Periodická tabulka prvků
Přihlásit se
Periodická tabulka prvků (7/7) · 15:39

Ostatní trendy periodické tabulky Druhá ionizační energie, elektronegativita, kovový charakter a poloměr atomu.

Navazuje na Elektronová konfigurace.
V minulém videu jsme mluvili o ionizační energii, tedy o energii potřebné k odtržení elektronu. A zjistili, že v rámci periodické tabulky platí obecný trend, že úplně vlevo dole je césium, které se chce opravdu hodně zbavit elektronu. Je to velký atom. Má jenom jeden elektron navíc ve své šesté slupce. Může se ho jednoduše zbavit a bude mít úplnou poslední pátou slupku. Takže když se ho chce tak moc zbavit, stačí velmi málo energie k jeho ionizaci. Na opačné straně tabulky, hélium zase potřebuje spoustu energie k ionizaci. Hélium je velmi spokojené jen tak. Má plnou první slupku. A je to velmi malý atom. Elektrony jsou velice blízko k protonům. Takže přitažlivé síly jsou super silné. Takže je zapotřebí velké množství energie, abychom ten elektron odtrhli a to už jsme se naučili. A další věc, o které se chci zmínit než přejdeme k dalším trendům a vlastnostem atomů je druhá ionizační energie. A to proto, že se vyskytuje na některých zkouškách z chemii nebo standardizovaných chemických testech. Takže už víme, že ionizační energie je energie potřebná k odtržení elektronu, takže z neutrálního atomu máme ion bez jednoho elektronu. Druhá ionizační energie je potom energie, potřebná k odtržení dalšího, druhého elektronu. A proč je to zajímavé? Řekli bychom si, jaké prvky mají vysokou druhou ionizační energii? Lákalo by nás usoudit, že když má prvek vysokou ionizační energii, bude mít vysokou i druhou ionizační energii. A může to být pravda. Například, neon má velmi vysokou ionizační energii, opravdu si chce nechat ten desátý elektron, protože mu vyplňuje druhou, valenční slupku. A pak samozřejmě i kdyby se vám ho povedlo odtrhnout, odtrhnout ještě ten devátý elektron, teď když konfigurace vypadá podobně jako fluóru, je pořád velice těžké. Takže by se řeklo, že druhá ionizační energie je pořád velmi vysoká. Ale když se nad tím zamyslíte, prvky s nejvyšší druhou ionizační energiie budou ty samé, které měli tu první ionizační energii nejnižší. Takže se nad tím zamysleme. Možná to bude trochu matoucí. Lithium například. Velmi nízká ionizační energie. Má navíc jeden elektron. Takže se ho chce zbavit. Ale ve chvíli, kdy se ho zbaví, je ve velmi stabilním stavu. Jeho konfigurace teď vypadá jako helium. Takže odtržení toho druhého elektronu je opravdu obrovsky obtížné. Takže lithium má velmi vysokou druhou ionizační energii. Takže by vás mohlo napadnou, že ty z prvků, které mají největší rozdíl mezi ionizační energií a druhou ionizační energií, jsou ty, které mají druhou ionizační energii větší než ionizační energii. A u lithia nebo čehokoliv z první skupinu je to pravda. Protože jakmile odtrhnete jeden elektron, konfigurace bude velmi stabilní, takže odtržení dalšího je velmi obtížné. To můžete taky vidět v tomto grafu. Toto je první ionizační energie. Ale řekněme, že u lithia jsme odtrhli ten první elektron. Bylo to velmi jednoduché. Stačilo k tomu jen 5 elektronvoltů (eV). Ale potom konfigurace vypadala jako ta u hélia. Takže druhá ionizační energie bude podobná jako první ionizační energie hélia. Každopádně, tím vás nechci moc zmást. Ale je to docela