Beszéljünk egy kicsit
a periódusos rendszer csoportjairól.
A csoportokon nagyon egyszerűen
a periódusos rendszer oszlopait értjük.
Hagyomány szerint számozással jelöljük őket.
Ez az 1. oszlop, azaz az 1. csoport,
2. oszlop, 3. csoport, 4., 5., 6.,
7., 8., 9. csoport, 10., 11., 12.,
13., 14., 15., 16., 17., és 18.
Tudom, most sokan arra gondolnak,
mi van az f mező elemeivel?
Ha periódusos rendszert szabályosan ábrázolnánk,
ezeket mind odébb kellene tolni,
jobb kéz felé az egész d és p mezőt,
hogy helyet csináljunk az f mező elemeinek,
de a hagyomány szerint nem számozzuk őket.
Az viszont érdekes, hogy miért nevezzük
ezeket az oszlopokat csoportoknak?
Nos, ez a periódusos rendszer érdekessége,
az, hogy egy oszlopon belül minden elem –
– persze azért sok kivétel van –
– de az egy oszlopba tartozó elemek többnyire
nagyon, nagyon hasonló tulajdonságokkal rendelkeznek.
Ennek az az oka, hogy az egy oszlopba tartozó elemeknek,
amelyek azonos csoportba tartoznak,
többnyire ugyanannyi elektronja van
a legkülső héján.
Többnyire azonos a vegyértékelektronjaik száma.
A vegyértékelektronok és a legkülső héj elektronjai
gyakran egybeeső fogalmak,
bár van egy kis különbség.
A vegyértékelektronok azok az elektronok,
amelyek részt vesznek a kémiai reakciókban,
ezek pedig általában a legkülső héj elektronjai.
Ez alól persze vannak kivételek,
valójában számos érdekes kivétel létezik,
az átmenetifémek között, a d mezőben,
de ezekbe a részletekbe nem megyünk bele.
Foglalkozzunk azokkal a csoportokkal,
amelyekről itt szó esik majd,
és azzal, hogy miért reagálnak nagyon hasonló módon.
Lássuk az első csoportot.
Az első csoport elemei és a hidrogén
kissé különbözőek,
mert a hidrogén nem törekszik
8 vegyértékelektront szerezni,
A hidrogén csak azt szeretné,
ha két vegyértékelektronja lenne az első héján, mint a héliumnak.
Így a hidrogén egyfajta...
...szóval nem sok közös tulajdonsága van
az első csoport többi elemeivel,
mint ahogyan azt például
a második csoport elemeinél látjuk.
Az első csoport elemeit, a hidrogén kivételével,
alkálifémeknek nevezzük.
A hidrogén viszont nem alkálifém.
Ezek tehát az alkálifémek.
Miért olyan hasonlóak a kémiai reakcióik?
MIért hasonlítanak annyira a tulajdonságaik?
Nos, ennek a megértéséhez
elég felidézni az elektronszerkezetüket.
A lítiumatom elektronszerkezete például
éppen úgy kezd el felépülni
mint a héliumatomé,
aztán elkezd kiépülni a második héj: 2s1.
Ezen egy vegyértékelektron van.
Egy elektronja van a legkülső héján,
És a nátrium?
A nátriumatomnak éppen úgy kezd kiépülni az elektronszerkezete,
mint a neonnak,
aztán a harmadik héjjal folytatódik: 3s1.
Ennek is egy vegyértékelektronja van,
egy elektron a legkülső héján.
Tehát minden narancssárgával jelölt elemnek
egyetlen vegyértékelektronja van.
Mindannyian törekednek eljutni az oktett szerkezetbe,
az atomok stabil nirvánájába.
Sejthető, hogy nagyon reakcióképesek,
és reakcióik során igyekeznek megszabadulni
a legkülső héjon lévő elektrontól, amint a valóságban is látjuk.
Az alkálifémek nagyon reakcióképesek,
és a valóban nagyon hasonlítanak a tulajdonságaik.
Csillogóak, puhák és
a nagy reakciókészségük miatt
nemigen fordulnak elő elemi állapotban,
más elemektől elkülönülve.
Lássuk a többi csoportot.
Eggyel jobbra lépve
a következő csoportot
alkáliföldfémeknek nevezzük.
Ezeknek is nagyon hasonlók a tulajdonságaik,
mivel két vegyértékelektronjuk van
a legkülső héjukon.
Rájuk is érvényes – bár nem annyira reakcióképesek,
mint az alkálifémek –
csak előbb hadd írjam ide: alkáliföldfémek,
tehát ezeknek is könnyebb 2 elektron leadása
mint 6 felvétele, hogy meglegyen a 8.
Így ezek is eléggé reakcióképesek,
és reakcióik során elveszítik a két külső elektronjukat.
Most valami különös következik, amint átlépünk a d mezőbe.
Erről már volt szó, amikor
az elektronszerkezeteket tárgyaltuk.
Ha megvizsgáljuk például
a szkandium elektronszerkezetét (ezt vörössel írom)
Úgy kezdődik, mint az argon,
Az atompályák feltöltődési sorrendje alapján
az elektronszerkezetben 4s2 következne
mint a kalcium esetén.
De a feltöltődési sorrend szerint
a 3d alhéjra is kell kerülnie elektronnak,
Tehát az argon szerkezetét 3d1 majd 4s2 követi.
A héjak valós sorrendjét követve
ezt 3d1 4s2 formában írom fel.
Az atompályák feltöltődési sorrendjében
úgy tekintünk a d mező elemeire,
mint a d pályák feltöltődésének helyére.
Mint azt más videókból tudjuk, ez nem teljesen igaz,
de elektronszerkezetről alkotott kép kialakításához
hasznos lehet.
Ezután átugrunk a p mezőre, és elkezdjük feltölteni.
Ha például a szénatom elektronszerkezetét nézzük,
a szén elektronszerkezete a héliumét követi,
ezután átlépünk az s mezőbe: 2s2,
majd a p mezőbe: egy, kettő,
tehát 2p2.
Vajon hány vegyértékelektronja van?
A második, azaz a legkülső héján
2 meg 2, azaz 4 vegyértékelektron van,
ami a csoport összes tagjára érvényes.
Ezért a szén éppen úgy létesít kötéseket,
mint a szilícium és a csoport többi tagja.
Ugyanígy folytathatjuk
például az oxigén és a kén esetében,
ezek mindketten 2 elektront szeretnének elvenni valakitől,
mivel 6 vegyértékelektronjuk van,
nyolcat szeretnének,
így hasonlóan létesítenek kötéseket.
Ez a sárga csoport
a halogénelemeké.
Saját nevük van,
ezek a halogének.
Ezek nagyon reakcióképesek,
mivel 7 vegyértékelektronjuk van.
Semmire sem vágynak jobban,
mint még egy vegyértékelektronra,
így szívesen lépnek reakcióba,
különösen az alkáifémekkel.
Végül eljutunk az atomok nirvánájába,
a nemesgázok közé,
Nemesgázoknak nevezzük
a 18. csoport elemeit.
Mindannyiuk közös tulajdonsága,
hogy nem reakcióképesek.
Miért nem reagálnak?
A legkülső elektronhéjuk telített.
Nincs hiányérzetük, nemesi rangjuk
megóvja őket a változásoktól.
Senki mással sem óhajtanak keveredni.