Contente
- TL; DR (muito longo; não leu)
- Estrutura atômica
- Nível de energia externa total
- A tabela periódica
- Energia de ionização
- Afinidade eletrônica
Os elementos são feitos de átomos, e a estrutura do átomo determina como ele se comportará ao interagir com outros produtos químicos. A chave para determinar como um átomo se comportará em diferentes ambientes está na disposição dos elétrons dentro do átomo.
TL; DR (muito longo; não leu)
Quando um átomo reage, ele pode ganhar ou perder elétrons, ou pode compartilhar elétrons com um átomo vizinho para formar uma ligação química. A facilidade com que um átomo pode ganhar, perder ou compartilhar elétrons determina sua reatividade.
Estrutura atômica
Os átomos consistem em três tipos de partículas subatômicas: prótons, nêutrons e elétrons. A identidade de um átomo é determinada pelo seu número de prótons ou número atômico. Por exemplo, qualquer átomo com 6 prótons é classificado como carbono. Os átomos são entidades neutras, portanto eles sempre têm números iguais de prótons com carga positiva e elétrons com carga negativa. Diz-se que os elétrons orbitam o núcleo central, mantido em posição pela atração eletrostática entre o núcleo carregado positivamente e os próprios elétrons. Os elétrons são organizados em níveis de energia ou conchas: áreas definidas do espaço ao redor do núcleo. Os elétrons ocupam os níveis mais baixos de energia disponíveis, ou seja, os mais próximos do núcleo, mas cada nível de energia pode conter apenas um número limitado de elétrons. A posição dos elétrons mais externos é a chave para determinar o comportamento de um átomo.
Nível de energia externa total
O número de elétrons em um átomo é determinado pelo número de prótons. Isso significa que a maioria dos átomos tem um nível de energia externa parcialmente preenchido. Quando os átomos reagem, eles tendem a tentar alcançar um nível de energia externa completo, perdendo elétrons externos, ganhando elétrons extras ou compartilhando elétrons com outro átomo. Isso significa que é possível prever o comportamento de um átomo examinando sua configuração eletrônica. Gases nobres, como o néon e o argônio, são notáveis por seu caráter inerte: eles não participam de reações químicas, exceto em circunstâncias muito extremas, pois já possuem um nível de energia externa totalmente estável.
A tabela periódica
A Tabela Periódica dos Elementos é organizada de modo que elementos ou átomos com propriedades semelhantes sejam agrupados em colunas. Cada coluna ou grupo contém átomos com um arranjo de elétrons semelhante. Por exemplo, elementos como sódio e potássio na coluna da esquerda da Tabela Periódica contêm 1 elétron em seu nível de energia mais externo. Dizem que estão no grupo 1 e, como o elétron externo é apenas fracamente atraído pelo núcleo, ele pode ser facilmente perdido. Isso torna os átomos do grupo 1 altamente reativos: eles perdem rapidamente seu elétron externo em reações químicas com outros átomos. Da mesma forma, os elementos do Grupo 7 têm uma única vaga em seu nível de energia externa. Como os níveis de energia externa total são os mais estáveis, esses átomos podem facilmente atrair um elétron adicional quando reagem com outras substâncias.
Energia de ionização
A energia de ionização (I.E.) é uma medida da facilidade com que os elétrons podem ser removidos de um átomo. Um elemento com baixa energia de ionização reagirá prontamente perdendo seu elétron externo. A energia de ionização é medida para a remoção sucessiva de cada elétron de um átomo. A primeira energia de ionização refere-se à energia necessária para remover o primeiro elétron; a segunda energia de ionização refere-se à energia necessária para remover o segundo elétron e assim por diante. Examinando os valores para energias de ionização sucessivas de um átomo, seu comportamento provável pode ser previsto. Por exemplo, o elemento cálcio do grupo 2 tem um 1º IE baixo. de 590 quilojoules por mole e um 2º I.E. relativamente baixo de 1145 quilojoules por mole. No entanto, o terceiro I.E. é muito maior em 4912 quilojoules por mole. Isso sugere que, quando o cálcio reage, é mais provável que ele perca os dois primeiros elétrons facilmente removíveis.
Afinidade eletrônica
A afinidade eletrônica (Ea) é uma medida de quão facilmente um átomo pode ganhar elétrons extras. Átomos com baixa afinidade com elétrons tendem a ser muito reativos, por exemplo, o flúor é o elemento mais reativo na Tabela Periódica e possui uma afinidade eletrônica muito baixa a -328 quilojoules por mole. Assim como a energia de ionização, cada elemento possui uma série de valores que representam a afinidade eletrônica de adição do primeiro, segundo e terceiro elétrons e assim por diante. Mais uma vez, as sucessivas afinidades elétricas de um elemento dão uma indicação de como ele reagirá.