Name: elementary steps in reaction mechanisms
Uploaded: 2020-09-24T15:06:50.000Z
Duration: 3 min 6 s
Channel: JoVE

K12 Standards

north-carolina-k-12-science-standard-course-of-study

North Carolina K-12 Science Standard Course of Study

9-12

Chemistry

Matter and its Interactions

PS.Chm.5.1

Reaction Mechanisms

תגובה כימית בדרך כלל מיוצגת על ידי משוואה כימית מאוזנת כוללת, המציגה את המגיבים ואת התוצרים. יחד עם זאת, לעיתים קרובות התגובה הממשית הינה מורכבת יותר ומתרחשת במספר שלבים. לדוגמה, התגובה הכימית בין חנקן חמצני לבין מימן, בה נוצרים גז חנקן ומים, מתרחשת בשלושה שלבים עוקבים ומובחנים.שלבים אלה קרויים מנגנון התגובה. כל שלב במנגנון התגובה נקרא תגובה אלמנטרית ומייצג את האינטראקציה, כגון פירוק של קשר או היווצרותו, בין הצורונים המגיבים. מולקולות ספציפיות, כגון דו חנקן דו חמצני או חמצן דו חנקני, נוצרות בשלב אלמנטרי אחד ונצרכות בשלב אחר.צורונים אלה נקראים חומרי ביניים. חומרי ביניים הם תוצרים בעלי אנרגיה נמוכה של תגובה אלמנטרית. בדרך כלל הם מתפרקים מהר, מה שמסביר את העדרם בתערובת התוצר.חומרי ביניים של תגובה שונים ממצבי מעבר. קומפלקסי שפעול הם מצבי מעבר בעלי אנרגיה גבוהה המתקיימים רק בתהליך שינוי המגיבים לתוצרים. סכמת השלבים האלמנטריים יוצרת את המשוואה של התגובה הכימית הכוללת.כאן נראה כי תוצרי הביניים מבוטלים ולכן לא נראים במשוואה הכימית הכוללת. התגובות האלמנטריות השונות עשויות להתקדם במהירויות משתנות. השלב האלמנטרי האיטי ביותר קובע את קצב התגובה הכולל.כאן התגובה בין חמצן דו חנקתי לבין גז המימן היא השלב המגביל את קצב התגובה. בהכללה, תגובות אלמנטריות נחלקות לשלושה סוגים, בהתאם למספר המולקולות המגיבות, או המולקולריות. בתגובה חד-מולקולרית, מולקולה אחת מגיבה הופכת לתוצר אחד או יותר.בתגובה דו מולקולרית, שתי מולקולות מגיבות. בתגובה תלת מולקולרית, מצב נדיר ביותר, מעורבות שלוש מולקולות נפרדות ש מגיבות ליצירת תוצרי ביניים או תוצרים. בשונה ממשוואת קצב לתגובה כימית כוללת, הנקבעת על באופן נסיוני, משוואות קצב לתגובות אלמנטריות ניתנות לחיזוי על בסיס המקדמים סטויכומטריים של המגיבים.בקצרה, המולקולריות של תגובה אלמנטרית תואמת את סדר התגובה הכולל של השלב האלמנטרי. מכאן שתגובות חד מולקולריות הן לעיתים קרובות תגובות מסדר ראשון, תגובות דו מולקולריות הן תגובות מסדר שני, ותגובות תלת מולקולריות הן תגובות מסדר שלישי. הבנה של מנגנוני התגובה והקינטיקה שלהם עוזרת לכימאים בזיהוי וטיוב תגובות כימיות.

מנגנוני תגובה

<div style="direction:rtl">

 תגובות כימיות מתרחשות לעתים קרובות באופן שלבי, הכוללות שתי תגובות שונות או יותר המתרחשות ברצף. משוואה מאוזנת מציינת את המינים המגיבים ואת המין התוצר, אך היא לא חושפת פרטים על אופן התגובה ברמה המולקולרית. מנגנון התגובה (או נתיב התגובה) מספק פרטים לגבי התהליך המדויק, שלב אחר שלב, שבו מתרחשת תגובה. 

