Transcript Periodic_properties - โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

ว 30131 เคมีพืน้ ฐาน
ตารางธาตุ
Periodic Atomic Properties of the Elements
นายศราวุทธ แสงอุไร
ครูวิชาการสาขาเคมี โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์
ตารางธาตุ อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Periodic Atomic Properties of the Elements
Periodic law คือกฎที่อธิบายถึงกลุ่มธาตุที่มี สมบัติทางเคมีและสมบัติทาง
ฟิสิกส์ ที่เปลี่ยนแปลงไปตาม atomic number
Consider atomic radii: distance between the nuclei of
two atoms
Periodic Properties
ตารางธาตุ อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Atomic Radii Properties
ตารางธาตุ อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Ionic Radii (รัศมี ไอออน)
The ionic radius of each ion is the
portion of the distance between the
nuclei occupied by that ion
ตารางธาตุ อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Ionic Radii (รัศมี ไอออน)
ไอออนบวก(Cations) are smaller than the
atoms from which they are formed
– the nucleus attracts the remaining
electrons more strongly
ไออนลบ(Anions) are larger than the atoms
from which they are formed
– the greater number of electrons
repel more strongly
ตารางธาตุ อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Isoelectronic Configurations
= elements that all have the same number of electrons
For isoelectronic species, the greater the nuclear charge,
the smaller the species
Effective nuclear charge
ตารางธาตุ อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Atomic and Ionic Radii
ตารางธาตุ อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Ionization Energy
Ionization energy is the energy required to remove an electron
from a ground state atom in the gaseous state
Continual removal of electrons increases ionization
energy greatly B  B+ + e–
I = 801 kJ mol–1
B+  B+2 + e–
B+2  B+3 + e–
B+3  B+4 + e–
B+4  B+5 + e–
ตารางธาตุ อ.ศราวุทธ แสงอุไร
I = 2427 kJ mol–1
I = 3660 kJ mol–1
I = 25,025 kJ mol–1
I = 32,822 kJ mol–1
First Ionization Energies
Illustration
ตารางธาตุ อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Ionization Energies
Variations:
1. Across a period
2. Down the group
First I.E.
He
Ne
Ar
N
Be
H
Li
C
B
F
O
P
Mg
Na
Si
Al
Atomic number
ตารางธาตุ อ.ศราวุทธ แสงอุไร
S Cl
Ca
K
Electron Affinity
Electron affinity is the energy change that
occurs when an electron is added to a gaseous
atom
Electron affinities are expressed as
negative because the process is exothermic
ตารางธาตุ อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Electronegativity
F
Cl
H
Li
He
ตารางธาตุ อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Na
Ne
Ar
Atomic number
K
Ca
Electronegativity
Increase in electronegativity
H
2.1
Decrease
Li
1.0
Na
0.9
Be
1.5
Mg
1.2
K
Al
0.8 1.0
ตารางธาตุ อ.ศราวุทธ แสงอุไร
B
C
2.0 2.5
N
3.0
O
F
3.5 4.0
He
Ne
-
Al Si
1.5 1.8
P
2.1
S
Cl
2.5 3.0
Ar
-
Oxidation number
The charge the atom would have in a molecule (or an
ionic compound) if electrons were completely transferred.
1. Free elements (uncombined state) have an oxidation number of
zero.
Na, Be, K, Pb, H2, O2, P4 = 0
2. In monatomic ions, the oxidation number is equal to the charge
on the ion.
Li+, Li = +1; Fe3+, Fe = +3; O2-, O = -2
3. The oxidation number of oxygen is usually –2. In H2O2 and O22- it
is –1.
ตารางธาตุ อ.ศราวุทธ แสงอุไร
4. The oxidation number of hydrogen is +1 except when it is bonded
to metals in binary compounds. In these cases, its oxidation
number is –1.
