Les éléments sont constitués d'atomes, et la structure de l'atome détermine la façon dont il va se comporter lors de l'interaction avec d'autres produits chimiques. La clé pour déterminer comment un atome va se comporter dans des environnements différents réside dans l'agencement des électrons au sein de l'atome. Quand un atome réagit, il peut gagner ou perdre des électrons, ou il peut partager des électrons par un atome voisin pour former une liaison chimique. La facilité avec laquelle un atome peut gagner, perdre ou partager électrons détermine sa réactivité.
Structure atomique
Atomes sont constitués de trois types de particules subatomiques: protons, neutrons et électrons. L'identité d'un atome est déterminée par le nombre de protons ou de numéro atomique. Par exemple, n'importe quel atome ayant 6 protons est classé comme le carbone. Atomes sont des entités neutres, de sorte qu'ils ont toujours le même nombre de protons chargés positivement et électrons chargés négativement. Les électrons sont dits en orbite le noyau central, maintenu en position par l'attraction électrostatique entre le noyau chargé positivement et les électrons eux-mêmes. Les électrons sont disposés dans les niveaux d'énergie ou de coquilles: zones définies de l'espace autour du noyau. Les électrons occupent les plus bas des niveaux d'énergie disponibles, à savoir le plus proche du noyau, mais chaque niveau d'énergie ne peut contenir qu'un nombre limité d'électrons. La position des électrons ultrapériphériques est déterminant dans le comportement d'un atome.
Niveau d'énergie extérieure
Le nombre d'électrons dans un atome est déterminée par le nombre de protons. Cela signifie la plupart des atomes ont un niveau d'énergie extérieure partiellement rempli. Quand les atomes réagissent, ils ont tendance à essayer d'atteindre un niveau complet d'énergie externe, soit en perdant des électrons externes, en gagnant des électrons supplémentaires ou en partageant des électrons avec un autre atome. Cela signifie qu'il est possible de prédire le comportement d'un atome en examinant sa configuration d'électrons. Gaz nobles tels que le néon et l'argon sont remarquables pour leur caractère inerte: ils ne prennent pas part à des réactions chimiques, sauf dans des circonstances extrêmes car ils ont déjà un niveau stable d'énergie externe complète.
Le Tableau Périodique
Le tableau périodique des éléments est agencé de sorte que des éléments ou des atomes ayant des propriétés similaires sont regroupés en colonnes. Chaque colonne contient des atomes ou groupe avec un arrangement électronique similaire. Par exemple, des éléments tels que le sodium et le potassium dans le gauche; colonne de gauche du Tableau Périodique contiennent chacun 1 électron dans leur niveau d'énergie plus à l'extérieur. Ils sont censés être dans le groupe 1, et parce que l'électron externe est seulement faiblement attiré vers le noyau, il peut être perdu facilement. Cela rend Groupe 1 atomes très réactif: Ils perdent facilement leur électron externe dans des réactions chimiques avec d'autres atomes. De même, les éléments du groupe 7 ont un seul poste vacant dans leur niveau d'énergie externe. Depuis niveaux pleins d'énergie extérieures sont les plus stables, ces atomes peuvent facilement attirer un électron supplémentaire quand ils réagissent avec d'autres substances.
Ionisation énergie
Énergie d'ionisation (IE) est une mesure de la facilité avec laquelle les électrons peuvent être enlevés à partir d'un atome. Un élément avec une énergie d'ionisation faible réagira facilement en perdre son électron extérieur. Énergie d'ionisation est mesurée pour l'enlèvement successif de chaque électron d'un atome. La première énergie d'ionisation se réfère à l'énergie nécessaire pour supprimer le premier électrons la deuxième énergie d'ionisation se réfère à l'énergie requise pour enlever le second électron et ainsi de suite. En examinant les valeurs des énergies d'ionisation successives d'un atome, son comportement probable peut être prédit. Par exemple, le groupe 2 a un élément calcium faible premier IE de 590 kilojoules par mole et une relativement faible 2ème IE de 1145 kilojoules par mole. Cependant, la 3ème I.E. est beaucoup plus élevé à 4912 kilojoules par mole. Ceci suggère que lorsque le calcium réagit il est le plus susceptible de perdre les deux premiers électrons facilement amovibles.
Electron Affinity
Affinité électronique (Ea) est une mesure de la façon dont facilement un atome peut gagner des électrons supplémentaires. Les atomes d'électrons avec des affinités faibles ont tendance à être très réactif, par exemple un atome de fluor est l'élément le plus réactif dans le Tableau Périodique et il a une très faible affinité électronique à -328 kilojoules par mole. Comme dans le cas énergie d'ionisation, chaque élément comporte une série de valeurs représentant l'affinité électronique de l'addition des première, deuxième et troisième électrons et ainsi de suite. Encore une fois, les affinités électroniques successives d'un élément donnent une indication de la façon dont il va réagir.