Układ okresowy a budowa atomu ;)

Tym razem omówimy, co wspólnego ma budowa atomu danego pierwiastka z jego położeniem w układzie okresowym :)

Wiemy już, że pierwiastki w układzie okresowym są położone nieprzypadkowo.. 

Ich położenie związane jest wraz z rosnącą liczbą atomową oraz masą atomową.

Każdy pierwiastek położony jest w konkretnym miejscu, wyznaczonym przez nr okresu (wiersze układu okresowego) oraz przez nr grupy ( kolumny układu okresowego). 

Właściwości pierwiastków w okresie zmieniają się w sposób okresowy, o czym mówi nam PRAWO OKRESOWOŚCI.

Wszystkie powyższe informacje są umieszczone we wcześniejszych postach (patrz: wstecz) :)

Dzisiaj omówimy jak położenie pierwiastka, bardzo dla niego charakterystyczne i wyjątkowe ( w końcu tylko magnez leży w 3 okresie i w 2 grupie oraz tylko mangan leży w 4 okresie i 7 grupie układu okresowego itp...) mówi nam o tym jak zbudowany jest dany atom pierwiastka :)

Przypomnijmy, co to jest atom i pierwiastek??

Atom- podstawowy składnik materii, składający się z jądra atomowego, w którym występują neutrony i protony oraz z chmury elektronowej otaczającej to jądro.

Pierwiastek - jest to zbiór atomów o takiej samej liczbie atomowej, czyli jak mówimy np o pierwiastku miedzi to oznacza, to że składa się ona z atomów tylko i wyłącznie miedzi o liczbie atomowej równej 29. Tylko takie atomy wchodzą w skład pierwiastka miedzi.

No to zaczynajmy.. 

Patrząc na układ okresowy widzimy, że każdy pierwiastek ma wokół siebie jakieś liczby..cyferki..co to wszystko oznacza??

Popatrzmy:

Widzimy, że każdy pierwiastek obok ma podaną liczbę ( zazwyczaj w lewym dolnym rogu, ale w różnych układach może być w innym miejscu ), ważne jest aby móc odróżnić tę liczbę od innych. 

Jest to oczywiście liczba atomowa. O czym ona mówi ? Liczba atomowa mówi nam ile protonów jest w danym atomie tego pierwiastka. Czyli jeżeli widzimy , że brom ma liczbę atomową równą 35 oznacza to, że liczba protonów w jądrze atomowym atomu bromu wynosi 35.

Co jeszcze wiemy??

Skoro atom jest elektrycznie obojętny, czyli musi mieć zarówno tyle samo ładunków dodatnich jak i ujemnych oznacza to, że skoro ma 35 protonów (ładunków dodatnich ), również musi mieć 35 elektronów (ładunków ujemnych).

Patrząc na dany pierwiastek w układzie okresowym i widząc jego liczbę atomową, możemy stwierdzić z ilu protonów i elektronów składa się nasz atom.

A co z neutronami??

 
Wiemy już, że LICZBA ATOMOWA=LICZBIE PROTONÓW = LICZBIE ELEKTRONÓW

A skąd będziemy wiedzieć ile mamy neutronów w naszym jądrze??

O liczbie neutronów poinformuje nas LICZBA MASOWA.

Jak ją odczytać??

Liczba masowa to nic innego jak zaokrąglona nasza masa atomowa.

Czyli patrząc na rozważany przez nas przykład bromu, widzimy, że liczba masowa wynosi w przybliżeniu 80.

A o czym mówi nam liczba masowa?

Odpowiedź jest prosta : o masie naszego atomu, czyli o wszystkich ładunkach , które są w jądrze a mianowicie: protonach i neutronach.

LICZBA MASOWA = LICZBA PROTONÓW + LICZBA NEUTRONÓW

A znając liczbę protonów, możemy na spokojnie wyliczyć liczbę neutronów

Liczba masowa = 80

Liczba protonów=35

Podstawiamy:

80 = 35 + l.neutronów
l.neutronów=80-35
l.neutronów = 45

Widzimy, że patrząc na układ będziemy widzieć ile wynosi liczba protonów, a tym samym elektronów oraz możemy obliczyć liczbę neutronów w naszym atomie.

Co jeszcze??

Oprócz tego wiemy, że atom składa się z POWŁOK ATOMOWYCH. Czy to ile tych powłok jest możemy przewidzieć z położenia naszego pierwiastka??

Jasne, że tak. Co nam o tym mówi??

Spójrzmy na położenie bromu w układzie okresowym:

O liczbie powłok elektronowych mówi nam NR OKRESU! Czyli jeśli patrzymy na nasz brom, który leży w 4 okresie oznacza to, że jądro naszego atomu otoczone jest 4 powłokami elektronowymi, po których krąży nasze 35 elektronów. (Oczywiście, na każdej powłoce krąży określona liczba elektronów, ale więcej o tym w temacie konfiguracji elektronowej).

Jak to narysować?

A mianowicie:
Wewnątrz ( kolor żółty ) znajduje się nasze jądro atomowe ( oczywiście w środku występuje 35 protonów i 45 neutronów- obliczonych wcześniej) , widzimy , że jądro otoczone jest 4 powłokami elektronowymi na których rozłożone jest w sumie 35 elektronów (2 elektrony na pierwszej powłoce, 8 na drugiej , 18 na kolejnej i na ostatniej 7 elektronów). 

Dlaczego elektrony są tak rozłożone a nie inaczej , np wszystkie wszystkie elektrony nie są na pierwszej powłoce albo nie ma 10ciu na jednej , 25ciu na drugiej??

Ponieważ każda powłoka może umieścić określoną ilość atomów , a mianowicie :
1 powłoka ( tzw K)- max 2
2 powłoka (tzw L) - max 8
3 powłoka ( tzw M) - max 18
4 powłoka (tzw. N) - max 32
5 powłoka ( tzw. O) - max 50 itp.

To teraz pytanie .. Skoro nr okresu nas informuje o liczbie powłok to czy nr grupy też nam coś wyjaśni ??

Pewnie, że tak :)

Nr grupy mówi nam o liczbie elektronów na ostatniej powłoce (czyli tzw elektronów walencyjnych!)

Czyli dlaczego nasz przykładowy brom ma 7 elektronów na ostatniej powłoce?? Bo leży w 17 grupie układu okresowego (  a pamiętamy, że dla nas istotna jest tylko ta liczba jedności czyli 7), czyli posiada on 7 elektronów walencyjnych, które analogicznie występują na powłoce walencyjnej ( czyli ostatniej powłoce elektronowej) - stąd ich nazwa elektrony walencyjne, ponieważ występują na powłoce walencyjnej.

A dlaczego elektrony walencyjne są ważne? 
Ponieważ będą brały udział w tworzeniu wiązań chemicznych pomiędzy atomami , o których będziemy mówić nieco później.

Podsumowując

1. Liczba atomowa pierwiastka informuje nas o liczbie protonów w jądrze atomowym, a tym samym o liczbie elektronów. (liczba protonów = liczbie elektronów)
2. Liczba masowa pozwala nam na określenie liczby neutronów w jądrze, ponieważ określa ona w sumie liczbę protonów i neutronów ( wszystkich cząstek znajdujących się w jądrze atomowym)
3. Nr okresu powie nam , ile powłok posiada atom danego pierwiastka, w którym jest położony
4. Nr grupy pozwoli na określenie liczby elektronów walencyjnych, znajdujących się na ostatniej powłoce elektronowej, nazywanej inaczej powłoką walencyjną.

Miłego dnia ! :)