fluor er identificeret som det mest reaktive ikke-metalliske og det mest elektronegative element i det periodiske system, hvilket gør det til det stærkeste iltningsmiddel. Cæsium er det mest reaktive metal i det periodiske system, så meget at arbejde med dette metal ofte ender i eksplosioner!

Hvad sagde en kemiker til en anden, da han fandt ham fornærmet? “Hvorfor er du natrium ulykkelig? Jeg tror, du overreagerer!”Se hvad jeg gjorde der? Nogle gange spekulerer jeg på, hvorfor – på trods af min morsomhed – jeg finder det virkelig svært at få venner…

alligevel, bortset fra mine dårlige karakterer, er den første ting, der kommer til at tænke på, når jeg tænker på kemi, laboratoriefrakker, mærkeligt formede kar, som om refleksioner fra karnevalspejle og flammende eksplosioner. Nu og da mumler nogen “reaktion” eller “reaktivitet”, udtryk så allestedsnærværende, at du finder dem infiltrerende kemibøger til deres allerførste side. Det er præcis det, vi er bekymrede for lige nu.

blottet for enhver teknisk jargon, en “reaktion” er præcis, hvad det betyder, et svar. Reaktivitet kan derimod defineres som målestokken for, hvor let en kemisk art vil deltage i en reaktion og danne kemiske bindinger. Så spørgsmålet bliver – hvilket element er det nemmeste at anspore? Men først …

hvad bestemmer reaktivitet af et element?

enkelt sagt er en kemisk reaktion den perfekte mulighed for købere og sælgere til at købe og sælge varer. Købere og sælgere er kemiske elementer. Varerne er elektroner, og den valuta, der udveksles, er energi.

formålet med denne handel er at opnå stabilitet, en optimal konfiguration af elektroner, som opnås, når enten et elements Valens (yderste) skal er helt fyldt eller tømt. Dybest set kan et element købe flere elektroner for at fylde sin næstsidste skal eller sælge dem for at tømme den.

jo færre elektroner der er involveret, jo mindre er energiforbruget. Enhver, der er bekendt med naturens parsimonious måde at fungere på, vil gætte, at handler, der kræver den mindste mængde energi, er dem, der mest sandsynligt vil forekomme. Dette giver mening, da et element foretrækker at miste elektroner og gøre sig tom, hvis dets yderste skal er mindre end halvt fyldt, eller få nogle til at fylde sig selv, hvis det er mere end halvt fyldt. At købe seks, når du simpelthen kan miste to, ville være direkte tåbeligt, men endnu vigtigere, dyrt!

reaktivitet er således en funktion af, hvor let et element taber eller vinder elektroner.

hvordan vurderer vi et elements incitamenter?

det periodiske system og dets “trends”

Hvordan finder vi ud af, om et element er en køber eller sælger? Vi henviser til det periodiske system.

det periodiske system er en påmindelse om, at forskere er borderline OCD og ikke kan lade være med at organisere alt på en ekstremt pæn og ordnet måde. Det periodiske system organiserer hvert element, vi kender til, på en samlet måde.

tabellen arrangerer elementer i henhold til deres atomnummer, hvilket er det samme som antallet af protoner eller elektroner, de omfatter. (Er det ikke underligt, at de har tendens til at være nøjagtig de samme?)

Trend 1

antallet af elektroner i valensskallen stiger med en, når vi analyserer hvert element i træk, selvom antallet af skaller forbliver det samme. Antallet af skaller kan udledes af rækkenummeret. For eksempel vil hvert element i den anden række kun indeholde to skaller og så videre.

en konsekvens af denne tendens er, at atomradius falder, når vi bevæger os mod en række sidste beboer. Årsagen er, at stigningen i elektroner afspejles af stigningen i protoner i midten, mens førstnævnte skal proppe ind i den samme skal. I tug-o ‘ – krigen mellem trækkende protoner og de stigende elektroner vinder førstnævnte, hvilket resulterer i en større nuklear tiltrækning og trækker alle dens skaller tættere på den.

på grund af et stærkt træk af tiltrækning er et element derfor mere sandsynligt at købe eller få elektroner, når vi bevæger os langs en række. Målingen af et elements evne til at trække elektroner mod det er kendt som elektronegativitet. Det mest elektro-negative element er det mest sandsynlige at stjæle elektroner og reagere hurtigst.

