Jaki jest najbardziej metaliczny pierwiastek?

W układzie okresowym metaliczny charakter wzrasta od prawej do lewej w całym okresie i od góry do dołu w całej grupie. Z tego powodu najbardziej metalicznym pierwiastkiem w układzie okresowym jest Francium.

Jednak frank jest pierwiastkiem, który ma niestabilne jądro i dlatego szybko rozpada się, tworząc inne mniejsze jądra. To bardzo utrudnia naturalne znalezienie franka. W rzeczywistości jest to jeden z najrzadziej występujących metali w skorupie ziemskiej, występujący naturalnie tylko w rudach innych pierwiastków promieniotwórczych, takich jak uran, gdzie nieustannie tworzą się jądra fransu, uzupełniając każdą ilość, która rozpada się w czasie.

Cesium chce tytułu

Fakt, że frank jest tak niestabilny i że jest zwykle syntetyzowany sztucznie tylko w akceleratorach cząstek, powoduje, że wielu uważa frans za pierwiastek syntetyczny i dlatego nie uważa go za kandydata na najbardziej stabilny pierwiastek, metal. Dla tych, którzy myślą w ten sposób, cez, który znajduje się tuż nad fransem w układzie okresowym pierwiastków, jest najbardziej metalicznym pierwiastkiem występującym naturalnie (z naciskiem na naturalny).

Argument ten jest w pełni słuszny w przypadku pierwiastków syntetycznych, ponieważ można je otrzymać jedynie w niewielkich ilościach i jedynie na ułamki sekundy, co sprawia, że ​​jakakolwiek eksperymentalna ocena ich właściwości fizycznych i chemicznych jest prawie niemożliwa. Jednak bez względu na to, jak niestabilny jest, francium występuje w przyrodzie i zmierzono wiele właściwości określających jego metaliczny charakter.

Z drugiej strony można argumentować, że frank nie ma zastosowania jako metal, ponieważ ostatecznie rozpadnie się, tworząc inne pierwiastki. To również ważny argument.

Dlatego od teraz będziemy uważać frans za najbardziej metaliczny pierwiastek w układzie okresowym, a cez za najbardziej metaliczny „stabilny” pierwiastek w układzie okresowym.

Następnie zbadamy, co sprawia, że ​​pierwiastek jest metalem i dlaczego te pierwiastki w lewym dolnym rogu układu okresowego pierwiastków są najlepszymi znanymi nam metalami.

Właściwości metali

Metale to pierwiastki charakteryzujące się następującymi właściwościami:

• Są dobrymi przewodnikami ciepła i elektryczności.
• Większość to ciała stałe o wysokiej temperaturze topnienia.
• Mają metaliczny połysk.
• Są plastyczne, to znaczy można je rozciągać, tworząc długie druty.
• Są plastyczne, to znaczy można je kruszyć, tworząc cienkie arkusze.
• Mają wysoką gęstość.
• Zwykle mają niewiele elektronów na powłoce walencyjnej.
• Są to najmniej elektroujemne elementy układu okresowego, to znaczy są elektrododatnie.
• Mają niskie energie jonizacji, co bardzo ułatwia usuwanie elektronów z powłoki walencyjnej w celu utworzenia kationów.
• Mają wysokie powinowactwo elektronowe, co oznacza, że ​​bardzo trudno jest je przekształcić w aniony (prawie niemożliwe w normalnych warunkach).

Okresowy trend właściwości metalicznych

Zrozumienie, dlaczego frank jest pierwiastkiem najbardziej metalicznym, wymaga zrozumienia, jak zmieniają się jego właściwości fizyczne i chemiczne w układzie okresowym. Wiele z tych właściwości ma przewidywalne zachowanie podczas porównywania elementów grupy lub okresu, aw większości przypadków wynika to z konfiguracji elektronowej atomów i efektywnego ładunku jądrowego.

Trend okresowy i konfiguracja elektroniczna

Konfiguracja elektronowa składa się ze sposobu, w jaki elektrony są rozmieszczone na różnych orbitalach, które posiada atom. W układzie okresowym pierwiastki należące do tego samego okresu mają elektrony walencyjne na tym samym poziomie energii. Oznacza to, że mają tę samą powłokę walencyjną.

Z drugiej strony pierwiastki należące do tej samej grupy zwykle mają tę samą konfigurację elektronową powłoki walencyjnej i różnią się jedynie poziomem energii tej powłoki walencyjnej. Gdy przechodzimy od prawej do lewej grupy, pierwiastki mają coraz mniej elektronów walencyjnych, aż metale alkaliczne mają tylko jeden.

Okresowy trend energii jonizacji

Energia jonizacji odpowiada ilości energii, którą należy zainwestować, aby usunąć najbardziej zewnętrzny elektron w stanie podstawowym z atomu w stanie gazowym. Dlatego mierzy, jak łatwo jest usunąć elektron z atomu.

Właściwość ta zależy od tego, jak mocno elektrony walencyjne są związane z jądrem, a także od stabilności elektronowej kationu, który powstaje w wyniku utraty elektronu. Ten pierwszy zależy od efektywnego ładunku jądrowego odczuwanego przez elektrony walencyjne, który gwałtownie spada z jednego okresu na drugi z powodu wzrostu liczby elektronów ekranujących. Z biegiem czasu efektywny ładunek jądrowy wzrasta wraz ze wzrostem całkowitego ładunku jądra, ale ekranowanie elektronów nie (ponieważ znajduje się w tej samej powłoce walencyjnej).

