Périodique des Tendances
Introduction
les Électrons sont détenus dans un atome ou un ion par l’attraction électrostatique entre le noyau chargé positivement et les électrons chargés négativement. Dans les espèces multi-électrons, les électrons ne subissent pas la pleine charge positive du noyau en raison du blindage par les électrons qui se trouvent entre l’électron d’intérêt et le noyau. La quantité de charge positive qui agit réellement sur un électron est appelée charge nucléaire effective.,
Charge nucléaire Effective
Le concept de charge nucléaire effective (Z*) est important pour comprendre les propriétés périodiques. La charge nucléaire effective est la partie de la charge nucléaire totale qu’un électron donné dans un atome subit. Ceci est égal au numéro atomique (Z) moins la quantité (σ) que les autres électrons de l’atome protègent l’atome donné du noyau.
Z* = z-σ
exemple: le Lithium a trois protons et une configuration électronique de 1s22s1., L’électron dans l’orbitale 2s est à l’abri du plein attraction des protons par les électrons de l’orbitale 1s (Figure 1). Ainsi, Z * ressenti par l’électron 2s devrait être un plutôt que trois. Cependant, l’électron 2S du lithium ne se comporte pas comme s’il subissait exactement une charge de +1 (Z* est en fait d’environ 1,3 Unité de charge). Cela peut s’expliquer par le fait que l’orbitale 2s a deux maxima dans sa fonction de probabilité radiale (Figure 1), et que les maxima inférieurs pénètrent dans le maximum de l’électron 1S interne., Bien que l’électron 2S du lithium passe la plupart de son temps dans le lobe externe de cette orbitale à ressentir une charge nucléaire de +1, Il se trouve parfois à l’intérieur de l’orbitale 1s à ressentir la charge nucléaire complète de +3. Ainsi, Z* est légèrement supérieur à +1.
règles de Slater pour déterminer σ
en 1930, J. S. Slater a formulé l’ensemble de règles empiriques suivantes pour déterminer les valeurs de la constante de blindage σ.,
-
Écrire la configuration électronique de l’élément de groupe et les orbitales dans l’ordre suivant:
(1)(2s, 2p)(3s, 3p)(3d)(4s, 4p)(4d)(4f)(5s, 5p)…….. - pour établir la constante de criblage pour tout électron, résumez les contributions suivantes:
- Les électrons des groupes situés à l’extérieur (à droite) de celui considéré ne contribuent pas au blindage.
- Les électrons du même groupe contribuent 0,35 au blindage (sauf le groupe 1s, où une contribution de 0.,30 est utilisé
- Pour les électrons s ou p étant observés, chaque électron dans la coque (n-1) contribue 0,85 au blindage et chaque électron dans la coque (n-2), (n-3), … les coques contribuent 1,00 au blindage
- Pour les électrons d ou f observés, chaque électron d’un groupe sous-jacent contribue 1,00 au blindage.,
exemple: calculer Z* pour un électron 4s et un électron 3d dans Zn
déterminer la configuration électronique pour Zn
(1s)2(2s, 2p)8(3S, 3P)8(3d)10(4S)2
pour un électron 4s:
établir la constante de criblage pour l’électron 4S
σ = (1 x 0,35) + (18 x 0,85) + (10×1, 00) = 25,65
calculer la charge nucléaire effective
z*= z-σ = 30-25, 65 = 4.,35
pour un électron 3d:
établir la constante de criblage pour l’électron 3d 
calculer la charge nucléaire effective
à partir de cet exemple, vous pouvez voir que les électrons 3d subissent une charge positive beaucoup plus grande que l’électron 4s. Ainsi, les électrons 4s seront les premiers éliminés lorsque Zn sera ionisé.,
- En utilisant les règles de Slater, calculer une valeur pour la charge nucléaire effective ressentie par (a) un électron étant ajouté à l’orbitale 3s d’un atome de néon et (B) un électron ionisé à partir de l’orbitale 2P de l’atome de néon.
commentez vos résultats par rapport à la stabilité de la configuration électronique de l’atome de néon.,
- calculez Z* pour les électrons de valence dans les atomes Li à Ne en utilisant (a) l’hypothèse que σ est égal au nombre d’électrons de la coque interne et (b) les règles de Slater. Tracez les deux ensembles de résultats sur le même graphique et discutez.
- Rappeler pourquoi l’énergie d’une orbitale ns est inférieure à celle d’un np orbital. Utilisez ces informations pour discuter de l’hypothèse selon laquelle ces orbitales sont toujours considérées comme un groupe (ns, np) dans les règles de Slater.
- Le tracé de la probabilité de trouver des électrons 3s, 3p, 3D et 4S en fonction de la distance radiale du noyau peut être consulté ici., Discutez de ces probabilités par rapport aux règles 2c et 2D des règles de Slater.
