ATOMUL

I. ATOMUL

Atomul - cea mai mica particula a materiei care nu mai poate fi divizata in particule mai mici prin procedee fizice si chimice obisnuite.

Caracteristici:

forma sferica

-dimensiuni microscopice (d = 10^-10 - 10^-9 m)

-neutru din punct de vedere electric

Alcatuirea atomului:

protoni

nucleu

Atom neutroni

invelis de electroni electroni

Caracteristicile principalelor particule subatomice (particul fundamentale):

Concluzie:

Intr-un atom (neutru din punct de vedere electric) numarul protonilor din nucleu este egal cu numarul electronilor din invelisul electronic.

Numarul atomic (Z) indica numarul de protoni din nucleul unui atom.

Numarul de masa (A) indica suma dintre numarul de protoni si numarul de neutroni din nucleul unui atom.

Cunoscand numarul atomic (Z) si numarul de masa (A) pentru un element, se poate stabili structura atomului acelui element:

numarul de protoni = Z

nucleu

Atom numarul de neutroni = A-Z

invelis de electroni numarul de electroni = Z

Element chimic: Speciile de atomi cu acelasi numar atomic Z formeaza un element chimic.

Izotopi: Speciile de atomi cu acelasi numar atomic Z, si care difera prin numarul de masa se numesc izotopi. Izotopii au acelasi numar de protoni si numar diferit de neutroni. Izotopii se noteaza , unde X - simbolul elementului, A - numar de masa, Z - numar atomic.

Exemplu: Elementul oxigen este format din trei izotopi (, , ).

STRUCTURA INVELISULUI DE ELECTRONI

Invelisul electronic: Totalitatea electronilor care graviteaza in jurul nucleului formeaza invelisul de electroni al atomului.

in jurul nucleului

Miscarea electronilor

in jurul propriei axe (miscare de spin)

Orbital: Regiunea din jurul nucleului in care probabilitatea de a gasi electronul este maxima se numeste orbital. Un orbital poate fi ocupat cu maxim doi electroni cu miscari de spin opuse (electroni cuplati). Orbitalii difera intre ei prin forma, energie si orientare in spatiu. Exista patru tipuri de orbitali notati: s, p, d, f.

Creste energia orbitalilor

Substrat: Orbitalii de aceeasi energie formeaza un substrat.

Substratul s este format dintr-un orbital s si este ocupat cu maxim 2e⁻.

Substratul p este format din trei orbitali p orientati de-a lungul celor trei axe de coordonata (notati p_x, p_y si p_z) si este ocupat cu maxim 6e⁻.

Substratul d este format din cinci orbitali d si este ocupat cu maxim 10e⁻.

Substratul f este format din sapte orbitali f si este ocupat cu maxim 14e⁻.

Strat: Mai multe substraturi apropiate ca energie formeaza un strat electronic. Invelisul electronic al atomilor este format din sapte straturi electronice notate: 1(K), 2(L), 3(M), 4(N), 5(O), 6(P), 7(Q). Stratul 1(K) este cel mai apropiat de nucleu, iar stratul 7(Q) cel mai departat. Energia orbitalilor de la nucleu spre periferia invelisului de electroni.

Stratul 1 este constituit din 1 substrat s notat 1s - 1 orbital s - max. 2e⁻

Stratul 2 este constituit din 1 substrat s notat 2s - 1 orbital s - max. 2e⁻ max. 8e⁻

1 substrat p notat 2p - 3 orbitali p - max. 6e⁻

Stratul 3 este alcatuit din 1 substrat s notat 3s - 1 orbital s - max. 2e⁻

1 substrat p notat 3p - 3 orbitali p - max. 6e⁻ max. 18e⁻

1 substrat d notat 3d - 5 orbitali d - max. 10e⁻

Stratul 4 este alcatuit din 1 substrat s notat 4s - 1 orbital s - max. 2e⁻

1 substrat p notat 4p - 3 orbitali p - max. 6e⁻ max. 32e⁻

1 substrat d notat 4d - 5 orbitali d - max. 10e⁻

1 substrat f notat 4f - 7 orbitali f - max. 14e⁻

Numarul maxim de electroni de pe un strat este dat de relatia 2n², unde n este numarul stratului. Relatia se respecta pana la stratul 4, deoarece restul straturilor sunt incomplete.

CONFIGURATIA ELECTRONICA A ATOMILOR

Distributia electronilor pe straturi, substraturi si orbitali reprezinta configuratia electronica a atomului.

Reguli de ocupare cu electroni a invelisului electronic:

Principiul energetic: Orbitalii se ocupa cu electroni in ordinea crescatoare a energiei.

Principiul lui Pauli: Un orbital poate fi ocupat cu maxim doi electroni de spin opus.

Regula lui Hund: In cazul unui substrat format din mai multi orbitali, mai intai se ocupa cu cate un electron de spin paralel fiecare dintre orbitali si apoi se completeaza orbitalii cu electronii de spin opus.