Z drugiej strony stabilność kationu, który powstaje w wyniku utraty elektronu, zależy od konfiguracji elektronowej tego kationu. Gdy poruszamy się od prawej do lewej strony układu okresowego pierwiastków, ponieważ pierwiastki mają coraz mniej elektronów walencyjnych, utrata elektronu zbliża je do konfiguracji elektronowej gazu szlachetnego.

W konsekwencji energia jonizacji maleje w dół iw lewo.

W przypadku metali alkalicznych, takich jak cez i frank, które mają tylko jeden elektron walencyjny, pierwiastki te mogą uzyskać konfigurację elektronową gazu szlachetnego, tracąc ten pojedynczy elektron, dlatego mają najniższą energię jonizacji w całym układzie okresowym.

Okresowy trend elektroujemności

Po części ze względu na wzrost efektywnego ładunku jądrowego w miarę przesuwania się w prawo i w górę układu okresowego, elektroujemność wzrasta w tym samym kierunku. Dzieje się tak, ponieważ elektroujemność jest miarą zdolności atomu do przyciągania elektronów w wiązaniu chemicznym.

W konsekwencji, gdy efektywny ładunek jądrowy zmniejsza się w lewo iw dół, elektroujemność zmniejsza się w tym samym kierunku, czyniąc cez i frank dwoma najmniej elektroujemnymi (lub najbardziej elektrododatnimi) pierwiastkami w układzie okresowym.

reaktywność chemiczna

Elektroujemność określa między innymi rodzaje wiązań chemicznych, które pierwiastki mogą tworzyć w połączeniu z innymi. Typową cechą metali jest ich skłonność do reagowania z niemetalami w celu utworzenia soli i tlenków. Im większa różnica elektroujemności między dwoma reagującymi pierwiastkami, tym większa tendencja do tworzenia związków jonowych. Z tego powodu franc i cez są najbardziej reaktywnymi pierwiastkami ze wszystkich metali, reagując gwałtownie z wodą, tworząc jonowe wodorotlenki, jak również z innymi niemetalami, tworząc silnie jonowe sole halogenkowe.

Inne właściwości, które nie wykazują wyraźnego trendu okresowego

temperatura topnienia

Z pewnymi wyjątkami, takimi jak rtęć i niektóre inne metale, większość pierwiastków metalicznych ma wysoką temperaturę topnienia. W przeciwieństwie do poprzednich właściwości, temperatura topnienia jest właściwością, która nie wykazuje wyraźnie okresowego zachowania. Dzieje się tak, ponieważ związek między liczbą atomową a konfiguracją elektronową nie jest tak prosty, jak w poprzednich przypadkach.

Ogólnie rzecz biorąc, temperatura topnienia ma tendencję do wzrostu w dół układu okresowego, ale zachowanie w okresie nie jest jednolite. W rzeczywistości najpierw ma tendencję do wzrostu przy przechodzeniu od metali alkalicznych do metali przejściowych, a następnie ponownie maleje przy przechodzeniu do bloku p układu okresowego.

Oznacza to, że z punktu widzenia temperatury topnienia ani franc, ani cez nie zajmują pierwszego miejsca.

przewodność

Pod względem przewodności cieplnej i elektrycznej ani cez, ani frank nie są tak naprawdę mistrzami. Na przykład cez ma przewodność elektryczną 4,88,10 ⁶ S/m, co stanowi mniej niż jedną dziesiątą przewodności srebra, najbardziej przewodzącego metalu w układzie okresowym. Coś podobnego dzieje się przy porównaniu tych dwóch pierwiastków ze złotem, które jest najlepszym przewodnikiem ciepła. Jednak zarówno cez, jak i frank są nadal doskonałymi przewodnikami, więc brak pierwszego miejsca niekoniecznie oznacza, że ​​generalnie nie mają one bardziej metalicznego charakteru niż inne metale.

Istnieją inne właściwości metaliczne, które również nie mają dobrze określonego zachowania okresowego i dla których cez i frank nie są najlepszymi przedstawicielami. Jednak w ten sam sposób te właściwości, do których należą gęstość, plastyczność i ciągliwość, występują w dużym stopniu w tych dwóch pierwiastkach, więc brak pierwszej pozycji nie oznacza, że ​​nie uważamy ich za najbardziej metaliczne pierwiastki z układ okresowy.

Bibliografia

Bolívar, G. (2021, 14 marca). Metaliczny charakter . skazany na dożywocie. https://www.lifeder.com/caracter-metalico-elementos/

Educaplus.org. (nd). Właściwości elementu . http://www.educaplus.org/elementos-quimicos/propiedades/energia-ionizacion-1.html

Wiedza jest praktyczna. (2013, 1 maja). Jak CHARAKTER METALICZNY wzrasta w układzie okresowym . https://www.saberespractico.com/quimica/%C2%BFcomo-saber-que-elemento-quimico-tiene-mayor-caracter-metalico/

AllTheFacts.com. (nd). Jakie pierwiastki mają najbardziej metaliczny charakter? Wszystkie fakty. https://todosloshechos.es/cuales-son-los-elementos-con-mayor-caracter-metalico

Laboratorium Chemiczne TP. (nd). Właściwości okresowe . Laboratorium Chemiczne TP. https://www.tplaboratorioquimico.com/quimica-general/la-tabla-periodica/propiedades-periodicas.html