6. Зависимость свойств элементов от положения в периодической системе

Особенности электронного строения атомов определяют важнейшие закономерности в изменении свойств элементов. Такие характеристики, как радиус атома, энергия ионизации, сродство к электрону, электроотрицательность, степень окисления, зависят в первую очередь от строения наружных электронных оболочек. Следовательно, периодическое изменение электронного строения атомов определяет периодичность изменения этих свойств.

Радиусы атомов. Можно определить орбитальный радиус атома – расстояние от ядра до наиболее удаленного от него максимума электронной плотности. Максимальные значения имеют радиусы атомов элементов, стоящих в начале периода. Это связано с последовательным увеличением заряда ядра. В пределах одного периода с увеличением заряда ядра радиус атомов уменьшается. А при переходе к новому периоду радиус вновь резко увеличивается, так как появляется новый энергетический уровень. Следовательно, радиус атома возрастает при увеличении главного квантового числа n.

У элементов, располагающихся в одной группе, радиусы атомов последовательно увеличиваются по мере возрастания заряда ядра.

Чем больше радиус атома, тем менее прочно притягиваются ядром электроны внешнего энергетического уровня, следовательно, тем проще оторвать эти электроны. Способность легко отдавать электроны внешнего уровня присущи металлам. Следовательно, с увеличением заряда ядра и радиуса атома, металлические свойства возрастают.

Энергия ионизации и сродство к электрону. Важной характеристикой атома, определяющей способность последнего отдавать электроны, является энергия ионизации.

Энергия, затрачиваемая для отрыва электрона от атома и превращения последнего в соответствующий ион, называется энергией ионизации, или ионизационным потенциалом.

Внутри каждого периода у элементов, расположенных слева направо, наблюдается повышение ионизационных потенциалов. Наименьшую энергию ионизации имеет щелочной металл, а наибольшую – благородный газ.

Для элементов одной группы с возрастанием заряда ядра характерно уменьшение энергии ионизации. Элементы, относящиеся к одной подгруппе, имеют одинаковую конфигурацию наружных электронных оболочек, но отличаются значениями главного квантового числа. Следовательно, внутри группы при переходе от одного элемента к другому наблюдается увеличение радиусов атомов, поэтому притяжение электронов к ядру ослабевает, и удаление электрона облегчается.

Другим важным свойством, также определяемым электронным строением наружных оболочек, является сродство к электрону. Атомы могут не только отщеплять электрон, но и присоединять.

Тепловой эффект, отнесенный к 1 молю нейтрального атома элемента при присоединении им электрона, называется энергией сродства к электрону.

Сродство к электрону является периодическим свойством, причем оно возрастает в пределах периода слева направо, достигая максимума у галогенов. Переход от галогенов к благородным газам соответствует формированию наружной оболочки, которая считается завершенной. Поэтому благородные газы не присоединяют к себе электронов. В пределах подгрупп сверху вниз наблюдается обратная зависимость, т.е. с увеличением заряда ядра сродство к электрону уменьшается.

Практическое использование этих характеристик ограничено тем, что они применимы лишь к изолированным атомам. Если атому находятся не в изолированном состоянии, то в этом случае принято пользоваться другой характеристикой – электроотрицательностью.