Периодтар мен топтар бойынша элементтер мен олардың қосылыстарының химиялық қасиеттерінің өзгеру заңдылықтары. Химия. Химиялық элементтер – металдар

Элементтің тотығу дәрежесінің жоғарылауы және оның ионының радиусының төмендеуі (бұл жағдайда осы оттегінің тиімді теріс зарядының төмендеуі) оксидті қышқыл етеді. Бұл оксидтердің негіздіктен амфотерлік және одан әрі қышқылдық қасиеттерінің тұрақты өзгеруін түсіндіреді.

1) Бір периодта сериялық нөмірдің жоғарылауымен оксидтердің қышқылдық қасиеттері жоғарылайды және оларға сәйкес қышқылдардың күші артады.

2) Негізгі топшаларда периодтық жүйебір элементтен екінші элементке жоғарыдан төмен қарай ауысқанда оксидтердің жаңа қасиеттерінің жоғарылауы байқалады:

3) Элементтің тотығу дәрежесі жоғарылағанда оксидтің қышқылдық қасиеті артып, негіздік қасиеттері әлсірейді.

Оксидтердің химиялық қасиеттері

Негізгі оксидтер

Негізгі оксидтер:

Бірінші топтың негізгі топшасының барлық металдарының оксидтері (сілтілік металдар Li - Fr)

Магнийден басталатын екінші топтың негізгі топшасы (Mg - Ra)

Төменгі тотығу дәрежелеріндегі өтпелі металл оксидтері, мысалы, MnO, FeO.

Негізгі оксидтердің көпшілігі иондық табиғаттың қатты кристалды заттары болып табылады, кристалдық тордың түйіндерінде O2- оксид иондарымен айтарлықтай күшті байланысқан металл иондары бар, сондықтан типтік металдардың оксидтері жоғары балқу және қайнау температураларына ие.

Оксидтердің бір тән ерекшелігін атап өтеміз. Көптеген металл иондарының иондық радиустарының жақындығы оксидтердің кристалдық торында бір металдың иондарының бір бөлігін басқа металдың иондарымен алмастыруға болатындығына әкеледі. Бұл оксидтер үшін құрам тұрақтылық заңы жиі орындалмайтындығына әкеледі, ал құрамы өзгермелі аралас оксидтер болуы мүмкін.

Сынап пен асыл металдардың оксидтерін қоспағанда, негізгі оксидтердің көпшілігі қыздыру кезінде ыдырамайды:

2HgO \u003d 2Hg + O 2

2Ag2O = 4Ag + O2

Қыздырған кезде негіздік оксидтер қышқылдық және амфотерлі оксидтермен, қышқылдармен әрекеттесе алады:

BaO + SiO 2 \u003d BaSiO 3,

MgO + Al 2 O 3 \u003d Mg (AlO 2) 2,

ZnO + H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + H 2 O.

Сілтілік және сілтілік жер металдарының оксидтері сумен тікелей әрекеттеседі:

Басқа оксидтер сияқты негізгі оксидтер де тотығу-тотықсыздану реакцияларына түсе алады:

Fe 2 O 3 + 2Al \u003d Al 2 O 3 + 2Fe

3CuO + 2NH 3 \u003d 3Cu + N 2 + 3H 2 O

4FeO + O 2 \u003d 2Fe 2 + O 3

Негізгі оксидтер ең көп белсенді металдар(сілтілі және сілтілі жер, кальций оксидінен бастап) сумен әрекеттескенде (гидратация реакциясы) оларға сәйкес гидроксидтер (негіздер) түзеді. Мысалы, кальций оксиді (тез әк) суда ерігенде, кальций гидроксиді түзіледі - күшті негіз:

CaO + H 2 O → Ca (OH) 2

Негізгі оксидтер қышқылдармен әрекеттесіп, сәйкес тұздар түзеді:

CaO + 2HCl → CaCl 2 + H 2 O

Негізгі оксидтердің қышқылдық оксидтермен әрекеттесуі де тұздардың түзілуіне әкеледі:

Na 2 O + CO 2 → Na 2 CO 3

Ал амфотерлі оксидтермен:

Li 2 O + Al 2 O 3 → 2LiAlO 2

Қышқыл оксидтері

Металл емес оксидтердің көпшілігі қышқыл оксидтері (CO2, SO3, P4O10). Жоғары тотығу дәрежесіндегі өтпелі металл оксидтері де қышқыл оксидтердің қасиеттерін басым түрде көрсетеді, мысалы: CrO3, Mn2O7, V2O5.

