По каким свойствам различаются s и p элементы
Периодическая таблица элементов содержит все элементы, которые были обнаружены до сих пор. Эти элементы сгруппированы в 4 основные группы: блок , блок p, блок d и блок f. Они классифицируются в соотв
Основное отличие — элементы блока S против P
Периодическая таблица элементов содержит все элементы, которые были обнаружены до сих пор. Эти элементы сгруппированы в 4 основные группы: блок s, блок p, блок d и блок f. Они классифицируются в соответствии с орбиталью, где присутствуют их валентные электроны. Кроме того, эти элементы также могут быть классифицированы как металлы, неметаллы и металлоиды в соответствии с их физическими свойствами. Все элементы блока, кроме водорода, являются металлами. Большинство элементов p-блока являются неметаллами. Остальные элементы в блоке p являются металлоидами. Основное различие между элементами блока s и p что валентные электроны элементов s-блока находятся на s-орбитали, тогда как валентные электроны элементов p-блока находятся на p-орбитали.
Ключевые области покрыты
1. Что такое элементы S-блока
— Определение, Характеристические свойства, Члены
2. Что такое элементы блока P
— Определение, Характеристические свойства, Члены
3. В чем разница между элементами блока S и P
— Сравнение основных различий
Ключевые слова: металлы, металлоиды, неметаллы, элементы P-блока, элементы S-блока, валентные электроны
Что такое элементы S-блока
Элементы S-блока — это элементы, у которых валентные электроны находятся на самой внешней s-орбитали. Поскольку s-орбиталь может содержать максимум 2 электрона, все элементы s-блока состоят из 1 или 2 электронов в их самой внешней s-орбитали. Их электронная конфигурация всегда заканчивается s-орбиталью (ns).
Рисунок 1. Блоки в периодической таблице элементов (блок s выделен розовым цветом)
За исключением водорода, все остальные члены блока являются металлами. Водород является неметаллом. Но поскольку он имеет только s-орбиталь, он также относится к элементу s-блока. Группы 1 и 2 включают в себя элементы s блока. Элементы в группе 1A состоят из одного валентного электрона на самой внешней орбитали, тогда как элементы группы 2 состоят из двух валентных электронов. Элементы группы 1 называются щелочными металлами, а элементы группы 2 — щелочноземельными металлами.
Гелий также является блочным элементом, так как он имеет только орбиталь, состоящую из 2 электронов. Следовательно, гелий также имеет свои валентные электроны на s-орбитали и классифицируется как элемент s-блока. Гелий тоже неметаллический.
Степени окисления элементов блочных элементов могут быть +1 или +2 (иногда водород имеет степень окисления -1). Это потому, что эти элементы могут стать стабильными, удаляя один электрон (в элементах группы 1) или два электрона (в элементах группы 2).
Радиус атома s блочных элементов увеличивается вниз по группе из-за добавления новой электронной оболочки после каждого периода. Энергия ионизации уменьшается вниз группы, так как атомный радиус увеличивается. Это потому, что электроны на самой внешней орбитали слабо притягиваются ядром
И точка плавления, и температура кипения также снижаются в группе. Это связано с тем, что прочность металлической связи уменьшается с увеличением атомного радиуса. Таким образом, атомы металла могут быть легко разделены.
Что такое элементы блока P
Элементы P-блока — это элементы, у которых валентные электроны находятся на самой внешней орбитали. P subshell может содержать до 6 электронов. Следовательно, число электронов в самой внешней орбитали элементов p-блока может составлять 1, 2, 3, 4, 5 или 6. Их электронная конфигурация всегда заканчивается p-орбиталью (np).
Большинство элементов p-блока являются неметаллами, тогда как немногие другие являются металлоидами. Из группы 3 в группу 8 входят элементы блока p, кроме гелия (гелий относится к блоку s, как описано выше). Атомный радиус элементов p-блоков увеличивается вниз по группе и уменьшается по периоду. Энергия ионизации уменьшается вниз по группе и увеличивается вдоль периода. Электроотрицательность также увеличивается в течение периода. Наиболее электроотрицательным элементом является фтор, который относится к блоку р.