 לדוגמה, נראה שהפירוק של האוזון עוקב אחר מנגנון בעל שני שלבים: 
 <img alt="Eq1" src="/files/ftp_upload/11381/11381_Equation_1.png" style="text-align: center; height: 70px;"> 

 כל אחד מהשלבים במנגנון תגובה נקרא כתגובה אלמנטרית. התגובות האלמנטריות הללו מתרחשות ברצף, כפי שמוצגות במשוואות השלבים, והן מסתכמות כדי להניב את המשוואה הכימית המאוזנת המתארת את התגובה הכוללת: 
 <img alt="Eq2" src="/files/ftp_upload/11381/11381_Equation_2.png" style="text-align: center; height: 50px;"> 

 שימו לב שאטום החמצן המיוצר בשלב הראשון נצרך במהלך השני ואינו מופיע כתוצר בתגובה הכוללת. מינים כאלה המיוצרים בשלב אחד ונצרכים בשלב שלאחר מכן נקראים תוצרי ביניים של תגובה. 

 בעוד שמשוואת התגובה הכוללת מצביעה על כך ששתי מולקולות אוזון מגיבות כדי לתת שלוש מולקולות חמצן, מנגנון התגובה בפועל אינו כרוך בהתנגשות ישירה ובתגובה של שתי מולקולות אוזון. במקום זאת, O3 אחד מתפרק כדי לייצר O2 ואטום חמצן, ומולקולת O3 שנייה מגיבה לאחר מכן עם אטום החמצן כדי להניב שתי מולקולות O2 נוספות. 

 בניגוד למשוואות מאוזנות המייצגות תגובה כוללת, המשוואות לתגובות אלמנטריות הן ייצוגים מפורשים של השינוי הכימי. משוואת תגובה אלמנטרית מתארת את המגיב/ים בפועל שעוברים שבירה/יצירת קשר, ואת התוצר/ים שנוצרו. לפיכך, חוק הקצב של תגובה אלמנטרית עשוי להיגזר ישירות מהמשוואה הכימית המאוזנת שלה. עם זאת, זה לא המקרה עבור תגובות כימיות טיפוסיות, עבורן חוקי הקצב עשויים להיקבע באופן מהימן רק באמצעות ניסויים. 

 תגובות אלמנטריות חד מולקולריות 

 המולקולריות של תגובה אלמנטרית היא מספר המינים המגיבים (אטומים, מולקולות או יונים). לדוגמה, תגובה חד-מולקולרית כוללת תגובה של מגיב יחיד לייצור מולקולה אחת או יותר של תוצר: 
 <img alt="Eq3" src="/files/ftp_upload/11381/11381_Equation_3.png" style="text-align: center; height: 50px;"> 

 חוק הקצב לתגובה חד מולקולרית הוא מסדר ראשון; קצב = k [A]. 

 תגובה חד מולקולרית עשויה להיות אחת מכמה תגובות אלמנטריות במנגנון תגובה מורכב. לדוגמה, התגובה(O3 (g) → O2 (g) + O)ממחישה תגובה אלמנטרית חד-מולקולרית המתרחשת כחלק ממנגנון תגובה דו-שלבי. עם זאת, כמה תגובות חד-מולקולריות עשויות להיות השלב היחיד במנגנון תגובה חד-שלבי. (במילים אחרות, תגובה "כוללת" עשויה להיות גם תגובה אלמנטרית במקרים מסוימים.) לדוגמה, פירוק שלב הגז של ציקלובוטן, C4H8, לאתילן, C2H4, מיוצג על ידי המשוואה הכימית:

 <img alt="Eq3A" src="/files/ftp_upload/11381/11381_Equation_3A.png" style="text-align: center; height: 50px;"> 

 משוואה זו מייצגת את התגובה הכוללת, המתארת תהליך אלמנטרי חד מולקולרי. חוק הקצב החזוי מהמשוואה הזו, בהנחה שמדובר בתגובה אלמנטרית, מתברר שזהה לחוק הקצב שנגזר בניסוי עבור התגובה הכוללת, המראה התנהגות מסדר ראשון: 
 <img alt="Eq4" src="/files/ftp_upload/11381/11381_Equation_4.png" style="text-align: center; height: 70px;"> 

 הסכמה זו בין חוקי הקצב הנצפה והחזוי מצביעה על כך שהתהליך החד-מולקולרי המוצע, חד-שלבי, הוא מנגנון סביר לתגובת בוטאדיאן. 

