Fő tartalom
Biológia
Tantárgy/kurzus: Biológia > 2. témakör
2. lecke: Elektronhéjak és elektronpályákVegyértékelektronok és ionos vegyületek
Amikor az elemek ionokká alakulnak, jellemzően az oktett eléréséhez minimálisan szükséges számú elektront vesznek fel vagy adnak le. Például a fluornak hét vegyértékelektronja van, ezért várhatóan egy elektront vesz fel, és így -1 töltésű ionná alakul. Ezzel a módszerrel lehet meghatározni az ionvegyületekben levő ionok töltését. Készítette: Sal Khan.
Szeretnél részt venni a beszélgetésben?
Még nincs hozzászólás.
Videóátirat
E videó során még jobban megértjük majd, miért olyan hasznos az elemek
periódusos rendszere. Elsősorban a periódusos rendszer
csoportjaira fogunk koncentrálni. Amikor csoportokról beszélünk, az oszlopokat értjük alatta. És bár láthatjuk, hogy egy
adott oszlop elemeinek a rendszáma jelentősen eltérhet, mégis hasonló tulajdonságaik vannak. Azért vannak hasonló tulajdonságaik, mert a legtöbb esetben megegyezik a vegyértékelektronjaik száma. Ne felejtsd el,
hogy a vegyértékelektronok lépnek reakcióba más anyagokkal. Mivel a hasonló számú
vegyértékelektronnal rendelkező elemek hasonlóan reagálnak, hasonló ionokat fognak képezni. Hasonló ionokat. És hasonlóan fognak viselkedni. Hasonlóan viselkednek
az ionvegyületekben. Ionvegyületekben. A videó kedvéért most nézzük inkább a periódusos rendszer két végét, a bal és a jobb szélen levő csoportokat, mivel ezek vannak legközelebb ahhoz, hogy telített külső héjuk legyen, vagy úgy, hogy leadnak, vagy úgy, hogy felvesznek elektronokat. Elevenítsük fel, mit jelent a telített külső héj. Az emberek általában az oktett
szabályra hivatkoznak. A második, harmadik, negyedik,
ötötök, és a többi héj akkor telített, amikor 8 elektron van rajta. Nyolc elektron. A fő kivétel e szabály alól az első héj, ami két elektronnal lesz telített. Habár a héliumatomnak
két elektronja van, mégis nagyon stabil. Az oktettszabály legfontosabb jellemzőit a 18. csoport elemeinél találjuk, a nemesgázoknál. Nemesgázoknak nevezik őket, mert nem reakcióképesek, hanem stabilak önmagukban, és nem lépnek kapcsolatba
más atomokkal. Ez azért van így, mert a nemesgázatomok külső héja telített. A héliumatom külső héja
az első héj, ami telített. A neonatom külső héja a
második héj, ami telített. Az argonatom külső héja a
harmadik héj, ami telített, és így tovább. A nemesgázoktól
eggyel balra levő csoportban találjuk a halogéneket. A halogénatomoknak hét
vegyértékelektronjuk van. Láthatod, hogy csak
egy elektron hiányzik ahhoz, hogy elérjék a tőlük jobbra levő
nemesgázatom elektronszerkezetét. Tehát ezek a halogénelemek itt jobbra szívesen vesznek fel elektront, amivel negatív ionokká,
anionokká alakulnak. Így a fluor gyakorta
fluoridionként fordul elő, egyszeres negatív töltéssel. Láthatod, hogy a klór szintén egyszeres negatív
töltésű kloridanion lesz. És ez így megy tovább. A jód gyakran vesz fel egy elektront, amivel egyszeres negatív töltése lesz. Ha eggyel balra lépünk,
az oxigéncsoporthoz, oxigén, kén és így tovább, ezeknek az atomoknak hat
vegyértékelektronjuk van. Ezeknek még mindig könnyebb a telített külső héj eléréséhez felvenni két elektront, mint leadni hatot. Ezek az atomok is vonzzák
az elektronokat. Így az oxigén oxidanion formájában
lesz megtalálható. Felvett két elektront, amit valami mástól szippantott el. A kén szulfidanion lesz. Ha a periódusos rendszer
másik végét nézzük, az első csoport elemeit, ezeknek egy vegyértékelektronjuk van. Különösen azok, amiket itt látsz, pirossal jelölve, amelyeket alkálifémekként ismerünk, ezeknek könnyebb leadni
