У какого элемента наиболее выражены окислительные свойства
Периодический закон был открыт Д.И. Менделеевым в 1868 году. Его современная формулировка: свойства химических элементов и образуемых ими
соединений (простых и сложных) находятся в периодической зависимости от величины заряда атомного ядра.
Периодический закон лежит в основе современного учения о строении вещества. Периодическая система Д.И. Менделеева является наглядным отражением
периодического закона.
В периодической таблице элементы расположены в порядке увеличения атомного заряда, группируются в «строки и столбцы» — периоды и группы.
Период — ряд горизонтально расположенных химических элементов. 1, 2 и 3 периоды называются малыми, они состоят из одного ряда элементов.
4, 5, 6 — называются большими периодами, они состоят из двух рядов химических элементов.
Группой называют вертикальный ряд химических элементов в периодической таблице. Элементы собраны в группы на основе степени окисления в
высшем оксиде. Каждая из восьми групп состоит из главной подгруппы (а) и побочной подгруппы (б).
Периодическая таблица Д.И. Менделеева содержит колоссальное число ответов на самые разные вопросы. При умелом ее использовании вы сможете
предполагать строение и свойства веществ, успешно писать химические реакции и решать задачи.
Радиус атома
Радиусом атома называют расстояние между атомным ядром и самой дальней электронной орбиталью. Это не четкая, а условная граница, которая
говорит о наиболее вероятном месте нахождения электрона.
В периоде радиус атома уменьшается с увеличением порядкового номера элементов («→» слева направо). Это связано с тем, что с увеличением номера группы
увеличивается число электронов на внешнем уровне. Запомните, что для элементов главных подгрупп номер группы равен числу электронов на внешнем уровне.
С увеличением числа электронов они становятся более скученными, так как притягиваются друг к другу сильнее: это и есть причина маленького радиуса атома.
Чем меньше электронов, тем больше у них свободы и больше радиус атома, поэтому радиус увеличивается в периоде «←» справа налево.
В группе радиус атома увеличивается с увеличением заряда атомных ядер — сверху вниз «↓». Чем больше период, тем больше электронных орбиталей вокруг атома,
соответственно, и больше его радиус.
С уменьшением заряда атома в группе радиус атома уменьшается — снизу вверх «↑». Это связано с уменьшением количества электронных орбиталей вокруг
атома. Для примера возьмем атомы бора и алюминия, элементов, расположенных в одной группе.
Период, группа и электронная конфигурация
Обратите внимание еще раз на важную деталь: элементы, находящиеся в одной группе (главной подгруппе!), имеют сходную конфигурацию внешнего уровня.
Так у бора на внешнем уровне расположены 3 электрона, у алюминия — тоже 3. Оба они в III группе.
Такая закономерность иногда может сильно облегчить жизнь, однако у элементов побочных подгрупп она отсутствует — там нужно считать электроны
«вручную», располагая их на электронных орбиталях.
Раз уж мы повели речь об электронных конфигурациях, давайте запишем их для бора и алюминия, чтобы лучше представлять их внешний уровень и увидеть
то самое «сходство»:
- B5 — 1s22s22p1
- Al13 — 1s22s22p63s23p1
Общую электронную конфигурацию для элементов III группы главной подгруппы можно записать ns2np1. Это будет работать для
бора, внешний уровень которого 2s22p1, алюминия — 3s23p1, галия — 4s24p1,
индия — 5s25p1 и таллия — 6s26p1. За «n» мы принимаем номер периода.
Правило составления электронной конфигурации, которое вы только что увидели, универсально. Если вы имеете дело с элементом главной подгруппы,
то увидев номер группы вы знаете, сколько электронов у него на внешнем уровне. Посмотрев на период, знаете номер его внешнего уровня.
Вам остается только распределить известное число электронов по s и p ячейкам, а затем подставить номер периода — и вот быстро получена
конфигурация внешнего уровня. Предлагаю посмотреть на примере ниже 🙂
Очень надеюсь, что теперь вы знаете: только глядя на положение элемента в периодической таблице, на группу и период, в которых он расположен,
вы уже можете составить конфигурацию его внешнего уровня. Безусловно, это для элементов главных подгрупп. Повторюсь: у побочных — только «вручную».