Рисунок 2: Металлоиды р-блока
Большинство элементов p-блока показывают аллотропию. Аллотропия относится к различным формам молекулярных структур одного и того же элемента. Степени окисления p-блочных элементов могут варьироваться в зависимости от количества валентных электронов, присутствующих в их атомах. Некоторые элементы могут иметь только одну степень окисления, тогда как другие элементы имеют несколько степеней окисления.
Группа 8 блока p состоит из благородных газов. Эти элементы являются инертными газами и не могут подвергаться химическим реакциям, если не находятся в экстремальных условиях. Благородные газы имеют наиболее устойчивую электронную конфигурацию, а их p-орбитали полностью заполнены электронами. Элементы группы 7 называются галогенами. Почти все элементы в p-блоке образуют ковалентные соединения и могут также принимать участие в ионных связях.
Разница между элементами блока S и P
Определение
Элементы блока S: Элементы S-блока — это элементы, у которых валентные электроны находятся на самой внешней s-орбитали.
Элементы блока P: Элементы P-блока — это элементы, у которых валентные электроны находятся на самой внешней орбитали.
Окислительные состояния
Элементы блока S: Элементы блока S могут иметь степень окисления 0, +1 или +2.
Элементы блока P: Элементы P-блока показывают ряд степеней окисления, варьирующихся от -3,0 до +5 (стабильные степени окисления).
Химическая связь
Элементы блока S: Элементы блока S образуют металлические и ионные связи.
Элементы блока P: Элементы блока P образуют ковалентные или ионные связи (с металлами).
Металл Свойства
Элементы блока S: Все элементы блока являются металлами.
Элементы блока P: Большинство элементов p-блока являются неметаллами, другие — металлоидами.
Электроотрицательность
Элементы блока S: Электроотрицательность элементов блока s сравнительно меньше.
Элементы блока P: Электроотрицательность элементов p-блока сравнительно высока.
Заключение
Элементы блока S и p являются химическими элементами, содержащимися в периодической таблице элементов. Они сгруппированы как s-блок или p-блок в соответствии с положением валентных электронов на орбиталях. Основное различие между элементами s и p-блоков состоит в том, что валентные электроны элементов s-блоков находятся на s-орбитали, тогда как валентные электроны элементов p-блоков находятся на p-орбитали.
Рекомендации:
1. «Элементы S-блока в периодической таблице: свойства и обзор». Study.com. без обозначения даты Web.
1) s-блок в периодической таблице элементов — электронная оболочка, включающая в себя первые два слоя s-электронов. Данный блок включает в себя щелочные металлы, щелочноземельные металлы, водород и гелий. Эти элементы отличаются тем, что в атомном состоянии высокоэнергичный электрон находится на s-орбитали. Исключая водород и гелий, эти электроны очень легко переходят и формируются в позитивные ионы при химической реакции. Конфигурация гелия химически весьма стабильна, следовательно, именно по этому гелий не имеет стабильных изотопов; иногда, благодаря этому свойству, его объединяют с инертными газами. Остальные элементы, имеющие этот блок, все без исключения являются сильными восстановителями и поэтому в свободном виде в природе не встречаются. Элемент в металлическом виде может быть получен только с помощью электролиза растворенной в воде соли. Дэви Гемфри, в 1807 и 1808 году, стал первым кто отсоединил соли кислот от s-блок-металлов, за исключением лития, бериллия, рубидия и цезия. Бериллий был впервые отделен от солей независимо двумя учёными: Ф. Вулером и А. А. Бази в 1828 году, в то время как литий был сепарирован Р. Бунзеном только в 1854 году, который, после изучения рубидия, отделил его спустя 9 лет. Цезий не был выделен в чистом виде вплоть до 1881 года, после того как Карл Сеттерберг подверг электролизу цианид цезия. Твердость элементов, имеющих s-блок, в компактном виде (при обычных условиях) может варьироваться от очень малой (все щелочные металлы — их можно разрезать ножом) до довольно высокой (бериллий). Исключая бериллий и магний, металлы очень реакционноспособны и могут быть использованы в сплавах со свинцом в малых количествах (<2 %). Бериллий и магний, ввиду их высокой стоимости, могут быть ценными компонентами для деталей, где требуется твёрдость и лёгкость. Эти металлы являются чрезвычайно важными, поскольку позволяют сэкономить средства при добыче титана, циркония, тория и тантала из их минеральных форм; могут находить своё применение как восстановители в органической химии.
