Periodická soustava prvků Lavoisier 1789 - 33(21) prvků Traitě Elémentaire de Chimie (1789) první moderní učebnice chemie Dalton 1808-36 prvků Berzelius 1813-14-47 prvků Mendelejev 1869 - 63 prvků Poslední prvek objevený v přírodě 1939 - 223Fr Jaderná syntéza nových prvků od 1940 i Periodická soustava prvků 1829, Johann Wolfgang Döbereiner (1780-1849) Triády: Li, Na, K; Ca, Sr, Ba; S, Se, Te; Cl, Br, I; 1859, Jean-Baptiste Dumas (1800-1884) Čtveřice: F, Cl, Br, I; Mg, Ca, Sr, Ba 1863, Alexandre-Emile Béguyer de Chancourtois (1820-1886) v Sroubovice 1864, William Odling (1829-1921) Skupiny sedmi prvků 1864, John Alexander Reina Newlands (1837-1898) Zákon oktáv Periodická soustava prvků 1870, Lothar Meyer (1830-1895) periodicita atomových objemů 1869, 1871 Mendelejev - předpověď vlastností I chyběj ících prvků I (Se, Ga, Ge, Tc, Rh, Po, Hf). Vzácné plyny He, Ar Vlastnosti prvků jsou periodickou funkcí atomové hmotnosti (výjimky: Ar/K; Co/Ni; Te/I; Pa/Th) 1913 Moseley Opravil znění periodického zákona: Vlastnosti prvků jsou periodickou funkcí atomového čísla Periodická tabulka prvků 12 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1 H 1.007 2 He 4.003 3 Li e.941 4 Be 9.012 5 B 10.31 6 C 12.001 7 N 14.007 8 0 15.999 7 F 13.993 10 Ne 20.179 n Na 22.9S9 12 Mg 24.305 13 Al 26.931 14 Si 23.036 15 P 30.974 12 S 32.066 17 Cl 35.453 13 Ar 39.943 19 K 39.09S 20 Ca 40.07S 21 Sc 44.955 22 Ti 47.367 23 V 50.941 24 Cr 51.996 25 Mit 54.933 26 Fe 55.345 27 Co 58.933 23 Ni 53.693 29 Cu 63.546 30 Zn 65.39 31 Ga 69.723 32 Ge 72.61 33 As 74.921 34 Se 73.96 35 Br 79.904 36 Kr 33.30 37 Kb 35.4es 33 Sr 37.62 39 Y 83.906 40 Zr 91.224 41 Nb 92.906 42 Mo 95.94 43 Tc 44 Ru 101.07 45 Rh 102.905 46 Pd 106.42 47 Ag 107.363 43 Cd 112.411 49 In 115.313 50 Sit 113.710 51 Sb 121.760 52 Te 127.60 53 I 126.904 54 Xe 131.29 55 Cs 132.905 56 Ba 137.327 57 La* 133.905 72 Hf 173.49 73 Ta 180.943 74 w 183.34 75 Re 136.207 76 Os 190.23 77 Ir 192.217 73 Pt 195.073 79 Au 196.967 30 Hg 200.59 81 Tl 204.333 82 Pb 207.2 33 Bi 203.930 34 Po (209) 35 At (210) 36 Rit (222) S7 Fr (223) S3 Ra (226) 39 Ac+ (227) 104 Rf (261) 105 Db (262) 106 Sg (3Ö3) 107 Bh (264) 103 Hs 065) 109 Mt (263) 110 Uiui (269) 111 Uuu (272) 112 Uub (277) * 58 Ce 140.112 59 Pr 140.903 60 Nd 144.24 61 Pm í145? 62 Srn 150.36 63 Eu 151.964 64 Gd 157.25 65 Tb 153.925 66 162.50 67 Ho 164.930 63 Er 167.26 69 Tm 163.934 70 Yb 173.04 71 Lu 174.967 + 90 Th 232.038 91 Pa 231.036 92 U 233.039 93 Np (237) 94 Pu (244) 95 Am (243) 96 Cm (247) 97 Bk (247) 93 Cf (251) 99 Es (252) 100 Fm (257) 101 Md (253) 102 No (259) 103 Lr (262) Periodicky se měnící vlastnosti Atomové číslo - efektivní náboj jádra Oxidační čísla Atomový poloměr Ionizační energie Elektronová afinita Elektronegativita Polarizovatelnost, polarizační schopnost Kovové - polokovové - nekovové vlastnosti 5 Skupina, Perioda Skupina: opakující se elektronová konfigurace určuje podobnost chemických vlastností Perioda: postupné zaplňování elektronové slupky a vzrůst náboje jádra určuje postupnou změnu vlastností 1A(1) Psfiod 1 1 H 2Ať2) 3 A Fteriod 2 LI 1s2£s1 Be ■x 3Aqľi 6 B 4A(14j ti C "/■■1"- ľ N BAjlOj O 7A[17> F ls2£s2^P SApS) He 1s* ■Ľ Na Pravidla pro obsazování orbitalů elektrony Nejprve se obsazují orbitaly s nejnižší energií - Aufbau (výstavbový) princip Pouze dva elektrony do jednoho orbitalů s opačným spinem -Pauliho princip Maximální počet nespárováných elektronů v energticky degenerovaných atomových orbitalech - Hundovo pravidlo Obsazení orbitalů elektrony může změnit pořadí energií 7 Elektronové konfigurace neprechodných prvků Prvky hlavních skupin = nepřechodné prvky = s- a p-prvky Zaplňují sap orbitaly Oxidační stav se mění o 2 coco2 S02 SO3 PCI3 PC15 Alkalické kovy: ns1 Kovy alkalických zemin: ns2 Triely: ns2np! Tetrely: ns2np2 Pniktogeny: ns2np3 Chalkogeny: ns2np4 Halogeny: ns2np5 Vzácné plyny: ns2np6 velmi stabilní konfigurace 8 1 18 1 H 1 He 1.0079 2 13 R 15 16 17 4.0016 3 4 5 6 7 8 9 10 Li Be B C N O F Ne 6.941 9.0111 10.811 11.011 14.007 15.999 18.998 10.180 11 U 13 14 15 16 17 18 Na Mg Al Si P S Cl Al £2.990 14.305 3 4 5 6 1 8 9 10 11 12 16.981 18.086 30.974 31.065 35.453 39.948 19 10 11 11 13 14 15 16 17 18 19 30 31 31 33 34 35 36 K Ca Sc Ti V Cl Mit Fe Co Ni Cu Zít Ga Ge As Se Bi Kl 39.098 40.078 44.956 47.867 50.941 51.996 54.938 55.845 58.933 58.693 63.546 65.38 69.713 71.64 74.911 78.96 79.904 83.798 37 38 39 40 41 41 43 44 45 46 47 48 49 50 51 51 53 54 Rb Si Y Zl Nb Mo Tc Ru Rh Pd Afl Cd III Síl Sb Te I Xe 85.468 87.61 88.906 91.114 91.906 95.96 (98) 101.07 101.91 106.41 107.87 111.41 114.81 118.71 111.76 117.60 116.90 131.19 55 56 57-71 71 73 74 75 76 77 78 79 80 81 81 83 84 85 86 Cs Ea * Hf Ta W Re Os íl Pt Au H« TI Pb Bi Po At Rn 131.91 137.33 178.49 180.95 183.84 186.11 190.13 191.11 195.08 196.97 100.59 104.38 107.1 108.98 (109) (110) (111) 87 88 89-103 104 105 106 107 108 109 110 111 111 113 114 115 116 118 Fl Ra # Rf Db SR Eh Hs Mt Ds Rfl Uub Uut Uuq Uup Uuh Uuo (113) (116) (161) (161) (166) (164) (170) (168) (181) (171) (185) (184) (189) (188) (191) (194) *Lanthaiude series # Ac tirade series 57 58 59 60 61 61 63 64 65 66 67 68 69 70 71 La Ce Pi Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Ei Tm Yb Lu 138.91 140.11 140.91 144.14 (145) 150.36 151.96 157.15 158.93 161.50 164.93 167.16 168.93 173.05 174.97 89 90 91 91 93 94 95 96 97 98 99 100 101 101 103 Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Ek Cf Es Fm Md No Li (117) 131.04 131.04 138.03 (137) (144) (143) (147) (147) (151) (151) (157) (158) (159) (161) 9 Vlastnosti neprechodných prvků Oxidační stav se mění o 2 