Fluor wird als das reaktivste Nichtmetall und das elektronegativste Element im Periodensystem identifiziert und ist damit das stärkste Oxidationsmittel. Cäsium ist das reaktionsfähigste Metall im Periodensystem, so dass die Arbeit mit diesem Metall oft in Explosionen endet!

Was sagte ein Chemiker zu einem anderen, als er ihn verletzt fand? „Warum bist du so verzweifelt? Ich denke, du reagierst überreagiert!“ Siehst du, was ich dort gemacht habe? Manchmal frage ich mich, warum es mir trotz meiner Heiterkeit wirklich schwer fällt, Freunde zu finden …

Abgesehen von meinen schlechten Noten fällt mir als erstes ein, wenn ich an Chemie denke, Laborkittel, seltsam geformte Gefäße, als ob Reflexionen von Karnevalsspiegeln und lodernde Explosionen. Hin und wieder murmelt jemand „Reaktion“ oder „Reaktivität“, Begriffe, die so allgegenwärtig sind, dass Sie Chemiebücher bis auf die letzte Seite infiltrieren. Genau darum geht es uns gerade.

Ohne jeglichen Fachjargon ist eine „Reaktion“ genau das, was sie bedeutet, eine Antwort. Reaktivität hingegen kann als Maß dafür definiert werden, wie leicht eine chemische Spezies an einer Reaktion teilnimmt und chemische Bindungen bildet. Die Frage wird also – welches Element ist am einfachsten zu erregen? Aber zuerst…

Was bestimmt die Reaktivität eines Elements?

In einfachen Worten ist eine chemische Reaktion die perfekte Gelegenheit für Käufer und Verkäufer, Waren zu kaufen und zu verkaufen. Die Käufer und Verkäufer sind chemische Elemente. Die Waren sind Elektronen und die Währung, die ausgetauscht wird, ist Energie.

Der Zweck dieses Handels ist es, Stabilität zu erreichen, eine optimale Konfiguration von Elektronen, die erreicht wird, wenn entweder die Valenz (äußerste) Schale eines Elements vollständig gefüllt oder entleert ist. Grundsätzlich kann ein Element mehr Elektronen kaufen, um seine vorletzte Hülle zu füllen, oder sie verkaufen, um sie zu leeren.

Je weniger Elektronen beteiligt sind, desto geringer ist der Energieaufwand. Jeder, der mit der sparsamen Funktionsweise der Natur vertraut ist, wird vermuten, dass Trades, die am wenigsten Energie benötigen, am wahrscheinlichsten auftreten. Dies ist sinnvoll, da ein Element es vorziehen würde, Elektronen zu verlieren und sich leer zu machen, wenn seine äußerste Hülle weniger als zur Hälfte gefüllt ist, oder etwas zu gewinnen, um sich selbst zu füllen, wenn es mehr als zur Hälfte gefüllt ist. Sechs zu kaufen, wenn Sie einfach zwei verlieren können, wäre geradezu dumm, aber noch wichtiger, teuer!

Somit ist die Reaktivität eine Funktion davon, wie leicht ein Element Elektronen verliert oder gewinnt.

Wie schätzen wir die Leistung eines Elements ein?

Das Periodensystem und seine „Trends“

Wie finden wir heraus, ob ein Element ein Käufer oder Verkäufer ist? Wir beziehen uns auf das Periodensystem.

Das Periodensystem erinnert daran, dass Wissenschaftler Borderline-Zwangsstörungen haben und nicht anders können, als alles äußerst ordentlich und geordnet zu organisieren. Das Periodensystem organisiert jedes Element, das wir kennen, in einer kollokierten Weise.

Die Tabelle ordnet Elemente nach ihrer Ordnungszahl an, die der Anzahl der Protonen oder Elektronen entspricht, die sie umfassen. (Ist es nicht seltsam, dass sie dazu neigen, genau gleich zu sein?)

Trend 1

Die Anzahl der Elektronen in der Valenzschale erhöht sich um eins, wenn wir jedes Element in einer Reihe analysieren, obwohl die Anzahl der Schalen gleich bleibt. Die Anzahl der Shells kann aus der Zeilennummer abgeleitet werden. Zum Beispiel enthält jedes Element in der zweiten Zeile nur zwei Shells und so weiter.

Eine Folge dieses Trends ist, dass der Atomradius abnimmt, wenn wir uns dem letzten Bewohner einer Zeile nähern. Der Grund dafür ist, dass sich die Zunahme der Elektronen in der Zunahme der Protonen im Zentrum widerspiegelt, während sich die ersteren in dieselbe Hülle stopfen müssen. Im Tauziehen zwischen den ziehenden Protonen und den inkrementierenden Elektronen gewinnt das erstere, was zu einer größeren nuklearen Anziehung führt und alle seine Schalen näher an sich zieht.

Daher ist es aufgrund einer starken Anziehungskraft wahrscheinlicher, dass ein Element Elektronen kauft oder gewinnt, wenn wir uns entlang einer Reihe bewegen. Das Maß für die Fähigkeit eines Elements, Elektronen zu sich zu ziehen, wird als Elektronegativität bezeichnet. Das elektronegativste Element stiehlt am ehesten Elektronen und reagiert am schnellsten.

