خواص تناوبی عنصرها

مندلیف پس از سالها مطالعه متوجه شده که اگر عنصرها را بر حسب افزایش تدریجی جرم آنها در ردیفهای کنار یکدیگر بگذارد و آنهایی را که خواص فیزیکی و شیمیایی نسبتاً مشابه دارند در یک گروه زیر یکدیگر قرار دهد، عنصرها به ترتیبی سازماندهی می شوند که خواص آنها با نظم و ترتیب خاص تغییر می کند. اما در جدول مندلیف در چند مورد نیز بی نظمی هایی مشاهده می شد، زیرا او مجبور بود در مواردی در یک ستون قرار دادن عنصرهایی با خواص مشابه . ترتیب قرار گرفتن عنصرها بر اساس افزایش جرم نادیده بگیرد.



جدول تناوبی امروزی عنصرها

هنری موزلی عنصرها را براساس افزایش عدد اتمی مرتب کرد، به این جدول ، جدول تناوبی عنصرها می گویند. این جدول براساس قانون تناوبی عنصرها استوار است. بر طبق این قانون هر گاه عنصرها را بر حسب افزایش عدد اتمی در کنار یکدیگر قرار دهیم خواص شیمیایی و فیزیکی آنها بصورت تناوبی تکرار می شود. مهمترین نکته در جدول تناوبی تشابه آرایش الکترونی عنصرهای یک خانواده در بسیاری از گروههای این جدول است .



ویژگی های گروهی عنصرها

عنصرها به چهار دسته تقسیم می شوند.

فلزها: مانند عنصرهای قلیایی ، قلیایی خاکی ، واسطه و ... با خواص رسانایی برق و الکتریسته و چکش خواری و شکل پذیری و دارا بودن سطح براق

نافلزها :

بر خلاف فلزات رسانا نیستند و چکش خوار نیستند و شکننده اند مثل گوگرد.

برخی نافلزها مثل اکسیژن و نیتروژن در فشار atm ۱ و دمای اتاق به صورت گاز هستند.

شبه فلزها:

اگر یک عنصر را نتوان جزو فلزها یا نافلزها طبقه بندی کرد ، آن را جزو شبه فلزها قرار می دهیم مثل سیلیسیم.



گروهای عناصر

گروه اول – فلزهای قلیایی

این عنصرها همگی فلزهایی نرم و واکنش پذیر هستند. سطح آنها براق است و در مجاورت هوا به سرعت، با اکسیژن هوا ترکیب می شوند. این فلزها دارای خواص شیمیایی و فیزیکی مشابه هستند. آرایش الکترونی آنها، بعد از گاز نجیب ماقبلشان به صورت ۱ ns است و بشدت تمایل دارند که تنها الکترون لایه آخرشان را از دست بدهند تا به آرایش گاز نجیب ماقبلشان برسند



Li

Na

K

Rb

CS

Fr



گروه دوم – فلزهای قلیایی خاکی

این عنصرها نسبت به گروه فلزهای قلیایی سفت تر و چگالتر هستند و نقطه ذوب بالاتری دارند.

واکنش پذیری شیمیایی آنها نسبت به فلزهای قلیایی کمتر است. آرایش الکترونی آنها بعد از گاز نجیب ماقبلشان به صورت۲ ns است و تمایل دارند که دو الکترون لایه آخرشان را از دست بدهند تا به آرایش گاز نجیب ماقبلشان برسند.



Be

Ng

Ca

Sr

Ba

Ra



گروههای سوم تا دوازدهم – عنصرهای واسطه

این عنصرها همگی فلز هستند. بجز جیوه ، این فلزها از فلزهای قلیایی و قلیایی خاکی سخت تر ،چگال تر و دیر ذوب تر هستند. اوربیتالهای زیر لایه ی d آنها در حال پرشدن است.

دو دسته دیگر از عنصرها که عنصرهای واسطه داخلی نامیده می شوند لانتانیدها و آکتینیدها هستند.

لانتانیدها فلزهایی براق با واکنش پذیری بالا هستند. اکتینیدها هسته ی ناپایدار دارند و به این علت از جمله عنصرهای پرتوزا بشمار می روند. مشهورترین اکتنیدها اورانیم است.



گروههای سیزدهم تا هجدهم

این عنصرها برخی فلزها، نافلزها، شبه فلزها و گازهای نجیب را شامل می شود. اوربیتال P در حال پرشدن است. از میان آنها گروه هفدهم و هجدهم نامهای اختصاصی هالوژنها و گازهای نجیب را دارند.

هالوژن ها واکنش پذیرترین نافلزها هستند. آرایش الکترونی آنها به صورت ۵ np است و به شدت تمایل دارند که یک الکترون گرفته و به آرایش گاز نجیب بعد از خودشان برسند. هالوژن در زبان لاتین به معنای نمک ساز است.



F

Ci

Br

I

As



گازهای نجیب یا گازهای بی اثر معمولاً در واکنشهای شیمیایی شرکت نمی کنند. همه اوربیتالهای S و P آنها در لایه ظرفیت پرهستند.



He

Ne

Ar

Kr

Xe

Rn



به این ترتیب مشاهده می شود که در هر تناوب از چپ به راست خواص فلزی کاهش یافته و خواص نافلزی افزایش می یابد. در انتهای هر تناوب نیز یک گاز نجیب وجود دارد.

روند تغییر شعاع اتمی در جدول تناوبی عنصرها

با حرکت از بالا به پائین در یک گروه جدول به ازای هر تناوب یک لایه الکترونی جدید به تعداد لایه های الکترونی عنصرها افزوده می شود. بنابر این شعاع اتمی در یک گروه از بالا به پائین افزایش می یابد.



در هر تناوب از چپ به راست شعاع اتمی کاهش پیدا می کند چون نیروی جاذبه ی هسته ( بار موثر هسته) بر الکترونهای لایه آخر افزایش می یابد. در حالیکه به دلیل ثابت بودن تعداد لایه های الکترونی اثر پوششی الکترون های درونی تقریباً ثابت است.



روند تناوبی تغییر انرژی یونش عنصرها

در یک گروه از بالا به پائین با افزایش اندازه اتم انرژی یونش کم می شود. در هر تناوب از چپ به راست انرژی یونش افزایش می یابد زیرا در این جهت بار موثر هسته رو به افزایش است.



روند تناوبی تغییر الکترو نگاتیوی عنصرها

الکترونگاتیوی یک اتم میزان تمایل نسبی آن اتم برای کشیدن الکترونهای یک پیوند کووالانسی به سمت هسته ی خود است. مقادیر الکترو نگاتیوی در یک گروه از بالا به پائین کاهش و در یک دوره از چپ به راست افزایش می یابد. بنابر این فلوئور بیشترین الکترونگاتیوی و سزیم کمترین الکترونگاتیوی را داراست. (در این بررسی گازهای نجیب را در نظر نمی گیریم زیرا این عنصرها به تعداد کافی ترکیبهای شیمیایی تشکیل نمی دهند)