Diamagnetické = nemají nepárové elektrony (výjimka 02) Bezbarvé 10 Elektronové konfigurace přechodných prvků Prvky vedlej sich skupin = přechodné prvky = d-prvky Zaplňují (n-l)d a ns orbitaly Oxidační stav se mění o 1 3d, 4d, 5d, 6d prvky - 4. až 7. perioda Alespoň v jedné sloučenině mají neúplně obsazené d orbitaly Neplatí pro skupinu Zn (M2+ = d10), donedávna neplatilo pro Se (M3+ = d10), připraveny sloučeniny Sc1+ Dřívější přechodné prvky - oxofilní, 3.-7. skupina Pozdější přechodné prvky - chalkofilní, 7.-12. skupina 11 Vlastnosti přechodných prvků Oxidační stav se mění o 1 Více oxidačních stavů Paramagnetické Barevné Charakteristická oxidační čísla 3d prvků 1 2 3 4 5 6 7 Sc+ Sc3+ Ti3+ Ti4+ V2+ V3+ V02+ vo2+ Cr2+ Cr3+ Cr042- Mn2+ Mn3+ Mn4+ Mn043" Mn042" E^ Fe2+ Fe3+ Fe042" Co2+ Co3+ Ni2+ Cu+ Cu2+ Zn2+ 13 1 18 1 H 1 He 1.0079 2 13 R 15 16 17 4.0016 3 4 5 6 7 8 9 10 Li Be B C N O F Ne 6.941 9.0111 10.811 11.011 14.007 15.999 18.998 10.180 11 U 13 14 15 16 17 18 Na Mg Al Si P S Cl Al £2.990 14.305 3 4 5 6 1 8 9 10 11 12 16.981 18.086 30.974 31.065 35.453 39.948 19 10 11 11 13 14 15 16 17 18 19 30 31 31 33 34 35 36 K Ca Sc Ti V Cl Mit Fe Co Ni Cu Zít Ga Ge As Se Bi Kl 39.098 40.078 44.956 47.867 50.941 51.996 54.938 55.845 58.933 58.693 63.546 65.38 69.713 71.64 74.911 78.96 79.904 83.798 37 38 39 40 41 41 43 44 45 46 47 48 49 50 51 51 53 54 Rb Si Y Zl Nb Mo Tc Ru Rh Pd Afl Cd III Síl Sb Te I Xe 85.468 87.61 88.906 91.114 91.906 95.96 (98) 101.07 101.91 106.41 107.87 111.41 114.81 118.71 111.76 117.60 116.90 131.19 55 56 57-71 71 73 74 75 76 77 78 79 80 81 81 83 84 85 86 Cs Ea * Hf Ta W Re Os íl Pt Au H« TI Pb Bi Po At Rn 131.91 137.33 178.49 180.95 183.84 186.11 190.13 191.11 195.08 196.97 100.59 104.38 107.1 108.98 (109) (110) (111) 87 88 89-103 104 105 106 107 108 109 110 111 111 113 114 115 116 118 Fl Ra # Rf Db SR Eh Hs Mt Ds Rfl Uub Uut Uuq Uup Uuh Uuo (113) (116) (161) (161) (166) (164) (170) (168) (181) (171) (185) (184) (189) (188) (191) (194) *Lanthaiude series # Ac tirade series 57 58 59 60 61 61 63 64 65 66 67 68 69 70 71 La Ce Pi Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Ei Tm Yb Lu 138.91 140.11 140.91 144.14 (145) 150.36 151.96 157.15 158.93 161.50 164.93 167.16 168.93 173.05 174.97 89 90 91 91 93 94 95 96 97 98 99 100 101 101 103 Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Ek Cf Es Fm Md No Li (117) 131.04 131.04 138.03 (137) (144) (143) (147) (147) (151) (151) (157) (158) (159) (161) 14 Změna pořadí energetických hladin 4s/3d Ar [Ne]3s23p6(4s°) K [Ar] 4s1 (3d0 4p°) Ca [Ar]4s2(3d°4p°) Sc [Ar] 3d14s2 (4p°) Ti [Ar]3d24s2(4p°) Změna pořadí energetických hladin 4s/3d Pořadí energií hladin je výsledkem experimentálního měření Roste efektivní náboj jádra Stínění elektronů * i / 3d\ Distance from nucleus Vyšší stabilita