Длина связи
Длина связи — расстояние между атомами химически связанных элементов. Очевидно, что понятия длины связи и атомного радиуса взаимосвязаны напрямую.
Чем больше радиус атома, тем больше длина связи.
Убедимся в этом на наглядном примере, сравнив длину связей в четырех веществах: HF, HCl, HBr, HI.
Чем больше радиусы атомов, которые образуют химическую связь, тем больше между ними и длина связи. Радиус атома водорода неизменен во всех трех
веществах, а в ряду F → Cl → Br → I происходит увеличение радиуса атома. Наибольшим радиусом обладает йод, поэтому самая длинная связь в молекуле HI.
Металлические и неметаллические свойства
В периоде с увеличением заряда атома металлические свойства ослабевают, неметаллические — усиливаются (слева направо «→»). В группе с увеличением
заряда атома металлические свойства усиливаются, а неметаллические — ослабевают (сверху вниз «↓»).
Сравним металлические и неметаллические свойства Rb, Na, Al, S. Натрий, алюминий и сера находятся в одном периоде. Металлические свойства возрастают
S → Al → Na. Натрий и рубидий находятся в одной группе, металлические свойства возрастают Na → Rb.
Таким образом, самые сильные металлические свойства проявляет рубидий, но с другой стороны — у него самые слабые неметаллические свойства. Сера
обладает самыми слабыми металлическими свойствами, но, если посмотреть по-другому, сера — самый сильный неметалл.
Распределение металлов и неметаллов в периодической таблице также является наглядным отображением этого правила. Если провести условную
линию, проходящую от бора до астата, то справа окажутся неметаллы, а слева — металлы.
Основные и кислотные свойства
Основные свойства в периоде с увеличением заряда атома уменьшаются, кислотные — возрастают. В группе с увеличением заряда атома основные
свойства усиливаются, а кислотные — ослабевают.
Кислотные и основные свойства противопоставлены друг другу, как противопоставлены металлические и неметаллические. Где первые усиливаются,
вторые — убывают. Все аналогично, поэтому смело ассоциируйте одни с другими, так будет гораздо легче запомнить.
Замечу, что здесь есть одно важное исключение. Как и в общем случае: исключения только подтверждают правила. В ряду галогенводородных
кислот HF → HCl → HBr → HI происходит усиление кислотных свойств (а не ослабление, как должно быть по логике нашего правила).
Это можно объяснить в темах диссоциации и химических связей. Когда мы дойдем до соответствующей темы, я напомню про HF и водородные связи между
молекулами, которые делают эту кислоту самой слабой. Сейчас воспринимайте это как исключение: HF — самая слабая из этих кислот, а
HI — самая сильная.
Восстановительные и окислительные свойства
Восстановительные свойства в периоде с увеличением заряда атома ослабевают, окислительные — усиливаются. В группе с увеличением заряда
атома восстановительные свойства усиливаются, а окислительные — ослабевают.
Ассоциируйте восстановительные свойства с металлическими и основными, а окислительные — с неметаллическими и кислотными. Так гораздо проще
запомнить 😉
Электроотрицательность (ЭО), энергия связи, ионизации и сродства к электрону
Электроотрицательность — способность атома, связанного с другими, приобретать отрицательный заряд (притягивать к себе электроны).
Мы уже касались ее в статье, посвященной степени окисления. Это важное свойство, ведь более ЭО-ый атом притягивает
к себе электроны и уходит в отрицательную степень окисления со знаком минус «-«.
Все перечисленные в подзаголовке свойства вместе с ЭО усиливаются в периоде с увеличением заряда атома, в группе с увеличением заряда атома
они ослабевают. Таким образом, самый электроотрицательный элемент расположен справа вверху таблицы Д.И. Менделеева — это фтор.
Для примера сравним ЭО-ость атомов Te, In, Al, P. Индий расположен в одной группе с алюминием, ЭО-ость In → Al возрастает (снизу вверх). Алюминий
расположен в одном периоде с серой, ЭО-ость возрастает Al → S (слева направо). Сравнивая серу и теллур, мы видим, что сера расположена в группе
выше теллура, значит и ее электроотрицательность тоже выше.
Энергия связи (а также ее прочность) возрастают с увеличением электроотрицательности атомов, образующих данную связь. Чем сильнее атом тянет на
себя электроны (чем больше он ЭО-ый), тем прочнее получается связь, которую он образует.
