Variaţia periodică a proprietăţilor fizice

Raza ionică

Raza ionică este raza unui ion dintr-o reţea cristalină.Raza cationului este mai mică decât raza atomică corespunzătoare şi se micşorează cu creşterea sarcinii pozitive deoarece aceeaşi sarcină nucleară atrage un nr. mai mic de e-.Razele anionilor sunt mai mari decât cele corespunzătoare atomilor.

Raza ionică

Raza ionică depinde atât sarcina ionului, cât şi de numărul (cifra) de coordinare (NC).Creşte în grupă de sus în jos.

Al+3: 0.68 Å; Ga+3: 0.76 Å; In+3: 0.94 Å;Tl+3: 1.03 ÅScade în perioadă de la stânga la dreapta.Razele cationilor se micşorează cu creşterea NO.

Mn+2: 0.81 Å; Mn+3: 0.79 Å Mn+4: 0.67 ÅRaza unui cation creşte odată cu mărirea cifrei de coordinaţie (vezi legătura ionică, reţele ionice)

Sr+2: R6 = 1.32 Å; R8 = 1.40 Å; R10 = 1.50 Å; R12 = 1.58 Å

Energia de ionizare

Energia (potenţialul) de ionizare, Ei sau Ii a unui atom reprezintă energia minimă necesară pentru îndepărtarea unui e- din învelişul electronic al atomului aflat în stare gazoasă şi transformarea acestuia într-un cation.

În perioadă, Ei creşte de la stânga la dreapta, având o variaţie neuniformă, deoarece creşte sarcina nucleară şi electronii sunt mai puternic atraşi de nucleu.

În grupă, Ei creşte de sus în jos, odată cu creşterea numărului de straturi energetice, e- aflat pe un strat mai îndepărtat de nucleu fiind mai uşor eliminat.

Afinitatea pentru electroni, Ae

Afinitatea pentru electroni, Ae, - energia degajată sau absorbită la acceptarea unui electron în învelişul de valenţă al unui atom aflat în stare gazoasă.

ex: F + e- → F- (Ae= -328 kJ/mol)Ae este mărimea inversă a EiVariaţia în grupă şi perioadă este mai puţin regulată decât a Ei. Cele mai mari valori ale afinităţii pentru electroni le au halogenii.Metalele alcalino-pămîntoase au valorile cele mai mici ale Ae deoarece au orbitalul ns complet ocupat cu e- şi pentru acceptarea unui electron este necesară energie mare.Ae creşte în perioadă de la stânga la dreapta.Ae scade în grupă de sus în jos.O + e- → O- (Ae= -141 kJ/mol)

B -27

C -128

N > 0

O -141

F -328

Al-43

Si -134

P -72

S -200

Cl -349

As -78

Se -195

Br -349

Ae (kJ-mol)

Densităţi, puncte de fierbere şi topire

Pentru elementele solide, densităţile cresc cu A, iar în perioadă, cresc de la stânga la dreapta, dar numai pentru elementele solide şi scad în blocul p de elemente. Toate metalele tranziţionale au densităţi mari din cauza legăturilor metalice puternice.p.t. depind de: tipul de reţea, natura legăturilor formate, volumul atomicCele mai mici valori ale p.t. le au următoarele metale:Hg (-38°C), Ga (29.8°C), Cs (28.7°C), iar cele mai marip.t. le au metalele tranziţionale: Ta-Nb and W-Mo deoarece acestea formează reţelele metalice cele mai compacte.

H (0.0089g/cm3), C (3.52g/cm3); valori mici: Li (0.53g/cm3), K (0.86g/cm3), - valori mari: Os (22.5g/cm3)

Electronegativitate Caracterul electrochimic- reprezintă gradul de acceptare a unui e- de către un element. Dacă un atom acceptă uşor e- înseamnă că are caracter puternic electronegativ (ex. halogenii), iar dacă are tendinţa să piardă e- are caracter electropozitiv.