zpo 3d Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn t t t t t t t t t t t t t t t ti t t t t nut t t tmu t t ti ti U ti t4 ti ti U ti ti I I I I I I I I I a zaplněných orbitalů ta Cr [Ar] 3d5 4s1 (4p°) Cu [Ar] 3d10 4s1 (4p°) 17 Vnitřně přechodné prvky 1A Hi Is 25 3S 4* + 5s -+- La = (Xe) 5a1 6s2 Lu = (Xe) 4f14 5a1 6s2 f-prvky —i—i—i—'—i—i— 4f 3A (IB 4A (141 5A I (5A fiSHíifli 7A Í17> H Bj 3 «5 7a 9 Dl íí < 5ř _i__ ŕblrck Ac = (Rn) ód1 7s2 Lr (Rn) 5f14 ód1 7s2 4í ž.i fa 75 -4f--5T- ■Sd- 18 Elektronové konfigurace lanthanoidu Xe [Kŕ] 4d10 5s2 5p6 E(4f) > E(6s) Cs [Xe] 6s1 Ba [Xe] 6s2 La [Xe] 5a1 6s2 přechodný Ce [Xe] 4f! 5a1 6s2 E(4f) < E(6s), E(5d) Pr [Xe] 4í3 6s2 Eu [Xe] 4F 5s2 5p6 5d° 6s2 ^d-----[Xc] 4ŕ 5s? 5pň 5dň 6s? Gd [Xe] 4í7 5s2 5p6 5ď 6s2 4f zpola zaplněný Lu [Xe] 4f14 5a1 6s2 4f zcela zaplněný 19 Elektronové konfigurace aktinoidu Rn [Xe] 4f14 5d10 6s2 6p6 E(5f) > E(7s) Fr [Rn] 7s1 Ra [Rn] 7s2 Ac [Rn] 6ď 7s2 přechodný Th [Rn] 5Í2 7s2 E(5f) < E(7s), E(6d) Am [Rn] 5F 7s2 / Cm [Rn] 5f ód1 7s2 V / / / / 3s 3p 3d Lr [Rn] 5f14 ód17s2 //// / / / / 5s 5p 5c/ 5r / / / 65 6p 6cf 7S 7p 20 Elektronová slupka Valenční sféra - atomové orbitaly, nejvzdálenější od jádra, zcela nebo zčásti zaplněné, které leží nad elektronovou konfigurací nejbližšího nižšího vzácného plynu Valenční sféra rozhoduje o fyzikálních a chemických vlastnostech Vnitřní elektrony - elektronové "jádro" - všechny nižší zcela zaplněné elektronové hladiny vzácných plynů, neúčastní se chemických reakcí 21 Tvorba oktetu Ar [Ne] 3 s2 3 p6 sa- 22 Velikost atomů Atomové poloměry Aproximace atomu jako nepružné koule, r = 10~10 m Kovalentní poloměr = polovina vzdálenosti mezi dvěma stejnými atomy Diamant Vzdálenost atomů C Kovalentní poloměr 1.54 Á 0.77 Á 23 Velikost atomů Ve skupině atomové poloměry rostou - zaplňování vyšších (ri) orbitalů elektrony, elektrony dále od jádra Vliv zaplněných d-orbitalů: r(Al) > r(Ga) AI [Ne] 3s2 3p1 (3d0) Ga [Ar] 3d10 4s2 4p1 Distance from nucleus Poloměr maximální elektronové hustoty Vliv zaplněných d-orbitalů: r(Al) > r(Ga) AI [Ne] 3s2 3p1 (3d0) sc Ga[Ar]3d104s24p1 Atomové číslo, Z Velikost atomů poloměr 300 100 3 4 Period (row) Vliv zaplněných d-orbitalů: r(Al) > r(Ga) 26 Poloměry maximální elektronové hustoty orbitalů Radius of maximum electron density vs Z 1.5 0.5 \K \Ca \sc Li Na \Ti Vv 3s\ \si \4s Br \2s ^Cl 3p \ ■ 4p H \c ^^^3d SI. Vis 1 2p-—-*-------*------- i ■-----------------------*----------------------— l -—t------- —t-----*—*—t—*------------ i i i -----------=1 --------------1------------------ 10 Atomové číslo, Z 30 35 40 28 Kovalentní poloměry, rcov (Á) 2.5 2.0 - 1.5 - rCOv (Ä) 1.0 0.5 0.0 r(2s) > r(2p) r(3s) ~ r(3p) i r T 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Atomové číslo, Z 29 Velikost atomů Atomové poloměry v