5. Group IA metals are +1, IIA metals are +2 and fluorine is always –1.
6. The sum of the oxidation numbers of all the atoms in a molecule
or ion is equal to the charge on the molecule or ion.
HCO3Oxidation numbers of all
the atoms in HCO3- ?
O = -2
H = +1
3x(-2) + 1 + ? = -1
C = +4
ตารางธาตุ อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Metals, Nonmetals, and Metalloids
Metals have a small number of electrons in their valence shells
and tend to form positive ions
Except for hydrogen and
helium, all s-block elements
are metals
All d- and f-block elements
are metals
ตารางธาตุ อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Metals, Nonmetals, and Metalloids
Atoms of a nonmetal generally have larger numbers of electrons
in their valence shell than do metals, and many tend to form
negative ions
Nonmetals are all p-block
elements and include
hydrogen and helium
Metalloids have properties
of both metals and
nonmetals
ตารางธาตุ อ.ศราวุทธ แสงอุไร
A Summary of Periodic Trends
ตารางธาตุ อ.ศราวุทธ แสงอุไร
The Inert (Noble) Gases
The six noble gases, He, Ne, Ar, Kr, Xe, and Rn, rarely
enter into chemical reactions
All have
complete octets
...
= stability!
ตารางธาตุ อ.ศราวุทธ แสงอุไร
“Periodic” Behavior of Elements
Flame tests: elements with low first ionization energies are
excited in a flame
Atoms emit energy
when electrons fall from
higher to lower energy
states
ตารางธาตุ อ.ศราวุทธ แสงอุไร
“Periodic” Behavior of Elements
halogens (Group 7A) are good oxidizing agents
When Cl2 is bubbled in a solution
containing iodide ions, chlorine
oxidizes I– to I2
ตารางธาตุ อ.ศราวุทธ แสงอุไร
The s-Block Metals as Reducing Agents
2 K + 2 H2O  2 K+ + 2 OH– + H2
Recall activity
series ...
H+ is reduced by
these metals
ตารางธาตุ อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Acidic, Basic, and Amphoteric Oxides
Acidic oxides are oxides that
produce acids by reacting the
oxide with water
e.g., SO3 + H2O  H2SO4
ตารางธาตุ อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Acidic, Basic, and Amphoteric Oxides
Basic oxides are oxides that
produce bases by reacting with
water
e.g., MgO + H2O  Mg(OH)2
ตารางธาตุ อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Acidic, Basic, and Amphoteric Oxides
Oxides that can react with
either acids or bases are
amphoteric oxides
e.g., Al2O3
ตารางธาตุ อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Summary of Concepts
• The wave-mechanical treatment of the hydrogen atom can be
extended to multielectron atoms, but with two differences
• Electron configuration is the distribution of electrons in
orbitals among the subshells and principal subshells
• There are two types of electron configuration notation:
spdf and orbital
ตารางธาตุ อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Summary of Concepts
• The aufbau principle describes a process of hypothetically
building up an atom from the atom of the preceding atomic
number
• Elements in similar electron configurations fall in the same
group of the periodic table
• An atom with all the electrons paired is diamagnetic; an
atom with one or more unpaired electrons is paramagnetic
• Certain atomic properties, such as atomic radius, ionic
radius, ionization energy, and electron affinity, vary
periodically with increasing atomic number
ตารางธาตุ อ.ศราวุทธ แสงอุไร
Summary of Concepts
• The regions of the periodic table ascribed to metals,
nonmetals, metalloids, and the noble gases are related to the
value of atomic properties
ตารางธาตุ อ.ศราวุทธ แสงอุไร
แหล่งอ้างอิง
• Martin S. Silberberg, Chemistry: The Molecular Nature of Matter
and Change, McGraw-Hill Higher Education, 2004
• Raymond Chang, Chemistry, Williams College, McGraw-Hill Higher
Education, 2002
ตารางธาตุ อ.ศราวุทธ แสงอุไร