egy elektront, hogy telített legyen a külső héjuk, mint felvenni hét elektront. A hidrogén kivétel,
mert annak nem kell hét elektron ahhoz, hogy a külső héja telített legyen,
csak egy. Így a hidrogénatom leadhat elektront, és elektron nélkül maradhat, vagy felvehet egy elektront, amivel a héliuméhoz hasonló
külső héja lesz. Ha az ionvegyületekre gondolunk, ezek az alkálifémek nagyon érdekes elemek. Ahhoz, hogy stabillá váljanak, láthatjuk, hogy szívesen adnak le elektronokat. Tehát nagyon valószínű, hogy leadnak egy elektront, és egyszeres pozitív töltésűvé válnak. Gyakran láthatunk egyszeres pozitív töltésű lítiumionokat, egyszeres pozitív töltésű nátriumionokat, egyszeres pozitív töltésű káliumionokat. És ez ugyanúgy igaz az összes elemre az első csoportban. Vajon mi lesz a második csoport elemeivel, az alkáliföldfémekkel? Ezeknek is könnyebb leadni
két elektront, mint hatot felvenni, hogy telített külső héjuk legyen. Így a berillium jellemzően kétszeresen pozitív töltésű lesz. Lead két elektront. A magnézium kétszeresen
pozitív töltésű lesz. A kalcium kétszeresen
pozitív töltésű lesz. Ezek alapján, mit várunk, hogyan fognak a bal és a jobb oldali elemek ionvegyületeket képezni? Azt feltételezhetnéd, hogy az alkálifémek halogének jelenlétében rendkívül reakcióképessé válhatnak. Valóban azzá válnak, mert szeretnének elektront leadni, ezek pedig elektront felvenni. Ez fog történni. Az elektronok távoznak az első
csoport atomjairól, és átmennek a halogénre. A folyamatban sok energia
szabadulhat fel, és ionvegyület képződik. Például, a lítiumatom lead egy elektront, és egyszeres pozitív töltésű lesz. Ez a pozitív ion vonzani fog egy kloridaniont, ami épp felvett egy elektront. Ez lehet ugyanaz az elektron, vagy származhat egy másik lítiumatomtól. Tehát ez a két ion vonzza egymást, és lítium-kloridot hoz létre. Az összes alkálifém betöltheti
ugyanazt a szerepet ebben az ionvegyületben mint a lítium. Szintén jellemző példa a nátrium-klorid. Ez az asztali só. Jellemző példa a kálium-klorid is. És így tovább. Másrészt a fluor, bróm és jód a klórhoz hasonlóan viselkedik. Így olyasmit kaphatunk,
mint a nátrium-jodid, vagy kálium-jodid. Még egyszer, az alkálifémek
leadnak egy elektront, a halogénatomok felvesznek egy elektront, vonzzák egymást, és ionvegyületeket képeznek. Milyen ionvegyületeket fognak képezni a második csoport elemei? Nézzük például a kalciumot. A kalciumatom logikusan két
elektront ad le ahhoz, hogy stabil külső héja legyen, és így elérje az argonatom
elektronszerkezetét. Ha lead két elektront, kétszeresen pozitív töltése lesz. Elképzelhető, hogy az a két elektron két különböző jódatomhoz kerül. Mindkettőnek egyszeres negatív töltése van, ez kétszer. Vajon milyen ionvegyületet képezhetnek? Lehet egy kalciumion és
két jodidion. Tehát a kalcium-jodid valójában ionvegyület. Az össztöltése nulla, semleges, mert a kalciumion kétszeresen pozitív, a jodidionok egyszeres negatív töltésűek, de mivel kettő van belőlük, így összességében semleges lesz. Hogyan viselkedik a kalcium az oxigénnel? A kalciumatom leadna két elektront, az oxigén szívesen vesz fel két elektront, így valami ilyesmit kaphatunk: kalcium-oxid. Itt befejezem. A lényeg az, hogy az oszlop,
amiben az elem található, sokat elárul annak reakcióképességéről, mert általában megmutatja, hány vegyértékelektronja van az atomnak. Az atomok pedig akkor a legstabilabbak, amikor a külső héjuk telített, vagyis megjósolhatjuk,
mi lesz könnyebb: elektronleadással pozitív ionná alakulni, vagy elektronfelvétellel negatív ionná. Ebből aztán azt is megjósolhatjuk, milyen ionvegyületeket képeznek a különböző elemek.