 תגובות אלמנטריות דו-מולקולריות 

 תגובה דו-מולקולרית כוללת שני מינים מגיבים. לדוגמה: 
 <img alt="Eq5" src="/files/ftp_upload/11381/11381_Equation_5.png" style="text-align: center; height: 70px;"> 

 בסוג הראשון, שבו שתי המולקולות המגיבים שונות, חוק הקצב הוא מסדר ראשון ב-A וסדר ראשון ב-B (מסדר שני בסך הכל) 
 <img alt="Eq6" src="/files/ftp_upload/11381/11381_Equation_6.png" style="text-align: center; height: 50px;"> 

 בסוג השני, שבו שתי מולקולות זהות מתנגשות ומגיבות, חוק הקצב הוא מסדר שני ב-A: 
 <img alt="Eq7" src="/files/ftp_upload/11381/11381_Equation_7.png" style="text-align: center; height: 50px;"> 

 כמה תגובות כימיות מתרחשות על ידי מנגנונים המורכבים מתגובה אלמנטרית דו-מולקולרית אחת. דוגמה אחת היא התגובה של דו תחמוצת החנקן עם פחמן חד-חמצני: <img alt="Eq8" src="/files/ftp_upload/11381/11381_Equation_8.png" style="text-align: center; height: 50px;"> 

 תגובות אלמנטריות דו-מולקולריות עשויות להיות מעורבות גם כשלבים במנגנון תגובה רב-שלבי. התגובה של חמצן אטומי עם אוזון היא השלב השני של מנגנון פירוק אוזון דו-שלבי: 
 <img alt="Eq9" src="/files/ftp_upload/11381/11381_Equation_9.png" style="text-align: center; height: 50px;"> 

 תגובות אלמנטריות טרמולקולריות 

 תגובה טרמולקולרית אלנמטרית כוללת התנגשות בו-זמנית של שלושה אטומים, מולקולות או יונים. תגובות אלמנטריות טרמולקולריות אינן שכיחות מכיוון שההסתברות של שלושה חלקיקים יתנגשו בו זמנית היא נדירה מאוד. עם זאת, ישנן כמה תגובות אלמנטריות טרמולקולריות מבוססות. נראה שהתגובה של תחמוצת החנקן עם חמצן כרוכה בשלבים טרמולקולריים:

 <img alt="Eq10" src="/files/ftp_upload/11381/11381_Equation_10.png" style="text-align: center; height: 70px;"> 

 כמו כן, נראה כי התגובה של תחמוצת החנקן עם כלור כרוכה בשלבים טרמולקולריים: 
 <img alt="Eq11" src="/files/ftp_upload/11381/11381_Equation_11.png" style="text-align: center; height: 70px;"> 

 לעתים קרובות אחד השלבים האלמנטריים במנגנון תגובה רב-שלבי איטי משמעותית מהאחרים. מכיוון שהתגובה לא יכולה להתקדם מהר יותר מהשלב האיטי ביותר שלה, שלב זה יגביל את הקצב שבו התגובה הכוללת מתרחשת. השלב האלמנטרי האיטי ביותר נקרא אפוא השלב המגביל קצב (או שלב קביעת הקצב) של התגובה. 

 טקסט זה מותאם מ<a href="https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/12-6-reaction-mechanisms">Openstax, Chemistry 2e, 12.6: Reaction Mechanisms.</a></div>

תגובות כימיות מתרחשות לעתים קרובות בצורה מדורגת, הכוללות שתי תגובות נפרדות או יותר המתרחשות ברצף. משוואה מאוזנת מצביעה על ...

Education

JoVE Core

כימיה

אחד

Chemical Kinetics

קינטיקה כימית

KEY TERMS AND CONCEPTS

מונחים ומושגים מרכזיים

elementary steps in reaction mechanisms

Chemical reactions can happen in steps, and a balanced equation does not show the full path at the molecular level. A reaction mechanism, also called a reaction path, gives the step-by-step process that explains how reactants become products. The decomposition of ozone is one example of a reaction that can be described by a sequence of steps.

Each step in a mechanism is an elementary reaction. These elementary reactions happen in order, and when they are added together, they give the balanced equation for the overall reaction. In the ozone example, an oxygen atom is made in the first step and used up in the second step, so it does not appear in the final equation. A species made in one step and used up in a later step is called a reaction intermediate.