periodě klesají: elektrony se přidávají do orbitalů se stejným n, rostoucí Z - kladný náboj jádra -způsobuje relativní smrštění Lanthanoidová kontrakce: vnější orbital je stále 6s, elektrony se doplňují do 4f, roste Z, poloměry klesají od La 169 pm po Lu 153 pm 30 Atomové poloměry, pm 1A d> I H ST • 1 U 1(3 • a« us • 3 Ha 131! • Mg H» • i K Zít • • 5- Hi Md • Ér ŕie • Ľ d us • Bi 2S2 • 7 P^S> • HA ■ £A f 13) :■■. (14» 5A 11=) SA <1B1 TA B « C TT H TE O K P TS Nt II Al -J • El Mí: P TS s loa lei loo Ar se • • • • • üa iE- an 122 Ax lit En 11í Br 14 • Kr 112 • • • • • In rtľ • En 14Ů Ell l+ü T« HS • t 133 Xe 131 • • • • • Pb 14B ei \ea Pa lůs At;i4úi • • • • 3D |3) 4D ť5> SO (ŮI 7D f7| ■;:ĺ. r PI w <1W OH e id Sc 1SB • • V ia- Cr \2i • • Mn 2ľ • F« 1ÍC • Co lis • Nl 124 Cu i;s • • Zn M • V 12Ú • Zi IM • r* 140 Ma i-» Tt ü • FľU 1Í4 • Rh ISi • KJ " Aq 144 • • Cd ŕi • La 1ST • hr 154 • Tú 14b W ľ» 0 m 0 ÖS 13S • Pt |32 Au 144 • • Haj -5i • 31 Atomové poloměry, A 0 20 40 60 80 100 Atomové číslo, Z Atomové poloměry přechodných kovů Atomové poloměry kovů 1. přechodné periody jsou nejmenší s minimem u Co, Ni. Atomové poloměry kovů 2. a 3. přechodné periody jsou podobné. Způsobeno lanthanidovou kontrakcí - zaplněné 4f14 špatně stíní vnější slupku ŕsc J (Ti ) fv) (er) (M^) (Fe) (co) (ní) (^Cu) rzn\ 33 Atomové poloměry přechodných kovů, pm 1st series 2nd series 3rd series 34 Radius of íaxiiui electron density vs Z Ol n o u ■p 0) tn d •4 OJ E3 ■H TJ rd W 1.5 0.5 \K \Ca \Sc Li Na \tí Vv 3s\ \si \4s Br \2 S ^xCl 3p N. ■ 4p H c ^^v3d \jF \ls ----*------- ■—*—— -—♦— —*—*—♦—♦--♦------------ i i —--------=1 t----------------------- 10 15 £0 £5 Atomové číslo, Z 30 35 40 35 Atomové poloměry přechodných kovů, pm 300 120 -O 1st row —D- 2nd roirV —£ - 3rd n>w ^-O^ů^ů* jr ^-^-o-^-o-''0" _U_ 3 4 5 6 7 B 9 10 11 12 Metallic radii for Groups 3 to 12 (transition elemente) 36 Iontové poloměry Iontové poloměry, Á 0,60 Na+ 0.35 K* 1.33 Be2+ C 0.31 Mgz+ 0.65 Cai+ 0,99 1.13 Ba*+ 1.35 C 0.50 Ga3+ O 0.62 o 0.81 T|3+ 0.95 Iontové poloměry vzrůstají ve skupině 37 Iontové poloměry Izoelektronové ionty: N3" > O2" > F" > Na+ > Mg2+ > Al3+ S rostoucím Z a rostoucím kladným nábojem klesá poloměr Kation je menší než neutrální atom Anion je větší než neutrální atom Fe2+ > Fe3+ Pb2+ > Pb4+ S rostoucím kladným nábojem klesá poloměr 38 Srovnání iontových a a Li+_ Lí Br+ Be &+ 8 ) * } Q.68 1,52 0.31 1.13 0.23 0.88 Na* Na Mg2' Mg A!3' AI 0.97 1.86 0.66 1.60 0,51 1w43 K' . K O21 Ca Ga*' Ca ) 0 1.33 2,27 0.99 1.97 0.62 1.22 RiŤ_ lib Sr2* Sr trv^ Í n 0 1.47 2.47 1.13 2,15 0.ai 1.63 lomových poloměrů, Á 0&- F F" <* * 0.73 1.40 0.71 1,33 S ^ CI ^l 1.04 1.84 0.&9 1.