Trend 2

Ein weiterer Trend ist die Zunahme des Radius der Elemente, wenn wir uns eine Spalte nach unten bewegen, während die Anzahl der Valenzelektronen gleich bleibt, obwohl die Ordnungszahl weiter zunimmt. Dies liegt daran, dass der Anstieg der Elektronen mit einem Anstieg der Schalen einhergeht. Schwermetalle haben einen vergrößerten Radius, insbesondere solche am äußersten Boden. Sie veranschaulichen die ärmste Kernanziehung und haben folglich einen schlechten Halt an ihren äußersten Elektronen.

Das Maß für die Fähigkeit eines Elements, Elektronen zu verlieren, wird als Elektropositivität bezeichnet und nimmt zu, wenn wir uns eine Spalte hinunterbewegen. Auch hier ist das elektropositivste Element dasjenige, das am ehesten seine Elektronen abgibt und am schnellsten reagiert.

Nun, da wir die Regeln kennen, wollen wir die Gewinner bekannt geben.

Das reaktivste Nichtmetall – Fluor

Fluor ist das erste Element in der Halogengruppe. Es ist ein hellgelbes, zweiatomiges, stark ätzendes, brennbares Gas mit einem stechenden Geruch. Seine Ordnungszahl ist 9 und hat eine vollgepackte 7 Elektronen in seiner Valenzschale. Darüber hinaus befindet es sich in der zweiten Reihe, was bedeutet, dass alle seine 9 Elektronen irgendwie in nur 2 Schalen zusammengepfercht sind.

Eine 7-Elektronen-Valenzschale erfordert, dass sie nur ein einziges Elektron gewinnt, um ihre endgültige Schale zu vervollständigen und Stabilität zu erreichen, was keine große Leistung ist, wenn man bedenkt seine geringe Größe und kräftige nukleare Anziehungskraft. Fluor wird als das elektronegativste Element im Periodensystem identifiziert und ist damit das stärkste Oxidationsmittel. Es ist das reaktiv Nichtmetall.

Fluor ist so reaktiv, dass es Stoffe verbrennen kann, die man im Allgemeinen für nicht brennbar hält! Es kann Glas, Wasser und sogar Sand verbrennen! Seine Promiskuität macht es unmöglich, es in seiner reinsten Form zu speichern oder zu isolieren. Aufgrund seiner wilden Reaktivität ist seine frühe Geschichte der Isolation und des Experimentierens mit tödlichen Unfällen gefüllt. Ja … tödlich.

Das reaktivste Metall – Cäsium

Cäsium ist ein goldfarbenes Metall, das explosiv mit Luft und Wasser reagiert. Seine Ordnungszahl ist 55. Cäsium befindet sich in der ersten Spalte und in der vorletzten Zeile. Wie bereits erwähnt, ist der Radius eines so niedrigen Elements in der Spalte im Vergleich zu den obigen Elementen ziemlich groß.

(Bildnachweis : Dnn87 / Wikimedia Commons)

Der große Radius macht seine nukleare Anziehungskraft unwirksam und macht es furchtbar ungeschickt. Seine Größe macht es sehr anfällig für Ionisation. Es ist in hohem Grade acquiescent und gibt bereitwillig das einzelne Elektron in seiner Wertigkeitshülle auf, um Stabilität zu erreichen und macht es in hohem Grade reagierend. Cäsium ist das reaktionsfähigste Metall im Periodensystem, so dass die Arbeit mit diesem Metall oft in Explosionen endet!

Francium

Francium ist das letzte Element in der ersten Spalte und sitzt direkt unter Cäsium, was es zum größten Atom in der Spalte macht. Logischerweise würde man daraus schließen, dass Francium im Vergleich zu Cäsium eine überlegene Reaktivität besitzen muss, aber dies ist nicht der Fall.

Es wird geschätzt, dass sich nicht mehr als eine Unze davon gleichzeitig in der Erdkruste befindet. Da es natürlich so knapp ist, müssen Wissenschaftler es produzieren, um es zu studieren.

(Bildnachweis : MarlonMarin1 / Wikimedia Commons)

Aber selbst wenn es irgendwie isoliert ist, dauert es nicht sehr lange. Francium ist radioaktiv in der Natur, mit einer Halbwertszeit von nur 22 Protokoll, so zerfällt es, bevor es eine Chance bekommt zu reagieren! Darüber hinaus bewirkt das Vorhandensein so vieler Protonen, dass sich seine Elektronen mit unglaublich hohen Geschwindigkeiten bewegen. Wie Einstein erkannte, treten bei so kleinen Maßstäben und so hohen Geschwindigkeiten seltsame Dinge auf — die Elektronen kuscheln sich etwas näher an den Kern heran, als man logischerweise erwarten würde, was es etwas schwieriger macht, sie loszuwerden.

Es scheint also, dass Francium theoretisch das reaktiv Element ist.

Spoiler-Alarm!

Sie haben vielleicht bemerkt, dass die beiden Elemente, die als die reaktivsten gelten, nur in ihren spezifischen Kategorien — Metalle und Nichtmetalle – Gewinner sind. Tut mir leid, ein Buzzkill zu sein, aber es gibt keine endgültige Antwort darauf, wer das reaktiv-Element unter allen ist, weil es zwei braucht, um Tango zu tanzen.

Man könnte fragen, welches Element mit Natrium am reaktivsten ist? Die Antwort lautet dann Fluor, nicht Cäsium. Oder vielleicht möchten Sie wissen, welches Element mit Stickstoff am reaktivsten ist. Sein Lithium! Schocker!

Der Begriff Reaktivität wird oft notorisch falsch interpretiert. Die Frage ist mehrdeutig und etwas unvollständig, wie dieser Artikel hoffentlich zeigt.