Какие бывают свойства у элементов
Каждый элемент имеет свое строго уникальное строение, в соответствии с которым он и занимает свое постоянное, четко определенное место в периодической системе.
При рассмотрении периодической таблицы элементов, зная химические и физические свойства каждого элемента, можно сделать выводы о закономерностях изменения этих свойств.
Повторение свойств элементов
С увеличением атомной массы происходит периодическое повторение свойств элементов.
Так, одиннадцатый элемент ряда – натрий – имеет общие свойства с третьим химическим элементом – литием. В рамках ряда от лития до фтора металлические свойства соединений постепенно уменьшаются и при этом возрастают неметаллические свойства. И действительно, после активного щелочного металлического элемента лития четвертым размещен тоже металлический элемент бериллий, но уже с амфотерными свойствами соединений. Пятый, шестой, седьмой, восьмой, девятый и десятый элементы – неметаллические. Активность простых веществ и соединений этих элементов с увеличением порядкового номера возрастает и достигает максимума у фтора.
Причиной периодической повторяемости свойств химических элементов и образованных ими соединений является образование у элементов одинакового строения внешнего энергетического уровня (для элементов главных подгрупп) и предпоследнего энергетического уровня (для элементов побочных подгрупп).
Закономерности изменений свойств
Таким образом, рассмотрев свойства каждого из соединений и их изменения в группах и периодах можно составить определенные закономерности.
В рамках одного периода с увеличением порядковых номеров элементов (при движении вниз по периоду) прослеживаются закономерные изменения, характерные для всей таблицы.
При движении вниз по периоду металлические и основные свойства у простых веществ ослабляются, а неметаллические и кислотные – усиливаются.
Кроме размещения в горизонтальных рядах — периодах, элементы входят в состав вертикальных столбиков — групп. Рассмотренные свойства природных семей щелочных элементов, галогенов и инертных элементов дают возможность сделать вывод, что наиболее активные металлы размещены в группе под номером 1, то есть в начале периодов, а самые активные неметаллы — в группе под номером 7, то есть в конце периодов.
Инертным элементом 18 группы заканчивается каждый период.
Если провести воображаемую линию через элементы алюминий, германий, олово, стибий, свинец, полоний, которая разделит периодическую систему на две не равных части, то верхняя правая часть будет содержать неметаллы, нижняя левая — металлы, а элементы, образующие линию разделения, — это металлы с амфотерными свойствами оксидов и гидроксидов.
Зависимость от строения электронных оболочек атомов
На основе современной теории строения атома ученые объясняют, что характер химических свойств и его изменение в периодах находятся в зависимости от изменения строения электронных оболочек атомов. Чтобы понять, какие различия в строении электронных оболочек вызывают ослабление металлических и усиление неметаллических свойств, сравним электронные формулы атомов пары элементов — алюминия и фосфора.
Как видим, количество энергетических уровней у атомов алюминия и фосфора одинаково — их 3. Однако у каждого из них разное число электронов на внешнем (крайнем) энергетическом уровне, которое с увеличением порядкового номера элемента (13 у алюминия и 15 у фосфора) растет. Делаем вывод, что причиной ослабления металлических и усиления неметаллических свойств элементов одного периода является рост числа электронов на внешнем энергетическом уровне.
Итак, в зависимости от собственно строения атома элемента и, соответственно, в какой части периодической системы размещен этот элемент, его соединения проявляют или основные, или кислотные, или амфотерные химические свойства.
Рассмотренные зависимости еще раз подтверждают универсальный характер периодического закона и доказывают, что он является фундаментальным законом природы.
Ïîõîæèå ïîñòû
Ñóëüôèä æåëåçà(II) (FeS) — âåùåñòâî, êîòîðîå îáðàçóåòñÿ ïðè âçàèìîäåéñòâèè æåëåçà ñ ñåðîé. Ïðèìåíÿåòñÿ êàê ñûðüå â ïðîèçâîäñòâå ÷óãóíà, à òàêæå ÿâëÿåòñÿ òâåðäûì èñòî÷íèêîì ñåðîâîäîðîäà. Íà ôîòîãðàôèÿõ ìîæíî çàìåòèòü ÷àñòèöû ìåòàëëè÷åñêîãî æåëåçà, êîòîðîå íå ïðîðåàãèðîâàëî ñ ñåðîé.