Proprietăţi chimice periodice

Caracterul electrochimic al elementelorPauling – consideră că electronegativitatea unui atom dintr-o moleculă reprezintă tendinţa atomului de a atrage perechea de e- de legătură.

Coeficienţi de electronegativitate PaulingχCs= 0.8; χLi = 1; χH = 2.2; χS = 2.60; χCl = 3.15; χO = 3.44; χF = 4

Caracterul electrochimic al elementelor

Electronegativitatea este o caracteristică importantă a atomilor şi determină:

Proprietăţile chimiceTipul legăturilor chimice dintre atomiPolaritatea legăturilor covalenteEnergia de legătură.

Caracterul electrochimic este corelat cu caracterul metalic al elementelor.

Metalele au caracter electropozitiv, χ <2, iar nemetalele au electronegativitate ridicată, χ>2.

Semimetalele (B, Si, Ge, As, Te) au coeficienţi χ=1.90 - 2,10.

Valenţa sau numărul de oxidare (NO)

Valenţa unui element este dată de numărul de e- ai aceluielement care participă la formarea legăturilor chimice. Electronii de valenţă sunt toţi e- unui element ce pot participala formarea de legături chimice.

Numărul de oxidare (NO) reprezintă sarcina formală ce se atribuie unui element dintr-un compus, în funcţie de sarcinileformale ale celorlalţi atomi dintr-un compus.

Suma NO ale elementelor care formează un compus = 0NO a elementelor depinde de poziţia acestora în sistemul

periodic. Capacitatea elementelor de a se combina este exprimată

mai corect prin NO.

Numere de oxidare – reguli de calcul

Fluor NO = -1Oxigen NO = -2 excepţii: H2O2 şi perioxizii (NO= -1)Metalele au NO pozitive

metalele alcaline N.O.=+1metalele alcalino-pământoase N.O.=+2

Substanţele elementare au N.O. = 0NO maxim pozitiv = nr. grupeiElementele cu electronegativitate mare au NO negative

NO negativ maxim = 8 – nr. grupeiElementul mai electronegativ dintr-un compus chimic va

avea NO negativ, iar cel cu electronegativitate mai mică va avea NO pozitiv.Elementele ating NO maxim pozitiv în fluoruri.

Numere de oxidare

Grupa 1 2 13 14 15 16 17 Compuşi cu H NaH MgH2 AlH3 SiH4 PH3 H2S HCl Compuşi cu O Na2O MgO Al2O3 SiO2 P4O10 SO3 Cl2O7 Compuşi cu F NaF MgF2 AlF3 SiF4 PF5 SF6 ClF5 NO/H +1 +2 +3 +4 -3 -2 -1 NO/O +1 +2 +3 +4 +5 +6 +7 NO/F +1 +2 +3 +4 +5 +6 +5

Compuşi cu O, H şi F formaţi de elementele perioadei a 3-a

Elementele din blocul p prezintă 2 sau mai multe stări de oxidare pozitive.Metalele tranziţionale prezintă un număr mare de stări de oxidare.

Numere de oxidare

gr.13 gr.14 gr.15 gr.16 gr.17B +3

C +4

N +5 +3

O +2

F -1

Al +3

Si +4

(+2)

P +5 +3

S +6 +4

Cl +7

Ga +3 +1

Ge +4 +2

As +5 +3

Se +6 +4

Br +7 +5

In +3 +1

Sn +4 +2

Sb +5 +3

Te +6 +4

I +7 +5

Tl +1

Pb +4 +2

Bi +5 +3

Po +6 +4

At

Elementele din blocul p prezintă 2 sau mai multe stări de oxidare pozitive.

Stabilitatea NO maxim scade în grupă de sus în jos şi în acelaşi sens creşte stabilitatea stării de oxidare pozitive inferioare.

NO

max -2

NO

max

Exemple de compuşi:HNO3 – Bi(NO3)3CH4, CO2 – PbCl2H3BO3 – TlOHHClO4 – HIO3