Một trong những thành tựu lớn ở cấp độ khoa học là việc phân loại và tổ chức các nguyên tố. Việc nghiên cứu các thuộc tính của vật chất có từ thời các nhà giả kim, các nhà khoa học của lĩnh vực này luôn tâm niệm tầm quan trọng của việc thiết lập một hệ thống phân loại, nó sẽ cho phép quản lý có trật tự các nguyên tố đã được biết đến vào thời điểm đó.
Do đó, sau nhiều nỗ lực, bảng độ điện tử nổi tiếng đã được phát triển, còn được gọi là bảng tuần hoàn Mendeleev, là hệ thống tổ chức và phân loại hiệu quả nhất mà chúng ta có cho đến nay. Trong đó các yếu tố được sắp xếp theo chức năng của độ điện âm của chúng, là thước đo khả năng của các electron trong lớp vỏ cuối cùng của nó kết hợp với các nguyên tử khác, nhưng chúng ta sẽ nói về điều đó.
Độ âm điện là gì?
Trước khi đi sâu vào chủ đề này, điều quan trọng là phải làm rõ rằng tất cả vật chất đều được tạo thành từ các nguyên tử, theo định nghĩa của John Dalton vào năm 1803. Nguyên tử là đơn vị nguyên tố và không thể phân chia của vật chất, bao gồm một hạt nhân, xung quanh là các electron và các proton quay theo quỹ đạo hình elip, và chính các electron hiện diện trong lớp cuối cùng của nguyên tố ở trạng thái tập hợp của nó xác định công suất của từng vật liệu để tạo thành các hợp chất. Đây là điều xác định độ âm điện, khả năng kết hợp của nguyên tử thông qua liên kết với các nguyên tử khác.
Quá trình này được xác định bởi tác dụng của hai đại lượng:
- Khối lượng nguyên tử: Tổng khối lượng của proton và neutron trong một nguyên tử là bao nhiêu.
- Các điện tử hóa trị: Các hạt mang điện âm nằm ở lớp cuối cùng của nguyên tử, tạo thành lượng hạt có sẵn để thực hiện trao đổi trong quá trình hình thành hợp chất.
Khai triển bảng độ âm điện
Trong quá trình tìm kiếm sự phân loại đầy đủ các phần tử, nhiều nhà khoa học đã phát triển ý tưởng về những gì có thể là một hệ thống phù hợp, qua đó các phần tử có thể được truy cập một cách có trật tự, có tính đến các thuộc tính của chúng. Các nhà khoa học sau đây đã có những đóng góp quan trọng góp phần vào sự phát triển của bảng độ điện trường hiện nay:
- Antoine Lavoisier: Việc phân loại các nguyên tố của nhà khoa học này được thực hiện một cách tùy tiện, không tính đến bất kỳ tiêu chí phân loại nào, vì vậy việc phân loại của ông không thành công lắm.
- Johann Doberiner: Nhà khoa học này được biết đến với việc phát triển các bộ ba mang tên ông. Ông đã phát triển một nghiên cứu, trong đó ông nhóm các nguyên tố thành một nhóm ba, phát hiện ra khi so sánh rằng khối lượng nguyên tử tương đối của chúng (được xác định bằng cách sử dụng một khối phổ kế), và các giá trị nhất định về đặc tính vật lý của chúng, có liên quan với nhau. Do đó, chúng có thể được dự đoán bằng các phép toán gần đúng. Nhà hóa học người Anh John newlands, làm việc trên cơ sở do Dobereiner phát triển, và do đó quản lý để sắp xếp thứ tự các nguyên tố trong một bảng với các nhóm nguyên tố có khối lượng nguyên tử tương đối theo dạng tăng dần; Với cách phân nhóm này, người Anh đã tìm cách phát triển một bảng trong đó mẫu lặp lại tuần hoàn của tính chất vật lý của các nguyên tố. Vì những lần lặp lại như vậy được nhóm xung quanh 8 phần tử, chúng được ký hiệu bằng tên của "Luật của quãng tám".
- Lothar Mayer: Ông được biết đến với việc mở rộng kiến thức trong lĩnh vực nghiên cứu mối quan hệ của các tính chất vật lý và tính chất nguyên tử của các thành phần. Tác phẩm của ông bổ sung, và độc lập với tác phẩm do Mendeleev sản xuất.
- Dmitri Mendeleev: Dựa trên định đề của luật định kì, nhà khoa học này đã phát triển công trình phân loại nguyên tố thành công nhất, vẫn còn hiệu lực (với các sửa đổi, trong đó các nguyên tố mới được phát hiện đã được thêm vào. Ông đã phân loại các nguyên tố có tính đến độ âm điện của chúng và có tầm nhìn để lại các hộp mà không có nguyên tố nào phù hợp, dự đoán rằng sẽ phù hợp với một phần tử chưa được phát hiện. Các phần tử đã biết thoát khỏi các tham số thứ tự đã được ghi chú riêng, thay vì được đưa vào tùy ý (sai lầm của Lavoisier và Newlands). Về độ âm điện trong bảng, nguyên tắc chung là: Độ âm điện là một giá trị tăng lên khi chúng ta di chuyển sang bên phải của bảng, quan sát thấy giảm khi di chuyển sang trái. Các nguyên tố ở đầu bảng có giá trị độ âm điện càng lớn.
Thang đo độ âm điện
Các giá trị độ âm điện khác nhau xác định loại liên kết được hình thành, do đó, nghiên cứu về quá trình này là đối tượng quan tâm, và hai định đề đã được phát triển:
Thang điểm Pauling: Theo các nghiên cứu của Pauling, người ta xác định rằng độ âm điện là một tính chất có thể thay đổi, vì nó phụ thuộc vào trạng thái oxy hóa của nguyên tố. Những quan sát của ông cho phép ông xác định rằng, nếu một phép trừ hoặc sự khác biệt, của độ điện được thực hiện, chúng ta có thể dự đoán loại liên kết sẽ được hình thành, vì ông đã thiết lập một thang đo:
- Sự gắn kết: Gradient độ âm điện lớn hơn hoặc bằng 1.7. Liên kết này thường xảy ra giữa các nguyên tố kim loại và phi kim loại.
- Liên kết cộng hóa trị: Khi mức chênh lệch trong khoảng 1.7 đến 0.4. Người ta thường thấy chúng trong các hợp chất phi kim loại.
- Liên kết cực: Đối với các chênh lệch bằng hoặc nhỏ hơn 0.4.
Thang đo Mulliken: Nó dựa trên ái lực điện tử của các nguyên tố, xác định xu hướng thu nhận điện tích âm của chúng, là yếu tố xác định khả năng nhận electron của một nguyên tố. Nó cũng hoạt động với các điện thế ion, do đó xác định xu hướng của nguyên tố để nhận điện tích dương (các nguyên tố mang điện tích dương là những nguyên tố tặng electron từ lớp vỏ cuối cùng của chúng). Thang đo này hoạt động với các giá trị trung bình.