Περιοδικός πίνακας και χημικοί δεσμοί

Ένας χάρτης, όχι ένας κατάλογος

Ο περιοδικός πίνακας κρέμεται σε κάθε εργαστήριο χημείας, αλλά δεν είναι λίστα για αποστήθιση. Είναι χάρτης συμπεριφοράς. Αν ξέρεις πού κάθεται ένα στοιχείο, ξέρεις σε μεγάλο βαθμό αν είναι μέταλλο, αν αντιδρά βίαια ή καθόλου, και τι ενώσεις θα φτιάξει.

Τα στοιχεία μπαίνουν στη σειρά του ατομικού αριθμού $Z$, σε γραμμές και στήλες:

• Οι περίοδοι είναι οι οριζόντιες γραμμές. Ο αριθμός της περιόδου είναι πόσες στιβάδες έχουν τα ηλεκτρόνια του ατόμου. Το νάτριο ($2, 8, 1$) έχει τρεις στιβάδες, άρα είναι στην 3η περίοδο.
• Οι ομάδες είναι οι κατακόρυφες στήλες. Στα στοιχεία που θα δούμε, η ομάδα δείχνει πόσα ηλεκτρόνια έχει η εξωτερική στιβάδα: $1$ για την ομάδα 1, $2$ για την ομάδα 2, και για τις ομάδες 13 ως 18 αφαιρείς $10$ — η ομάδα 17 έχει $7$.

Τα πρώτα είκοσι στοιχεία, και πού θα τα βρεις

Πάτα ένα στοιχείο και δες ομάδα, περίοδο και πού το συναντάς στη δουλειά. Σύγκρινε στοιχεία της ίδιας στήλης.

1H2He3Li4Be5B6C7N8O9F10Ne11Na12Mg13Al14Si15P16S17Cl18Ar19K20Ca

Υδρογόνο (H)Ατομικός αριθμός: 1 · Ομάδα: 1 · Περίοδος: 1Ένα ηλεκτρόνιο, αλλά δεν είναι μέταλλο. Εύφλεκτο αέριο — γι' αυτό η φόρτιση μπαταριών μολύβδου θέλει καλό αερισμό.

Μέταλλα αριστερά, αμέταλλα δεξιά

Τα μέταλλα είναι γυαλιστερά, άγουν ρεύμα και θερμότητα, σφυρηλατούνται και τραβιούνται σε σύρμα. Τα αμέταλλα είναι συνήθως αέρια ή εύθρυπτα στερεά και δεν άγουν. Ανάμεσα κάθονται στοιχεία όπως το πυρίτιο, που άγει λίγο και υπό προϋποθέσεις — γι' αυτό είναι ημιαγωγός και πάνω του στηρίζεται όλη η ηλεκτρονική.

Γιατί τα άτομα ενώνονται

Τα ευγενή αέρια δεν αντιδρούν γιατί έχουν γεμάτη εξωτερική στιβάδα — συνήθως $8$ ηλεκτρόνια, το ήλιο $2$. Τα υπόλοιπα στοιχεία φτάνουν σε αυτή τη σταθερή διάταξη ενώνοντας τα άτομά τους. Αυτό λέγεται κανόνας της οκτάδας, και ο χημικός δεσμός είναι ο τρόπος που το πετυχαίνουν.

Ιοντικός δεσμός: μέταλλο με αμέταλλο

Το μέταλλο δίνει τα λίγα εξωτερικά του ηλεκτρόνια, το αμέταλλο τα παίρνει. Προκύπτουν ένα θετικό και ένα αρνητικό ιόν, που έλκονται δυνατά.

Το νάτριο ($2, 8, 1$) δίνει ένα ηλεκτρόνιο και γίνεται $\text{Na}^{+}$. Το χλώριο ($2, 8, 7$) το παίρνει και γίνεται $\text{Cl}^{-}$. Μαζί φτιάχνουν το $\text{NaCl}$, το αλάτι.

Οι ιοντικές ενώσεις είναι στερεά με ψηλό σημείο τήξης (το αλάτι λιώνει στους $801$ °C) και άγουν το ρεύμα μόνο όταν διαλυθούν ή λιώσουν, γιατί τότε τα ιόντα κινούνται ελεύθερα.

Ομοιοπολικός δεσμός: αμέταλλο με αμέταλλο

Όταν και τα δύο άτομα θέλουν ηλεκτρόνια, κανένα δεν τα δίνει. Τα μοιράζονται: κάθε κοινό ζεύγος ηλεκτρονίων μετράει και για τα δύο άτομα.

Στο νερό, $\text{H}_2\text{O}$, το οξυγόνο μοιράζεται ένα ζεύγος με κάθε υδρογόνο. Στο διοξείδιο του άνθρακα του πυροσβεστήρα, $\text{CO}_2$, ο άνθρακας κάνει διπλό δεσμό με κάθε οξυγόνο. Οι ομοιοπολικές ενώσεις φτιάχνουν μόρια, είναι συχνά αέρια ή υγρά σε θερμοκρασία δωματίου και δεν άγουν το ρεύμα — γι' αυτό τα περισσότερα πλαστικά είναι μονωτικά.

Μεταλλικός δεσμός: μέταλλο με μέταλλο

Σε ένα κομμάτι χαλκού, κάθε άτομο αφήνει τα εξωτερικά του ηλεκτρόνια ελεύθερα. Τα θετικά ιόντα κάθονται σε σειρές, και τα ηλεκτρόνια κινούνται ανάμεσά τους σαν «θάλασσα». Τα ελεύθερα ηλεκτρόνια εξηγούν γιατί τα μέταλλα άγουν το ρεύμα και γιατί λυγίζουν χωρίς να σπάνε: οι σειρές γλιστρούν η μία πάνω στην άλλη και η θάλασσα τις κρατάει ενωμένες.

Ο τύπος μιας ιοντικής ένωσης

Μια ένωση είναι ηλεκτρικά ουδέτερη: τα θετικά φορτία ισούνται με τα αρνητικά. Φτάνει να ξέρεις το φορτίο κάθε ιόντος, και αυτό το δίνει η ομάδα:

Λυμένα παραδείγματα

Δοκίμασέ το πρώτα. Μετά δες τη λύση.

Δείξε τη λύση

Δοκίμασέ το πρώτα. Μετά δες τη λύση.

Δείξε τη λύση

Δοκίμασέ το πρώτα. Μετά δες τη λύση.

Δείξε τη λύση

Δοκίμασέ το πρώτα. Μετά δες τη λύση.

Δείξε τη λύση