Опасность и хранение
Все элементы, имеющие s-оболочку, являются опасными веществами. Они пожароопасны, требуют особого пожаротушения, исключая бериллий и магний. Храниться должны в инертной атмосфере аргона или углеводородов. Бурно реагируют с водой, продуктом реакции является водород, например:
Исключая магний, который реагирует медленно, и бериллия, который реагирует только когда его оксидная плёнка снята с помощью ртути. Литий имеет схожие свойства с магнием, так как находится, относительно периодической таблицы, рядом с магнием.
P-блок в периодической таблице элементов — электронная оболочка атомов, валентные электроны которых с наивысшей энергией занимают p-орбиталь.
В p-блок входят последние шесть групп, исключая гелий (который находится в s-блоке). Данный блок содержит все неметаллы (исключая водород и гелий) и полуметаллы, а также некоторые металлы.
P-блок содержит в себе элементы, которые имеют различные свойства, как физические, так и механические. P-блок-неметаллы — это, как правило, высокореакционные вещества, имеющие сильную электроотрицательность, p-металлы — умеренно активные металлы, причём их активность повышается к низу таблицы химических элементов
Свойства d- и f-элементов. Привести примеры.
D-блок в периодической таблице элементов — электронная оболочка атомов, валентные электроны которых с наивысшей энергией занимают d-орбиталь.
Данный блок представляет собой часть периодической таблицы; в него входят элементы от 3 до 12 группы. Элементы данного блока заполняют d-оболочку d-электронами, которая у элементов начинается s2d1 (третья группа) и заканчивается s2d10 (двенадцатая группа). Однако, существуют некоторые нарушения в этой последовательности, например, у хрома s1d5 (но не s2d4) вся одиннадцатая группа имеет конфигурацию s1d10 (но не s2d9). Одиннадцатая группа имеет заполненные s- и d-электроны.
D-блок-элементы так же известны как переходные металлы или переходные элементы. Однако, точные границы, отделяющие переходные металлы от остальных групп химических элементов, еще не проведены. Хотя некоторые авторы считают, что элементы, входящие в d-блок, являются переходными элементами, в которых d-электроны являются частично заполненными либо в нейтральных атомах или ионах, где степень окисления равна нулю. ИЮПАК в данное время принимает такие исследования как достоверные, и сообщает, что это относится только к 3—12 группам химических элементов. У металлов 12ой группы отсутствуют явно выраженные химические и физические свойства, это объясняется неполным заполнением d подоболочки, поэтому их можно считать и постпереходными металлами. Так же было пересмотрено историческое применение термина «переходные элементы» и d-блока.
В s-блоке и p-блоке периодической таблицы аналогичные свойства, через периоды, как правило, не наблюдаются: самые важные свойства усиливаются по вертикали у нижних элементов данных групп. Примечательно, что различия элементов входящих в d-блок по горизонтали, через периоды, становятся более выраженными.
Лютеций и лоуренсий находятся в d-блоке, и они не считаются переходными металлами, но лантаноиды и актиноиды, что примечательно, таковыми считаются с точки зрения ИЮПАК. Двенадцатая группа химических элементов хоть и находится в d-блоке, однако считается, что входящие в неё элементы являются постпереходными элементами
Электронные орбитали бывают разных размеров, располагаются на различных расстояниях от ядра и притягиваются к ядру с различными силами. Электроны с орбиталями, близкими по размеру и энергии, образуют электронные слои. Электронные слои называют также энергетическими или электронными уровнями. Начиная от ядра электронные уровни нумеруются следующим образом: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 или K, L, M, N, O, P, Q.
Целое число n, обозначающее номер уровня, называется главным квантовым числом и характеризует энергию электронов, занимающих данный энергетический уровень. Число заполненных электронами энергетических уровней в атоме численно равно номеру периода периодической системы, в котором данный атом находится. Наибольшее число электронов на данном энергетическом уровне равно N= 2n2, где N- число электронов, n- номер уровня или главное квантовое число. Согласно этой формуле максимальное число электронов на первом энергетическим уровне равно 2, на втором- 8, на третьем- 18, на четвертом- 32. Во внешнем, последнем электронном слое атома не бывает больше 8 электронов.