Electronul distinctiv este electronul prin care se diferentiaza configuratia electronica a doua elemente consecutive in tabelul periodic

Ordinea energetica a orbitalilor neocupati cu electroni

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6p⁶ 7s² 5f¹⁴ 6d¹⁰

Configuratiile 1s² (dublet) pe primul strat si ns² np⁶ (octet) pentru n = 2, 3, 4, 5, 6 sunt configuratii stabile de gaz nobil.

CORELATII INTRE STRUCTURA INVELISULUI ELECTRONIC,

POZITIA IN TABELUL PERIODIC

SI PROPRIETATILE ELEMENTELOR

Tabelul periodic: Clasificare a elementelor chimice bazata pe legea periodicitatii.

Legea periodicitatii: Proprietatile elementelor sunt functii periodice ale nimarului atomic Z.

7 siruri orizontale numite perioade corespunzatoare celor 7 nivele

Tabelul periodic energetice notate cu cifre arabe de la 1 la 7

8 grupe principale

18 coloane numite grupe IA(1), IIA(2), IIIA(13), ., VIIIA(18)

10 grupe secundare

IIIB(3), ., VIIIB(8,9,10), IB(11), IIB(12)

Locul unui element in tabelul periodic:

Numarul perioadei este dat de numarul de straturi ocupate cu electroni.

Pentru elementele din grupele principale, care au electronul distinctiv in substratul s sau p, numarul grupei (cu cifre romane) este dat de numarul electronilor de pe ultimul strat.

Ex: Locul in tabelul periodic pentru elementul cu Z= 16

Configuratia electronica: 1s² / 2s² 2p⁶ / 3s² 3p⁴

Perioada: 3

Grupa : VI A (16)

CARACTERUL METALIC

Elementele ai caror atomi isi realizeaza configuratii stabile (de dublet sau de octet) prin cedare de electroni, transformandu-se in ioni pozitivi, au caracter electropozitiv si comportament chimic de metale.

Exemplu:

Mg: 1s² / 2s² 2p⁶ / 3s² Mg²⁺: 1s² / 2s² 2p⁶

Intr-un ion pozitiv numarul protonilor din nucleu este mai mare decat al electronilor din invelis.

Variatia caracterului metalic (electropozitiv):

In perioada caracterul metalic creste de la dreapta la stanga odata cu scaderea numarului de electroni cedati.

Ex: Na (P=3, G=I A) Mg (P=3, G=II A) Al (P=3, G=III A)

Creste caracterul metalic

Creste reactivitatea elementelor fata de oxigen si apa

NaOH Mg(OH)₂ Al(OH)₃

Baza tare Baza slaba Baza insolubila

cu caracter amfoter

Creste taria bazelor

In grupa caracterul metalic creste de sus in jos odata cu cresterea numarului de straturi ocupate cu electroni.

Seria activitatii chimice a metalelor contine metale ordonate in sensul descrescator al caracterului metalic:

K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Ni, Sn, Pb, H, Cu, Bi, Sb, Hg, Ag, Pt, Au

scade caracterul metalic

CARACTERUL NEMETALIC

Elementele ai caror atomi isi realizeaza configuratii stabile (de dublet sau de octet) prin acceptare de electroni, transformandu-se in ioni negativi, au caracter electronegativ si comportament chimic de nemetale.

Exemplu:

S: 1s² / 2s² 2p⁶ / 3s² 3p⁴ S^2-: 1s² / 2s² 2p⁶ / 3s² 3p⁶

Intr-un ion negativ numarul electronilor din invelis este mai mare decat numarul protonilor din nucleu.

Variatia caracterului nemetalic (electronegativ):

In perioada caracterul nemetalic creste de la stanga la dreapta odata cu scaderea numarului de electroni acceptati.

In grupa caracterul nemetalic creste de jos in sus odata cu scaderea numarului de straturi ocupate cu electroni.

Creste reactivitatea nemetalelor

13 14 15 16 17

PROPRIETATI CHIMICE ALE SODIULUI

2Na + O₂ → Na₂O₂ (peroxid de sodiu)

2Na + Cl₂ → 2NaCl (clorura de sodiu)

2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂

(hidroxid de sodiu)

PROPRIETATI CHIMICE ALE CLORULUI

H₂ + Cl₂ → 2HCl

2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃    (clorura ferica)

Cl₂ + H₂O → HCl + HClO

(acid hipocloros)

Cu + Cl₂ → CuCl₂ (clorura cuprica)

2NaOH + Cl₂ → NaCl + NaClO + H₂O

(hipoclorit de sodiu)

2NaBr + Cl₂ → 2NaCl + Br₂    (Cl₂ > Br₂)

2KI + Cl₂ → 2KCl + I₂    (Cl₂ > I₂)