Les éléments sont constitués d'atomes, et la structure de l'atome détermine comment il se comporte lorsqu'il interagit avec d'autres produits chimiques. La clé pour déterminer comment un atome va se comporter dans des environnements différents réside dans la disposition des électrons dans l'atome.

TL, DR (trop long, pas lu)

Quand un atome réagit , il peut gagner ou perdre des électrons, ou il peut partager des électrons avec un atome voisin pour former une liaison chimique. La facilité avec laquelle un atome peut gagner, perdre ou partager des électrons détermine sa réactivité.

Structure atomique

Les atomes sont constitués de trois types de particules subatomiques: les protons, les neutrons et les électrons. L'identité d'un atome est déterminée par son numéro de proton ou son numéro atomique. Par exemple, tout atome ayant 6 protons est classé comme carbone. Les atomes sont des entités neutres, donc ils ont toujours un nombre égal de protons chargés positivement et d'électrons chargés négativement. Les électrons sont en orbite autour du noyau central, maintenus en position par l'attraction électrostatique entre le noyau chargé positivement et les électrons eux-mêmes. Les électrons sont disposés en niveaux d'énergie ou coquilles: zones définies de l'espace autour du noyau. Les électrons occupent les niveaux d'énergie disponibles les plus bas, c'est-à-dire les plus proches du noyau, mais chaque niveau d'énergie ne peut contenir qu'un nombre limité d'électrons. La position des électrons les plus externes est la clé pour déterminer le comportement d'un atome.

Niveau d'énergie externe complet

Le nombre d'électrons dans un atome est déterminé par le nombre de protons. Cela signifie que la plupart des atomes ont un niveau d'énergie externe partiellement rempli. Quand les atomes réagissent, ils ont tendance à essayer d'atteindre un niveau d'énergie externe complet, soit en perdant des électrons externes, en gagnant des électrons supplémentaires ou en partageant des électrons avec un autre atome. Cela signifie qu'il est possible de prédire le comportement d'un atome en examinant sa configuration électronique. Les gaz nobles tels que le néon et l'argon sont remarquables par leur caractère inerte: ils ne participent pas aux réactions chimiques, sauf dans des circonstances extrêmes, car ils ont déjà un niveau d'énergie externe totalement stable.

Le tableau périodique

Le tableau périodique des éléments est organisé de sorte que les éléments ou les atomes ayant des propriétés similaires soient regroupés en colonnes. Chaque colonne ou groupe contient des atomes avec un arrangement d'électrons similaire. Par exemple, des éléments tels que le sodium et le potassium dans la colonne de gauche du tableau périodique contiennent chacun 1 électron dans leur niveau d'énergie le plus externe. On dit qu'ils sont dans le groupe 1, et parce que l'électron externe n'est que faiblement attiré par le noyau, il peut être perdu facilement. Cela rend les atomes du groupe 1 hautement réactifs: ils perdent facilement leur électron externe dans les réactions chimiques avec d'autres atomes. De même, les éléments du groupe 7 ont une lacune unique dans leur niveau d'énergie externe. Puisque les niveaux d'énergie externes sont les plus stables, ces atomes peuvent facilement attirer un électron supplémentaire lorsqu'ils réagissent avec d'autres substances.

L'énergie d'ionisation

L'énergie d'ionisation (IE) est une mesure de la facilité avec lequel les électrons peuvent être retirés d'un atome. Un élément à faible énergie d'ionisation réagira facilement en perdant son électron externe. L'énergie d'ionisation est mesurée pour l'élimination successive de chaque électron d'un atome. La première énergie d'ionisation se réfère à l'énergie nécessaire pour éliminer le premier électron; la seconde énergie d'ionisation se réfère à l'énergie nécessaire pour éliminer le second électron et ainsi de suite. En examinant les valeurs des énergies d'ionisation successives d'un atome, son comportement probable peut être prédit. Par exemple, l'élément calcium du groupe 2 a un I.E. de 590 kilojoules par mole et un taux relativement faible de 2nd I.E. de 1145 kilojoules par mole. Cependant, le 3ème I.E. est beaucoup plus élevé à 4912 kilojoules par mole. Cela suggère que lorsque le calcium réagit, il est plus susceptible de perdre les deux premiers électrons facilement amovibles.

Affinité électronique

L'affinité électronique (Ea) est une mesure de la facilité avec laquelle un atome peut gagner des électrons supplémentaires. . Les atomes ayant de faibles affinités électroniques ont tendance à être très réactifs, par exemple le fluor est l'élément le plus réactif du tableau périodique et il a une très faible affinité électronique à -328 kilojoules par mole. Comme avec l'énergie d'ionisation, chaque élément a une série de valeurs représentant l'affinité électronique d'ajouter les premier, deuxième et troisième électrons et ainsi de suite. Encore une fois, les affinités électroniques successives d'un élément donnent une indication de la façon dont il va réagir.