Trend 2

en anden tendens er stigningen i elementernes radius, når vi bevæger os ned ad en søjle, mens antallet af valenselektroner forbliver det samme, selvom atomnummeret fortsætter med at stige. Dette skyldes, at stigningen i elektroner er parallel med en stigning i skaller. Tungmetaller har en øget radius, især dem på den yderste bund. De illustrerer den fattigste nukleare tiltrækning og har derfor et dårligt greb om deres yderste elektroner.

målingen af et elements evne til at miste elektroner er kendt som elektro-positivitet, og det øges, når vi bevæger os ned ad en kolonne. Igen er det mest elektropositive element det mest sandsynlige at opgive sine elektroner og reagere hurtigst.

nu hvor vi kender reglerne, lad os afsløre vinderne.

mest reaktive ikke-metalfluor

fluor er det første element i halogengruppen. Det er en lysegul, diatomisk, stærkt ætsende, brandfarlig gas med en skarp lugt. Dens atomnummer er 9, og har en jam-pakket 7 elektroner i sin valensskal. Desuden ligger den i anden række, hvilket indebærer, at alle dens 9 elektroner på en eller anden måde er proppet i kun 2 skaller.

en 7-elektronvalensskal kræver, at den kun får en enkelt elektron for at fuldføre sin endelige skal og opnå stabilitet, hvilket ikke er en stor bedrift, når man overvejer dens lille størrelse og kraftige nukleare træk. Fluor identificeres som det mest elektronegative element i det periodiske system, hvilket gør det til det stærkeste iltningsmiddel. Det er det mest reaktive ikke-metal.

fluor er så reaktivt, at det kan brænde stoffer, som man generelt ville tænke på som ikke-brandfarlig! Det kan brænde glas, vand og endda sand! Dens promiskuitet gør det umuligt at opbevare eller isolere det i sin reneste form. På grund af sin vildtreaktivitet er dens tidlige historie med isolation og eksperimentering fyldt med dødsulykker. Ja … dødelig.

mest reaktive metal – cæsium

cæsium er et guldfarvet metal, der reagerer eksplosivt med luft og vand. Dens atomnummer er 55. Cæsium findes i den første kolonne og den anden til sidste række. Som vi har diskuteret, er radius af et element, der er så lavt i kolonnen, ret stort sammenlignet med elementerne ovenfor.

(Fotokredit : Dnn87 / Commons)

den store radius gør dens nukleare træk ineffektiv og gør den frygtelig klodset. Dens store størrelse gør den meget modtagelig for ionisering. Det er meget føjeligt og giver let op den enkelte elektron i sin valensskal for at opnå stabilitet, hvilket gør den meget reaktiv. Cæsium er det mest reaktive metal i det periodiske system, så meget at arbejde med dette metal ofte ender i eksplosioner!

Francium

Francium er det sidste element i den første kolonne, der sidder lige under cæsium, hvilket gør det til det største atom i søjlen. Logisk set ville man udlede, at Francium skal have en overlegen reaktivitet sammenlignet med cæsium, men det er ikke tilfældet.

det anslås, at der ikke er mere end en ounce af det i jordskorpen ad gangen. Da det er så knappe naturligt, skal forskere producere det for at studere det.

(Foto Kredit : MarlonMarin1 / Commons)

men selv når det på en eller anden måde er isoleret, varer det ikke meget længe. Francium er radioaktivt i naturen, har en halveringstid på kun 22 minutter, så det henfalder, før det får en chance for at reagere! Desuden får tilstedeværelsen af så mange protoner sine elektroner til at bevæge sig rundt med utroligt høje hastigheder. Som Einstein indså, ved skalaer så små og hastigheder så høje, begynder mærkelige ting at forekomme — elektronerne snugger lidt tættere på kernen, end man logisk ville forvente, hvilket gør dem lidt sværere at slippe af med.

så det ser ud til, at Francium er det mest reaktive element, desværre teoretisk.

Spoiler alarm!

du har måske bemærket, at de to elementer, der anses for at være de mest reaktive, kun er vindere i deres specifikke kategorier — metaller og ikke-metaller. Undskyld at være en brummer, men der er ikke noget endeligt svar på, hvem der er det mest reaktive element blandt alle, fordi det tager to til tango.

man kunne spørge, hvilket element der er mest reaktivt med natrium? Svaret er derefter fluor, ikke cæsium. Eller måske vil du vide, hvilket element der er mest reaktivt med Nitrogen. Dens Lithium! Shocker!

udtrykket reaktivitet er ofte notorisk fejlfortolket. Spørgsmålet er tvetydigt og noget ufuldstændigt, som denne artikel forhåbentlig viser.