Қышқыл оксидтері – оның бейметалдардың немесе өтпелі металдардың оксидтері жоғары дәрежелертотығу және негізгі оксидтерді алу әдістеріне ұқсас әдістермен алуға болады, мысалы:

4P + 5O 2 \u003d 2P 2 + O 5

2ZnS + 3O 2 \u003d 2ZnO + 2SO 2

K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 \u003d 2CrO 3 ↓ + K 2 SO 4 + H 2 O

Na 2 SiO 3 + 2HCl = 2NaCl + SiO 2 ↓ + H 2 O

Көптеген қышқыл оксидтер қышқылдар түзу үшін сумен тікелей әрекеттеседі:

Қышқыл оксидтерге ең тән болып олардың негіздік және амфотерлі оксидтермен, сілтілермен реакциялары табылады:

P 2 O 5 + Al 2 O 3 \u003d 2AlPO 4

Ca (OH) 2 + CO 2 \u003d CaCO 3 ↓ + H 2 O.

Бұл туралы жоғарыда айтылды қышқыл оксидтерікөптеген тотығу-тотықсыздану реакцияларына түсе алады, мысалы:

2SO 2 +O 2 2SO 3

SO 2 + 2H 2 S \u003d 3S + 2H 2 O,

4CrO 3 + C 2 H 5 OH \u003d 2Cr 2 O 3 + 2CO 2 + ZN 2 O

Барлық дерлік қышқыл оксидтері сумен әрекеттескенде (гидратация) оларға сәйкес қышқыл гидроксидтерін (құрамында оттегі бар қышқылдар) түзеді. Мысалы, күкірт оксиді (VI) суда ерігенде, күкірт қышқылы:

SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4

Қышқыл оксидтерін сәйкес қышқылдан алуға болады:

H 2 SiO 3 → SiO 2 + H 2 O

Амфотерлі оксидтер

Амфотерлік (грек тілінен Amphoteros – екеуі де) – реакцияға қатысатын екінші реагенттің қасиеттеріне байланысты химиялық қосылыстардың (оксидтер, гидроксидтер, амин қышқылдары) қышқылдық және негіздік қасиеттерді көрсету қабілеті.

Амфотерлі оксидтер күшті қышқылдармен әрекеттесіп, осы қышқылдардың тұздарын түзеді. Мұндай реакциялар амфотерлі оксидтердің негізгі қасиеттерінің көрінісі болып табылады, мысалы:

ZnO + H 2 SO 4 → ZnSO 4 + H 2 O

Олар сондай-ақ күшті сілтілермен әрекеттеседі, осылайша өздерінің қышқылдық қасиеттерін көрсетеді, мысалы:

ZnO + 2NaOH → Na 2 ZnO 2 + H 2 O

Амфотерлі оксидтер сілтілермен екі жолмен әрекеттесе алады: ерітіндіде және балқымада.

Балқымадағы сілтімен әрекеттескенде кәдімгі орта тұз түзіледі (жоғарыдағы мысалда көрсетілгендей).

Ерітіндідегі сілтімен әрекеттескенде күрделі тұз түзіледі.

Al 2 O 3 + 2NaOH + 3H 2 O → 2Na (Бұл жағдайда натрий тетрагидроксоаллюминаты түзіледі)

Әрбір амфотерлік металдың өзінің координациялық нөмірі болады.

Be және Zn үшін бұл 4; үшін және Al 4 немесе 6; үшін және Cr 6 немесе (өте сирек) 4;

Амфотерлі оксидтер әдетте суда ерімейді және онымен әрекеттеспейді.

Амфотерлі оксидтердің екі жақты сипаты бар: олар бір мезгілде негізгі және қышқыл оксидтердің қатысуымен реакцияларға қабілетті, яғни. қышқылдармен де, сілтілермен де әрекеттеседі:

Al 2 O 3 + 6HCl \u003d 2AlCl 3 + ZH 2 O,

Al 2 O 3 + 2NaOH + ZH 2 O \u003d 2Na [Al (OH) 4].

Амфотерлі оксидтерге алюминий оксиді Al2O3, хром (III) оксиді Cr2O3, берилий оксиді BeO, мырыш оксиді ZnO, темір оксиді (III) Fe2O3 және тағы басқалар жатады.

