Trendy we właściwościach chemicznych pierwiastków

Jak wspomniano powyżej, charakterystyczną właściwością chemiczną atomu metalu jest utrata jednego lub więcej ze swoich elektronów w celu utworzenia jonu dodatniego. Jednakże, niektóre metale tracą elektrony znacznie łatwiej niż inne. W szczególności, cez (Cs) może oddać swój elektron walencyjny łatwiej niż lit (Li). W rzeczywistości, dla metali alkalicznych (pierwiastki z grupy 1), łatwość oddawania elektronu zmienia się w następujący sposób: Cs > Rb > K > Na > Li przy czym prawdopodobieństwo utraty elektronu przez Cs jest największe, a przez Li najmniejsze. W dół grupy, metale stają się bardziej prawdopodobne, aby stracić elektron, ponieważ elektron jest usuwany leży coraz dalej od dodatniego jądra. To znaczy, elektron tracony z Cs aby utworzyć Cs+ leży w znacznie większej odległości od atrakcyjnego dodatniego jądra – i dlatego jest łatwiejszy do usunięcia – niż elektron, który musi być usunięty z atomu litu aby utworzyć Li+. Ta sama tendencja jest również widoczna wśród pierwiastków Grupy 2 (metale ziem alkalicznych); im dalej w dół w grupie przebywa metal, tym bardziej prawdopodobne jest, że straci elektron.

Tak jak metale różnią się nieco w swoich właściwościach, tak samo niemetale. Zgodnie z ogólną zasadą, najbardziej aktywne chemicznie metale pojawiają się w lewym dolnym rogu układu okresowego, podczas gdy najbardziej aktywne chemicznie niemetale pojawiają się w prawym górnym rogu. Właściwości semimetali lub metaloidów leżą pomiędzy metalami i niemetalami.

Energia jonizacji pierwiastka jest energią wymaganą do usunięcia elektronu z pojedynczego atomu. Tutaj M(g) reprezentuje metal w stanie pary.

Atomy metali tracą elektrony na rzecz atomów niemetali, ponieważ metale mają zwykle stosunkowo niskie energie jonizacji. Metale na dole grupy tracą elektrony łatwiej niż te na górze. Oznacza to, że energie jonizacji mają tendencję do zmniejszania się w kierunku od góry do dołu grupy. Niemetale, które znajdują się w prawym rejonie układu okresowego, mają stosunkowo duże energie jonizacji i dlatego mają tendencję do zyskiwania elektronów. Energie jonizacji na ogół rosną w danym okresie od lewej do prawej strony. Tak więc pierwiastki, które występują w lewym dolnym rejonie układu okresowego mają najniższe energie jonizacji (i dlatego są najbardziej aktywnymi chemicznie metalami), podczas gdy pierwiastki, które występują w prawym górnym rejonie układu okresowego mają najwyższe energie jonizacji (i dlatego są najbardziej aktywnymi chemicznie niemetalami).

Jak wspomniano powyżej, kiedy pierwiastek niemetaliczny reaguje z pierwiastkiem metalicznym, elektrony są przenoszone z atomów metalu na atomy niemetalu, tworząc odpowiednio jony dodatnie (kationy) i jony ujemne (aniony). W ten sposób powstaje związek jonowy. Na przykład, lit i fluor (F) reagują tworząc fluorek litu (LiF), który zawiera jony Li+ i F-.

W przeciwieństwie do tego, gdy dwa pierwiastki niemetaliczne reagują, atomy łączą się w cząsteczki poprzez wymianę elektronów. Wiązania utworzone przez wymianę elektronów między atomami nazywane są wiązaniami kowalencyjnymi. Elektrony są raczej dzielone niż przenoszone, ponieważ dwa atomy niemetali mają porównywalną siłę przyciągania dla elektronów w wiązaniu. Na przykład, gazowy fluor składa się z cząsteczek F2, w których atomy fluoru są związane ze sobą poprzez współdzielenie pary elektronów, po jednym z każdego atomu. Ponadto, wodór i fluor reagują tworząc fluorowodór, który zawiera cząsteczki HF. Atomy wodoru i fluoru są związane ze sobą parą elektronów, z których jeden przypada na atom wodoru, a drugi na atom fluoru. Chociaż elektrony są dzielone pomiędzy atomy wodoru i fluoru, to w tym przypadku nie są one dzielone równo. Jest to jasne z faktu, że cząsteczka HF jest polarna; atom wodoru ma częściowy ładunek dodatni (δ+), podczas gdy atom fluoru ma częściowy ładunek ujemny (δ-): H-F
δ+ δ- (W tym przykładzie symbol δ oznacza liczbę mniejszą niż jeden.) Ta elektryczna polarność występuje, ponieważ współdzielone elektrony spędzają więcej czasu w pobliżu atomu fluoru niż atomu wodoru. Oznacza to, że fluor ma większe powinowactwo do współdzielonych elektronów niż wodór. To prowadzi do polarnego wiązania kowalencyjnego.

Zdolność atomu do przyciągania elektronów dzielonych z innym atomem jest określana jako jego elektroujemność. Względna elektronegatywność różnych atomów może być określona poprzez pomiar biegunowości wiązań z udziałem danych atomów. Fluor ma największą wartość elektronegatywności (4,0, według skali Paulinga), a cez i frank mają najmniejsze wartości (odpowiednio 0,79 i 0,7). Ogólnie rzecz biorąc, atomy niemetali mają wyższe wartości elektroujemności niż atomy metali. W układzie okresowym, elektronegatywność zazwyczaj wzrasta przy przechodzeniu przez okres i maleje przy schodzeniu w dół grupy. Kiedy pierwiastki o bardzo różnej elektroujemności (takie jak fluor i cez) wchodzą w reakcję, jeden lub więcej elektronów zostaje przeniesionych, tworząc związek jonowy. Na przykład, cez i fluor reagują tworząc CsF, który zawiera jony Cs+ i F-. Gdy reagują atomy niemetali o różnej elektroujemności, tworzą cząsteczki z polarnymi wiązaniami kowalencyjnymi.

Inną ważną właściwością atomu jest rozmiar atomu. Rozmiary atomów różnią się; atomy generalnie mają tendencję do powiększania się w dół grupy w układzie okresowym i zmniejszania się w kierunku od lewej do prawej w całym okresie.

.