&1 So Sír' Br Br 0 1.17 1.98 1.14 1.96 Te Te2" 1 r 1.43 2,21 1.33 2-20 Ionizace Ionizace = odtržení elektronu z atomu (nebo iontu) Vynaložení energie = vždy endotermický děj Elektron nejdále od jádra je odtržen nejsnadněji, nejslaběji vázán. Odtržení druhého a dalších elektronů z kationtu je ještě více energeticky náročné: Odtržením elektronu se sníží e-e repulze, poruší se rovnováha mezi e-e repulzí a přitažlivými silami mezi jádrem a elektrony Velikost atomu (iontu) se zmenší. Kationty jsou vždy menší než neutrální atomy, anioty jsou vždy větší než neutrální atomy 40 Ionizační energie IE = energie potřebná k odtržení nejslaběji vázaného elektronu atomu v plynné fázi [kJ mol-1]. Míra síly vazby elektronu v daném orbitalu Získáme interakcí atomů v plynné fázi s energetickými částicemi, např. e-. M(g) ------ M(g)+ + e- První IE M(g)+ -----> M(g)2++e- Druhá IE l.IE<2. IE < 3. IE < 4. IE<....... Každá další ionizace je energeticky náročnější: stejné Z, menší počet e je držen pevněji, separace náboje nevýhodná 41 ■s s Ionizační energie Ionizační energie [kJ mol '] prvků 3. periody ZTfemčraí h 4 h h h U h Na 495 735 5S0 7S0 1060 lttK 45 00 7730 Uzavřené elektronové slupky 11,000 Mg 1445 1S15 1575 1&90 9.9.ňo Al 2740 3220 2^05 .í .í 7í Si 4350 10,100 P 4^50 6270 21200 5! air« fl^o mqo 9.7 mn Cl 1255 2295 3 £50 5160 6560 9360 11.000 Ai 1527 2665 3945 5770 7230 S7&0 12,000 *Not& the. larga junip in ionization energy in going from removal of valenca electrons to removal of tone electrons. -------------------------------------------General increase---------------------------------------- 42 Prvních osm ionizačních energií Cl, kJ mol" 1st 2nd 3rd 4th 5th 6th 7th Shh 43 Ionizační energie Odtržení valenčních elektronů - IE postupně vzrůstá s růstem pozitivního náboje Odtržení vnitřních elektronů - velice energeticky náročné, rozrušení uzavřených slupek s konfigurací vzácných plynů (neexistují sloučeniny s ionty Na2+, Mg3+, Al4+,...) Číslo skupiny = počet valenčních elektronů = maximální pozitivní oxidační číslo 44 Ionizační energie, IE (kJ moM) Renod Period PciíkI 2 3 4 Pfcnod 5 Ptiiod 2J00 He 2000 - 1500 o:o 500 H Ne ■ ? J* P/ rv /V Hr Zn AS 1 ^.y Na t K Ionizační energie: Vysoká pro vzácné plyny Nízká pro alkalické kovy Cd / id. .- , /■ne Rb Cs io is ié u Atomové číslo, Z Rn "TT iJ" Sú 45 Ionizační energie, IE (kJ moM) 46 Trendy ionizační energie IE klesá ve skupině, valenční elektrony j sou vázány nábojem jádra slaběji se zvyšujícím se n a s rostoucí vzdáleností elektronů od jádra (AI, Ga) eooT 500 — 400-300 — 200 — 100-0- Li Na K Rb Cs IE roste v periodách, s rostoucím Z jsou elektrony stále silněji poutány k jádru. Důsledky vysoké stability zpola a zcela zaplněných slupek: Vysoká IE vzácných plynů IE(B) < IE(Be) IE(O) < IE(N) 47 První ionizační energie jako funkce Z 2500 2000 - 1500 - IE1 (kJ/mole) 1000 -A 500 - 0 i i i r 8 10 12 14 16 18 20 Atomové číslo, Z 48 Ionizační energie 30 He Mg-A1 