Какое общее свойство имеют элементы главной и побочной подгрупп

Задача 970. 
Как и почему изменяются основные свойства в ряду LiOH — CsOH?
Решение:
В ряду LiOH — CsOH основные свойства увеличиваются (сила оснований возрастает). Объясняется это тем, что с
возрастанием порядкового номера элемента увеличивается радиус иона щелочного металла, что приводит к ослаблению связей Э — О. С ростом заряда ядра атома увеличивается полярность связи. Всё это приводит к тому, что характер диссоциации гидроксидов ЭОН может протекать только по связи Э — О, а не О — Н. При чём степень диссоциации будет возрастать в ряду LiOH — CsOH:

Задача 971. 
Чем объясняются различия в свойствах элементов главной и побочной подгрупп I группы?
Решение:
Во внешнем электронном слое атомы элементов главной и побочной подгруппы I группы имеют по одному электрону; но предпоследний электронный слой у атомов главной подгруппы содержится восемь (у лития два) электронов, а у атомов побочной подгруппы — восемнадцать электронов. Структуру двух внешних электронных оболочек атомов элементов главной подгруппы можно изобразить формулой (n-1)s2(n-1)p6ns1, а для элементов побочной подгруппы — (n-1)s2(n-1)p6(n-1)d10ns1, где n – номер периода, в котором расположен данный элемент. Все элементы подгруппы лития относятся к s-элементам, а элементы подгруппы меди – предпоследние члены декад d-элементов. Элементы группы меди, имея большие эффективные заряды и малые радиусы по сравнению с элементами главной подгруппы обладают большей плотностью, высокой температурой плавления и большей величиной энтальпии атомизации; меньшие по размеру атомы располагаются в кристаллической решётке более плотно, вследствие чего силы притяжения между ними велики. Малый радиус атомов также объясняет более высокие значения энергии ионизации металлов этой подгруппы, чем щелочных металлов. Это приводит к большим различиям в химических свойствах металлов обеих подгрупп. Элементы побочной подгруппы – малоактивные металлы. Они с трудом окисляются и, наоборот, их ионы легко восстанавливаются; они не разлагают воду, гидроксиды их являются относительно слабыми основаниями. В ряду напряжений элементы подгруппы меди стоят после водорода, а элементы подгруппы лития – до водорода. В то же время восемнадцатиэлектронный слой, устойчивый у других элементов, здесь ещё не вполне стабилизировался и способен к частичной потере электронов. Так, медь наряду с однозарядными ионами образует и двузарядные, которые для неё даже более характерны. Точно так же для золота степень окисления +3 более характерна, чем +1. Степень окисления серебра в его обычных соединениях равна +1; однако известны и соединения серебра со степенью окисления +2 и +3. Все соединения подгруппы лития в своих соединениях имеют степень окисления +1, а в ряду напряжения стоят до водорода.

Задача 972. 
Почему радиус иона Сu+ меньше радиуса иона К+? Какой из этих ионов обладает большей поляризующей способностью?
Решение:
Во внешнем электронном слое атомы элементов главной и побочной подгруппы I группы имеют по одному электрону; но предпоследний электронный слой у атомов главной подгруппы содержит восемь (у лития два) электронов, а у атомов побочной подгруппы — восемнадцать электронов. Структуру двух внешних электронных оболочек атомов элементов главной подгруппы можно изобразить формулой (n-1)s2(n-1)p6ns1, а для элементов побочной подгруппы — (n-1)s2(n-1)p6(n-1)d10ns1, где n – номер периода, в котором расположен данный элемент. Атомы калия и меди содержат одинаковое число электронных слоев (4 слоя), но разное число электронов и разный заряд ядер атомов. Заряд ядра атома калия +19, заряд ядра атома меди +29. С увеличением Z проявляется тенденция к уменьшению размеров атома и иона, так как растущий заряд ядра ведёт к более сильному притяжению электронов к ядру, не компенсируемому взаимным отталкиванием электронов.

Атомы калия и меди содержат по одному электрону на внешнем электронном слое, поэтому они легко отдают его и превращаются в однозарядные ионы К+ и Cu+.

При одинаковых зарядах и К+ и Сu+ различие в их поляризующем действии определяется особенностями их электронного строения. Ион Сu+ имеет 18-электронную внешнюю оболочку – 3s23p63d10 и сравнительно небольшой радиус (0,98 A0), обладает более сильным поляризующим действием, чем ион К+ с благородногазовой электронной структурой – 3s23p6, а его радиус составляет (1,3 3 A0); поэтому он оказывает более слабое поляризующее действие.

Таким образом, при одном и том же заряде катионов:

• поляризуемость ионов с 18-электронной оболочкой (Сu+) выше, чем ионов с благородногазовой электронной структурой(К+); 
• поляризационный эффект тем выше, чем меньше радиус катиона;
• поляризационный эффект тем выше, чем больше положительный заряд катиона.

    Если в главной подгруппе с увеличением атомной массы активность металлов возрастает, то в подгруппе цинка активность уменьшается, о чем можно судить хотя бы по величине потенциалов (см. XI). Подобные же соотношения наблюдались и в цервой группе при сравнении закономерностей изменения свойств элементов главной и побочной подгрупп щелочных металлов и металлов подгруппы меди. [c.233]

    Свойства /-элементов. Сравнение свойств элементов главных и побочных подгрупп [c.130]

    Медь, серебро и золото — элементы побочной подгруппы I группы периодической системы. Атомы этих элементов имеют на внешнем энергетическом уровне по одному s-электрону, предпоследний их уровень содержит 18 электронов. Наличие d-электронов, а также значительно меньшие радиусы атомов приводят к резкому изменению свойств этих элементов по сравнению со щелочными металлами, расположенными в главной подгруппе I группы. Элементы подгруппы меди в соединениях проявляют степень окисления не только + 1,нои +2и +3за счет -электронов с предпоследнего уровня. Наиболее характерные степени окисления для меди +2, серебра +1, золота +3. [c.164]

    Сравнение свойств элементов А- и В-групп с одинаковым номером, т. е. свойств элементов главной и побочной подгрупп одной и той же группы, показывает, что в первой и второй группах металлическая активность элементов главной подгруппы значительно выше, чем металлическая активность элементов побочной подгруппы того же периода. Это объясняется резким различием в радиусах указанных атомов, которое в свою очередь вызвано различием в структуре предвнешних слоев в атомах главных подгрупп первой и второй групп по восемь предвнешних электронов, в атомах побочных подгрупп тех же групп — по восемнадцать. В остальных группах элементы побочных подгрупп более металличны, чем элементы главных подгрупп, что объясняется меньшим числом внешних электронов в атомах побочных подгрупп, равным, как правило, двум. [c.111]

    Радиусы атомов Оа, 1п, Т1 —средние между элементами главной и побочной подгрупп 11 группы. Радиусы ионов меньше, чем у элементов подгруппы цинка. Поэтому по сравнению с элементами II группы у семейства галлия восстановительные свойства выше, чем у подгруппы цинка, но ниже щелочнозсхмельных металлов ме-талличность выше подгруппы цинка и нилсе щелочноземельных металлов. Способность к комплексообразованию у Оа, 1п и Т1 выражена довольно заметно. Энергия гидратации выше, а окислительно-восстановительный потенциал отрицательнее подгруппы цинка и при этом он значительно отрицательнее водородного. Поэтому элементы семейства галлия не встречаются в природе в свободном состоянии, вытесняют водород нз растворов его ионов, не выделяются при электролизе водных растворов солей в отсутствие перенапряжения водорода. Радиусы атомов и нонов растут от Оа к Т1, соответственно с этим восстановительные свойства увеличиваются, увеличивается различие энергий связи 5- и р-орбиталей внешнего слоя и соответственно уменьшается наиболее характерная степень окисления для Оа и 1п она +3, а для Т1 равна -Ь1. Это подтверж-316 [c.316]

Малюгина 4. Структура периодической системы . Группы и подгруппы.

Периодическая система состоит из семи периодов, десяти рядов и восьми групп, каждая из которых делится на главную и побочную подгруппы.

Группа периодической системы химических элементов (ПСХЭ) — вертикальный ряд химических элементов, расположенных по возрастанию заряда атомного ядра, которые имеют одинаковую высшую валентность в их соединениях, равную номеру группы. Номер группы указывается римской цифрой.

Рис.1. Группы ПСХЭ

Например, атом натрия (Z=11) имеет высшую валентность I, т. к расположен в I группе ПСХЭ, а атом хлора (Z=17) – VII, т. к. расположен в VII группе.

Например, все элементы II группы имеют высшую валентность II, поэтому формула высших оксидов элементов II периода в общем виде RO (MgO, CaO, BaO, ZnO и т. п.). Все элементы IV периода проявляют высшую валентность равную IV, поэтому формула высших оксидов элементов IV периода в общем виде RO2 (CO2, SiO2, TiO2, GeO2, и т. п.).

Иключения составляют элементы, указанные в таблице 1.

Таблица 1

В короткопериодном варианте периодической системы группы подразделяются на подгруппы — главные (или подгруппы A) и побочные (подгруппы В).

Главные подгруппы начинаются с элементов первого и второго периодов, побочные – с элементов IV периода.

Главная подгруппа содержит элементы малых и больших периодов. Побочная подгруппа содержит элементы только больших периодов.

Рис. 2. Главная и побочная подгруппа 1 группы

периодической системы

Рис. 3. Некоторые главные подгруппы ПСХЭ

Рис. 4. Некоторые побочные подгруппы ПСХЭ

В периодической системе — 8 главных и 10 побочных подгрупп (I – VII группы делятся на две подгруппы – главную и побочную). VIII группа состоит из одной главной (инертные газы) и трех побочных (подгруппа железа, подгруппа кобальта и подргуппа никеля).

Подгруппы также имеют названия по элементу с наименьшим порядковым номером (как правило, по элементу второго периода для главных подгрупп и элементу четвёртого периода для побочных подгрупп).

Например:

Элементы одной подгруппы обладают сходными химическими свойствами, т. к. элементы подгрупп сходны между собой по строению внешнего электронного уровня.

Закономерные изменения, наблюдаемые в главных подгруппах.

В каждой главной подгруппе сверху вниз происходит усиление металлических и ослабление неметаллических свойств, также усиливаются восстановительные и ослабевают окислительные свойства элементов и образуемых ими соединений.

Все элементы подочных подгрупп являются металлами.

Вопросы для самопроверки

1.  Из каких структурных элементов состоит периодическая система химических элементов.

2.  Что такое группа?

3.  Сколько групп в периодической системе химических элементов?

4.  Элементы каких периодов входят в главную подгруппу?

5.  Сколько подгрупп в периодической системе?

6.  Элементы каких периодов входят в побочные подгруппы?

7.  На сколько подгрупп делится каждая группа?

8.  Что общего у элементов одной группы?

9.  Что общего у элементов одной подгруппы?

10.  Как изменяются свойства элементов главных подгрупп сверху вниз?

11.  Какими свойствами обладают элементы побочных подгрупп?

12.  Какая группа содержит одну главную и три побочных подгруппы?

Посмотреть ответ

1.  Из периодов, рядов, групп и подгрупп.

2.  Группа — вертикальный ряд химических элементов, расположенных по возрастанию заряда атомного ядра, которые имеют одинаковую высшую валентность в их соединениях, равную номеру группы.

3.  Восемь.

4.  Малых и больших. Главная подгруппа начинается элементом малого периода (I или II). См. рис 3.

5.  Десять.

6.  Только больших. Главная подгруппа начинается с элемента IV периода. См. рис 4.

