Az elemek időszakos tulajdonságai

A periódusos rendszer az elemeket periódusos tulajdonságok szerint rendezi, amelyek a fizikai és kémiai tulajdonságok megismétlődő tendenciái. E tendenciák pusztán a periódusos táblázat és megmagyarázható és megérthető az elemek elektronkonfigurációjának elemzésével. Az elemek hajlamosak arra, hogy valencia elektronokat nyerjenek vagy veszítsenek el, hogy stabil oktettet képezzenek. A periódusos rendszer VIII. Csoportjának közömbös gázaiban vagy nemesgázokban stabil oktettek láthatók. Ezen a tevékenységen kívül két másik fontos trend is van. Először az elektronokat egyenként adják hozzá, balról jobbra haladva egy adott időszakban. Amint ez megtörténik, a legkülső héj elektronjai egyre erősebb nukleáris vonzódást tapasztalnak meg, így az elektronok közelebb kerülnek a maghoz és szorosabban kapcsolódnak hozzá. Másodszor, ha a periódusos rendszer oszlopával lefelé haladunk, a legkülső elektronok kevésbé szorosan kötődnek a maghoz. Ez azért történik, mert a kitöltött főenergia-szintek száma (amelyek a legkülső elektronokat megvédik a maghoz való vonzódástól) az egyes csoportokon belül lefelé növekszik. Ezek a trendek megmagyarázzák az atomsugár, ionizációs energia, elektron-affinitás és

Az elem atom sugara az elemnek az egymással éppen érintkező atomjai középpontjai közötti távolság fele. Általánosságban az atomi sugár egy bal oldalon jobbra eső időszakban csökken, és egy adott csoportot lefelé növeli. A legnagyobb atomi sugárú atomok az I. csoportban és a csoportok alján találhatók.

Balról jobbra haladva egy-egy szakaszon keresztül, elektronokat egyenként adnak a külső energiahéjhoz. A héjon belüli elektronok nem tudják megvédeni egymást a protonok vonzódása ellen. Mivel a protonok száma is növekszik, a tényleges nukleáris töltés egy adott időszakban növekszik. Ez az atom sugara csökken.

Egy csoport lefelé mozgatása a periódusos táblázat, az elektronok és a töltött elektronhéjak száma növekszik, de a valencia elektronok száma változatlan marad. A csoport legkülső elektronjai ugyanolyan hatékony nukleáris töltésnek vannak kitéve, de az elektronok a magtól távolabb találhatók, ahogy a töltött energiahéjak száma növekszik. Ezért az atomi sugarak növekednek.

Az ionizációs energia vagy ionizációs potenciál az az energia, amely ahhoz szükséges, hogy az elektron egy gáznemű atomból vagy ionból teljesen eltávolításra kerüljön. Minél közelebb és szorosabban kapcsolódik egy elektron a atommaghoz, annál nehezebb eltávolítani, és annál nagyobb ionizációs energiája lesz. Az első ionizációs energia az az energia, amely ahhoz szükséges, hogy egy elektron eltávolításra kerüljön a szülő atomból. A második ionizációs energia az az energia, amely ahhoz szükséges, hogy egy második vegyérték-elektron eltávolításra kerüljön az egyértékű ionból a kétértékű ion kialakításához, és így tovább. Az egymást követő ionizációs energiák növekednek. A második ionizációs energia mindig nagyobb, mint az első ionizációs energia. Az ionizációs energiák növekednek balról jobbra egy adott időszakban (csökkenő atomsugár). Az ionizációs energia csökken egy csoport lefelé történő mozgatásával (növekszik az atom sugara). Az I. csoport elemei alacsony ionizációs energiával rendelkeznek, mivel az elektron vesztesége stabil oktettet képez.

Elektron affinitás tükrözi egy atom képességét egy elektron elfogadására. Ez az energiaváltozás akkor következik be, amikor egy elektron hozzáadódik a gáznemű atomhoz. Az erősebb, hatékony nukleáris töltéssel rendelkező atomok nagyobb elektron affinitással rendelkeznek. Néhány általánosítást lehet tenni a periódusos rendszer egyes csoportjainak elektron affinitásáról. A IIA csoport elemei, az alkáli földfémek, alacsony elektron affinitásúak. Ezek az elemek viszonylag stabilak, mert megtöltöttek s subshells. A VIIA csoport elemei, a halogének, nagy elektron affinitással bírnak, mivel egy atom hozzáadása egy atomhoz teljesen kitöltött héjat eredményez. A VIII. Csoportba tartozó elemek, a nemesgázok elektron affinitása nulla közelében van, mivel minden atom stabil oktetttel rendelkezik, és nem fog elektronokat könnyen felvenni. Más csoportok elemeinek alacsony elektron affinitása van.

Egy adott időszakban a halogén elektron-affinitása a legnagyobb, míg a nemesgáz a legalacsonyabb elektron affinitással rendelkezik. Az elektron affinitás csökken egy csoport lefelé haladásával, mert egy új elektron távolabb lenne egy nagy atommagjából.

Az elektronegativitás egy atom vonzásának mérése egy kémiai kötésben lévő elektronok számára. Minél nagyobb egy atom elektronegativitása, annál nagyobb vonzereje van az elektronok kötéséhez. Az elektronegativitás az ionizációs energiához kapcsolódik. Az alacsony ionizációs energiájú elektronok alacsony elektronegativitással bírnak, mivel magjai nem gyakorolnak erős vonzó erőt az elektronokra. A nagy ionizációs energiájú elemeknek nagy elektronegativitása van az atomok által az atomok által kifejtett erős húzás miatt. Egy csoportban az elektronegativitás csökken az atomszám növekedésével, a megnövekedett távolság miatt a valencia elektron és a mag között (nagyobb atomi sugár). Az elektropozitív (azaz alacsony elektronegativitású) elemre példa a cézium; példa erre elektronegatív elem fluoratom.

Balra mozgatás → jobbra

• Az atomi sugár csökken
• Az ionizációs energia növekszik
• Az elektron affinitás általában növekszik (kivéve Nemesgáz-elektron affinitás nulla közelében)
• Növekszik az elektronegativitás

Mozgó felső → alsó

• Növekszik az atomi sugár
• Az ionizációs energia csökken
• Az elektron affinitás általában csökkenti a csoport lefelé lépését
• Az elektronegativitás csökken