Идеал амфотерлі оксид сутегі иондарын (қышқылдық қасиеттері) және гидроксид иондарын (негізгі қасиеттері) тең мөлшерде түзу үшін диссоциацияланатын H2O суы болып табылады. Судың амфотерлік қасиеттері онда еріген тұздардың гидролизі кезінде айқын көрінеді:

Cu 2+ + H 2 O Cu (OH) + + H +,

CO 3 2- + H 2 O HCO 3- + OH -.

Химиялық заттардың қасиеттерінің өзгеру заңдылықтары

периодтар мен топтар бойынша элементтер және олардың қосылыстары

Элементтердің химиялық қасиеттері (және одан да көп олардың қосылыстары!) атомның құрылымына тікелей байланысты.

Әр атомның химиялық қасиеттерін жаттаудың қажеті жоқ, жаттап алудың қажеті жоқ химиялық реакциялар... химиядағы кез келген сұрақтың жауабы элементтердің периодтық жүйесінде.

Электрондық конфигурациялардың қалай өзгеретінін, p-элементтерін (топтар мен периодтар бойынша) және d-элементтерін бөлек оқуға болады.

Қалай екенін қарастырайық химиялық элементтердің қасиеттері топтар мен периодтар бойынша өзгереді.

1. Химиялық элементтер мен олардың қосылыстарының топтардағы қасиеттерінің өзгеруі:

Топтарда барлық элементтер ұқсас электрондық құрылымға ие. Сыртқы энергия деңгейін электрондармен толтыруда ешқандай айырмашылықтар жоқ.

• Атом өлшемін өзгертутопта жоғарыдан төменге атом радиустары арттыру!

Бұл нені білдіреді? Бұл дегеніміз

1) сыртқы электрондар атом ядросына барған сайын әлсіз тартылады;

2) атомның қабілеті артады электрондарды береді.

3) электрондарды беру қабілеті = металдық қасиеттер, яғни.

• Топқа жоғарыдан төмен қарай көбейтуметалдық қасиеттерэлементтері
• күшейту негізгі қасиеттеріолардың қосылыстары

Өзгерістер химиялық қасиеттеріпериодтағы элементтер және олардың қосылыстары:

Кезеңдерде сәл өзгеше сурет байқалады:

1)Периодтарда солдан оңға қарай атом радиустарының азаюы ;

2) бұл жағдайда сыртқы қабаттағы электрондар саны артады;

3) элементтердің электртерістігі = металл емес қасиеттеріартады

• Солдан оңға қарай кезеңдерде өседіэлементтердің металл емес қасиеттері, электртерістігі;
• олардың қосылыстарының қышқылдық қасиеттері күшейеді

Осы ойларға сүйене отырып, «Бейметалдар патшасы» атағы бізге беріледі екен... (барабан орамы) ... Ф! Оның жанында тіпті оттегі (O) экспонаттары бар оң дәрежеТотығу: OF2 – жағымсыз иісі бар түссіз улы газ.

Олай болса, қорытындылайық:

Атомдар ядросының зарядының жоғарылауымен қасиеттердің металдықтан әдетте бейметалдыққа дейін біртіндеп өзгеруі байқалады, бұл сыртқы энергетикалық деңгейде электрондар санының артуына байланысты.

деп аталатындарды құрайтын элементтер де бар амфотерлі қосылыстар. Олар металдық және металл емес қасиеттерді көрсетеді.

I бөлім

2. Атомның толық сыртқы электронды қабатын алуға талпыныстағы металдарсыртқы электрондарын береді, ал бейметалдар 8-ге дейін жетіспейтін электрондарды қабылдайды.

3. Элементтердің реттік санының ұлғаюы бар топтаметалдық қасиеттері жоғарылайды, ал металл емес қасиеттері әлсірейді; себебі:
1) энергия деңгейлерінің саны артады
2) сыртқы деңгейдегі электрондар саны тұрақты
3) атомның радиусы ұлғаяды

4. Элементтердің реттік саны артқан периодтаметалл емес қасиеттері күшейіп, металдық қасиеттері әлсірейді, себебі:
1) сыртқы деңгейдегі электрондар саны артады
2) деңгейлердің тұрақты саны
3) атом ядроларының заряды артады

5. Қатардағы қасиеттердің күшеюін немесе әлсіреуін көрсете отырып, «Химиялық элементтердің қасиеттері» кестесін толтырыңыз.

II бөлім

1. Металл емес химиялық элементтердің таңбаларын таңдаңыз. Дұрыс жауаптарға сәйкес келетін әріптерден өте улы, өткір иісі бар бозғылт сары газдың атауын құрасыз: фтор.