zajímavé a mohli byste na to občas narazit. Ale teď další důležitá vlastnost je elektronegativita. S tímto pojmem přišel Linus Pauling. Toho si pamatuju. Byl to můj oblíbený chemik. Myslel si, že vitamin C je jakoby klíčem k věčnému životu. A proto prý bral obrovské dávky vitaminu C. Asi bych si měl o něm zase něco přečíst, nerad bych o něm šířil nějaké pomluvy. Ale pamatuju si, že jsem to četl, když jsem byl na střední. Každopádně on přišel s elektronegativitou. Myšlenka spočívá v tom, že když mám dva atomy spojené kovalentní vazbou, asi jsem vám ještě neřekl, co je to kovalentní vazba, měl jsem to v plánu udělat v některém z příštích videí, ale kovalentní vazba jsou v podstatě jen dva atomy sdílející elektrony. Nakreslím to. Mám třeba kyslík, ten vypadá nějak takto. Můžu to nakreslit takto. Můžu to taky nakreslit takto, protože pak do vazby použiju ty dva elektrony navíc. Máme tedy tento kyslík s přidáme dva vodíky, vodík má jeden elektron, co se stane? Možná ani nevíte, že už jste viděli kovalentní vazbu. Ale atomy v ní opravdu sdílejí elektrony. Takže tento kyslík dáme do středu. Má tady ty elektrony. Tady je nakreslím znovu. Elektrony kyslíku udělám zeleně. A teď vodík, ten nakreslím oranžově. Takže mám tyto dva vodíky. Takže jeden vodík bude tady. A druhý vodík bude tady. A co se to teď stalo? Takže vodík může předstírat, že má oba tyto elektrony, ale musí se o ně přitom podělit s kyslíkem. Takže vodík si půjčí zelený elektron od kyslíku a na oplátku mu půjčí svůj oranžvoý, takže oba mají tak trochu pocit, že mají stabilní konfiguraci. Vodík je spokojený, protože svůj jeden s-orbital má zaplněný. Kyslík je taky spokojený, protože jeho valenční slupka je zaplněna osmi elektrony, i když dva z nich jsou půjčené. Takže jsou všichni spokojení. To je kovalentní vazby, kde atomy sdílí elektrony. A někdy se to kreslí i takto. Kyslík. Tady jsou ty volné elektronové páry kyslíku. A pak se prostě spojí čárou. a tato čára nám říká, podívejte, tady jsou dva atomy každý na jednom konci. Tady je elektron kyslíku. A tady je elekton vodíku. A ty elektrony sdílejí. Tyto dva náčtrky ukazují totéž. Ale tato čára znamená kovalentní vazbu. A tohle všechno o kovalentní vazbě vysvětluju proto, abych mohl mluvit o elektronegativitě. Takže ta myšlenka, se kterou přišel Linus Pauling, spočívá v tom, že v těchto kovalentních vazbách to sdílení elektronů nemusí být rovnoměrné. Některé atomy si prostě chtějí ty elektrony přivlastnit trochu víc. Takže v tomto případě kyslík. Už jsme mluvili o kyslíku. Kyslík je tady. A hrozně rád si bere elektrony. Má velkou ionizační energii. Chybí mu jen dva elektrony k dosažení elektronové konfigurace neonu, aby byl úplně šťastný. Takže kyslík miluje elektrony. Vodík je tak trochu tady i tam. Mohl by získat elektron a pak by měl stabilní 1s orbital. Nebo by mohl ztratit elektron, takže by z něj byl kladný iont. Může to udělat tak i tak. Takže jakoby neví, jestli by raději dával elektron nebo bral. Ale kyslík v tom má jasný a chce získat elektrony. Takže v tomto spojení mezi kyslíkem a vodíkem, vodík je ten víc elektronegativní. Je víc elektronegativní, což znamená, že se víc snaží přitáhnout si elektrony k sobě. Takže když bysme to měli znázornit, nakreslili bysme tu vazbu (tohle je čistě abstraktní zobrazení) víc rozšířenou na jedné straně, na té