Tip:
Highlight text to annotate it
X
Dosud jsme se naučili něco málo o zjišťování elektronových
konfigurací.
Pojďme se podívat, jestli můžeme použít tuto informaci u skupiny prvků
z periodické tabulky a potom uhodnout, co by dělaly,
kdyby reagovaly s jinými prvky.
Takže pojďme si vypočítat elektronovou konfiguraci
pár prvků jen tak pro procvičení.
Takže, lithium, přímo tady.
Jak to bude vypadat?
Elektronová konfigurace lithia.
Máte první slupku, je to 1s2.
Dva elektrony tady.
A pak máte 2s1.
A někdy, abychom mohli být rychlí a získat zápis,
můžete si představit že elektronová konfigurace lithia
je přesně ta samá věc jako elektronová konfigurace hélia --
to je elektronová konfigurace helia -- plus 2s1.
Také bychom to mohli zapsat jako -- udělám to světle
modrou -- mohli bychom to zapsat jako helium, 2s1.
Což v podstatě znamená, že elektronová konfigurace
lithia je přesně stejná, jako byste zapsali
elektronovou konfiguraci helia a potom
napsali 2s1.
Mohli bychom to udělat ještě hodněkrát.
Řekněme, že chceme zjistit elektronovou
konfiguraci železa.
Místo toho, abychom si prošli celou tuhle věc, však víte je to
1s2, a potom je to 2s2 a pak 2p6.
Místo dělání celé téhle věci bychom mohli říct, OK,
železo má stejnou elektronovou konfiguraci.
Takže bychom mohli říct elektronová konfigurace železa je
stejná věc, jako elektronová konfigurace argonu.
Takže já prostě dám argon do závorek.
A pak dostanete 4s2.
A pak máte jedna, dvě, tři, čtyři, pět, šest.
Takže d6.
A učili jsme se, že když jste v d podslupce nebo
když jste v d-bloku periodické tabulky, tak ve skutečnosti
vyplňujete předchozí slupku.
Takže když jsme ve čtvrté periodě, v d-bloku,
zaplňujeme třetí slupku.
Takže 3d6.
A někdo se zeptal -- a to je zajímavá
otázka -- proč tomu tak je?
Proč to prostě nepokračuje?
Proč to nevyplní čtvrtou d slupku?
A způsob jakým o tom já přemýšlím -
protože věci v atomickém měřít nejsou vždycky
zrovna intuitivní - způsob, jakým si to představím je,
že atomů jsou větší a větší,
je víc a víc místa mezi orbitaly.
Například, takhle si to zobrazuju.
Když moje prvkní slupka vypadá takto.
Řekněme, že s orbital vypadá takto.
A potom tady nakreslíme p orbital,
ten vypadá nějak takto.
Tady bude druhá slupka,
zase s orbital a p orbital.
A další elektrony by potom chtěli
do třetí slupky, že?
Takže ji nakreslím taky - s orbital
a potom se zaplní i třetí p orbital.
Tady je to pořád snadné a intuitivní.
Takhle by ve skutečnosti ten elektronový obal nevypadal.
Třetí p orbital bych mohl nakreslit takto.
Tak nějak by vypadal.
Takhle by to potom vypadalo.
A teď začínáme čtvrtou slupku.
Uděláme čtvrtou slupku,
takže napřed zase s orbital
a teď namísto p-orbitalu
jsme teď u d-prvků.
Tady ještě dodělám nějaké popisky - 4s.
Tady je 3s,
tady 3p,
tady 2p,
tady 2s.
A 1s je tady uvnitř 2s.
Takže o to se moc starat nemusíte.
Ale proč teď máme zaplňovat d orbital předchozí slupky?
Teď když je atom větší a větší,
máme trochu místa mezi těmi předchozími orbitaly.
Takže teď když zaplníme 4s orbital,
ten je tady, tak se vrátíme a zaplníme ještě
3d orbital.
Takže se vrácíme o slupku zpátky a zaplňujeme
tady ty prázdné místa.
Takže tady ten orbital má nižší energii než tento.
Je třeba víc energie nacpat elektron
zpátky do 3d orbitalu než do 4s.
Ale když už je 3d orbital zaplněný,
můžeme zaplnit 4p, ten vypadá takto nějak.
Takže elektron raději načne čtvrtou slupku
než by naplnil 3d.
Ale ve chvíli, kdy už naplní 4s orbital,
je zase míň náročné zaplnit tady ty mezery než 4p.
Jak se elektronový obal zvětšuje a zvětšuje
je tu víc a víc místa.
Takže nakonec je tak velký,
že je místo i mezi d orbitaly,
takže se tam vejdou ještě další orbitaly
- f orbitaly.
Tak takto si to můžeme představit.
Samozřejmě se pohybujeme v měřítku atomů,
takže ve skutečnosti to vypadá jinak,
ale jako znázornění je to dost dobré.
Dobrá otázka je,
proč se zaplňuje třetí slupka,
když jsme ve čtvrté periodě.