Понятию ЭО-ости «синонимичны» также понятия сродства к электрону — энергии, выделяющейся при присоединении электрона к атому, и энергии ионизации —
количеству энергии, которое необходимо для отщепления электрона от атома. И то, и другое возрастают с увеличением электроотрицательности.
Продемонстрирую на примере. Сравним энергию связи в трех молекулах: H2O, H2S, H2Se.
Высшие оксиды и летучие водородные соединения (ЛВС)
В периодической таблице Д.И. Менделеева ниже 7 периода находится строка, в которой для каждой группы указаны соответствующие высшие оксиды,
ниже строка с летучими водородными соединениями.
Для элементов главных подгрупп начиная с IV группы (в большинстве случае) максимальная степень окисления (СО) определяется по номеру группы. К примеру,
для серы (в VI группе) максимальная СО = +6, которую она проявляет в соединениях: H2SO4, SO3.
В таблице видно, что для VIa группы формула высшего оксида RO3, а, к примеру, для IIIa группы — R2O3. Напишем
высшие оксиды для веществ из VIa : SO3, SeO3, TeO3 и IIIa группы: B2O3, Al2O3,
Ga2O3.
На экзамене строка с готовыми «высшими» оксидами, как в таблице наверху, может отсутствовать. Считаю важным подготовить вас к этому. Предположим,
что эта строчка внезапно исчезла из таблицы, и вам нужно записать высшие оксиды для фосфора и углерода.
С летучими водородными соединениями (ЛВС) ситуация аналогичная: их может не быть в периодической таблице Д.И. Менделеева, которая попадется на экзамене.
Я расскажу вам, как легко их запомнить.
ЛВС характерны для IV, V, VI и VII группы. Элементы этих групп более электроотрицательны, чем водород, поэтому ходят в «-» отрицательную СО.
Минимальная степень окисления для элементов главных подгрупп, начиная с IV группы, может быть рассчитана так: номер группы — 8.
Например, для углерода минимальная СО = 4-8 = -4; для азота 5-8 = -3; для кислорода 6-8 = -2; для фтора 7-8 = -1. Для того, чтобы запомнить
ЛВС, вы должны ассоциировать IV, V, VI и VII группы с хорошо известными вам веществами: метаном, аммиаком, водой и фтороводородом.
Так как общее строение ЛВС в пределах одной группы сходно, то, вспомнив например H2O для кислорода в VI группе, вы легко
найдете формулы других ЛВС VI группы: серы — H2S, H2Se, H2Te, H2Po.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2020
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение
(в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов
без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования,
обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Общая характеристика неметаллов
Строение атомов неметаллов
большое число электронов на внешнем слое;
маленький атомный радиус (Ra)
Строение атомов неметаллов:
Правило:
Чем
меньше радиус атома неметалла и чем больше электронов на внешнем
электронном слое атома, тем сильнее выражены у неметалла окислительные
свойства и слабее — восстановительные.
???
1. Где в периодической системе располагаются неметаллы?
2. У какого неметалла самое большое значение электроотрицательности?
3. Какой неметалл обладает более окислительными свойствами: а) азот или фосфор; б) сера или хлор; в) теллур или йод?
Простые вещества — неметаллы
Простые вещества — неметаллы имеют молекулярную и атомную кристаллическую решетки.
Молекулярная кристаллическая решетка | Атомная кристаллическая решетка |
1) Инертные газы состоят из одноатомных молекул — He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn. | У ряда неметаллов все атомы связаны между собой ковалентными связями, образуя гигантские полимеры: (С)n, (Si)n, (B)n. |
По агрегатному состоянию вещества с молекулярной кристаллической решеткой (при н.у.) — газы (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn, H2, O2, N2, F2, Cl2, O3), жидкости (бром Br2) или легкоплавкие летучие твердые вещества (белый фосфор P4, ромбическая сера S8, иод I2). | Вещества с атомной кристаллической решеткой твердые, тугоплавкие. |
Все | |
Аллотропия — явление существования химического элемента в виде двух или нескольких простых веществ, различных по строению и свойствам.
Простые вещества, образованные одним и тем же химическим элементом, называются аллотропными модификациями.