 ïðèðîäå ñóëüôèä æåëåçà(II) âñòðå÷àåòñÿ êðàéíå ðåäêî, îäíàêî ðàñïðîñòðàí¸í äèñóëüôèä æåëåçà(II) (FeS2), èçâåñòíûé êàê ìèíåðàë ïèðèò èëè ñåðíûé êîë÷åäàí.
vk.com/mircenall
Ïîêàçàòü ïîëíîñòüþ
3
Íîâûé ìåäüñîäåðæàùèé êîìïëåêñ, èäåþ ñòðîåíèÿ êîòîðîãî ïîäñêàçàëà ïðèðîäà, ýôôåêòèâíî ðàñùåïëÿåò âîäó â íåéòðàëüíîé ñðåäå. Ýòî îòêðûòèå ìîæåò ñäåëàòü áîëåå äîñòóïíûì ïîëó÷åíèå âîäîðîäà ñ ïîìîùüþ âîññòàíîâëåíèÿ âîäû.
Ìîëåêóëÿðíûé âîäîðîä äàâíî ðàññìàòðèâàþò êàê àëüòåðíàòèâó íåôòè è ãàçó. Åäèíñòâåííûé ïðîäóêò ñãîðàíèÿ âîäîðîäà âîäà, êîòîðàÿ ñàìà ìîæåò áûòü èñòî÷íèêîì âîäîðîäà. Ìíîãèå èññëåäîâàòåëüñêèå ãðóïïû ïî âñåìó ìèðó ñòàðàþòñÿ ðàçðàáîòàòü êàòàëèçàòîðû, ñïîñîáíûå ïîíèçèòü ýíåðãèþ âîññòàíîâëåíèÿ âîäû äî ìîëåêóëÿðíîãî âîäîðîäà è îáëåã÷èòü ïðîòåêàíèå ýòîé ðåàêöèè. Íàèáîëåå ýôôåêòèâíûå êàòàëèçàòîðû ðàñùåïëåíèÿ âîäû â íàñòîÿùåå âðåìÿ êîîðäèíàöèîííûå ñîåäèíåíèÿ ðóòåíèÿ è èðèäèÿ. Ê íåäîñòàòêàì îáîèõ ìåòàëëîâ ìîæíî îòíåñòè èõ íèçêèå êîíöåíòðàöèè â çåìíîé êîðå è âûñîêóþ ñòîèìîñòü.
Íîâîå èññëåäîâàíèå äåìîíñòðèðóåò, ÷òî â ïðèñóòñòâèè ïîðôèðèíîâîãî êîìïëåêñà ìåäè ýëåêòðîêàòàëèòè÷åñêîå ðàñùåïëåíèå âîäû ïðîèñõîäèò ïðè íåéòðàëüíûõ çíà÷åíèÿõ ðÍ è ïðè íèçêîì çíà÷åíèè ýëåêòðîäíîãî ïîòåíöèàëà. Ïðè 310 ì è ðÍ 7 âîäà îêèñëÿåòñÿ ñ âûäåëåíèåì ìîëåêóëÿðíîãî êèñëîðîäà, à â êèñëîé ñðåäå (ïðè òîì æå ýëåêòðîäíîì ïîòåíöèàëå) äî ïåðåêèñè âîäîðîäà. Õîòÿ ìåäíûé êîìïëåêñ è íå ïðåâîñõîäèò ïî ïðîèçâîäèòåëüíîñòè êîìïëåêñû áëàãîðîäíûõ ìåòàëëîâ, âñå æå ýòî áîëüøîé øàã âïåðåä ìåíüøàÿ ýôôåêòèâíîñòü ïðîèçâîäíûõ ìåäè êîìïåíñèðóåòñÿ åå áîëüøåé ðàñïðîñòðàíåííîñòüþ è äåøåâèçíîé. Êàòàëèçàòîðû ðàñùåïëåíèÿ âîäû íà îñíîâå ìåäè áûëè èçâåñòíû è ðàíåå, íî îíè ðàáîòàëè â ñèëüíîùåëî÷íîé ñðåäå è ïðè áîëüøîì çíà÷åíèè ýëåêòðîäíîãî ïîòåíöèàëà.