Zn-Ga Cd-In 20 //eV H 10 Li Na Hg-Tl 0 20 40 60 Atomové číslo, Z 80 100 49 Elektronová afinita EA = energie uvolněná (EA < 0) nebo pohlcená (EA > 0) při připojení elektronu k atomu nebo iontu. První EA většinou < 0, výjimka Be, N,..... Druhá EA vždy > 0, připojení e~ k aniontu je energeticky nevýhodné, kompenzováno uvolněním mřížkové energie Oxidy, O2- EAl(O)<0 EA2(0) > 0 50 První elektronová afinita (kJ moM) o -100 -300 -500 l: Li ■B \ —TT £ \° \ •AI p Na \ Si A \ ťf Ca J_______I______I_______I_______I_______I______L Cl 2 4 C S 10 li 14 lr> IS 20 Atomové číslo, Z 51 První elektronová afinita (kJ moM) o E 3 tu LU 400 300 200 100 0 100 k \ i | k TBeTMeA He N lMgAr 0 40 50 Atomic number iöf___Ms R« 90 52 První elektronová afinita (kJ moM) 400 350 300 - 250 - 200 -EA (kJ/mole) 150 - 100 - 50 - 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Atomové číslo, Z 53 První elektronová afinita (kJ moM) He >0 B -27 C -122 N >0 O -141 F -328 Ne >0 Al -43 Si -134 P -72 S -200 Cl -349 Ar >0 Ga 30 Ge -119 As -78 Se -195 Br -325 Kr >0 In -30 Sn -107 Sb -103 Te -190 I -295 Xe >0 H -73 Li -60 Be >0 Na -53 Mg >0 K -48 Ca -2 Rb -47 Sr -5 54 Elektronová afinita G, ; Ge j As J Se , Br 7S 197.0 327.3 30 120 _________L Sb Te : \ tfMfff] \ ID? 1M.1 29fl.- Kŕ Rn 55 Elektronegativita podle Paulinga Schopnost atomu přitahovat vazebné elektrony v kovalentní vazbě Disociační energie polární vazby A-B je větší než průměr disociačních energií nepolárních vazeb A-A a B-B. ED(AB) = (ED(AA) x ED(BB)}* + A A = 96.48 (Xa - Xb)2 %F = 4.0 Pauling %F = 3.98 dnešní hodnota Linus Pauling (1901-1994) NP za chemii 1954, za mír 1963 56 Elektronegativita podle Paulinga ED(F2) = 154.8 kJmoH ED(Br2)= 192.5 kJ mol"1 ED(BrF) = 238.5 kJ mol"1 ED(BrF)={ED(F2)xED(Br2)}^ + A A = 96.48 (xa - Xb)2 Xf = 3-98 Xßr = • Paulingova elektronegativita A-B ED(A-B) kJ mol1 % ED(AA) kJ mol1 1/2 ED(BB) kJ mol1 A Xb " Xa 0/ /o iontovos ti HF 565 218 77 270 1.9 43 HCl 432 218 122 92 0.9 17 HBr 367 218 96 53 0.7 13 HI 297 218 75 4 0.4 7 58 Elektronegativita podle Mullikena Orbitálové elektronegativity - s, p, d, hybridní Xm = V* (IE +EA) Xm = 3.15Xp SOME MULLIKEN ELECTRONEGATIVITIES ŕ» m 0 (D < Sf CD K) Elektronegativita Xp Li Na K 0 20 40 60 Atomové číslo, Z 80 100 63 Vzájemná pol M n+ 0 © arizace iontů Am" 64 Polarizovatelnost, a [m3] Míra deformace rozložení elektronů v atomu nebo iontu vlivem vnějšího elektrického pole (jiné nabité částice) Změna objemu elektronového oblaku vlivem jednotkového náboje, a [m3] Velikost a závisí na pevnosti s jakou váže jádro vnější elektrony, velikosti atomu, iontu, počtu elektronů. Měkký atom (ion, molekula) = snadno podléhá deformaci Tvrdý atom (ion, molekula) = odolává deformaci 65 Polarizovatelnost atomů, 106 pm3 Atom a Atom a Atom a Atom a H 0.408 C(4) 1.027 He 0.20 Li 