Dobrá.
Tady je jednodušší zápis elektronové konfigurace železa.
Když to zapíšeme takhle, můžeme jednodušše zjistit,
kolik elektronů je ve vnější slupce.
V případě lithia máme jeden elektron
ve vnější slupce, ano?
Toto je ta poslední, vnější slupka.
A v ní jeden elektron.
A stejné je to tady.
V případě železa - kolik elektronů
je ve vnější slupce?
Číslo vnější slupky je vlastně to číslo periody, ve které jsme.
A toto je ta poslední slupka.
Takže tento 3d orbital má větší energii,
takže je potřeba víc energie na zaplnění 3d orbitalu.
A když přijde na nějakou reakci,
budou to elektrony v té vnější, takže 4s slupce,
které budou reagovat.
A kolik jich je?
Jsou dva.
A toto je důležitá věc.
Jsou dva.
Jsou tady dva elektrony ve vnější slupce.
A vlastně v poslední slupce budou vždy dva elektrony
pro kterýkoliv prvek z tady těch růžových.
Pro kterýkoliv z d-prvků.
Takže zaplní jako poslední slupku podle toho, v které jste periodě.
Řekněme, že jsme v periodě číslo pět.
Ano?
Mám konfiguraci 5s1.
5s2.
A pak se vrátíme zpátky, abychom
zaplnili 4d slupku.
Ano?
Ale pokud jde o to, kolik elektronů je v poslední slupce,
tedy v té páté, jsou to
vždycky dva elektrony.
Takže všechny tyto prvky budou mít dva elektrony
ve své vnější slupce.
V případě těchto ze čtvrté periody,
valenční elektrony budou 4s2, ano?
Protože pak se vrátíme a zaplníme 3d,
ale ty vnější jsou 4s2.
Takže tento má taky dva elektrony
ve své vnější slupce.
Kolik jich bude mít tato skupina?
Teď jsem použil slovo "skupina" a nejsem si jistý, jestli jsem to už vysvětlil,
takže skupina je sloupec v periodické tabulce.
A jak vidíte, pro skupinu je to vždy stejné.
Všechno v první skupině a jeden elektron
ve vnější slupce.
Jestli mi nevěříte, mrkněte na vodík.
Elektronová konfigurace vodíku je 1s1.
Vnější slupka je 1s.
A je v ní jeden elektron.
Ano?
A platí to pro celou tu skupinu.
Tyto prvky mají dva elektrony
ve vnější slupce.
A tyto prvky mají ty samé dva elektrony.
Ale později zaplňují ještě
d slupku.
Ale co se týče té vnější,
mají v ní jen dva eletrony.
Takže v případě čtvrté periody
jsme se vrátili a zaplnili
ještě 3d orbital.
A pak zase pokračujeme v obsazování čtvrté slupky.
Teď už jsme u p-prvků, ano?
Takže tento bude mít tři elektrony
ve vnější slupce.
Nebo můžete říct tři valenční elektrony.
Tady čtyři, pět, šest, sedm a osm.
Pojďme to zkusit ještě u jednoho, kdybyste mi třeba nevěřili.
Jaká je elektronová konfigurace pro Sn?
To je jaký prvek?
Sn znamená cín.
Takže máme Sn.
Jaká je elektronová konfigurace.
Cín bude mít tu samou elektronovou
konfiguraci jako krypton.
Kr je krypton.
Takový prvek opravdu existuje.
Takže bude mít stejnou
konfiguraci jako krypton.
Takže bych mohl vypsat celou elektronovou konfiguraci kryptonu
jen podle periodické tabulky,
ale takhle je to rychlejší.
Takže stejně jako krypton a potom 5s2.
Pak se vrátíme a zaplníme d orbital.
V tom je 10 elektronů.
Takže 4d10.
A pak se zaplňuje zase p-orbital
v páté slupce.
Takže 5p2.
Takže kolik má valenčních elektronů?
Valenčních elektronů
nebo elektronů ve vnější slupce?
Co je vnější slupka?
To je ta pátá.
Takže tyto a tyto.
Tyto elektrony mají vyšší energii než tyto.
Takže nejdřív se zaplní 5s orbital, ten má nižší energii,
takže je to snazší, potom až
4d orbital s vyšší energií.
Ale když se bavíme o tom, které elektrony budou reagovat,
a proto to zdůrazňuji, jsou tyto eletrony.
Ty budou reagovat s ostatními atomy.
Nebo někdy jen s ostatními elektrony.
Tento prvek má 4 vnější eletrony.
Tady to vidíte.
Čtyři vnější eletrony.
A protože vnější elektrony jsou ty,
které nás budou většinou zajímat,
můžeme to nakreslit takhle - jenom s těmi
vnějšími elektrony.
Takže vodík můžeme nakreslit takto.
Kreslíme jen ty vnější, valenční elektrony.
Valenční elektrony jsou jenom ty vnější.
Můžeme to zapsat takto,
tak.
