Elementen är tillverkade av atomer, och atomens struktur bestämmer hur det kommer att verka när det interagerar med andra kemikalier. Nyckeln till att bestämma hur en atom kommer att verka i olika miljöer ligger i arrangemanget av elektroner inom atomen.

TL; DR (för länge, läste inte)

När en atom reagerar , det kan vinna eller förlora elektroner, eller det kan dela elektroner med en närliggande atom för att bilda en kemisk bindning. Den lätthet som en atom kan få, förlora eller dela med elektroner bestämmer dess reaktivitet.

Atomstruktur

Atomer består av tre typer av subatomär partikel: protoner, neutroner och elektroner. Identiteten hos en atom bestäms av dess protonnummer eller atomnummer. Exempelvis är vilken som helst atom som har 6 protoner klassad som kol. Atomer är neutrala enheter, så de har alltid lika många positivt laddade protoner och negativt laddade elektroner. Elektronerna sägs cirkulera den centrala kärnan, hållen i position genom den elektrostatiska attraktionen mellan den positivt laddade kärnan och elektronerna själva. Elektronerna är anordnade i energinivåer eller skal: definierade områden av rymden runt kärnan. Elektroner upptar de lägsta tillgängliga energinivåerna, det vill säga närmast kärnan, men varje energinivå kan bara innehålla ett begränsat antal elektroner. Positionen för de yttersta elektronerna är nyckeln för att bestämma beteendet hos en atom.

Full yttre energinivå

Antalet elektroner i en atom bestäms av antalet protoner. Det betyder att de flesta atomer har en delvis fylld yttre energinivå. När atomer reagerar tenderar de att försöka uppnå en fullständig yttre energinivå, antingen genom att förlora yttre elektroner, genom att få extra elektroner eller genom att dela elektroner med en annan atom. Det betyder att det är möjligt att förutse en atoms beteende genom att undersöka dess elektronkonfiguration. Ädelgaser som neon och argon är kända för sin inerta karaktär: De deltar inte i kemiska reaktioner utom i mycket extrema förhållanden, eftersom de redan har en stabil full yttre energinivå.

Det periodiska systemet

Elementens periodiska tabell är ordnat så att element eller atomer med liknande egenskaper grupperas i kolumner. Varje kolumn eller grupp innehåller atomer med ett liknande elektronarrangemang. Till exempel innehåller element som natrium och kalium i den vänstra kolumnen i det periodiska systemet varje elektron 1 i sin yttersta energinivå. De sägs vara i Grupp 1, och eftersom yttreelektronen endast är svagt attraherad av kärnan, kan den gå förlorad lätt. Detta gör grupp 1-atomer mycket reaktiva: De förlorar lätt sin yttre elektron i kemiska reaktioner med andra atomer. På samma sätt har element i grupp 7 en enda ledighet i sin yttre energinivå. Eftersom alla yttre energinivåer är stabila, kan dessa atomer lätt locka en extra elektron när de reagerar med andra ämnen.

Ionisering Energi

Ioniseringsenergi (IE) är ett mått på enkelheten med vilka elektroner kan avlägsnas från en atom. Ett element med en låg joniseringsenergi kommer att reagera lätt genom att förlora dess yttre elektron. Ioniseringsenergi mäts för successiv avlägsnande av varje elektron av en atom. Den första joniseringsenergin avser den energi som krävs för att avlägsna den första elektronen; den andra joniseringsenergin avser den energi som krävs för att avlägsna den andra elektronen och så vidare. Genom att undersöka värdena för successiva joniseringsenergier hos en atom kan dess troliga beteende förutspås. Exempelvis har grupp 2-elementet kalcium ett lågt 1 I.E. av 590 kilojoules per mol och en relativt låg 2: e I.E. av 1145 kilojoules per mol. Emellertid den 3: e I.E. är mycket högre vid 4912 kilojoules per mol. Detta tyder på att när kalcium reagerar är det troligt att man förlorar de två första lättlättbara elektronerna.

Elektronaffinitet

Elektronaffinitet (Ea) är ett mått på hur lätt en atom kan få extra elektroner . Atomer med låga elektronaffärer tenderar att vara mycket reaktiva, till exempel är fluor det mest reaktiva elementet i det periodiska systemet och det har en mycket låg elektronaffinitet vid -328 kilojoules per mol. Liksom med joniseringsenergi har varje element en serie värden som representerar elektronaffiniteten att lägga till den första, andra och tredje elektronen och så vidare. Återigen ger de efterföljande elektronaffärer av ett element en indikation på hur det kommer att reagera.