Gli elementi sono fatti di atomi e la struttura dell'atomo determina come si comporterà interagendo con altre sostanze chimiche. La chiave per determinare come un atomo si comporterà in diversi ambienti sta nella disposizione degli elettroni all'interno dell'atomo.

TL; DR (Troppo lungo, non letto)

Quando un atomo reagisce , può guadagnare o perdere elettroni, oppure può condividere elettroni con un atomo vicino per formare un legame chimico. La facilità con cui un atomo può guadagnare, perdere o condividere elettroni determina la sua reattività.

Struttura atomica

Gli atomi sono costituiti da tre tipi di particelle subatomiche: protoni, neutroni ed elettroni. L'identità di un atomo è determinata dal suo numero di protoni o numero atomico. Ad esempio, qualsiasi atomo con 6 protoni è classificato come carbonio. Gli atomi sono entità neutre, quindi hanno sempre un numero uguale di protoni caricati positivamente e di elettroni caricati negativamente. Si dice che gli elettroni orbitano intorno al nucleo centrale, trattenuti in posizione dall'attrazione elettrostatica tra il nucleo caricato positivamente e gli elettroni stessi. Gli elettroni sono disposti in livelli di energia o gusci: aree di spazio definite attorno al nucleo. Gli elettroni occupano i più bassi livelli di energia disponibili, vale a dire il più vicino al nucleo, ma ogni livello di energia può contenere solo un numero limitato di elettroni. La posizione degli elettroni più esterni è fondamentale per determinare il comportamento di un atomo.

Livello di energia esterna completa

Il numero di elettroni in un atomo è determinato dal numero di protoni. Ciò significa che la maggior parte degli atomi ha un livello di energia esterna parzialmente riempito. Quando gli atomi reagiscono, tendono a cercare di raggiungere un livello di energia esterna completo, perdendo elettroni esterni, ottenendo elettroni in più o condividendo gli elettroni con un altro atomo. Ciò significa che è possibile prevedere il comportamento di un atomo esaminando la sua configurazione elettronica. I gas nobili come il neon e l'argon sono degni di nota per il loro carattere inerte: non prendono parte alle reazioni chimiche se non in circostanze estreme in quanto hanno già un livello energetico completo completo stabile.

La tavola periodica

La tavola periodica degli elementi è organizzata in modo che gli elementi o gli atomi con proprietà simili siano raggruppati in colonne. Ogni colonna o gruppo contiene atomi con una disposizione di elettroni simile. Ad esempio, elementi come il sodio e il potassio nella colonna di sinistra della Tavola periodica contengono ciascuno 1 elettrone nel loro livello di energia più esterno. Si dice che siano nel gruppo 1, e poiché l'elettrone esterno è attratto solo debolmente dal nucleo, può essere facilmente perso. Questo rende gli atomi del gruppo 1 altamente reattivi: prontamente perdono il loro elettrone esterno nelle reazioni chimiche con altri atomi. Allo stesso modo, gli elementi del Gruppo 7 hanno un unico posto vacante nel loro livello di energia esterna. Poiché i livelli di energia esterna sono i più stabili, questi atomi possono attrarre facilmente un elettrone aggiuntivo quando reagiscono con altre sostanze.

Energia di ionizzazione

L'energia di ionizzazione (IE) è una misura della facilità con cui gli elettroni possono essere rimossi da un atomo. Un elemento con una bassa energia di ionizzazione reagirà prontamente perdendo l'elettrone esterno. L'energia di ionizzazione viene misurata per la successiva rimozione di ciascun elettrone di un atomo. La prima energia di ionizzazione si riferisce all'energia richiesta per rimuovere il primo elettrone; la seconda energia di ionizzazione si riferisce all'energia richiesta per rimuovere il secondo elettrone e così via. Esaminando i valori per le successive energie di ionizzazione di un atomo, il suo probabile comportamento può essere previsto. Ad esempio, il calcio dell'elemento del gruppo 2 ha un IE basso. di 590 kilojoule per mole e un secondo IE relativamente basso. di 1145 kilojoule per mole. Tuttavia, il 3 ° I.E. è molto più alto a 4912 kilojoule per mole. Questo suggerisce che quando il calcio reagisce è molto probabile che perda i primi due elettroni facilmente rimovibili.

Affinità elettronica

L'affinità elettronica (Ea) è una misura della facilità con cui un atomo può guadagnare elettroni in più . Gli atomi con affinità a basso elettrone tendono ad essere molto reattivi, ad esempio il fluoro è l'elemento più reattivo nella tavola periodica e ha un'affinità elettronica molto bassa a -328 kilojoule per mole. Come con l'energia di ionizzazione, ogni elemento ha una serie di valori che rappresentano l'affinità elettronica di aggiungere il primo, il secondo e il terzo elettrone e così via. Ancora una volta, le affinità elettrone successive di un elemento danno un'indicazione di come reagirà.