Èññëåäîâàòåëè èñõîäèëè èç òîãî, ÷òî â ïðîöåññå ôîòîñèíòåçà êëþ÷åâóþ ðîëü â îêèñëåíèè âîäû è âûäåëåíèè êèñëîðîäà èãðàåò ìàãíèéïîðôèðèíîâûé êîìïëåêñ. Òåì íå ìåíåå ñïîñîáíîñòü ìåäüïîðôèðèíîâîãî êîìïëåêñà êàòàëèçèðîâàòü îêèñëåíèå âîäû îêàçàëàñü ïðèÿòíîé íåîæèäàííîñòüþ äëÿ ìíîãèõ õèìèêîâ êàê ñïåöèàëèñòîâ ïî õèìèè ïîðôèðèíîâûõ êîìïëåêñîâ, òàê è òåõ, êòî çàíèìàëñÿ ðàñùåïëåíèåì âîäû. Åùå îäíà íåîáû÷íàÿ ÷åðòà ýòîãî êàòàëèçàòîðà îêèñëåíèå âîäû äî ïåðåêèñè âîäîðîäà ïðè íèçêèõ çíà÷åíèÿõ ðÍ. Ýòîò ïðîöåññ íå ñòîèò ðàññìàòðèâàòü êàê íîâûé ñïîñîá ïîëó÷åíèÿ H2O2, è âñå æå îí òðåáóåò âíèìàíèÿ. Óñòàíîâèâ, êàê îáðàçóåòñÿ ïåðåêèñü âîäîðîäà, èññëåäîâàòåëè ñìîãóò îïðåäåëèòü ìåõàíèçì ýòîé êàòàëèòè÷åñêîé ðåàêöèè è âûÿñíèòü, êàê ïîâûñèòü ýôôåêòèâíîñòü ðàñùåïëåíèÿ âîäû.
Ïîêàçàòü ïîëíîñòüþ
3
 îäíîì èç ïîñòîâ îá îëîâå ïèêàáóøíèêîâ çàèíòåðåñîâàëà òàêàÿ äåòàëü — ïðè òåìïåðàòóðå íèæå 13.2°C êîâêîå è ïëàñòè÷íîå îëîâî ïåðåõîäèò â äðóãóþ «ñåðóþ» àëëîòðîïíóþ ìîäèôèêàöèþ.
Ïðè ýòîì ïåðåõîä ñîïðîâîæäàåòñÿ óâåëè÷åíèåì îáúåìà íà 25,6 %, â ñâÿçè ñ ÷åì âîçíèê âîïðîñ
Ñîáñòâåííî ýòî ÿ è ðåøèë ïðîâåðèòü.
Ïåðâûì äåëîì íàøåë â ëàáîðàòîðèè ÷èñòîå îëîâî (ïðîâîëîêà ïðèïîÿ íå ïîäîéäåò, èáî îíà ñîäåðæèò ñâèíåö, êîòîðûé êàê ðàç òàêè ïðåäîòâðàùàåò ðàçðóøåíèå). Îëîâî õðàíèòñÿ â âèäå ìàëåíüêèõ ãðàíóë, íî ÿ ïåðåïëàâèë åãî â êóñîê ïîáîëüøå.
Äåëàòü èäåàëüíóþ äåðåâÿííóþ êîðîáêó áûëî áû ñëèøêîì äîëãî, òàê ÷òî ðåøèë çàëèòü êóñîê ìåòàëëà â ãèïñ è âûñòàâèòü íà ìîðîç íà äîëãîå âðåìÿ â çàêðûòîé êîðîáêå.