The overall equation may show two ozone molecules forming three oxygen molecules, but the mechanism shows that the two ozone molecules do not react directly with each other. Instead, one O3 molecule breaks down to form O2 and an oxygen atom. Then a second O3 molecule reacts with that oxygen atom to make two more O2 molecules. This is why elementary reaction equations give a more direct picture of bond breaking and bond making than the overall equation does.

For an elementary reaction, the rate law can often be written directly from the balanced equation for that step. For most chemical reactions, the rate law must be found by experiment. That is why elementary reactions are useful when chemists build a mechanism that matches the observed behavior of a reaction.

Elementary reactions are described by molecularity, which is the number of reactant species in the step. A unimolecular reaction has one reactant species and forms one or more products. Its rate law is first order, written as rate = k[A]. A unimolecular step may be part of a larger mechanism, such as O3(g) → O2(g) + O in ozone decomposition. Some unimolecular reactions are also the whole reaction, not just one step. The gas-phase decomposition of cyclobutane, C4H8, to ethylene, C2H4, is one example, and its first-order experimental rate law agrees with the rate law predicted for an elementary single-step process.

A bimolecular reaction involves two reactant species. If the two reactants are different, the rate law is first order in A and first order in B, for a second-order overall rate. If the two reacting molecules are the same, the rate law is second order in A. Some reactions occur by a single bimolecular elementary reaction, such as the reaction of nitrogen dioxide with carbon monoxide. Bimolecular steps can also appear in multistep mechanisms, including the reaction of atomic oxygen with ozone in ozone decomposition.

A termolecular reaction involves the simultaneous collision of three atoms, molecules, or ions. These reactions are uncommon because three particles colliding at the same time is very unlikely. Still, a few termolecular elementary reactions are known. The reaction of nitric oxide with oxygen and the reaction of nitric oxide with chlorine both appear to involve termolecular steps.

In many multistep mechanisms, one elementary step is much slower than the others. A reaction cannot proceed faster than its slowest step, so that step controls the overall rate. This slowest step is called the rate-limiting step, or rate-determining step.

Elementary Steps in Reaction Mechanisms

reaction rate

Measuring Reaction Rates

Measuring reaction rates shows how fast reactants are used up or products are formed over time. The rate of reaction is the change in the amount of a reactant or product per unit time. Because of that, scientists measure how a property changes as the reaction proceeds and connect that change to reactant or product amounts. For reactions that make or use a gas, the rate can be followed by changes in volume or pressure. A rate expression is the mathematical way to write how concentration changes...

measuring reaction rates

Tracking Reaction Kinetics with Light and Pressure

Reaction kinetics can be tracked with polarimetry, spectrometry, and pressure measurements. These methods let scientists follow a reaction without disturbing the sample. They also help determine how reactant or product concentrations change over time. Polarimetry is used for optically active substances. These substances rotate the plane of polarized light, which is called optical rotation. The effect comes from molecular structure. Normal monochromatic light is unpolarized, but after it passes...

concentration and rate law

Reaction Order from Concentration

Reaction order from concentration shows how reactant amounts affect reaction rate. Rate laws, also called differential rate laws or rate equations, are mathematical expressions that connect reaction rate with the concentrations of reactants. For a generic reaction a A + b B → products, the rate law can be written using the reactant concentrations [A] and [B] and a rate constant k. In a rate law, k is the rate constant for one specific reaction at one specific temperature. The exponents m and n...

determining order of reaction

Finding Rate Law from Initial Rates

Rate laws connect the speed of a chemical reaction to the concentration of its reactants. The rate constant, k, and the reaction orders are not taken from the chemical equation. They are found experimentally by watching how the rate changes when the reactant concentrations change. One common way to do this is the method of initial rates. In this method, several trials are run with different starting concentrations. The measured rates are then compared to determine the reaction orders and,...

the integrated rate law: the dependence of concentration on time

the-integrated-rate-law-the-dependence-of-concentration-on-time

Reading Reaction Progress with Integrated Laws

Integrated rate laws connect reaction concentration to time. They help show how much reactant or product is present after a certain period. They can also help estimate how long a reaction must run to reach a given extent. A common use is finding how long radioactive material must be stored before its radioactivity drops to a safe level. These equations come from the differential rate law after it is integrated with respect to time. For a first-order reaction, where rate = k[A], the integrated...