straně kyslíku, kde je více elektronů. Znázorňuje se to pomocí takového trojúhelníku. Nebo můžeme také nakreslit vodík a kyslík a říct si, že ty společné elektrony se pohybují spíš v blízkosti kyslíku a míň času tráví v blízkosti vodíku. A stejně tak to platí i pro ten druhý vodík. Elektrony se pohybují raději okolo kyslíku a trochu méně okolo vodíku. Takže elektronegativita je o tom, že v kovalentní vazbě si jeden z atomů přitáhne větší část elektronů. A teď kdybychom zase chtěli určit nějaký obecný trend o elektronegativitě, jak myslíte, že to bude? Které prvky si budou chtít přitahovat elektrony? No přece ty, které mají rády elektrony. Ty, od kterých je velice těžké vzít elektron, protože už mají skoro úplně zaplněnou poslední slupku osmi elektrony. Takže nejelektronegativnější atomy budou právě tady. Budou to halogeny, obzvláště fluór, protože ten chce elektron dokonce ještě víc, protože je malý. Elektrony jsou tedy víc přitahovány k jádru, protože jsou blíž. A proč jsem nezmínil vzácné plyny? Ty kovalentní vazby v podstatě netvoří. Ty už jsou spokojené. Všechny jsou to inertní plyny. Inertní znamená, že vůbec nereagují. Podobné slovo je inertnost. Znamená to netečnost, věci chcou zůstat tak jak jsou, takže jsou netečné, nereaktivní. Jsou inertní. Nebudou tedy vůbec reagovat. Zatímco tyto prvky reagovat budou. Tvoří kovalentní vazby. A když vytvoří kovalentní vazbu, přitáhnou si k sobě cizí elektrony. Obdobně, když tyto prvky utvoří kovalentní vazbu, o ty elektrony až tak nestojí a klidně je nechají tomu dravějšímu prvku, nepotřebují je. Vlastně jsou bez nich spokojenější. Někdy vlastně opravdu ty elektrony odevzdají a vůbec netvoří kovalentní vazbu. Tvoří místo toho iontovou vazbu. O tom budeme mluvit v příštím videu. Ale jak vidíte, ten trend je stejný jako u ionizační energie. U těchto prvků je potřeba spousta energie k odtržení elektronu. Protože zbožňují elektrony. Takže jsou velmi elektronegativní. Budou si v kovalentní vazbě přitahovat elektrony pro sebe. Tyto prvky mají velmi nízkou ionizační energii. Je velmi snadné jim vzít elektron. A proto mají i velmi nízkou elektronegativitu. Je dost nepravděpodobné, že by si chtěli ukořistit elektrony. Další trend, který se často zmiňuje, je kovový charakter prvku. A když někdo mluví o kovovém charakteru, je spousta věcí, které si představím. Kovový prvek by měl vést elektřinu, měl by být lesklý, měl by být tvárný. Měl bych ho zohnout, aniž by se zlomil. Tak si představuju kovový charakter. Ale když chemici mluví o kovovém charakteru, mají na mysli spíš ochotu odevzdávat elektrony. To je kovový charakter. A to je důležité. Když budou prvky snadno pouštět své elektrony, budou i elektricky vodivé a budou i kujné a tvarné. Ale opět je tu ten samý trend. Které atomy se budou nejraději zbavovat elektronů? No ty dole vlevo, že? Když jdeme dolů, atomy jsou větší, takže elektrony jsou dál od jádra. Takže přitažlivé síly jsou slabší a elektrony jsou méně vázány. A také, když má prvek jen jeden nebo dva elektrony navíc ve své poslední slupce, tak se jich zbaví daleko snáz a pak bude mít úplně zaplněnou poslední slupku. takže tyto prvky se chcou zbavit elektronů. Takže jsou silně kovového charakteru. Tyto prvky si chtějí nechat elektrony. A chtějí ještě získat nějaký navíc. Takže mají velmi slabě kovový charakter. Vlastně se