7.  I – VII группы делятся на две подгруппы – главную и побочную. VIII группа состоит из одной главной – инертные газы и трех побочных: подгруппа железа, подгруппа кобальта и подргуппа никеля.

8.  Как правило, высшая валентность элементов. Она равна номеру группы, в которой находится элемент.

9.  Химические свойства, т. к. элементы подгрупп сходны между собой по строению внешнего электронного уровня.

10.  В каждой главной подгруппе сверху вниз происходит усиление металлических и ослабление неметаллических свойств, также усиливаются восстановительные и ослабевают окислительные свойства элементов и образуемых ими соединений.

11.  Металлическими.

12.  Восьмая.

Задачи для самостоятельного решения.

1.  В какой группе и подруппе находятся элементы с порядковыми номерами 6, 40, 26, 53, 80? Укажите их символ, русское название, относительную атомную массу.

2.  Напишите символ, название, порядковый номер элемента и относительную атомную массу элемента, который находится: а) в III периоде, главной подгруппе VI группы; б) в V периоде, побочной группе II группы; в) в VI периоде, главной подгруппе IV группы;

г) в IV периоде, побочной группе VII группы.

3.  Напишите символы, названия и порядковые номера всех элементов малых периодов, которые находятся в главной подгруппе IV группы.

4.  Напишите символы, названия и порядковые номера всех элементов, которые находятся в побочной подгруппе II группы.

5.  Какие элементы главной подгруппы V группы являются элементами больших периодов? Напишите их символы, русские названия и порядковые номера.

6.  Какой элемент: кальций или барий имеет более выраженные металлические свойства и почему?

7.  Какой элемент: сера или кислород имеет более выраженные неметаллические свойства и почему?

8.  Какой элемент VII группы главной подгруппы является самым активным неметаллом? Почему?

9.  Какой элемент I группы главной подгруппы является самым активным металлом? Почему?

10.  В каких группах периодической системы все элементы являются металлами?

11.  В какой группе всего один неметалл?

12.  В каких группах периодической системы все элементы являются неметаллами?

13.  Напишите форм, 25, 48, 13, в которых эти элементы имеют высшую валентность.

14.  Напишите формулы оксидов всех элементов IV группы главной подгруппы, в которых эти имеют высшую валентность.

Посмотреть ответ

3. Малые периоды I – III. В главную подгруппу IV группы из элементов малых периодов входят углерод C (Z=6) и кремний Si (Z=14).

4. Побочная подгруппа II группы: цинк Zn (Z=30), кадмий Cd (Z=48), ртуть Hg (Z=80) См. рис.4

5. Большие периоды IV – VII. В главную подгруппу V группы из элементов больших периодов входят входят мышьяк As (Z= 33), сурьма Sb (Z= 51), висмут Bi (Z= 83).

6. Барий. Смотрим ПСХЭ. Элементы находятся в одной главной подгруппе, а в главной подгруппе сверху вниз происходит усиление металлических свойств. Барий расположен ниже, чем кальций.

7. Кислород. Смотрим ПСХЭ. Элементы находятся в одной главной подгруппе, а в главной подгруппе сверху вниз происходит ослабление неметаллических свойств. Кислород расположен выше, чем сера.

8. Фтор. Смотрим ПСХЭ. В главной подгруппе сверху вниз происходит ослабление неметаллических свойств. Самый активный неметалл стоит в начале группы.

9. Франций. В главной подгруппе сверху вниз происходит усиливаются металлические свойства. Самый активный металл стоит в конце каждой группы.

10. I (если не считать водород, т. к. его положение неоднозначно) и II.

11. В III.

12. Такой группы нет, потому что все группы содержат побочные подгруппы, а все элементы побочных подгрупп – металлы.

14. Все элементы IV группы главной подгруппы имеют одинаковую валентность, равную номеру группы. Следовательно, общая формула оксидов этих элементов RO2, где R – это любой элемент IVА группы: СO2, SiO2, GeO2, SnO2, PbO2