2. Төмендегі тұжырымдар дұрыс па?
A. Солдан оңға қарай периодта атомның радиусы артады.
B. Топта атомның радиусы төменнен жоғарыға қарай азаяды.
3) тек В дұрыс.

3. Бірінші жағдайда металдық қасиеттерді және екінші жағдайда металл емес қасиеттерді көрсету үшін үлкен немесе кіші таңбаны дөңгелектеңіз.

4. Интернет желісін пайдалана отырып, «Асыл газдар» тақырыбына сөзжұмбақ құрастыр.

1. Бұл инертті газ энергияны үнемдейтін шамдарда қолданылады
2. Шарлар осы газбен толтырылған, ол инертті газдардың ішіндегі ең жеңілі.
3. Бұл инертті газ азот пен оттегінен кейінгі ауаның үшінші үлкен құрамдас бөлігі, жер атмосферасында ең көп таралған инертті газ.
4. Қашан қалыпты жағдайлар- түссіз инертті газ; радиоактивті, денсаулық пен өмірге қауіп төндіруі мүмкін.
5. Осы газ бен азот қоспасы құйылған түтіктер олардан электр разряды өткенде қызыл-қызғылт-сары жылтыр береді, сондықтан олар жарнамада кеңінен қолданылады.
6. Тігінен түсті ұяшықтарда сіз нақты химиялық қосылыстар алынған бірінші инертті газдың атын аласыз.

5. Тик-так-аяқ ойнаңыз. Атомдардың электрондық тізбектері құрайтын жеңіс жолын көрсетіңіз:

6. Бір периодтағы химиялық элементтердің реттік нөмірлерінің олардың атомдарының радиустарына тәуелділігінің графигін көршілес элементтердің радиустарының өзгеруін шартты түрде 1 деп алып, құрастырыңыз. Қорытынды жасаңыз:
Периодтардағы атомдардың радиустары сериялық нөмірдің артуымен азаяды.

7. Бір топтың химиялық элементтерінің реттік нөмірлерінің олардың атомдарының радиустарына тәуелділігінің графигін көршілес элементтердің радиустарының өзгеруін шартты түрде 1-ге тең етіп құрастырыңыз. Қорытынды жасаңыз:
Топ ішінде атомдардың радиустары сериялық нөмірдің артуымен өседі.

Дәріс: Периодтар мен топтар бойынша элементтер мен олардың қосылыстарының қасиеттерінің өзгеру заңдылықтары

Орыс ғалымы Д.И.Менделеев ғылымның көптеген салаларында табысты еңбек етті. Дегенмен, ол 1869 жылы химиялық элементтердің периодтық заңының бірегей ашылуымен әйгілі болды. Бастапқыда ол былай естілді: «Барлық элементтердің қасиеттері және олар түзетін қарапайым және күрделі заттардың сапасына байланысты олардың атомдық салмағына мерзімді тәуелділік».

Қазіргі уақытта заңның редакциясы басқаша. Өйткені, бұл заң ашылған кезде ғалымдар атомның құрылысы туралы түсініксіз болған, ал атомдық салмақ ретінде химиялық элементтің салмағы алынған. Кейіннен атомды белсенді түрде зерттеу және оның құрылымы туралы жаңа ақпарат алу бүгінгі күні өзекті болып табылатын заң шығарылды: «Атомдардың қасиеттері хим. элементтері және олар арқылы қалыптасады қарапайым заттаролардың атомдарының ядроларының зарядтарына периодты тәуелділікте.

Заң графикалық түрде де көрсетілген. Кесте мұны анық көрсетеді:

Д.И. периодтық жүйесі. Менделеев

Қосулы осы сабақбіз одан ғылымды түсіну үшін маңызды және қажетті ақпаратты алуды үйренеміз. Онда сіз сызықтарды көресіз. Бұл кезеңдері. Барлығы жеті. Өткен сабақты еске түсірейік, әр периодтың саны химиялық элемент атомының электрондары орналасқан энергия деңгейлерінің санын көрсетеді. Мысалы, натрий (Na) және магний (Mg) үшінші периодта, яғни олардың электрондары үш энергетикалық деңгейде орналасады. 1-ші кезеңнен басқа барлық периодтар сілтілі металдан басталып, асыл газбен аяқталады.

Электрондық конфигурация:

сілтілік метал - ns 1,

асыл газ - ns 2 p 6, гелийден басқа (He) - 1s2.

Қайда n - период нөмірі.