Êðîìå òîãî, ÷åì íèæå òåìïåðàòóðà, òåì áûñòðåå îñóùåñòâëÿåòñÿ ïåðåõîä (íàèáîëåå áûñòðîå ïðåâðàùåíèå íàáëþäàåòñÿ ïðè òåìïåðàòóðå íèæå -33°C). Ïîñêîëüêó íà÷àëî çèìû â ñòîëèöå âûäàëîñü òåïëûì, ÿ ðåøèë ïðîâîäèòü ýòîò ýêñïåðèìåíò ñ ñåðåäèíû ÿíâàðÿ. Ãèïñîâûé ñëåïîê ñ îëîâîì ÿ ïîëîæèë â êîðîáêó (äàáû çàùèòèòü åãî îò âîäû) è îñòàâèë íà ïîäîêîííèêå, ðåøèâ îòêðûòü ñïóñòÿ ìåñÿö.
×åðåç ìåñÿö ôîðìà îñòàëàñü ëåæàòü, êàê ëåæàëà. Îäíàêî êàê ðàç ñ ñåðåäèíû ôåâðàëÿ óäàðèëè ñèëüíûå ìîðîçû è ïðîöåññ äîëæåí áûë óñêîðèòüñÿ (òåì âðåìåíåì ïèêàáó íà÷àëî íàïîìèíàòü î ñåáå)
Îòêðûâ êîðîáêó óæå â ìàðòå, ÿ óâèäåë æåëàííîå èçìåíåíèå — òðåùèíó, ðàçäåëèâøóþ ñëåïîê íà äâå ïîëîâèíû!
Àêêóðàòíî äîñòàâ åãî, ÿ ðàçäåëèë ïîëîâèíêè ôîðìû è îòòóäà ïîñûïàëñÿ òåìíûé ïîðîøîê ñ ìåòàëëè÷åñêèì áëåñêîì (è îñòàòîê êóñêà áåëîãî îëîâà, ïîâåðõíîñòü êîòîðîãî áûëà òàêæå âñÿ â ñåðîé ìîäèôèêàöèè ).  êîíöå êîíöîâ îíî-òàêè ðàçîðâàëî ãèïñ.
Ñåðîå îëîâî ñêîðåå ïîõîæå íà ãðàôèò ñ áëåñêîì ñâèíöà, ÷åì íà ìåòàëë. ×òîáû íàãëÿäíî ïðîäåìîíñòðèðîâàòü îòëè÷èå, ÿ âûñûïàë ðÿäîì ïîðîøîê áåëîãî îëîâà è ïîëó÷åííîå ñåðîå. Îäíàêî âåðíóòü åìó èñõîäíîå ñîñòîÿíèå íå ñîñòàâëÿåò òðóäà — òðåáóåòñÿ ëèøü ðàñïëàâèòü α-îëîâî è ñëèòîê ñíîâà áóäåò ÿâëÿòüñÿ áåëûì β-îëîâîì
Òàêèì îáðàçîì ïðåäïîëîæåíèå î ðàçðûâàþùåì êîíòåéíåðå îëîâå ïîäòâåðæäåíî
P.S. îòäåëüíàÿ áëàãîäàðíîñòü ñåäüìîé ïàðòèè ãðàíóëèðîâàííîãî îëîâà Óðàëüñêîãî çàâîäà õèìðåàêòèâîâ îò íîÿáðÿ 1977 ãîäà. Èíà÷å áû ýêñïåðèìåíò íå ñîñòîÿëñÿ.
Ïîêàçàòü ïîëíîñòüþ
12
Êðèñòàëëû ñåðåáðà íà ìåäè.
