอยู่ในกลุ่มที่ 1 และเนื่องจากอิเล็กตรอนภายนอกถูกดึงดูดไปยังนิวเคลียสเพียงเล็กน้อยเท่านั้น จึงสามารถสูญเสียได้ง่าย ซึ่งทำให้อะตอมของกลุ่มที่ 1 มีปฏิกิริยาสูง: พวกมันจะสูญเสียอิเล็กตรอนภายนอกไปในปฏิกิริยาเคมีกับอะตอมอื่นๆ ในทำนองเดียวกัน องค์ประกอบในกลุ่ม 7 มีตำแหน่งว่างเพียงตำแหน่งเดียวในระดับพลังงานภายนอก เนื่องจากระดับพลังงานภายนอกทั้งหมดมีความเสถียรมากที่สุด อะตอมเหล่านี้จึงสามารถดึงดูดอิเล็กตรอนเพิ่มเติมได้ทันทีเมื่อทำปฏิกิริยากับสารอื่นๆ

พลังงานไอออไนเซชัน (I.E. ) เป็นการวัดความง่ายในการกำจัดอิเล็กตรอนออกจากอะตอม องค์ประกอบที่มีพลังงานไอออไนเซชันต่ำจะทำปฏิกิริยาโดยทันทีโดยสูญเสียอิเล็กตรอนภายนอกไป พลังงานไอออไนเซชันถูกวัดสำหรับการกำจัดอิเล็กตรอนแต่ละตัวของอะตอมอย่างต่อเนื่อง พลังงานไอออไนเซชันแรกหมายถึงพลังงานที่จำเป็นในการกำจัดอิเล็กตรอนตัวแรก พลังงานไอออไนเซชันที่สองหมายถึงพลังงานที่จำเป็นในการกำจัดอิเล็กตรอนตัวที่สองเป็นต้น โดยการตรวจสอบค่าพลังงานไอออไนซ์ที่ต่อเนื่องกันของอะตอม พฤติกรรมที่น่าจะเป็นไปได้สามารถคาดการณ์ได้ ตัวอย่างเช่น แคลเซียมธาตุกลุ่มที่ 2 มี I.E. 1 ต่ำ 590 กิโลจูลต่อโมลและ I.E. 2 ที่ค่อนข้างต่ำ เท่ากับ 1145 กิโลจูลต่อโมล อย่างไรก็ตาม นิคมอุตสาหกรรมครั้งที่ 3 จะสูงกว่ามากที่ 4912 กิโลจูลต่อโมล นี่แสดงให้เห็นว่าเมื่อแคลเซียมทำปฏิกิริยา มักจะสูญเสียอิเล็กตรอน 2 ตัวแรกที่ถอดออกได้ง่าย

ความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอน (Ea) เป็นการวัดว่าอะตอมสามารถรับอิเล็กตรอนพิเศษได้ง่ายเพียงใด อะตอมที่มีสัมพรรคภาพอิเล็กตรอนต่ำมักจะมีปฏิกิริยาสูง เช่น ฟลูออรีนมีมากที่สุด ธาตุรีแอกทีฟในตารางธาตุและมีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับอิเล็กตรอนต่ำมากที่ -328 กิโลจูล ต่อโมล เช่นเดียวกับพลังงานไอออไนเซชัน แต่ละองค์ประกอบจะมีชุดของค่าที่แสดงถึงความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนในการเพิ่มอิเล็กตรอนตัวแรก ตัวที่สอง และตัวที่สาม และอื่นๆ เป็นอีกครั้งที่สัมพรรคภาพอิเล็กตรอนที่ต่อเนื่องกันของธาตุเป็นเครื่องบ่งชี้ว่าจะมีปฏิกิริยาอย่างไร