Av Veronica Mitchell Uppdaterad 30 augusti 2022
statu-nascendi/iStock/GettyImages
Atomer reagerar genom att ta emot, förlora eller dela elektroner. Deras reaktivitet beror på hur lätt de kan ändra sitt yttre elektronskal.
Atomer är byggda av tre subatomära partiklar:protoner, neutroner och elektroner. Atomnumret – antalet protoner – identifierar grundämnet; till exempel är varje atom med sex protoner kol. Neutrala atomer upprätthåller lika många positivt laddade protoner och negativt laddade elektroner. Elektroner kretsar kring kärnan i energinivåer, eller skal, som är anordnade närmast längst bort från kärnan. Varje skal kan endast rymma ett begränsat antal elektroner, så de yttersta elektronerna – kända som valenselektroner – är avgörande för att bestämma kemiskt beteende.
Eftersom antalet elektroner är lika med antalet protoner, har de flesta atomer ett delvis fyllt yttre skal. När atomer möter andra arter tenderar de att uppnå ett fullt valensskal, antingen genom att förlora elektroner, få elektroner eller dela elektroner genom kovalenta bindningar. Denna drivning mot en stabil konfiguration gör det möjligt för kemister att förutsäga en atoms reaktivitet genom att undersöka dess elektronkonfiguration. Ädelgaser som neon och argon är inerta eftersom de redan har ett fullständigt yttre skal och de deltar sällan i reaktioner om de inte utsätts för extrema förhållanden.
Det periodiska systemet ordnar grundämnen så att atomer med liknande egenskaper visas i samma kolumn eller grupp. Element i grupp 1 – natrium, kalium och andra – innehåller var och en en enda valenselektron som hålls svagt av kärnan. Följaktligen förlorar dessa atomer lätt den elektronen, vilket gör dem mycket reaktiva. Däremot har element i grupp 17 en tom plats i sitt yttre skal; de är ivriga att acceptera en elektron, vilket förklarar deras höga elektronegativitet och reaktivitet.
Jonisationsenergi (I.E.) är den energi som krävs för att avlägsna en elektron från en atom. En låg första joniseringsenergi indikerar att en atom lätt kan avge sin yttre elektron. Jonisationsenergier mäts för successivt avlägsnande av elektroner:den första I.E. tar bort den yttersta elektronen, den andra tar bort nästa osv. Till exempel har kalcium (Grupp 2) en första I.E. på 590 kJmol⁻¹ och en andra I.E. på 1145 kJmol⁻¹, men en markant högre tredjedel I.E. av 4912 kJmol⁻¹. Dessa värden tyder på att kalcium vanligtvis förlorar sina två första elektroner under kemiska reaktioner.
Elektronaffinitet (Eₐ) mäter hur lätt en atom tar emot en elektron. En mycket negativ elektronaffinitet indikerar en stark tendens att få en elektron. Fluor, det mest reaktiva elementet, har en elektronaffinitet på –328 kJmol⁻¹, vilket gör det exceptionellt angeläget att ta emot elektroner. Liksom joniseringsenergier avslöjar successiva elektronaffiniteter hur ett element kommer att bete sig när det interagerar med andra arter.