Строение электронных уровней. Квантовые числа. Принцип Паули.
Электронные уровни, начиная с n³2, разделяются на подуровни (подслои) . Подуровни отличаются друг от друга энергией связи с ядром. Количество подуровней равно значению главного квантового числа, но не превышает четырех, т. е. первый уровень имеет один подуровень, второй имеет два подуровня, третий- три, четвертый и все остальные- четыре подуровня. Каждый подуровень состоит из орбиталей определенного вида, которым соответсвуют определенные значения орбитального квантового числа l. Подуровни со значениями l равными 0, 1, 2, 3 называются соответственно s-, p-, d-, f- подуровнями. Число орбиталей на каждом подуровне равно 2l+1, столько значений может принимать магнитное квантовое число m, определяющее пространственную ориентацию орбиталей. В каждом энергетическом уровне наиболее близко к ядру располагается s- подуровень, состоящий из одной s- орбитали. Далее следует р- подуровень, состоящий из трех р- орбиталей. Следующим подуровнем является d- подуровень, вмещающий пять d- орбиталей. Четвертым является f- подуровень, образованный семью f- орбиталями. Каждому квантовому числу n соответствует общее число орбиталей, равное n2, то есть каждый электронный уровень состоит из n2 орбиталей. Согласно принципу Паули, на каждой орбитали может находиться не более двух электронов. Это связано с тем, что двигаясь около ядра электрон одновременно вращается вокруг своей оси. Это движение называется спиновым движением или спином и характеризуется спиновым квантовым числом ms. Если два электрона имеют одинаковые направления спинового вращения, то говорят, что это электроны с параллельными спинами. В случае же, когда спины электронов противоположны, то это электроны с антипараллельными спинами. Электроны с антипараллельными спинами создают вокруг себя магнитное поле с противоположно направленными силовыми линиями, что способствует их взаимному притяжению. Поэтому на одной орбитали могут находиться два электрона, но только в том случае, если у них противоположные спины. Такие электроны называются спаренными. Таким образом, у спаренных электронов одинаковый набор чисел n, m и l, но различные значения ms. Согласно этому, принцип Паули может быть сформулирован следующим образом: в атоме не может быть двух электронов, характеризующихся одинаковым набором квантовых чисел. Из этого следует, что каждая атомная орбиталь может быть занята не более чем двумя электронами, причем их спиновые квантовые числа должны быть различны, что символически обозначается ¯
Как видно, для характеристики электрона в атоме необходимо знать значения его квантовых чисел, то есть номер энергетического уровня (главное квантовое число n), тип орбитали (орбитальное квантовое число l), пространственное расположение орбиталей (магнитное квантовое число m) и проекцию его спина (спиновое квантовое число ms)
Для ответов на контрольные вопросы рекомендуем воспользоваться литературой 6, 9, 12 и таблицами 8 – 11.
s-, р-Элементы расположены в главных подгруппах периодической системы Д.И. Менделеева (подгруппа А). Каждый период начинается двумя s — элементами, а шесть последних (кроме первого периода) – это р- элементы. У s- и р — элементов валентными являются электроны и орбитали внешнего слоя атома. Число внешних электронов равно номеру группы (кроме и ). При участии в образовании связей всех валентных электронов элемент проявляет высшую степень окисления, которая численно равна номеру группы. Энергетически более стабильны соединения, в которых элементы нечетных групп проявляют нечетные степени окисления, а элементы четных групп – четные степени окисления (табл. 8).
s-Элементы. Атомы s 1 элементов имеют на последнем уровне единственный электрон и проявляют степень окисления только +1, являются сильными восстановителями, самыми активными металлами. В соединениях преобладает ионная связь. С кислородом образуют оксиды . Оксиды образуются при недостатке кислорода или косвенно, через пероксиды и супероксиды (исключение ). Пероксиды и супероксиды – сильные окислители. Оксидам соответствуют сильные растворимые основания – щелочи , поэтому s 1 элементы называют щелочными металлами. Щелочные металлы активно реагируют с водой по схеме: . Соли s 1 металлов как правило хорошо растворимы в воде.
s-Элементы II группы проявляют степень окисления +2. Это тоже довольно активные металлы. На воздухе окисляются до оксидов , которым соответствуют основания . Растворимость и основной характер оснований возрастают от к . Соединение проявляет амфотерные свойства (табл. 8, 9). Бериллий с водой не реагирует. Магний взаимодействует с водой при нагревании, остальные металлы реагируют по схеме: , образуя щелочи и называются щелочноземельными.