Біз сонымен қатар кестеде тік бағандарды көреміз - бұл топтар. Кейбір кестелерде араб цифрларымен нөмірленген 18 топты көруге болады. Кестенің бұл түрі ұзын деп аталады, ол d-элементтер мен s- және p-элементтер арасындағы айырмашылықтарды ашқаннан кейін пайда болды. Бірақ Менделеев жасаған дәстүрлі қысқа формада элементтер рим цифрларымен нөмірленген 8 топқа топтастырылған:

Сонымен топ нөмірлері бізге қандай ақпарат береді? Саннан химиялық байланыс түзетін электрондардың санын анықтаймыз. Олар шақырылады валенттілік. 8 топ екі топшаға бөлінеді: негізгі және бүйірлік.

Негізгіге s- және p- ішкі деңгейлерінің электрондары кіреді. Бұл IA, IIA, IIIA, IVA, VA, VIA, VIIA және VIIIA кіші топтары. Мысалы, алюминий (Al) - III топтың негізгі топшасының элементінде ... 3s 2 3p 1 валенттік электрондар бар.

Бүйірлік топшаларда орналасқан элементтерде d - ішкі деңгейдің электрондары болады. Бүйірлері - IB, IIB, IIIB, IVB, VB, VIB, VIIB және VIIIB топтары. Мысалы, марганец (Mn) негізгі топшаның элементі болып табылады VII топ…3d 5 4s 2 валенттік электрондары бар.

Қысқа кестеде s элементтері қызыл түспен, p элементтері сары түспен, d элементтері көк түспен, f элементтері ақ түспен берілген.

• Кестеден тағы қандай ақпаратты шығаруға болады? Әрбір элементке сериялық нөмір берілгенін көруге болады. Бұл да кездейсоқ емес. Элементтің санына қарап, біз берілген элемент атомындағы электрондардың санын бағалай аламыз. Мысалы, кальций (Са) 20 саны, яғни оның атомында 20 электрон бар.

Сондай-ақ кестеден келесі қорытынды жасауға болады: элементтің реттік нөмірі неғұрлым жоғары болса, атомның радиусы соғұрлым аз болады. Неліктен? Өйткені, электрондардың жалпы санының ұлғаюымен атомның радиусы азаяды. Электрондар неғұрлым көп болса, соғұрлым олардың ядромен байланысу энергиясы жоғары болады. Мысалы, фосфор (Р) атомының ядросы өзінің сыртқы деңгейіндегі электрондарды сыртқы деңгейде бір электроны бар натрий (Na) атомының ядросына қарағанда әлдеқайда күшті ұстайды. Ал фосфор мен натрий атомдары әрекеттессе, фосфор бұл электронды натрийден алады, өйткені фосфордың электртерістігі жоғары. Бұл процесс электртерістілік деп аталады. Есіңізде болсын, кестенің элементтерінің бір қатары бойымен оңға жылжыған кезде олардың электртерістігі артады, ал бір топшада ол төмендейді. Элементтердің бұл қасиеті туралы келесі сабақтарда толығырақ айтатын боламыз.

Есіңізде болсын:

• ядро зарядының артуы және атом радиусының азаюы;
• сыртқы электрондар санының артуы;
• ионданудың және электртерістігінің жоғарылауы;
• металл емес тотықтырғыш қасиеттерінің жоғарылауы және металды тотықсыздандырғыш қасиеттерінің төмендеуі;
• қышқылдықтың жоғарылауы және гидроксидтер мен оксидтердің негізділігінің төмендеуі.

• ядро зарядының артуы және атом радиусының ұлғаюы;
• ионданудың және электртерістігінің төмендеуі;
• металл емес тотықтырғыш қасиеттерінің төмендеуі және металды тотықсыздандырғыш қасиеттерінің жоғарылауы;
• негізділіктің жоғарылауы және гидроксидтер мен оксидтердің қышқылдығының төмендеуі.

Ионизацияхимиялық реакция кезінде атомдарды иондарға (оң зарядты катиондарға немесе теріс зарядты аниондарға) айналдыру процесі.

Электрондылықатомның қабілетіКімге химиялық реакция кезінде басқа атомнан электрон тарту.

Тотығу- электронның тотықсыздандырғыш атомынан (электрон доноры) тотықтырғыш атомға (электронды акцепторға) ауысу және зат атомының тотығу дәрежесін арттыру процесі.