Ñåðåáðî âûäåëÿåòñÿ íà òðåóãîëüíûõ ìåäíûõ ïëàñòèíêàõ, ïîãðóæåííûõ â ðàñòâîð íèòðàòà ñåðåáðà
Ìåäü
Öèíê
Ñåðåáðî
Îëîâî
Ñâèíåö
Ïîêàçàòü ïîëíîñòüþ
2
Îáðàçîâàíèå êðèñòàëëîâ îëîâà ïðè ýëåêòðîëèçå ðàñòâîðà õëîðèäà îëîâà â ñåðíîé êèñëîòå
Îáðàçîâàíèå îëîâÿííûõ êðèñòàëëîâ ïîä ìèêðîñêîïîì
Îáðàçîâàíèå îëîâÿííûõ êðèñòàëëîâ ïðè íèçêîé êîíöåíòðàöèè õëîðèäà îëîâà è ìàëûõ îáúåìàõ ðàñòâîðà (òàêæå óâåëè÷åíî)
Ðåàêöèÿ îëîâà ñ àçîòíîé êèñëîòîé
Ðåàêöèÿ îëîâà ñ ñîëÿíîé êèñëîòîé
Ðåàêöèÿ îëîâà ñ öàðñêîé âîäêîé (ñìåñü àçîòíîé è ñîëÿíîé êèñëîòû) ïðîòåêàåò, îäíàêî, áîëåå áóðíî
«Îëîâÿííàÿ ÷óìà» — îñîáîå ñâîéñòâî ýëåìåíòà, êîòîðîå çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî ïðè òåìïåðàòóðå íèæå 13,2 °C ìåòàëëè÷åñêîå (áåëîå) îëîâî (β-Sn) ïåðåõîäèò â äðóãîå ôàçîâîå ñîñòîÿíèå ñåðîå îëîâî (α-Sn), â êðèñòàëëè÷åñêîé ðåø¸òêå êîòîðîãî àòîìû ðàñïîëàãàþòñÿ ìåíåå ïëîòíî. Ïðîèñõîäèò ýòî ïðî ïðè÷èíå óâåëè÷åíèÿ óäåëüíîãî îáú¸ìà ÷èñòîãî îëîâà íà 25,6 %
Îëîâî èìååò íåáîëüøóþ òåìïåðàòóðó ïëàâëåíèÿ (232 °C) è ëåãêî ïåðåõîäèò â æèäêîå ñîñòîÿíèå ïîä äåéñòâèåì ïëàìåíè ãîðåëêè
Ãîðåíèå ìàëåíüêîãî êóñî÷êà îëîâà (ìîìåíòàëüíîå îêèñëåíèå)
Ïîêàçàòü ïîëíîñòüþ
6
Ðîñò êðèñòàëëîâ ñåðåáðà íà ìåäíîé ïðîâîëîêå (â ðàñòâîðå íèòðàòà ñåðåáðà)
Ðåàêöèÿ ñåðåáðà ñ àçîòíîé êèñëîòîé (ñ âûäåëåíèåì äèîêñèäà àçîòà)
Îáðàçîâàíèå õëîðèäà ñåðåáðà
Ðåàêöèÿ «Ñåðåáðÿíîå çåðêàëî» (â ïðèñóòñòâèè àëüäåãèäîâ èäåò âîññòàíîâëåíèå ìåòàëëà èç àììèà÷íîãî êîìïëåêñà)
Îáðàçîâàíèå ñóëüôèäà ñåðåáðà ïðè äîáàâëåíèè òèîñóëüôàòà
Îáðàçîâàíèå õðîìàòà ñåðåáðà
Âçðûâ îò íàãðåâàíèÿ àöåòèëåíèäà ñåðåáðà
Îáðàçîâàíèå áðîìèäà è èîäèäà ñåðåáðà
Ñåðåáðî ìîæíî ðàñïëàâèòü õîðîøåé ãàçîâîé ãîðåëêîé
Ïîêàçàòü ïîëíîñòüþ
6
Ðåàêöèÿ ñìåñè æåëåçà è ñåðû îò íàãðåòîé ïàëî÷êè (îáðàçîâàíèå ñóëüôèäà)
Îáðàçîâàíèå ñèëèêàòà æåëåçà, ïðè äîáàâëåíèè õëîðèäà ê ðàñòâîðó ñèëèêàòà íàòðèÿ
Îáðàçîâàíèå êðàñèòåëÿ «Áåðëèíñêàÿ ëàçóðü» ( äîáàâëåíèå êðàñíîé êðîâÿíîé ñîëè ê ðàñòâîðó æåëåçà 2+)
Ðåàêöèÿ «Êðîâàâîå æåëåçî» (æåëåçíàÿ ïðîâîëîêà â ðàñòâîðå òèîöèàíàòà êàëèÿ, ïåðåêèñè è õëîðîâîäîðîäà)
Ãîðåíèå ñòàëüíîé âàòû
Ãîðåíèå ñòàëüíîé âàòû ïîä óâåëè÷åíèåì
Ðåàêöèÿ ãîðÿùåé ñòàëüíîé âàòû ñ õëîðîì è îáðàçîâàíèå õëîðèäà æåëåçà III
Ãîðåíèå ïèðîôîðíîãî æåëåçà (ìåëêîäèñïåðñíûé ïîðîøîê æåëåçà, êîòîðûé ñàìîâîçãîðàåòñÿ îò êèñëîðîäà âîçäóõà)
Òåðìèòíàÿ ñìåñü îêñèäà æåëåçà III è àëþìèíèÿ
Îõëàæäåíèå ñòàëè íà ïðîèçâîäñòâå
Ïîêàçàòü ïîëíîñòüþ
7
Íàãðåâàíèå è ãîðåíèå ëèòèÿ
Êîððîäèðîâàíèå è ïëàâëåíèå ëèòèÿ íà âîçäóõå ïðè íàãðåâàíèè
Ðåàêöèÿ ëèòèÿ ñ äðåâåñèíîé (âîäîé, çàêëþ÷åííîé â å¸ ñòðóêòóðå)
Ðåàêöèÿ ëèòèÿ ñ àçîòíîé êèñëîòîé
Ëèòèé â âèäå ëåíòû â ëèòèåâûõ áàòàðåéêàõ
Ðåàêöèÿ ëèòèåâîé ëåíòû ñ âîäîé
Ëèòèåâàÿ ëåíòà ñ âîäîé ïðè áîëüøèõ îáüåìàõ
Ðàçðóøåíèå ôàðôîðà â ñëåäñòâèè âûñîêîé òåìïåðàòóðû ãîðåíèÿ ëèòèÿ (áîëåå 2300 Ñ)
Àíàëîãè÷íàÿ òåìïåðàòóðà ìîæåò ðàñïëàâèòü è ñòàëü
Ãîðåíèå ìàòåðèàëà, ïðîïèòàííîãî ñîëÿìè ëèòèÿ
Ïîêàçàòü ïîëíîñòüþ
7
Ïîêàçàòü ïîëíîñòüþ
1
Ìíîãèå ìîãóò äóìàòü, ÷òî æåëåçî ìîæåò îðãàíèçîâûâàòü òîëüêî íåêàçèñòûå ÷åðíûå êàìíè, åäâà îòëè÷èìûå îò çåìëè. Íî ñóùåñòâóþò ìèíåðàëû âåëèêîëåïíîãî âèäà, áëàãîäàðÿ ñîäåðæàíèþ âíóòðè êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè èîíîâ æåëåçà.
Äåñÿòêà ñàìûõ êðàñèâûõ ìèíåðàëîâ æåëåçà:
Àëüìàíäèí Al2Fe3(SiO4)3, ñàìàÿ òâ¸ðäàÿ ðàçíîâèäíîñòü ãðàíàòîâ. ßâëÿåòñÿ Äðàãîöåííûì êàìíåì 4 êàòåãîðèè.
Àíàïàèò Ca2Fe[PO4]2·4H2O, ðåäêèé ìèíåðàë ñ Êðàñíîäàðñêîãî Êðàÿ
Âåçóâèàí (Mg,Fe)2Ca10Al4[OH4(SiO4)5(Si2O7)2], íàéäåí â ëàâå Âåçóâèÿ, îòëè÷àåòñÿ êðàéíå íèçêèì äâóïðåëîìëåíèåì
Ãóìèò (Mg,Fe)7(SiO4)3(F,OH)2, ðåäêèé ìèíåðàë, òàêæå íàéäåííûé â ëàâå Âåçóâèÿ, íî òîëüêî â 19 âåêå.
Êîðäèåðèò (Mg,Fe)2Al4Si5O18, èìååò ñâîéñòâî ìåíÿòü îêðàñêó â çàâèñèìîñòè îò íàïðàâëåíèÿ ñâåòà, òàêèì îáðàçîì èñïîëüçîâàëñÿ ìîðåïëàâàòå