half-life of a reaction

Reaction Half-Life in Kinetics

Reaction half-life is the time needed for half of a reactant to be consumed. After each half-life, half of the remaining reactant is used up. A hydrogen peroxide decomposition example shows this pattern clearly. The concentration drops from 1.000 M to 0.500 M in the first 6.00 hours, then to 0.250 M in the next 6.00 hours, and then to 0.125 M in the third period. Each later 6.00-hour interval removes half of what is left. For first-order reactions, the half-life does not depend on the reactant...

temperature dependence on reaction rate

Collision Theory and Reaction Speed

Collision theory explains why reaction speed depends on how particles collide. Atoms, molecules, or ions must come close together before they can react. The theory says the reaction rate depends on the collision rate, the orientation of the colliding species, and whether the collision has enough energy for bonds to change. A gas-phase reaction between carbon monoxide and oxygen shows why orientation matters. The molecules can collide in more than one way. If the oxygen side of carbon monoxide...

arrhenius plots

Determining Activation Energy from Temperature

The Arrhenius equation links activation energy and the rate constant, k, for chemical reactions. It is written as k = Ae−Ea/RT. In this equation, R is the ideal gas constant with a value of 8.314 J/mol·K, T is the temperature on the kelvin scale, Ea is the activation energy in J/mole, e is the constant 2.7183, and A is the frequency factor. The frequency factor depends on collision frequency and the orientation of reacting molecules. Experimental kinetic data can be used to find the activation...

reaction mechanisms

Chemical reactions can happen in steps, and a balanced equation does not show the full path at the molecular level. A reaction mechanism, also called a reaction path, gives the step-by-step process that explains how reactants become products. The decomposition of ozone is one example of a reaction that can be described by a sequence of steps. Each step in a mechanism is an elementary reaction. These elementary reactions happen in order, and when they are added together, they give the balanced...

rate-determining steps

Reaction Bottlenecks in Chemical Kinetics

Reaction bottlenecks help explain rate-determining steps in multistep reaction mechanisms. In a mechanism with several elementary steps, one step is often much slower than the others. That slowest step is called the rate-limiting step, or rate-determining step. A reaction cannot move faster than its slowest step, so this step controls the overall reaction rate. The idea is like traffic on a four-lane freeway with one lane closed. Cars can only move as fast as the bottleneck allows. In the same...

catalysis

Catalyst Action in Reaction Rates

Catalysts change the rate of a chemical reaction by giving it a faster path. A catalyst increases reaction rate without being consumed during the process. Its effect is often explained with reaction mechanisms and energy diagrams. For an endothermic reaction, the reactants and products start and end at the same energies in both cases. The uncatalyzed path is a one-step mechanism with one transition state. The catalyzed path follows a different mechanism with two transition states and a lower...

enzymes

Enzyme Action and Inhibition

Enzymes are biological catalysts that speed up many reactions in living organisms. They help control cellular metabolism by lowering the activation energy needed for biochemical reactions. When activation energy drops, reaction rates can increase. Enzyme problems can also lead to serious disease. A genetic abnormality that causes G6PD, or glucose-6-phosphate dehydrogenase, deficiency can disrupt the pathway that supplies NADPH to cells. In red blood cells, this can reduce glutathione and...

key terms and concepts

Explore how chemical reactions happen in steps, including elementary reactions, reaction intermediates, molecularity, rate laws, and the rate-limiting step.

Elementary Steps in Reaction Mechanisms | JoVE K12

chemistry

JoVE Core Chemistry brings general chemistry concepts to life using concise and easy-to-understand animated video lessons. Plus, in the scientist-in-action videos, we demonstrate classical and original research experiments performed in today's laboratories worldwide.

