21
Chemie für Ernährungswissenschaftler (Subject) / Eigenschaften der Atome und die Ionenbindung (Lesson)
Advertisement
- Periodensystem - von links nach rechts Höchere Effektive Kernladung Elektronen halten fester
- Periodensystem - von oben nach unten Größere Orbitale.Elektronen halten schwächer
- Effektive Kernladung, Z* • Z* ist die Kernladung, welche die Außenelektronen spüren.• Das erklärt warum E(2s) < E(2p)• Z* nimmt in einer Periode von links nach rechts aufgrund unvollständiger Abschirmungdurch die inneren Elektronen zu.• Geschätzte Z* = [ Z - (Zahl Innereelektronen) ]• Ladung welche 2s e- in Li spüren Z* = 3 - 2 = 1• Be Z* = 4 - 2 = 2• B Z* = 5 - 2 = 3 und so weiter!
- Effektive Kernladung, Z* -Region und Ladung Die 2s Elektronen dringen in die Region der 1s Elektronen ein.2s Elektronen spüren eine höhere positive Ladung als erwartet.
- Effektive Kernladung, Z* - Werte Atom Z * die von den Elektronen in den Valenzorbitalen gespürt wird Li +1.28 Be ------- B +2.58 C +3.22 ↓ Z* nimmt innerhalb einer N +3.85 ↓ Periode zu O +4.49 F +5.13 [Werte berechnet anhand von Slater’s Regeln]
- Orbitale Energien Orbitale Energien “fallen” wenn Z* steigt
- Atomgröße • Größe erhöht sich wenn man im Periodensystem nach unten geht.• Weil die Elektronen in die äusseren Orbitale dazugegeben werden, weit entfernt vom Kern, gibt es weniger attraktive Kraft.• Größe nimmt ab wenn wir in einerPeriode von links nach rechts gehen.
- Atomgröße - Die Größe in einer Periode... Die Größe in einer Periode nimmt von links nach rechts ab weil Z* sicherhöht. Jedes dazugegebene Elektron erfährt eine größere und größerepositive Ladung. Groß →→→ Klein Erhöhung von Z*
- Übergangselemente Größen • 3d Unterschale ist in der 4s Unterschale enthalten.• 4s Elektronen spüren eine fast konstante Z*.• Größen bleiben ungefähr gleich und chemische Reaktivität undEigenschaften sind ähnlich!
- Übergangsmetalle - Dichten Mit zunehmender Periode zunehmende Dichte
- Advertisement
- Ionengröße -Vergrößert oder verkleinert sich die Größe wenn ein Atom ein Elektron abgibt und ein Kation bildet? Bildung von einem Kation: neutral positiv geladenLi, 152 pm → Li +, 78 pm3 e- und 3 p+ 2 e- und 3 p+ • KATIONEN sind KLEINER als die Atome aus denen sie entstanden sind.• Die Elektron/Proton Attraktion wird ERHÖHT und die Größe NIMMT AB.
- Ionengröße -Vergrößert oder verkleinert sich die Größe wenn ein Atom ein Elektron aufnimmt und ein Anion bildet? Bildung eines Anion:neutral negativ geladenF, 71 pm → F-, 133 pm9 e- und 9 p+ 10 e- und 9 p+• ANIONEN sind GRÖßER als die Atome aus denen sie entstanden sind.• Die Elektron/Proton Attraktion ist niedriger und deshalb wird die Größe GRÖßER.• Trends bei Ionengrößen sind gleich wie bei den Atomgrößen.
- Warum werden Atome kleiner nach rechts hin? Die Größe in einer Periode nimmt vonlinks nach rechts ab weil Z* sicherhöht. Jedes dazugegebene Elektronerfährt eine größere und größerepositive Ladung.
- Ionisierungsenergien IE = aufzuwendende Energie, um einemAtom (g) das am schwächsten gebundeneElektron zu entreißen. Mg (g) + 738 kJ → Mg+(g) + e-Mg+ (g) + 1451 kJ → Mg2+(g) + e-Mg+ hat 12 Protonen und nur 11 Elektronen. Deshalb, IE für Mg+ > MgMg2+ (g) + 7733 kJ → Mg3+ (g) + e-Es braucht eine sehr sehr große Energie um aus einer inneren n Schale ein Elektronherauszuziehen. Deshalb Ox. zahl = Gruppe Nummer
- Orbitalenergien Wenn Z* steigt, sinken die Orbitalenergien und die IE wird größer.
- Trends der Ionisierungsenergie • IE nimmt in einer Periode von links nach rechts zu, weil Z* größer wird.• Metalle geben Elektronen leichter ab als Nichtmetalle.• Metalle sind gute Reduktionsmittel.• Nichtmetalle geben sehr schwer Elektronen ab.• IE wird wenn man in einer Gruppe nach unten geht kleiner• Weil die Größen größer werden.• Reduktionsfähigkeit erhöht sich wenn man im Periodensystem nach unten geht.• Siehe Reaktionen von Li, Na, K
- Elektronenaffinität Ein paar Elemente NEHMEN Elektronen AUF und bilden Anionen.Elektronenaffinität ist die Energie, die bei der Aufnahmeeines Elektrons durch ein Atom im Gaszustand umgesetzt wird.A(g) + e- A-(g) E.A. = ∆U
- Elektronenaffinität von Sauerstoff Oatom ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ +ElektronO-ion ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑EA = - 141 kJ∆U ist EXOtherm weil O eine Affinität für e-hat.
- Elektronenaffinität von Stickstoff Natom ↑↓ ↑ ↑ ↑ +ElektronN-ion ↑↓ ↑↓ ↑ ↑EA = 0 kJ∆U ist null für N wegen der Elektron-Elektronabstoßungen
- Trends der Elektronenaffinität • Elektronenaffinität wächst in einer Periode von linksnach rechts (EA wird zunehmend negativ).• Elektronenaffinität nimmt in einer Gruppe von obennach unten ab (EA wird weniger negativ).Atom EAF -328 kJCl -349 kJBr -325 kJI -295 kJBemerke den Effekt der Atomgröße auf F vs. Cl
- Größe von Ionen ist abhängig von... Ladung: Größer, wenn höhere negative Ladung bzw. wenn geringere positive Ladung Schale: Größer, wenn es eine Schale mehr besitzt Periode; Größer, wenn es in der gleichen Periode weiter links steht