24.0 F 0.321 C(3) 1.329 Ne 0.39 Na 24.4 Cl 2.317 C(2) 1.419 Ar 1.62 K 41.6 Br 3.465 C(ar) 1.322 Kr 2.46 Rb 43.7 I 5.530 Xe 3.99 Cs 52.9 66 Polarizační schopnost Roste se zvyšujícím se nábojem Roste s klesajícím poloměrem q/r nábojová hustota Al3+ tvrdý katión Cs+ měkký katión s+ Be*+ C 0.60 0.31 Na+ Mg£+ AP+ C 0.95 0.65 0.50 K- Ca2+ O Ga3+ 1.33 0,99 0.62 Rb+ @ In3 + 1.48 1.13 U.O 1 Cs+ 1 fí9 Ba2+ 135 Tl3+ 0.95 67 Teploty tání prvků hlavních skupin (K) ■1000 ■JJiftň J-ŮIO VSAM Vftítíl 1ĽU 1000 E00 68 Teploty tání přechodných kovů V Cr Se Ti Fe Co Ni \-------1 Cu Mn i r\ y- \ 1 Zn K Ca ri A \ \- Ga Ge As Se Br Kr 1 Nb Mo Tc Ru Rh \ m \ Y Zr Pd |—, 1 Ag r—±- W \ ] Rh •1 i_ Ta Re Os r d In Sn Sb Te í Xe Hf l T \ IT Pt \ La^ Au Lal \ Cs Ba É |ng TI Pb B i Po At Rn 69 Kovové - nekovové vlastnosti Increase n Metallic character 0) cß o t 70 Kovové - nekovové vlastnosti Metals, Nonmetals, and Metalloids H nonmeií IIS He U Be metals ■ B c N O F Ne Na Mg Ml | Si P S Cl A* K Ca Sc Ti V C* Mn Fe Co Ni Cw Z* Ca Gel A- Se B* Kt Rb S* Y z* Mb Mo Tc Rv Rh Pí Ag Cí In Sn St] Lil i Xe C= Ba La Hf Ta W Re o= Ir Pt Au Hg TI Pt Bi ni me lAt Rn F* Ra Ac Rf Ha Sg Ns H. Mt talloids Ce P* Ni Pm Sm En GÍ Tib Dy Ho E* Tm Yfc ha Th Pa U Np Pi» Am Cm Bk Cf E= Fm Ma No Lr 71 Kovy H nonmeie IIS He Li Be metals B c N O F Ne Na Mg All | Si P S ci A* K Ca Sc Ti v Cr Mu Fe Co Ni C* Zu Ca Gel A- Se B* Kr Kb s* Y z* Nb Mo Tc R» Rh PÍ Ag d In Sn SJb] Te i Xe Cj Ba La Hf Ta w Re Oj L Pt Au Há TI Pt Bi Pol At Rn F± Ra Ac Bi Ha Sé N= H; Mt metalloids Ce P* NÍ Pm Srn En cd Tt Dy Ho E* Tm ¥1 L* Th Pa U NP Pn Am Cm Bfc Cf Es Fm Ma No Lr Struktutra nejtěsnější uspořádání, vysoké koordinační číslo, velké atomy, nízké ionizační energie, vysoká polarizovatelnost, kovová vazba všesměrová. 72 (a) (b) 73 Kovová vazba Ionty Delokalizované electrony 74 Nekovy Kovalentní vazby silné, silně směrové, dobrý překryv orbitalů, malé atomy, vysoká ionizační energie, malá polarizovatelnost, slabé vdW interakce 75 Metaloidy - polokovy Slabší kovalentní vazby, velikost atomů a polarizovatelnost umožňuje vdW interakce, sekundární vazby r/IE O Metaloidy - polokovy 3 -, 2.5 \ Pb* Bi Kovy 2 -\_____________Sn» 1.5 £e| a* Te* t Polokovy 1 ET* p* gl Br* 0-5 ^ , c * XT ♦ o ♦ C1 Nekovy N u _______________________________ F ________ 12 13 14 15 16 17 18 Skupina 77 16. skupina O a S - nekovy Se - nekovové a polokovové modifikace (allotropy) Te - polokov Po - kov s velmi vzácnou strukturou Te Te - polokov 79 Se v Červený selen v Šedý selen polokov 80 I \ Vertical arrows point in the directum of trend within a group* h Increasing atomic radius Increasing ionization energy More negative ťk'tľtron affinity Horizontal arrows point in the direction of trend within a period. More metallic character More no »metallic character 81