Pennsylvania State Academic Standards

Physical Science

Chemical Reactions

3.2.9-12.D

3.2.9-12.E

Louisiana Student Standards for Science

High School

Matter And Its Interactions

HS-PS1-4

ohios-learning-standards-and-model-curriculum

Ohio’s Learning Standards and Model Curriculum

Interactions Of Matter

Chemical reactions

Virginia  Standards of Learning

HIgh School

CH.7

CH.7.e

Arizona Science Standards

HS.P1

HS.P1U1.3

Alabama Course of Study Science

Matter and Its Interactions: Energy

9-12.C.3.3.b

Next Generation Science Standards

Matter and Its Interactions

HS-PS1-2

HS-PS1-5

HS-PS1-7

Florida Department of Education

SC.912.P.12

SC.912.P.12.12

south-carolina-college-and-career-ready-science-standards

South Carolina College and Career Ready Science Standards

C-PS1-4

C-PS1-5

new-york-state-science-learning-standards

New York State Science Learning Standards

HS. Chemical Reactions

HS-PS1-5.

Scientific Laws and Theories

Scientific Laws

In science, a law is defined as a concise, verbal or mathematical, statement that summarizes a vast number of experimental observations. ...

The Scientific Method

Chemistry is an empirical science. Scientists often pose questions to understand the chemistry in everyday life and seek answers to these questions. To ...

Classifying Matter by State

Chemistry is the study of matter and the changes it undergoes. Matter is anything that has mass and occupies space. Matter is all around us; the air, ...

Classifying Matter by Composition

Matter: Pure Substances and Mixtures
According to its composition, the matter can be classified into two broad categories &mdash; pure substances and ...

The Atomic Theory of Matter

The earliest recorded discussion of the basic structure of matter comes from ancient Greek philosophers. Leucippus and Democritus argued that all matter ...

Subatomic Particles

Dalton was only partially correct about the particles that make up matter. All matter is composed of atoms, and atoms are composed of three smaller ...

Elements: Chemical Symbols and Isotopes

A chemical symbol is an abbreviation used to indicate an element or an atom of an element. For example, the symbol for mercury is Hg. The same symbol is ...

Use models to explain how the scientific understanding of atomic structure has evolved.

PS.Chm.1.1

Radioactivity and Nuclear Equations

Nuclear chemistry is the study of reactions that involve changes in nuclear structure. The nucleus of an atom is composed of protons and, except for ...

Types of Radioactivity

The most common types of radioactivity are &#945; decay, &#946; decay, &#947; decay, neutron emission, and electron capture.
Alpha (&#945;) decay is the ...

Nuclear Stability

Protons and neutrons, collectively called nucleons, are packed together tightly in a nucleus. With a radius of about 10&#8722;15 meters, a nucleus is ...

Nuclear Binding Energy

The difference between the calculated and experimentally measured masses is known as the mass defect of the atom. In the case of helium-4, the mass defect ...

Radioactive Decay and Radiometric Dating

Radioactivity is a spontaneous disintegration of an unstable nuclide and is a random process, as all the nuclei in the sample do not decay simultaneously. ...

Nuclear Fission

Many heavier elements with smaller binding energies per nucleon can decompose into more stable elements that have intermediate mass numbers and larger ...

Nuclear Power

Controlled nuclear fission reactions are used to generate electricity. Any nuclear reactor that produces power via the fission of uranium or plutonium by ...

Nuclear Fusion

The process of converting very light nuclei into heavier nuclei is also accompanied by the conversion of mass into large amounts of energy, a process ...

Nuclear Transmutation

Nuclear transmutation is the conversion of one nuclide into another. It can occur by the radioactive decay of a nucleus, or the reaction of a nucleus with ...

Use models to compare nuclear reactions including alpha decay, beta decay and gamma decay; nuclear fusion and nuclear fission.

PS.Chm.1.2

Atomic Orbitals

An atomic orbital represents the three-dimensional regions in an atom where an electron has the highest probability to reside. The radial distribution ...

The Pauli Exclusion Principle

The arrangement of electrons in the orbitals of an atom is called its electron configuration. We describe an electron configuration with a symbol that ...

The Energies of Atomic Orbitals

In an atom, the negatively charged electrons are attracted to the positively charged nucleus. In a multielectron atom, electron-electron repulsions are ...

The Aufbau Principle and Hund's Rule

To determine the electron configuration for any particular atom, we can build the structures in the order of atomic numbers. Beginning with hydrogen, and ...

electron-configuration-of-multielectron-atoms

Electron Configuration of Multielectron Atoms

The alkali metal sodium (atomic number 11) has one more electron than the neon atom. This electron must go into the lowest-energy subshell available, the ...

Use models to explain how electrons are distributed in atoms.

PS.Chm.1.3

Periodic Classification of the Elements

The periodic table arranges atoms based on increasing atomic number so that elements with the same chemical properties recur periodically. When their ...

The Periodic Table

As early chemists discovered more elements, they realized that various elements could be grouped by their similar chemical behaviors. One such grouping ...

Atomic Mass

Atoms &mdash; and the protons, neutrons, and electrons that compose them &mdash; are extremely small. For example, a carbon atom weighs less than 2 ...

Molar Mass

The identity of a substance is defined not only by the types of atoms or ions it contains but by the quantity of each type of atom or ion. For example, ...

Use the Periodic Table as a model to predict the relative properties of elements based on the pattern of valence electrons in the outermost energy levels of atoms.

PS.Chm.2.1

atomic-radii-and-effective-nuclear-charge

Atomic Radii and Effective Nuclear Charge

The elements in groups of the periodic table exhibit similar chemical behavior. This similarity occurs because the members of a group have the same number ...

Ionic Radii

Ionic radius is the measure used to describe the size of an ion. A cation always has fewer electrons and the same number of protons as the parent atom; it ...

Ionization Energy

The amount of energy required to remove the most loosely bound electron from a gaseous atom in its ground state is called its first ionization energy ...

Electron Affinity

The electron affinity (EA) is the energy change for adding an electron to a gaseous atom to form an anion (negative ion).



This process can be either ...

Construct an explanation to infer the atomic size, reactivity, electronegativity, and ionization energy of an element based on its position in the Periodic Table.

PS.Chm.2.2

Types of Chemical Bonds

Chemical bonding theories were pioneered by American chemist Gilbert&#xA0;N. Lewis. He developed a model called the Lewis model to explain the type and ...

Lewis Symbols and the Octet Rule

Chemical bonds are complex interactions between two or more atoms or ions, which reduce the potential energy of the molecule. Gilbert N. Lewis developed a ...

Ionic Bonding and Electron Transfer

Ions are atoms or molecules bearing an electrical charge. A cation (a positive ion) forms when a neutral atom loses one or more electrons from its valence ...

The Born-Haber Cycle

Lattice Energy&#xA0;

An ionic compound is stable because of the electrostatic attraction between its positive and negative ions. The lattice energy of a ...

trends-in-lattice-energy-ion-size-and-charge

Trends in Lattice Energy: Ion Size and Charge

An ionic compound is stable because of the electrostatic attraction between its positive and negative ions. The lattice energy of a compound is a measure ...

Covalent Bonding and Lewis Structures

Compared to ionic bonds, which results from the transfer of electrons between metallic and nonmetallic atoms, covalent bonds result from the mutual ...

Electronegativity

Whether a bond is nonpolar or polar covalent is determined by a property of the bonding atoms called electronegativity.&#xA0;

Electronegativity values of ...

bond-polarity-dipole-moment-and-percent-ionic-character

Bond Polarity, Dipole Moment, and Percent Ionic Character

Bond Polarity

The absolute value of the difference in electronegativity (&Delta;EN) of two bonded atoms provides a rough measure of the polarity to be ...

lewis-structures-of-molecular-compounds-and-polyatomic-ions

Lewis Structures of Molecular Compounds and Polyatomic Ions

To draw Lewis structures for complicated molecules and molecular ions, it is helpful to follow a step-by-step procedure as outlined:


	Determine the ...

Resonance

The Lewis structure of a nitrite anion (NO2&minus;) may actually be drawn in two different ways, distinguished by the locations of the N-O and N=O ...

Formal Charges

In some cases, there are seemingly more than one valid Lewis structures for molecules and polyatomic ions. The concept of formal charges can be used to ...

Exceptions to the Octet Rule

Many covalent molecules have central atoms that do not have eight electrons in their Lewis structures. These molecules fall into three categories:


	...

Bond Energies and Bond Lengths

Stable molecules exist because covalent bonds hold the atoms together. The strength of a covalent bond is measured by the energy required to break it, ...

Analyze and interpret data to explain the mechanisms and properties of the two main types of intramolecular (ionic and covalent) bonds.

PS.Chm.3.1

Analyze the structure of atoms and isotopes.

Elementary Steps in Reaction Mechanisms

Description

Transcript

More videos by Standards