Elementtien säännölliset ominaisuudet

Jaksotaulukko järjestää elementit jaksollisten ominaisuuksien perusteella, jotka toistuvat fysikaalisissa ja kemiallisissa ominaisuuksissa. Nämä suuntaukset voidaan ennustaa pelkästään tutkimalla jaksollinen järjestelmä ja voidaan selittää ja ymmärtää analysoimalla elementtien elektronikonfiguraatioita. Elementeillä on taipumus saada tai menettää valenssielektroneja vakaan oktettin muodostumisen aikaansaamiseksi. Jaksollisen taulukon ryhmän VIII inertteissä kaasuissa tai jaloissa näkyy vakaita oktetteja. Tämän toiminnan lisäksi on olemassa kaksi muuta tärkeää suuntausta. Ensin lisätään elektroneja yksi kerrallaan siirtyen vasemmalta oikealle jakson aikana. Tällöin uloimman kuoren elektroneilla on yhä vahvempi ydinvoima, joten elektronit tulevat lähemmäksi ydintä ja sitoutuvat tiiviimmin siihen. Toiseksi, liikkuessa jaksotaulukon pylväästä alaspäin, uloimmat elektronit sitoutuvat vähemmän tiukasti ytimeen. Tämä tapahtuu, koska täytettyjen pääenergian tasojen lukumäärä (joka suojaa uloimmat elektronit vetovoimasta ytimeen) kasvaa alaspäin jokaisessa ryhmässä. Nämä suuntaukset selittävät jaksollisuuden, joka havaitaan atomisäteen, ionisaatioenergian, elektroniaffiniteetin ja

Elementin atomisäde on puolet etäisyydestä sen elementin kahden atomin keskuksen välillä, jotka vain koskettavat toisiaan. Yleensä atomisäde pienenee jakson aikana vasemmalta oikealle ja kasvaa tietyn ryhmän alas. Atomit, joilla on suurin atomisäde, sijaitsevat ryhmässä I ja ryhmien alaosassa.

Siirtyessä vasemmalta oikealle jakson yli, elektronit lisätään yksi kerrallaan ulkoiseen energiakuoreen. Kuoren sisällä olevat elektronit eivät voi suojata toisiaan protoneihin kohdistuvasta vetovoimasta. Koska myös protonien lukumäärä kasvaa, efektiivinen ydinvaraus kasvaa ajanjaksona. Tämä aiheuttaa atomisäteen pienenemisen.

Siirtyminen alas ryhmässä jaksollinen järjestelmä, elektronien ja täytettyjen elektronikuorien lukumäärä kasvaa, mutta valenssielektronien lukumäärä pysyy samana. Ryhmän uloimmat elektronit altistetaan samalle tehokkaalle ydinvaraukselle, mutta elektronit löytyvät kauempana ytimestä, kun täytettyjen energiakuorien lukumäärä kasvaa. Siksi atomisäteet kasvavat.

Ionisointienergia tai ionisaatiopotentiaali on energia, joka tarvitaan elektronin poistamiseksi kaasumaisesta atomista tai ionista kokonaan. Mitä lähemmäs ja tiiviimmin sidottu elektroni on ytimelle, sitä vaikeampaa se on poistaa ja sitä korkeampi sen ionisaatioenergia on. Ensimmäinen ionisaatioenergia on energiaa, joka tarvitaan yhden elektronin poistamiseksi kantaatomista. Toinen ionisaatioenergia on energia, joka tarvitaan toisen valenssielektronin poistamiseksi yksiarvoisesta ionista kaksiarvoisen ionin muodostamiseksi jne. Peräkkäiset ionisaatioenergiat lisääntyvät. Toinen ionisaatioenergia on aina suurempi kuin ensimmäinen ionisaatioenergia. Ionisaatioenergiat lisääntyvät liikkumisesta vasemmalta oikealle jakson aikana (pienenevä atomisäde). Ionisointienergia vähenee liikkumisessa ryhmästä alaspäin (lisäämällä atomisädettä). Ryhmän I elementeillä on alhaiset ionisaatioenergiat, koska elektronin menetys muodostaa stabiilin oktetin.

Elektroni-affiniteetti heijastaa atomin kykyä hyväksyä elektroni. Se on energian muutos, joka tapahtuu, kun elektronia lisätään kaasumaiseen atomiin. Atomeilla, joilla on vahvempi tehokas ydinvaraus, on suurempi elektroniaffiniteetti. Jotkut yleistykset voidaan tehdä jaksotaulukon tiettyjen ryhmien elektronien affiniteeteista. Ryhmän IIA alkuaineilla eli alkalimaailmilla on matala elektroniaffiniteetti-arvo. Nämä elementit ovat suhteellisen vakaita, koska ne ovat täyttyneet s subshells. Ryhmän VIIA elementeillä, halogeeneillä, on suuri elektronien affiniteetti, koska elektronin lisääminen atomiin johtaa täysin täytettyyn kuoreen. Ryhmän VIII elementteillä, jalokaasuilla, on elektroniaffiniteetit lähellä nollaa, koska jokaisella atomilla on vakaa oktettti ja ne eivät hyväksy elektronia helposti. Muiden ryhmien elementeillä on matala elektroniaffiniteetti.

Ajanjaksolla halogeenilla on suurin elektroniaffiniteetti, kun taas jalokaasu on pienin elektroniaffiniteetti. Elektroni-affiniteetti vähenee liikkuessa alas ryhmästä, koska uusi elektroni olisi kauempana suuren atomin ytimestä.

Elektronegatiivisuus on atomin vetovoiman mittari kemiallisessa sidoksessa oleville elektroneille. Mitä suurempi atomin elektronegatiivisuus, sitä suurempi sen vetovoima elektronien sitomiseen. Elektronegatiivisuus liittyy ionisaatioenergiaan. Elektroneilla, joilla on alhainen ionisaatioenergia, on matala elektronegatiivisuus, koska niiden ytimet eivät kohdista voimakasta houkuttelevaa voimaa elektroniin. Elementeillä, joilla on korkea ionisaatioenergia, on korkea elektronegatiivisuus johtuen ytimen voimakkaasta elektroneihin kohdistamasta vetovoimasta. Ryhmässä elektronegatiivisuus vähenee, kun atomiluku kasvaa, johtuen valenssielektronin ja ytimen välisen etäisyyden lisääntymisestä (suurempi atomisäde). Esimerkki sähköpositiivisesta (ts. Matalasta elektronegatiivisuudesta) elementistä on cesium; esimerkki erittäin elektronegatiivinen elementti on fluori.

Liikkuu vasemmalle → oikealle

• Atomisäde pienenee
• Ionisointienergia kasvaa
• Elektronien affiniteetti kasvaa yleensä (paitsi Jalokaasu-elektronien affiniteetti lähellä nollaa)
• Elektronegatiivisuus kasvaa

Liikkuva yläosa → alhaalta

• Atomisäde kasvaa
• Ionisointienergia vähenee
• Elektroni-affiniteetti yleensä vähentää ryhmän liikkumista
• Elektronegatiivisuus vähenee