Vous pouvez accéder à une feuille de calcul pour calculer les charges nucléaires efficaces ici. Si vous avez besoin d’aide pour utiliser Excel pour tracer des données, essayez ce tutoriel.
Le Tableau Périodique
Vous avez utilisé le tableau périodique tout au long de votre étude de la chimie. Lire plus sur le tableau périodique ici. Mendeleev a été l’un des premiers chimistes à reconnaître que les propriétés des éléments étaient de nature périodique. Lire la publication originale de Mendeleïev.,
tendances périodiques
dans le reste de ce module, vous analyserez les tendances périodiques qui existent parmi les éléments. Commencez votre enquête en visionnant ce film sur les tendances périodiques.,
Rayon atomique
il existe plusieurs façons de définir le Rayon atomique d’un atome:
- rayon covalent (rcov), la demi-distance entre les noyaux de deux atomes réunis dans une liaison covalente
- rayon de van der Waals (rvdw), la demi-distance entre les noyaux de deux atomes de molécules voisines
- rayon les noyaux de deux atomes voisins dans le métal solide
la différence entre le rayon covalent et le rayon de Van der Waals est illustrée à la figure 2.,
- tracer les valeurs des rayons par rapport au numéro atomique pour les éléments du groupe 1a et les éléments de période 2. vous trouverez les données dont vous avez besoin dans cette feuille de calcul Excel des données de propriété physique pour les éléments (un clic droit sur le lien vous permettra d’enregistrer le fichier).
- utiliser le concept de charge nucléaire efficace pour rationaliser la tendance des valeurs de rayons pour les éléments du groupe 1a.,
- utiliser le concept de charge nucléaire effective pour rationaliser la tendance des valeurs de rayons pour la période 2 éléments.
vous pouvez voir un court-métrage illustrant ce que vous auriez dû conclure ici.
énergie D’ionisation
rappelons que l’énergie d’ionisation (en fait la première énergie d’ionisation) est l’énergie nécessaire pour retirer un électron de l’orbitale occupée la plus externe d’un atome gazeux.
- tracer les énergies d’ionisation pour les 86 premiers éléments du tableau périodique par rapport au numéro atomique.,affichez votre tracé en tant que graphique normal et en tant que graphique à barres. Expliquer les tendances générales qui se produisent au cours d’une période et d’une famille en utilisant le concept de charge nucléaire efficace. Dans chaque période, une anomalie à la tendance générale se produit avec L’élément du groupe 3a et L’élément du groupe 6A. Expliquez ce comportement anormal.
- En utilisant les règles de Slater, calculez le Z* pour Al, Al+, Al2+ et Al3+. Discutez des résultats relatifs aux énergies d’ionisation attendues pour ces espèces.,
- calculez le Z* pour l’électron de valence ns du lithium, du sodium et du potassium en supposant que σ est égal au nombre d’électrons de la coque interne. Vos résultats sont-ils cohérents avec les tendances de l’énergie d’ionisation pour ces éléments? Discutez pourquoi ou pourquoi pas.
Affinité électronique
affinité électronique est le changement d’énergie qui se produit quand un électron est ajouté à un neutre, gazeux de l’atome.
tracer l’affinité électronique pour les éléments du groupe principal ( groupe 1a-8a) par rapport au numéro atomique.,affichez votre tracé en tant que graphique normal et en tant que graphique à barres. Expliquer les tendances générales qui se produisent au cours d’une période et d’une famille en utilisant le concept de charge nucléaire efficace. Une anomalie à la tendance générale se produit dans une période en allant de l’élément du groupe 1a à l’élément du groupe 2A et en allant du groupe 4A au groupe 5a. une anomalie peut également être trouvée entre les lignes 2 et 3 en descendant une période. Donnez une explication pour chacune de ces anomalies.,
Électronégativité
Électronégativité est la capacité d’un atome dans une molécule à attirer les électrons à lui-même.
esquissez un tableau périodique, indiquant la tendance des électronégativités du plus bas au plus haut. Relier ces tendances à la charge nucléaire effective et à la taille atomique.
autres tendances
Il existe de nombreuses propriétés pour lesquelles vous pouvez étudier les tendances périodiques. Il existe une belle feuille de calcul Excel qui vous permet D’examiner les tendances pour diverses propriétés en 3D., Téléchargez la feuille de calcul. Cette feuille de calcul utilise des macros pour accéder aux graphiques. Si vous recevez un message indiquant que les macros n’ont pas été téléchargées en raison du paramètre de sécurité, réinitialisez le paramètre de sécurité pour Excel à l’aide du menu Outils. Vous devrez activer la modification et, si demandé, en faire un document de confiance.