říká, že jsou úplně nekovové. A kdybychom měli mluvit o trendu v rámci skupiny, tady jsem ho nakreslil úhlopříčně a obecně to tak je, že čím níže jdeme ve skupině, zvětšuje se velikost atomu a elektrony jsou dál od jádra. Takže přitažlivé síly nebo coulombické síly budou slabší. Takže prvky budou lépe odevzdávat elektrony. Takže kovový charakter se zvyšuje směrem dolů. A také se zvyšuje směrem doleva, protože tyto prvky mají jen pár elektronů ve vnější slupce, takže se jich chtějí zbavit. Takže trend kovového charakteru je opačného směru. Stoupá tímto směrem. Ale ze stejného důvodu. Tyto prvky si chcou nahrabat elektrony. Tyto se jich chcou zbavit. Ano? Takže ionizační energie vzrůstá směrem k hornímu pravému rohu. Elektronegativita vzrůstá také k hornímu pravému rohu. Kovový charakter vzrůstá směrem k levému spodnímu rohu. A posledním trendem je atomový poloměr. A je spousta různých způsobů, jak ho změřit. Ale samozřejmě neexistuje žádný nejlepší způsob, protože atom nemá stálý poloměr. Elektrony se můžou pohybovat v podstatě kdekoliv. Takže je těžké vytvořit nějakou hranici. Dobrá, máme 90% šanci, že se v orbitalu nachází elektron. A získáme přibližnou velikost toho atomu. Nebo si můžeme říct, že když se dva atomy vážou na sebe, vezmem půlku vzdálenosti mezi těmi dvěma jádry. Ano? Kdybychom takto vytvořili vazbu. Toto je vzdálenost mezi dvěma jádry a pak můžeme říct, že toto je atomový poloměr. Takže je více způsobů. Myslím, že si to podle toho představit dovedete. Je to jenom velikost atomu. A už si asi umíte představit, že jak půjdete dolů jakoukoliv skupinou, velikost atomu se bude zvyšovat. Přidáváme stále víc a víc energetických hladin, víc a víc slupek. Atom se zvětšuje a zvětšuje. Vlastně jsme to použili i jako argument, proč se směrem dolů snižuje ionizační energie a elektronegativita. Takže atomy se zvětšují směrem dolů. A teď ještě věc, co může být trochu náročnější. Co se stane, když půjdeme směrem doprava? Čím víc vpravo, tím víc přidáváme elektronů, ale přidáváme je do té samé slupky, že? Takže toto je jádro, právě tady, a teď jsme v nějaké slupce, v orbitalu. Samozřejmě tady nejsou všechny vrstvy. Ale řekněme, že jsme prostě v nějaké slupce. Když půjdeme doprava v rámci periody, přidáváme elektrony do této jedné slupky. Ano? Toto je obrovské zjednodušení. Směrem doprava máme víc protonů v jádře. Takže má čím dál tím větší kladný náboj. Takže co se stane? Tyto elektrony jsou přitahovány dovnitř. Jsou přitahovány dovnitř. Takže směrem doprava v periodické tabulce se velikost atomu zmenšuje. Takže byste asi mohli říct, no jo, ale co když půjdeme do další periody. Tam taky přidáváme další protony. Nesníží to velikost atomu? Ano, ale zároveň přidáváme elektrony do další slupky, která je od nich dál. Takže se atom zvětší, když přejdem do nové periody. Takže velikost atomu směrem dolů roste. A směrem doleva také roste. Takže velikost atomu klesá od spodního pravého k hornímu levému rohu. Ačkoli obecně prvky v periodě ve spodní části tabulky budou větší než většina prvků nad nimi bez ohledu na to, ve které jsou skupině. Ale obecný trend v rámci skupiny je, že čím více protonů (a elektronů), tím větší atom. V rámci periody, čím víc máte protonů, tím menší je atom. Každopádně, doufám, že tohle bylo zajímavé. V příštím videu se budeme zabývat vazbami.
video