Os elementos são compostos de átomos e a estrutura do átomo determina como se comportará ao interagir com outros produtos químicos. A chave para determinar como um átomo se comportará em diferentes ambientes está no arranjo de elétrons dentro do átomo.

TL; DR (muito longo; não lidos)

Quando um átomo reage pode ganhar ou perder elétrons, ou pode compartilhar elétrons com um átomo vizinho para formar uma ligação química. A facilidade com que um átomo pode ganhar, perder ou compartilhar elétrons determina sua reatividade.

Estrutura atômica

Átomos consistem em três tipos de partículas subatômicas: prótons, nêutrons e elétrons. A identidade de um átomo é determinada pelo seu número de próton ou número atômico. Por exemplo, qualquer átomo com 6 prótons é classificado como carbono. Os átomos são entidades neutras, então eles sempre têm números iguais de prótons positivamente carregados e elétrons carregados negativamente. Dizem que os elétrons orbitam o núcleo central, mantido em posição pela atração eletrostática entre o núcleo positivamente carregado e os próprios elétrons. Os elétrons estão dispostos em níveis de energia ou conchas: áreas definidas de espaço ao redor do núcleo. Os elétrons ocupam os níveis mais baixos de energia disponíveis, isto é, o mais próximo do núcleo, mas cada nível de energia só pode conter um número limitado de elétrons. A posição dos elétrons mais externos é fundamental na determinação do comportamento de um átomo.

Nível Total de Energia Exterior

O número de elétrons em um átomo é determinado pelo número de prótons. Isso significa que a maioria dos átomos tem um nível de energia externa parcialmente preenchido. Quando os átomos reagem, eles tendem a tentar alcançar um nível de energia exterior completo, seja perdendo elétrons externos, ganhando elétrons extras ou compartilhando elétrons com outro átomo. Isso significa que é possível prever o comportamento de um átomo examinando sua configuração eletrônica. Gases nobres como o néon e o argônio são notáveis ​​por seu caráter inerte: eles não tomam parte em reações químicas, exceto em circunstâncias extremas, pois já possuem um nível de energia totalmente estável.

A tabela periódica

A Tabela Periódica dos Elementos é organizada de forma que os elementos ou átomos com propriedades semelhantes sejam agrupados em colunas. Cada coluna ou grupo contém átomos com um arranjo de elétrons similar. Por exemplo, elementos como sódio e potássio na coluna da esquerda da Tabela Periódica contêm 1 elétron em seu nível de energia mais externo. Dizem que eles estão no Grupo 1, e como o elétron externo é apenas fracamente atraído pelo núcleo, ele pode ser facilmente perdido. Isso torna os átomos do Grupo 1 altamente reativos: eles perdem prontamente seu elétron externo em reações químicas com outros átomos. Da mesma forma, os elementos do Grupo 7 têm uma única vaga em seu nível de energia externa. Como os níveis de energia externa total são os mais estáveis, esses átomos podem facilmente atrair um elétron adicional quando reagem com outras substâncias.

Energia de ionização

Energia de ionização (IE) é uma medida da facilidade com o qual os elétrons podem ser removidos de um átomo. Um elemento com baixa energia de ionização reagirá prontamente ao perder seu elétron externo. A energia de ionização é medida para a remoção sucessiva de cada elétron de um átomo. A primeira energia de ionização refere-se à energia necessária para remover o primeiro elétron; a segunda energia de ionização refere-se à energia necessária para remover o segundo elétron e assim por diante. Examinando os valores de energias de ionização sucessivas de um átomo, seu comportamento provável pode ser previsto. Por exemplo, o elemento do grupo 2, o cálcio, tem uma baixa 1ª I.E. de 590 quilojoules por mole e um relativamente baixo 2nd I.E. de 1145 quilojoules por mole. No entanto, o terceiro I.E. é muito maior em 4912 quilojoules por mole. Isso sugere que, quando o cálcio reage, é mais provável que ele perca os dois primeiros elétrons facilmente removíveis.

Afinidade eletrônica>

A afinidade eletrônica (Ea) é uma medida da facilidade com que um átomo pode ganhar elétrons extras . Átomos com baixa afinidade eletrônica tendem a ser muito reativos, por exemplo, o flúor é o elemento mais reativo na Tabela Periódica e tem uma afinidade eletrônica muito baixa em -328 kilojoules por mole. Assim como a energia de ionização, cada elemento possui uma série de valores representando a afinidade eletrônica da adição do primeiro, segundo e terceiro elétrons e assim por diante. Mais uma vez, as sucessivas afinidades eletrônicas de um elemento dão uma indicação de como ele reagirá.