• Элементтің электртерістігі жоғары болса, ол электрондарды өзіне күштірек тартады және оның атомдары теріс дәрежесітотығу (мысалы, фтордың әрқашан тотығу дәрежесі - 1 болады);
• төмен электртерістілік кезінде элемент электрондардан бас тартып, оң тотығу дәрежесіне ие болады (барлық металдарда + дәрежесі бар, мысалы, калий +1, кальций +2, алюминий +3);
• бір элементтен тұратын жай заттардың атомдарының атомдары жоғары, ал бос атомдары нөлдік дәрежеге ие болады.

Қазіргі тұжырым Периодтық заң : жай заттардың қасиеттері, сондай-ақ элементтер қосылыстарының формалары мен қасиеттері олардың атомдарының ядроларының зарядының шамасына (сериялық нөмірі) периодты тәуелділікте болады.

Периодтық қасиеттерге, мысалы, атомның радиусы, иондану энергиясы, электронға жақындығы, атомның электртерістігі және кейбір физикалық қасиеттеріэлементтер мен қосылыстар (балқу және қайнау температуралары, электр өткізгіштік және т.б.).

Периодтық заңның өрнегі

элементтердің периодтық жүйесі .

Элементтер 7 периодқа және 8 топқа бөлінген периодтық жүйенің қысқа түрінің ең көп тараған нұсқасы.

Қазіргі уақытта 118 санына дейінгі элементтер атомдарының ядролары алынды.104 реттік нөмірі бар элементтің аты - рутерфордий (Rf), 105 - дубний (Db), 106 - сиборгиум (Sg), 107 - борий. (Bh), 108 - хассий (Hs ), 109 – мейтнерий ( Mt), 110 - дармштадтий (Ds), 111 - рентген (Rg), 112 - коперниций (Cn).
2012 жылғы 24 қазанда Мәскеуде Ресей Ғылым академиясының Орталық Ғалымдар үйінде 114-ші элементке «Флеровиум» (Фл), ал 116-шы элементке «Ливермориум» (Lv) атау беру салтанатты рәсімі өтті.

1, 2, 3, 4, 5, 6 периодтары сәйкесінше 2, 8, 8, 18, 18, 32 элементтерден тұрады. Жетінші кезең аяқталмады. 1, 2 және 3 периодтар деп аталады кішкентайқалғаны - үлкен.

Солдан оңға қарай периодтарда металдық қасиеттер бірте-бірте әлсірейді және бейметалдық қасиеттер жоғарылайды, өйткені атомдар ядроларының оң зарядының жоғарылауымен сыртқы электрон қабатындағы электрондар саны артады және атом радиустары азаяды. байқалды.

Кестенің төменгі жағында 14 лантанид және 14 актинид бар. IN Соңғы уақытлантан және актиний сәйкесінше лантанидтер және актинидтер ретінде жіктеледі.

Топтар кіші топтарға бөлінеді - негізгі,немесе А және кіші топтары жағы,немесе В кіші тобы. VIII топша B - ерекше, оның құрамында триадалартемір (Fe, Co, Ni) және платина металдарының (Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt) тұқымдастарын құрайтын элементтер.

Жоғарыдан төменге қарай негізгі топшаларда металдық қасиеттер артып, металл емес қасиеттер әлсірейді.

Топ нөмірі, әдетте, химиялық байланыстардың түзілуіне қатыса алатын электрондардың санын көрсетеді. Бұл не физикалық мағынасытоп нөмірлері. Екінші реттік топшалардың элементтері үшін валенттік электрондар тек сыртқы ғана емес, сонымен қатар соңғы қабаттар болып табылады. Бұл негізгі және қосалқы топшалар элементтерінің қасиеттерінің негізгі айырмашылығы.

Атомдардың периодтық жүйесі және электрондық формулалары

Элементтердің қасиеттерін болжау және түсіндіру үшін жаза білу керек электрондық формулаатом.

Атомда орналасқан негізгі жағдайда, әрбір электрон энергиясы ең аз бос орбитальді алады. Энергетикалық күй ең алдымен температурамен анықталады. Біздің планетамыздың бетіндегі температура атомдар негізгі күйде болатындай. Жоғары температурада атомдардың басқа күйлері деп аталады толқыған.

Энергияның өсу реті бойынша энергия деңгейлерінің тізбегі Шредингер теңдеуін шешу нәтижелерінен белгілі:

1с< 2s < 2p < 3s < Зр < 4s 3d < 4p < 5s 4d < 5p < 6s 5d 4f < 6p.

