Валентни електрони и йонни съединения

В това видео ще оценим още повече колко полезна е периодичната система на елементите. По-точно ще се фокусираме върху групите в периодичната система на елементите. Когато казваме група, ние просто имаме предвид колона. Ще видиш, че макар да са в една и съща група, елементите имат различни атомни номера, но имат сходни свойства. Причината да имат сходни свойства е в това, че в повечето случаи имат еднакъв брой валентни електрони. Спомни си, че валентните електрони участват в реакциите, те са тези, които влизат във взаимодействия. И тъй като елементите с еднакъв брой валентни електрони ще реагират по еднакъв начин, те образуват еднакви йони. Еднакви йони. Те имат еднаква роля в йонните съединения. За целите на това видео ще се фокусирам най-вече върху крайните групи в периодичната таблица, групите отляво и отдясно, защото те са най-близко до това да имат пълен външен слой, или като отдадат електрони, или като привлекат електрони. Само да си припомним какво означава да имат пълен външен слой. Хората принципно се сещат за правилото на октета. Втори, трети, четвърти, пети и т.н. външен слой, са пълни, когато имат осем електрона. Изключение от правилото е първи слой, който се запълва с два електрона. Хелият, който има само два електрона, е много, много стабилен. Най-солидното потвърждение на това октетно правило е 18-та група ето тук, т.нар. благородни газове. Наричат се благородни газове, защото те са химически инертни, не влизат в химически взаимодействия с никой друг. И това е така, защото благодородните газове имат запълнени външни слоеве. Външният слой на хелия е първи слой и той е запълнен. Външният слой на неона е втори слой и той е запълен. Външният слой на аргона е трети и е пълен, и така нататък. Но ако отидем в съседната група, отляво на благородните газове, там са халогените. Халогените имат седем валентни електрона. Досещаш се, че им липсва само един електрон, за да имат конифигурация като инертните газове, които са вдясно от тях. Значи тези халогени тук, те много искат да привлекат електрон, като така образуват отрицателен йон или анион. Понякога ще срещаш флуора като флуориден анион, който има заряд –1. Ще срещаш хлора като отрицателен йон със заряд –1, като хлориден анион. Мога още да продължавам. Ще срещаш йода с един привлечен електрон, и заряд –1. Една стъпка наляво и сме в групата на кислорода – кислород, сяра и т.н. Тези елементи имат шест валентни електрона. За тях е по-лесно да допълнят външния си слой, като привлекат два електрона, отколкото да загубят шест електрона. Така че тези елементи също обичат да привличат електрони. Затова ще срещаме кислорода като оксиден анион. Той присъединява два електрона, свива ги от някой друг. Сярата образува сулфиден анион. В другия край на периодичната система има група от елементи, които имат един валентен електрон. По-специално това са тези, които са в червено, така наречените алкални метали, за които е по-лесно да отдадат един електрон, за да останат с запълнен външен слой, отколкото да привлекат седем електрона. Водородът е изключение, защото той не трябва да привлича седем електрона, за да запълни външния си слой, а само един. Водородът може да отдаде един електрон, и да остане без електрони, или може да привлече един електрон, и тогава ще има пълен външен слой като хелия. Но когато говорим за йонни съединения, тези алкални метали са наистина едни от най-интересните участници. Защото, досещаш се, за да станат стабилни, те са склонни да отдават един електрон. Така че често ще ги срещаш с един отдаден електрон и заряд +1. Често ще срещаш литиев йон със заряд +1, натриев йон със заряд +1, калиев йон със заряд +1. По принцип това важи за всички елементи от първа група А какво да кажем за елементите от втора група, познати още като алкалоземни метали? За тях е по-лесно да отдадат два електрона, отколкото да привлекат шест електрона във външния си слой. Обикновено ще срещаш берилия със заряд +2. Той може да отдаде два електрона. Магнезият ще има заряд +2. Калцият ще има заряд +2. Като казахме това, как очакваш елементите в левия край и елементите в десния край да образуват йонни съединения? Вероятно се досещаш, че ако имаш алкален метал в присъствието на халоген, ще протече бурна реакция. Реакцията ще бъде бурна, защото това иска да отдаде своя електрон, а този елемент иска да приеме електрон. И точно това ще се случи. Електроните напускат елемента от първа група и отиват при халогенния елемент. В този процес може да се отдели много енергия, и се получава йонно съединение. Например литият отдава електрон и остава със заряд +1. Този положителен йон е силно привлечен от хлоридния анион, който е взел един електрон. Това може да е същият електрон, или може да го е взел от друг литиев атом. Така тези два йона се привличат силно и се получава литиев хлорид. Всеки от алкалните метали може да влезе в тази роля в йонното съединение на мястото на лития. Често срещано е натриев хлорид. Това е готварската сол. Често срещано е калиев хлорид и така нататък. От другата страна флуорът, бромът или йодът могат да играят ролята на хлора. Така че може да срещнеш натриев йодид или калиев йодид. Повтарям, алкалният метал отдава един електрон, а халогенът приема един електрон, след което те се привличат взаимно и образуват това йонно съединение. Какъв тип йонно съединение може да се получи с елементите от втора група? Да вземем калция например. Логично е калцият да отдаде двата си електрона, за да има стабилен външен слой, да има конфигурация като тази на аргона. Ако той отдаде два електрона, тогава ще има заряд +2. Можеш да си представиш, че тези два електрона ще отидат при два различни атома йод. Всеки от тях ще има заряд –1, което умножено по две... и какво йонно съединение ще се получи? Ще имаме един калциев йон и два йодидни. Полученото йонно съединение всъщност е калциев йодид, където калцият има заряд +2, а всеки от йодните йони има заряд –1, и тъй като те са два, общият заряд става неутрален. Какво ще се случи между калций и кислород? Калцият е склонен да отдаде два електрона, кислородът иска да присъедини два електрона, и се получава калциев оксид. Ще спра дотук. Голямата картина тук е, че колоната, в която се намира елементът, казва много за реактивността, тъй като ни казва принципно колко валентни електрона има. Атомите са най-стабилни, когато имат пълен външен слой, което ни помага да предвидим дали за тях е по-лесно да отдадат електрони и да образуват положителен йон, или да привлекат електрони и да образуват отрицателни йони. Оттук може да се предвиди какъв тип йонни съединения могат да образуват различните елементи.