Takže tohle nám řekne,
že mám jeden vnější elektron u vodíku.
A kdybych to chtěl nakreslit pro železo?
Železo je tady, správně?
Jak bych to nakreslil?
Mám dva elektrony ve vnější slupce,
takže pro železo by to bylo takto.
A elektrony jsou rády po párech.
Takže vezměme nějaký další příklad,
tady je Sn, to je cín.
Vezměme třeba uhlík.
Uhlík má čtyři elektrony ve své vnější slupce.
Takže uhlík můžeme zapsat takto.
Nebo kdybych je nechtěl spárovat můžu
to teoreticky zapsat i takto.
A teď můžou reagovat s ostatními atomy.
A teď co mi to vlastně říká,
že tento má jeden elektronve vnější slupce.
Tady ty modré vzácné plyny,
už jsme o nich trochu mluvili,
mají osm elektronů ve vnější slupce.
Jak mi to pomůže, když se snažím zjistit,
jak bude něco reagovat?
No, ukázalo se, že všechny atomy chtějí mít
osm elektronů ve vnější slupce.
A toto číslo je důležité.
Osm.
Chtějí mít osm elektronů
ve svých vnějších slupkách.
To je nejstabilnější konfigurace pro atomy.
Nebo můžete říct, že je to
nejstabilnější energetický stav atomu.
A proč je to číslo právě osm?
To je něco na zamyšlení.
Je to další z těch základních čísel,
která prostě vymyslela sama příroda.
A trochu jsem o tom přemýšlel.
Přece na tom něco musí být, když má atom v poslední
slupce osm eletronů, tak spolu nějak rezonují.
A taky si ani nijak nepřekáží.
Nebo se navzájem nechtějí vystrčit.
Na to opravdu neznám odpověď.
A upřímně, kdyby byl někdo schopný zodpovědět tu otázku,
proč právě přesně to číslo osm,
asi by udělali kariéru ve fyzice či chemii.
Ale skrze experimenty bylo zjištěno,
že atomy chtějí mít osm elektronů
ve své vnější slupce.
Takže je tu otázka,
když máme třeba draslík.
Ano?
Draslík má jeden elektron ve vnější slupce.
A pak máme třeba chlór,
ten má elektronů sedm.
Co si myslíte, že se stane, když
dáte draslík blízko chlóru?
Co se stane?
No jaká je nejjednodušší cesta k osmi elektronům
pro chlór?
Zatím jich má ve vnější slupce sedm.
Co je nejjednodušší?
Chce ten elektron opravdu, ale opravdu hodně.
A draslík chce mít samozřejmě taky osm elektronů
ve své vnější slupce.
Takže kdyby o jeden přišel,
rázem by jich tam osm měl, že?
Vnější slupka draslíku už by nebyla ta čtvrtá.
Byla by to ta třetí.
A měl by v ní osm elektronů.
Jeho konfigurace by vypadala jako ta argonu,
kdyby ztratil ten jeden elektron.
Takže by to byl stabilnější stav.
Takže když dáte draslík (nebo sodík) dohromady s chlórem,
co se stane?
Draslík se chce toho elektronu zbavit,
protože pak bude mít osm elektronů ve vnější slupce
a bude mít stejnou elektronovou konfiguraci jako argon.
A ten elektron přeskočí k chlóru
a potom tedy i chlór bude mít osm elektronů
ve vnější slupce
a taky bude mít elektronovou konfiguraci jako argon.
Takže tato skupina
se jmenuje alkalické kovy.
A příště budeme asi mluvit o tom,
proč se jmenují kovy.
Tato skupiny, ty alkalické kovy.
Vodík k nim vlastně nepatří,
o tom budeme taky mluvit.
Opravdu se chcou zbavit toho elektronu navíc.
A kvůli tomu jsou opravdu reaktivní,
zejména když mají na blízku
některý z těchto žlutých prvků,
ty se jmenují halogeny.
Ty zase chtějí všem ty elektrony ukrást,
protože jim chybí už jen jeden k těm vytouženým osmi.
Tyto se zase elektronu zbavují,
protože to jim stačí k dosažení osmi.
A proč není vodík zahrnut mezi alkalické kovy?
Protože vodík se toho jednoho elektronu nechce
zbavit zase tak moc jako tito ostatní.
Toto pravidlo, že každý prvek chce mít ve vnější slupce osm elektronů
je pravda pro všechny,
krom vodíku a hélia.
Vodík a hélium, protože mají jen jednu slupku,
jsou spokojení s těmi dvěma elektrony.
Takže vodík může přijít o elektron,
ale zrovna tak může jeden získat a být spokojený,
protože má plnou první slupku.
Ale všechny ty ostatní
se chcou těch elektronů zbavit.
Když lidé v chemii mluví o kovovém charakteru,
vlastně mluví o tom, jak moc se chce atom
zbavit svých elektronů.
Každopádně už mi došel čas.
V dalším videu budeme probírat skupiny
v periodické tabulce a trendy, které z nich
můžeme zjistit.