Щелочные и некоторые щелочноземельные металлы из-за высокой активности не могут находиться в атмосфере и хранятся в специальных условиях.
При взаимодействии с водородом s-элементы образуют ионные гидриды, которые в присутствии воды подвергаются гидролизу:
р-Элементы содержат на последнем уровне от 3 до 8 электронов. Большинство р-элементов – неметаллы. У типичных неметаллов электронная оболочка близка к завершению, т.е. они способны принимать электроны на последний уровень (окислительные свойства). Окислительная способность элементов увеличивается в периоде слева направо, а в группе – снизу вверх. Наиболее сильными окислителями являются фтор, кислород, хлор, бром. Неметаллы могут проявлять и восстановительные свойства (кроме F2), например:
;
Преимущественно восстановительные свойства проявляют водород, бор, углерод, кремний, германий, фосфор, астат, теллур. Примеры соединений с отрицательной степенью окисления неметалла: бориды, карбиды, нитриды, сульфиды и др. (табл. 9).
В определенных условиях неметаллы реагируют между собой, при этом получаются соединения с ковалентной связью, например . С водородом неметаллы образуют летучие соединения (искл. ). Гидриды VI и VII группы в водных растворах проявляют кислотные свойства. При растворении в воде аммиака , образуется слабое основание .
р-Элементы, расположенные левее диагонали бор – астат, относятся к металлам. Их металлические свойства выражены гораздо слабее, чем у s-элементов.
С кислородом р-элементы образуют оксиды. Оксиды неметаллов имеют кислотный характер (искл. — несолеобразующие). Для р-металлов характерны амфотерные соединения.
Кислотно-основные свойства изменяются периодически, например, в III периоде:
Многие р-элементы могут проявлять переменную степень окисления, образуя оксиды и кислоты разного состава, например:
Кислотные свойства усиливаются с увеличением степени окисления. Например, кислота сильнее , сильнее , – амфотерный, — кислотный оксид.
Кислоты, образованные элементами в высшей степени окисления являются сильными окислителями.
d-Элементы называются так же переходными. Они расположены в больших периодах, между s- и р-элементами. У d-элементов валентными являются энергетически близкие девять орбиталей.
На внешнем слое находятся 1-2 э лектрона (ns), остальные расположены в предвнешнем (n-1)d слое.
Примеры электронных формул: .
Подобное строение элементов определяет общие свойства. Простые вещества, образованные переходными элементами, являются металлами. Это объясняется наличием одного или двух электронов на внешнем уровне.
Наличие в атомах d-элементов частично заполненных d-орбиталей обусловливает у них разнообразие степеней окисления. Почти для всех из них возможна степень окисления +2 – по числу внешних электронов. Высшая степень окисления отвечает номеру группы (исключение составляют железо, элементы подгруппы кобальта, никеля, меди). Соединения с высшей степенью окисления более устойчивы, по форме и свойствам сходны с аналогичными соединениями главных подгрупп:
Оксиды и гидроксиды данного d-элемента в разных степенях окисления имеют различные кислотно-основные свойства. Наблюдается закономерность: с ростом степени окисления характер соединений изменяется от основного через амфотерный к кислотному. Например:
Вследствие разнообразия степеней окисления для химии d-элементов характерны окислительно-восстановительные реакции. В высших степенях окисления элементы проявляют окислительные свойства, а в степени окисления +2 – восстановительные. В промежуточной степени соединения могут быть и окислителями, и восстановителями.
d-Элементы имеют большое количество вакантных орбиталей и поэтому являются хорошими комплексообразователями, соответственно входят в состав комплексных соединений. Например:
– гексацианоферрат (III) калия;
– тетрагидроксоцинкат (II) натрия;
– хлорид диамминсеребра(I);
– трихлоротриамминкобальт.