Төртінші периодтың кейбір элементтерінің атомдарының электрондық конфигурацияларын қарастырайық (6.1-сурет).



Күріш. 6.1. Төртінші периодтың кейбір элементтерінің орбитальдары бойынша электрондардың таралуы

Кейбір ерекшеліктер бар екенін атап өткен жөн электрондық құрылымтөртінші период элементтерінің атомдары: Cr және C u атомдары үшін 4 с-қабық екі емес, бір электроннан тұрады, яғни бар «сәтсіздік» сыртқыс - электрон алдыңғыға d-қабық.

24 Cr және 29 Cu атомдарының электрондық формулалары келесідей көрсетуге болады:

24 Cr 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1,

29 Cu 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1 .

Толтыру тәртібінің «бұзылуының» физикалық себебі ішкі қабаттарға электрондардың әртүрлі ену қуатымен, сондай-ақ d 5 және d 10, f 7 және f 14 электрондық конфигурацияларының ерекше тұрақтылығымен байланысты.

Барлық элементтер төрт түрге бөлінеді

:

1. Атомдарда s-элементтер s толтырылады - сыртқы қабаттың қабықтары ns . Бұл әр кезеңнің алғашқы екі элементі.

2. Атомдарда p-элементтерэлектрондар np сыртқы деңгейінің р-қабықшаларын толтырады . Оларға әр кезеңнің соңғы 6 элементі кіреді (бірінші және жетіншіден басқа).

3. Жасаңыз d-элементтерэлектрондармен толтырылған d - екінші сыртқы деңгейдің ішкі деңгейі ( n-1)d . Бұлар арасында орналасқан үлкен кезеңдердің интеркалирленген онжылдықтарының элементтері s- және p-элементтер.

4. Жасаңыз f-элементтер электрондармен толтырылған f - үшінші сыртқы деңгейдің ішкі деңгейі ( n-2)f . Бұл лантанидтер мен актинидтер.

Периодтық жүйенің топтары мен периодтары бойынша элементтер қосылыстарының қышқылдық-негіздік қасиеттерінің өзгеруі
(Коссель схемасы)

Элементтердің қосылыстарының қышқылдық-негіздік қасиеттерінің өзгеру сипатын түсіндіру үшін Коссель (Германия, 1923) молекулаларда таза иондық байланыс бар және иондар арасында кулондық әрекеттесу жүреді деген болжамға негізделген қарапайым схеманы қолдануды ұсынды. Коссель схемасы ядро ​​зарядына және оларды түзетін элементтің радиусына байланысты E–H және E–O–H байланыстары бар қосылыстардың қышқылдық-негіздік қасиеттерін сипаттайды.

Екі металл гидроксиді үшін Коссель схемасы (LiOH және KOH молекулалары үшін ) суретте көрсетілген. 6.2. Ұсынылған схемадан көрініп тұрғандай, ион радиусы Li + ион радиусы К-нен аз+ және OH - топ калий ионына қарағанда литий ионымен күштірек байланысқан. Нәтижесінде КОН ерітіндіде диссоциациялануы жеңіл болады және калий гидроксидінің негізгі қасиеттері айқынырақ болады.



Күріш. 6.2. LiOH және KOH молекулалары үшін Коссель схемасы

Сол сияқты, екі CuOH және Cu(OH) 2 негізі үшін Коссель схемасын талдауға болады . Cu ионының радиусынан бастап 2+ аз, ал заряды ионның зарядынан үлкен Cu + OH - - топ Cu 2+ ионын ұстау үшін күштірек болады .
Нәтижесінде, негіз Cu(OH)2 қарағанда әлсіз болады CuOH.

Осылайша, катион радиусы ұлғайып, оның оң заряды азайған сайын базаның беріктігі артады .

HCl және HI екі аноксид қышқылдары үшін Коссель схемасы суретте көрсетілген. 6.3.



Күріш. 6.3. HCl және HI молекулалары үшін Коссель схемасы

Хлорид ионының радиусы йодид ионынан кіші болғандықтан, Н + ионы тұз қышқылы молекуласындағы анионмен күштірек байланысады, ол иодты қышқылға қарағанда әлсіз болады. Осылайша, теріс ион радиусы артқан сайын аноксид қышқылдарының күші артады.

Құрамында оттегі бар қышқылдардың күші керісінше өзгереді. Ол ион радиусының азаюымен және оның оң зарядының жоғарылауымен артады. Суретте. 6.4 екі HClO және HClO 4 қышқылдары үшін Коссель схемасын көрсетеді.



Күріш. 6.4. HClO және HClO 4 үшін Коссель схемасы

Ионы С1 7+ оттегі ионымен қатты байланысқан, сондықтан протон HClO молекуласында оңай бөлінеді. 4 . Сонымен қатар С1 ионының байланысы+ O ионымен 2- күшті емес, ал HClO молекуласында протонды O анионы күштірек ұстайды. 2-. Нәтижесінде HClO 4 қарағанда күштірек қышқыл болып табылады HClO.

Осылайша, элементтің тотығу дәрежесінің жоғарылауы және элемент ионының радиусының төмендеуі заттың қышқылдық қасиетін күшейтеді. Керісінше, тотығу дәрежесінің төмендеуі және ион радиусының жоғарылауы заттардың негізгі қасиеттерін күшейтеді.

Есептерді шешу мысалдары

Цирконий атомы мен иондарының электрондық формулаларын құрастырыңыз O 2–, Al 3+, Zn 2+ . Zr, O, Zn, Al атомдары элементтердің қандай түріне жататынын анықтаңыз.

40 Zr 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 2 5s 2,

O 2– 1s 2 2s 2 2p 6 ,

Zn 2+ 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 ,

Al 3+ 1s 2 2s 2 2p 6 ,

Zr - d-элемент, O - p-элемент, Zn - d-элемент, Al - p-элемент.

Элементтердің атомдарын иондану энергиясының өсу ретімен орналастырыңдар: K, Mg, Be, Ca. Жауапты негіздеңіз.

Шешім. Иондану энергиясынегізгі күйдегі атомнан электронды ажыратуға қажетті энергия. Солдан оңға қарай периодта иондану энергиясы ядро ​​зарядының артуымен өседі, негізгі топшаларда жоғарыдан төмен қарай азаяды, өйткені электроннан ядроға дейінгі қашықтық артады.

Сонымен, бұл элементтер атомдарының иондану энергиясының мәні K, Ca, Mg, Be қатарында артады.

Атомдар мен иондарды радиустарының өсу ретімен орналастырыңдар: Ca 2+ , Ar, Cl – , K + , S 2– . Жауапты негіздеңіз.

Шешім. Құрамында электрондар саны бірдей иондар үшін (изоэлектрондық иондар) ионның радиусы оң зарядтың азаюымен және теріс зарядының жоғарылауымен өседі. Сондықтан Ca 2+ , K + , Ar, Cl – , S 2– қатарында радиус өседі.

Li + , Na + , K + , Rb + , Cs + қатарында иондар мен атомдардың радиустары қалай өзгеретінін анықтаңыз. және Na, Mg, Al, Si, P, S.

Шешім. Li + , Na + , K + , Rb + , Cs + қатарында иондардың радиусы артады, өйткені ұқсас электрондық құрылымы бар бір таңбалы иондарда электронды қабаттардың саны артады.

Na, Mg, Al, Si, P, S қатарларында атомдардың радиусы азаяды, өйткені атомдардағы электрон қабаттарының саны бірдей болғанда, ядро ​​заряды артады, демек, электрондардың ядроға тартылуы да артады. .

H 2 SO 3 және H 2 SeO 3 қышқылдары мен Fe (OH) 2 және Fe (OH) 3 негіздерінің беріктігін салыстырыңдар.

Шешім. Коссель схемасы бойынша H 2 SO 3 Н-ге қарағанда күшті қышқыл 2 SeO 3 , ион радиусынан бастап Se4+ ион радиусынан үлкен S 4+, демек, S 4+ - O 2– байланысы байланысқа қарағанда күштірек Se 4+ - O 2-.

Коссель схемасы бойынша Fe(OH)

2 күштірек негіз, өйткені Fe ионының радиусы 2+ Fe ионынан көп 3+ . Сонымен қатар, Fe ионының заряды 3+ Fe ионынан көп 2+ . Нәтижесінде Fe байланысы 3+ – O 2– Fe қарағанда күштірек 2+ - O 2- және OH ионы - молекуласында оңай бөлінеді Fe(OH)2.

Өз бетінше шешуге арналған тапсырмалар

6.1.Ядро заряды +19, +47, +33 және негізгі күйдегі элементтердің электрондық формулаларын құрастырыңыз. Олардың қандай элементтер түріне жататынын көрсетіңіз. Ядро заряды +33 элементке қандай тотығу дәрежелері тән?




6.2.Cl ионының электрондық формуласын құрастыр – .