Door Veronica Mitchell Bijgewerkt op 30 augustus 2022

statu-nascendi/iStock/GettyImages

TL;DR

Atomen reageren door elektronen te winnen, te verliezen of te delen. Hun reactiviteit hangt af van hoe gemakkelijk ze hun buitenste elektronenschil kunnen veranderen.

Atomische structuur

Atomen zijn opgebouwd uit drie subatomaire deeltjes:protonen, neutronen en elektronen. Het atoomnummer – het aantal protonen – identificeert het element; elk atoom met zes protonen is bijvoorbeeld koolstof. Neutrale atomen behouden een gelijk aantal positief geladen protonen en negatief geladen elektronen. Elektronen draaien rond de kern in energieniveaus, of schillen, die het dichtst bij de kern verwijderd zijn. Elke schil kan slechts een beperkt aantal elektronen huisvesten, dus de buitenste elektronen, bekend als valentie-elektronen, zijn cruciaal bij het bepalen van chemisch gedrag.

Valentie-elektronconfiguratie

Omdat het aantal elektronen gelijk is aan het aantal protonen, hebben de meeste atomen een gedeeltelijk gevulde buitenschil. Wanneer atomen andere soorten tegenkomen, hebben ze de neiging een volledige valentieschil te bereiken, hetzij door elektronen te verliezen, elektronen te winnen of elektronen te delen via covalente bindingen. Deze drang naar een stabiele configuratie stelt scheikundigen in staat de reactiviteit van een atoom te voorspellen door de elektronenconfiguratie ervan te onderzoeken. Edelgassen zoals neon en argon zijn inert omdat ze al een volledige buitenste schil hebben en zelden deelnemen aan reacties, tenzij ze worden blootgesteld aan extreme omstandigheden.

Het periodiek systeem

Het periodiek systeem rangschikt de elementen zo dat atomen met vergelijkbare eigenschappen in dezelfde kolom of groep verschijnen. Elementen uit groep 1 (natrium, kalium en andere) bevatten elk één valentie-elektron dat zwak wordt vastgehouden door de kern. Bijgevolg verliezen deze atomen dat elektron gemakkelijk, waardoor ze zeer reactief worden. Groep 17-elementen hebben daarentegen één lege plek in hun buitenste schil; ze willen graag een elektron accepteren, wat hun hoge elektronegativiteit en reactiviteit verklaart.

Ionisatie-energie

Ionisatie-energie (I.E.) is de energie die nodig is om een elektron uit een atoom te verwijderen. Een lage eerste ionisatie-energie geeft aan dat een atoom gemakkelijk zijn buitenste elektron kan afstoten. Ionisatie-energieën worden gemeten voor opeenvolgende verwijdering van elektronen:de eerste I.E. verwijdert het buitenste elektron, het tweede verwijdert het volgende, enzovoort. Calcium (Groep 2) heeft bijvoorbeeld een eerste I.E. van 590 kJmol⁻¹ en een tweede I.E. van 1145 kJmol⁻¹, maar een aanzienlijk hoger derde I.E. van 4912 kJmol⁻¹. Deze waarden suggereren dat calcium doorgaans zijn eerste twee elektronen verliest tijdens chemische reacties.

Elektronenaffiniteit

Elektronenaffiniteit (Eₐ) meet hoe gemakkelijk een atoom een elektron accepteert. Een zeer negatieve elektronenaffiniteit duidt op een sterke neiging om een ​​elektron te verwerven. Fluor, het meest reactieve element, heeft een elektronenaffiniteit van –328 kJmol⁻¹, waardoor het uitzonderlijk graag elektronen accepteert. Net als ionisatie-energieën onthullen opeenvolgende elektronenaffiniteiten hoe een element zich zal gedragen in interactie met andere soorten.