Контрольные вопросы
261. Опишите лабораторные и промышленные способы получения водорода. Какую степень окисления может проявлять водород в своих соединениях? Почему? Приведите примеры реакций, в которых газообразный водород играет роль а) окислителя; б) восстановителя.
262. Какие соединения магния и кальция применяются в качестве вяжущих строительных материалов? Чем обусловлены их вяжущие свойства?
263. Какие соединения называют негашеной и гашеной известью? Составьте уравнения реакций их получения. Какое соединение образуется при прокаливании негашеной извести с углем? Что является окислителем и восстановителем в последней реакции? Составьте электронные и молекулярные уравнения.
264. Напишите химические формулы следующих веществ: каустическая сода, кристаллическая сода, кальцинированная сода, поташ. Объясните, почему водные растворы всех этих веществ можно применять как обезжиривающие средства.
265. Написать уравнение гидролиза пероксида натрия. Как называют раствор пероксида натрия в технике? Сохранит ли раствор свои свойства, если его прокипятить? Почему? Написать соответствующее уравнение реакции в электронном и молекулярном виде.
266. На каких свойствах алюминия основано его применение а) в качестве конструкционного материала; б) для получения газобетона; в) в составе термитов при холодной сварке. Записать уравнения реакций.
267. В чем проявляется агрессивность природной и технической воды по отношению к алюминию и глиноземистому цементу? Составить соответствующие уравнения реакций.
268. Какие соединения называют карбидами? На какие группы их делят? Напишите уравнения реакций взаимодействия карбидов кальция и алюминия с водой, где они находят применение?
269. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
Что такое агрессивная углекислота?
270. Почему в технике олово растворяют в соляной кислоте, а свинец в азотной? Написать соответствующие уравнения реакций в электронном и в молекулярном виде.
271. Составьте уравнения реакций, которые надо провести для осуществления превращений:
Где применяются данные вещества в технике?
272. Составьте молекулярные и электронные уравнения реакций взаимодействия аммиака и гидразина с кислородом, где применяются эти реакции?
273. Какие свойства проявляет в окислительно-восстановительных реакциях серная кислота? Напишите в молекулярном и электронном виде уравнения следующих взаимодействий: а) разбавленной серной кислоты с магнием; б) концентрированной серной кислоты с медью; в) концентрированной серной кислоты с углем.
274. Для удаления диоксида серы из дымовых газов можно применить следующие методы: а) адсорбцию твердым оксидом магния; б) превращение в сульфат кальция реакцией с карбонатом кальция в присутствии кислорода; в) превращение в свободную серу. Какие химические свойства проявляет диоксид серы в этих реакциях? Напишите соответствующие уравнения. Где можно использовать полученные продукты?
275. Какими особыми свойствами обладает плавиковая кислота? Составьте уравнения реакций, которые надо провести для осуществления превращений:
Дайте название веществам. Где используются данные превращения?
276. При действии хлора на гашеную известь образуется хлорная известь. Напишите уравнение реакции, укажите окислитель, восстановитель. Дайте химическое название полученному продукту, напишите его структурную формулу. Где используется хлорная известь?
277. Рассмотрите особенности d-элементов на примере марганца и его соединений. Ответ подтвердите уравнениями реакций. Для окислительно- восстановительных реакций составьте электронный баланс, укажите окислитель и восстановитель.
278. Какое основание более сильное или ? Почему? Какие свойства проявляет при сплавлении со щелочными и основными оксидами? Напишите несколько примеров получения таких соединений. Как называются образующиеся продукты?
279. Какие соли железа находят наибольшее практическое применение, где и для чего они используются? Ответ подтвердите уравнениями реакций.
280. Дайте названия веществам, составьте уравнения реакций, которые надо провести для осуществления превращений:
для окислительно-восстановительных реакций составьте электронные уравнения, укажите окислитель, восстановитель. Какую среду необходимо поддерживать при осаждении гидроксида хрома(III)? Почему?
Рекомендуемые страницы:
Читайте также: