Какие хим свойства характерны для оксида элемента второго периода
Кратко о строении атома
Все вещества, а именно они являются предметом изучения химии, состоят из атомов. Все известные виды атомов, иначе называемые химическими элементами, представлены в периодической системе Д. И. Менделеева. Атом имеет сложное строение. Он состоит из ядра и электронных оболочек. Ядро составляют два вида элементарных частиц — протоны и нейтроны.
Число протонов в ядре определяет его заряд, который равен порядковому номеру элемента.
Например, элемент хлор имеет порядковый номер 17, значит, его ядро состоит из 17 протонов.
Атом электронейтрален, значит, число электронов в нем равно числу протонов.
В природе могут существовать и заряженные атомы — ионы. Они образуются из нейтральных атомов при потере или присоединении электронов. Электроны в атоме различаются по энергии, то есть находятся на разных энергетических уровнях.
Число уровней равно номеру периода, в котором находится элемент.
Число электронов на внешнем уровне (их называют валентными) — номеру группы.
Например, в атоме хлора электроны находятся на трех энергетических уровнях, причем на внешнем их число равно 7. Наиболее устойчивы атомы или ионы, внешний уровень которых заполнен полностью (например, инертные газы).
В ходе химических превращений атом может отдать только внешние электроны. Поэтому высшая положительная степень окисления элемента совпадает с номером группы. Она, как правило, реализуется в соединениях элемента с кислородом — оксидах и гидроксидах. Так, высшая степень окисления хлора равна +7, что соответствует высшему оксиду $mathrm{Cl_2O_7}$ и высшей кислородсодержащей кислоте $mathrm{HClO_4}$. А вот низшая (наименьшая отрицательная степень окисления) проявляется в соединениях неметаллов с водородом. Для нахождения ее абсолютного значения надо из 8 вычесть номер группы, в которой находится элемент. Например, для хлора она равна –1 и реализуется в хлороводороде HCl.
Характеристика элемента
Что характеризует химический элемент? Прежде всего, его порядковый номер, то есть число протонов в ядре. Химический элемент обладает определенным радиусом атома, электроотрицательностью, которая численно характеризует способность атома притягивать к себе электроны, то есть окислительные свойства элемента.
Для удобства характеристики элемента по ПС можно использовать следующий алгоритм (на примере углерода):
Порядковый номер элемента (№) определяет его заряд ядра (зарядное число Z), а следовательно, количество протонов N$p^+$(обозначение протона — $p_1^+$) и общее количество электронов N$bar{e}$ (обозначение электрона — $bar{e}$) в ядре. Для углерода порядковый номер равен 6, следовательно, ядро атома углерода состоит из 6 протонов и 6 электронов. Схематически это рассуждение можно записать следующим образом: № $(C) = 6 Rightarrow Z = 6; hspace{2pt}Nbar{e}=6$
Атомная масса элемента, или массовое число изотопа (A), равна сумме масс протонов и нейтронов (обозначение нейтрона — $n_1^0$) в ядре, следовательно, по разности можно вычислить количество нейтронов N. Для углерода атомная масса равна 12 а.е.м., следовательно, количество нейтронов в атоме углерода равно 6. Схематическая запись: $A(C) =12 hspace{2pt} textrm{а.е.м.} Rightarrow N =A-Z=12-6=6$.
Номер периода, в котором находится элемент в ПС, численно равен главному (радиальному) квантовому числу n и определяет число энергетических уровней в атоме. Иногда встречается другое обозначение главного квантового числа — $n_r$ (по Зоммерфельду). Углерод находится во втором периоде ПС, следовательно, имеет два энергетических уровня, главное квантовое число равно 2. Схематическая запись: № пер. = 2 => n = 2.
Номер группы, в которой расположен элемент в ПС, соответствует числу электронов на внешнем энергетическом уровне. Углерод расположен в IV группе главной подгруппы, следовательно, на внешнем энергетическом уровне у него 4 электрона. Схематическая запись: № гр. = IV => N$bar{e}_textrm{валентных}$ = 4.
а) Литий
1) Название химического элемента — литий, химический знак Li, относительная атомная масса 7.
2) Атомный (порядковый) номер в периодической системе 3, элемент 2-го периода (малого), IA-группы (главной).
3) Заряд ядра атома 3+ , оно содержит 3 прогона; в ядре нуклида 37Limathrm{^7_3Li}37Li 4 нейтрона. Так как заряд ядра лития равен 3+, то у него 3 электрона, которые размещаются на двух электронных слоях: 3Li  2e−, 1e−.mathrm{_3Li,, 2e^-,, 1e^-.}3Li2e−,1e−. На внешнем (незавершенном) слое — один электрон.
4) Элемент относится к группе металлов. Его простое вещество при обычны условиях находится в твердом агрегатном состоянии. Формула простого вещества — Li.
5) Валентноеть лития в высшем оксиде равна 1, летучих водородных соединений не образует.
6) Формула высшего оксида — Li2Omathrm{Li_2O}Li2O. Taк как литий является типичным металлом, то этот оксид принадлежит к основным оксидам. Гидроксид, соответствующий ему, представляет собой основание (щелочь) — LiOHmathrm{LiOH}LiOH.
7) Летучего водородного соединения не образует.
б) Азот
1) Название химического эле мента — азот, химический знак N, относительная масса 14,0.
2) Атомный (порядковый) номер в периодической системе 7, элемент 2-го периода (малого), VA-группы (главной).
3) Заряд ядра атома 7+, оно содержит 7 протонов; в ядре нуклида 714Nmathrm{^{14}_7N}714N 7 нейтронов. Так как заряд ядра азота равен 7+, то у него 7 электронов, которые размещаются на двух электронных слоях: 7N  2e−, 5e−.mathrm{_7N,, 2e^-,, 5e^-}.7N2e−,5e−. На внешнем (незавершенном) слое — пять электронов.
4) Элемент относится к группе неметаллов. Его простое вещество при обычных условиях находится в газообразном агрегатном состоянии. Формула простого вещества N2mathrm{N_2}N2.
5) Валентность азота в высшем оксиде равна V, так как это элемент V группы. Валентность в летучем водородном соединении равна III.
6) Формула высшего оксида — N2O5mathrm{N_2O_5}N2O5. Он принадлежит к кислотным оксидам. Гидроксид, соответствующий ему, предел являет собой кислоту HNO3mathrm{HNO_3}HNO3.
7) Формула летучего водородного соединения — NH3mathrm{NH_3}NH3.
в) Алюминий
1) Название химического элемента — алюминий, химический знак Al, относительная масса 27.
2) Атомный (порядковый) номер в периодической системе 13, элемент 3-го периода (малого), IIIA-группы (главной).
3) Заряд ядра атома 13+, оно содержит 13 протонов; в ядре нуклида 1327Al  14mathrm{_{13}^{27}Al,, 14}1327Al14 нейтронов. Так как заряд ядра алюминия равен 13+, то у него 13 электронов, которые размещаются на трех электронных слоях: 13Al  2e−, 8e−, 3e−mathrm{_{13}Al,, 2e^-,, 8e^-,, 3e^-}13Al2e−,8e−,3e−. На внешнем (незавершенном) слое — три электрона.
4) Элемент относится к группе металлов. Его простое вещество при обычных условиях находится в твердом агрегатном состоянии. Формула простого вещества — Al.
5) Валентность алюминия в высшем оксиде равна III, летучих водородных соединений не образует.
6) Формула высшего оксида A12O3mathrm{A1_2O_3}A12O3, оксид принадлежит к амфотерным оксидам. Гидроксид, соответствующий ему, проявляет амфотерные свойства — Al(OH)3mathrm{Al(OH)_3}Al(OH)3 или HAlO2mathrm{HAlO_2}HAlO2.
7) Летучего водородного соединения не образует.
г) Хлор
1) Название химического эле мента — хлор, химический знак Cl, относительная масса 35.
2) Атомный (порядковый) номер в периодической системе 17, элемент 3-го периода (малого), VIIA-группы (главной).
3) Заряд ядра атома 17+, оно содержит 17 протонов; в ядре нуклида 1735Clmathrm{^{35}_{17}Cl}1735Cl 18 нейтронов. Так как заряд ядра хлора равен 17+, то у него 17 электронов, которые размещаются на трех электронных слоях: 17Cl  2e−, 8e−, 7e−.mathrm{_{17}Cl,, 2e^-,, 8e^-,, 7e^-.}17Cl2e−,8e−,7e−. На внеш нем (незавершенном) слое семь электронов.
4) Элемент относится к группе неметаллов. Его простое вещество при обычных условиях находится в газообразном агрегатном состоянии. Формула простого вещества — Cl2mathrm{Cl_2}Cl2.
5) Валентность хлора в высшем оксиде равна VII, так как это элемент VII-А группы. Валентность в летучем водородном соединении равна I.
6) Формула высшего оксида — Cl2O7mathrm{Cl_2O_7}Cl2O7. Он принадлежит к кислотным оксидам. Гидроксид, соответствующий ему, представляет собой кислоту — HClO4mathrm{HClO_4}HClO4.
7) Формула летучего водородного соединения — HClmathrm{HCl}HCl.
1. Слева направо по периоду (см. Таблица Менделеева):
- металлические свойства простых веществ ослабевают (уменьшаются)
- неметаллические свойства усиливаются (увеличиваются)
- радиус атома уменьшается (атомное сжатие из-за увеличения заряда ядра)
- электроотрицательность элементов возрастает (самый ЭО элемент — фтор)
- восстановительные свойства уменьшаются
- окислительные свойства увеличиваются
- основные свойства оксидов и гидроксидов уменьшаются
- Кислотные свойства оксидов и гидроксидовусиливаются
- идет увеличение числа электронов на внешнем уровне
- увеличивается максимальная валентность элементов
2. Сверху вниз по группе (см. Таблица Менделеева)(для главной подгруппы):
- металлические свойства простых веществ усиливаются
- неметаллические свойства ослабевают
- радиус атома увеличивается
- электроотрицательность элементов уменьшается
- основные свойства оксидов и гидроксидов усиливаются
- кислотные свойства оксидов и гидроксидов убывают
- Число электронов на внешнем уровне не меняется
3. К основным оксидам относятся оксиды металлов со степенью окисления +1 и +2
4. К кислотным оксидам относятся оксиды неметаллов и оксиды металлов со степенью окисления +5, +6, +7
5. К амфотерным оксидам относятся Al2O3, BeO, ZnO, Cr2O3
Давайте порассуждаем вместе
1. Как изменяется радиус атома в ряду Be — Mg — Ca ?
1) уменьшается
2) увеличивается
3) не изменяется
4) сначала уменьшается, потом увеличивается
Ответ: все элементы находятся в одной группе, сверху вниз, значит радиус атома увеличивается
2. Как изменяются металлические свойства в ряду Li — Be — B?
1) не изменяются
2) сначала усиливаются, потом уменьшаются
3) ослабевают
4) усиливаются
Ответ: все элементы находятся в одном периоде слева направо, значит металлические свойства ослабевают
3. Как изменяется электроотрицательность в ряду F — O — N?
1) сначала усиливается, потом ослабевает
2) уменьшается
3) не изменяется
4) усиливается
Ответ: все элементы находятся в одном периоде справа налево, значит электроотрицательность уменьшается.
4. Как изменяются неметаллические свойства в ряду As — P — N?
1) уменьшаются
2) не изменяются
3) сначала усиливаются, потом уменьшаются
4) усиливаются
Ответ: все элементы находятся в одной группе снизу вверх, значит неметаллические свойства усиливаются
5. Как изменяется число валентных электронов в ряду Li — Na — K?
1) не изменяется
2) увеличивается
3) уменьшается
4) сначала уменьшается, затем увеличивается
Ответ: все элементы находятся в одной группе сверху вниз, значит число валентных электронов не изменяется
6. Как изменяются окислительные свойства в ряду O — S — Se?
1) увеличиваются
2) сначала уменьшаются, затем увеличиваются
3) не изменяются
4) уменьшаются
Ответ: все элементы находятся в одной группе сверху вниз, значит окислительные свойства уменьшаются
7. Как изменяются восстановительные свойства в ряду Si — Al — Mg?
1) сначала уменьшаются, затем усиливаются
2) увеличиваются
3) не изменяются
4) уменьшаются
Ответ: все элементы находятся в одном периоде справа налево, значит восстановительные свойства усиливаются
8. Как изменяются свойства оксидов в ряду MgO -> Al2O3 —> SiO2
1) от основных к кислотным
2) от кислотных к основным
3) от кислотных к амфотерным
4) от основных к амфотерным
Ответ: все элементы находятся в одном периоде слева направо, значит свойства оксидов изменяются от основных к кислотным
Задания повышенной сложности
1. В главных подгруппах периодической системы с увеличением заряда ядра атомов химических элементов происходит:
1) усиление неметаллических свойств
2) усиление металлических свойств
3) высшая валентность элементов остается постоянной
4) изменяется валентность в водородных соединениях
5) уменьшается радиус атомов
Ответ: 2, 3
2. В главных подгруппах периодической системы восстановительная способность атомов увеличивается по мере
1) уменьшения радиуса атома
2) увеличения числа электронных слоев в атомах
3) уменьшения заряда ядра атомов
4) увеличения числа валентных электронов
5) увеличения порядкового номера элемента
Ответ: 2, 5
3. В ряду химических элементов Be, Mg, Ca, Sr
1) усиливается способность атомов отдавать электроны
2) уменьшается заряд ядра атомов
3) усиливается восстановительная способность
4) уменьшаются металлические свойства
5) усиливается способность атомов принимать электроны
Ответ: 1, 3
4. В ряду химических элементов I, Br, Cl, F восстановительная способность атомов уменьшается, потому что
1) увеличивается радиус атома
2) увеличивается заряд ядра атомов
3) увеличивается число электронных слоев в атомах
4) уменьшается число электронных слоев в атомах
5) уменьшается способность атомов отдавать электроны
Ответ: 4, 5
5. В ряду химических элементов As, P, N
1) увеличивается радиус атома
2) увеличивается электроотрицательность
3) усиливаются кислотные свойства их высших оксидов
4) возрастает значение высшей степени окисления
5) увеличивается число электронов во внешнем электронном слое атомов
Ответ: 2, 3
6. В ряду химических элементов P, N, O
1) уменьшается число электронов во внешнем электронном слое
2) увеличивается электроотрицательность
3) возрастает значение высшей валентности
4) ослабевают неметаллические свойства
5) усиливается способность атомов принимать электроны
Ответ: 2, 5
7. В ряду гидроксидов NaOH, Ca(OH)2, Al(OH)3
1) увеличивается термическая стойкость
2) ослабевают основные свойства
3) увеличивается способность к электролитической диссоциации
4) ослабевают окислительные свойства
5) уменьшается растворимость в воде
Ответ: 2,5