??? 4. Выберите вещества с молекулярной кристаллической решеткой: С, S, N2, B, Br2.
5. О каком веществе идет речь: Цвет
кристаллов разнообразный (обычно бесцветные или желтоватые, но известны
также голубые, зеленые, ярко-желтые, розово-лиловые, дымчато-вишневые,
красные кристаллы; встречаются и черные). Обладает очень большой
твердостью. Порошок его белый или бесцветный. Плотность вещества – 3,5.
Диэлектрик. Из какого химического элемента состоит вещество? Какие аллотропные модификации этого элемента вы еще знаете?
6. Почему кислород О2 и озон O3 обладают различными свойствами, несмотря на то, что они образованы одним химическим элементом?
Химические свойства неметаллов
Ряд электроотрицательности:
F, O, N, Cl, Br, I, S, C, Se, P, H, B, Si, Al, Mg, Ca, Li, Na…
——————————————————————>
электроотрицательность уменьшается
Окислительные свойства неметаллов | Восстановительные свойства неметаллов (кроме фтора) |
1. С металлами Cl2 + 2Na = 2NaCl | 1. С неметаллами |
2. С неметаллами Окислительные свойства проявляются в реакции с неметаллами, имеющими меньшую электроотрицательность. 5Cl2 + 2P = 2PCl5 | 2. С оксидами металлов |
3. С солями Cl2 + 2NaI = 2NaCl + I2 | 3. С кислотами |
4. С оксидами неметаллов Cl2 + CO = COCl2 |
Вывод: Чем больше электроотрицательность элемента, тем более окислительные свойства проявляет элемент.
???
7. С какими веществами кислород проявляет окислительные свойства: углерод, фосфор, фтор, азот?
8. С какими веществами углерод проявляет восстановительные свойства: оксид железа (III), кислород, кремний, кальций?
9. С какими веществами сера проявляет окислительные свойства: углерод, кислород, фтор, натрий?
Ответы на вопросы и задания, которые вы встретили в конспекте, вы можете отправить в отдельное задание.
Анонимный вопрос · 6 марта 2019
9,1 K
Подготовила к ЕГЭ по химии 5000 учеников. С любого уровня до 100 в режиме онлайн 🙂 · vk.com/mendo_him
☘️Что такое восстановительные свойства? ☘️
Это способность атома отдавать электроны????
????При движении по периоду слева направо восстановительные свойства уменьшаются???? Потому что электроотрицательность (способность отбирать электроны) возрастает, и атомы всё неохотнее отдают электроны????
????При движении по группе сверху вниз восстановительные свойства возрастают???? Потому что увеличиваются радиус атома и заряд ядра, а число электронов на внешнем уровне не меняется
Вот полезная табличка. Она показывает, как меняются свойства элементов в таблице Менделеева. С ней точно не запутаетесь????
Отличаются ли чем-нибудь атомы различных элементов, кроме количества в них протонов/нейтронов/электронов?
Сусанна Казарян, США, Физик
В вопросе есть проблема, которая затрудняет ответ. Если заменить слово вещество на слово химический элемент, то ответ однозначный — НЕТ. Число протонов (Z) определяет элемент (порядковый номер) в Таблице Менделеева. Число нейтронов определяет изотоп элемента (или массовое число A), число электронов определяет состояние атома (основное, возбужденное), химические свойства атома зависят от строения электронной оболочки, зависящей от Z.
Если же речь идет именно о веществах, которые в основном состоят из молекул, то ответ ДА, отличаются. Они отличаются типами химических связей между атомами в молекуле (ионные, ковалентныe, Ван-дер-Ваальса).
Почему таблица химических элементов Менделеева выглядит именно так и почему ее создание было так важно?
Отличник, спортсмен, просто красавец
Идеи периодической системы химических элементов возникали и до Менделеева, но то были не более чем красивые представления списка этих самых элементов, и их свойства просто описывались на основе эмпирических данных. Уникальность варианта Менделеева в том, что он построен на валентности этих элементов, которая раньше не учитывалась, а ищо можно предсказывать их свойства (об этом чуть позже).
[ниже пойдет крайне упрощенное объяснение для тех, кому необязательно знать и объяснять это подробно]
Суть в том, что все атомы стремятся к полному заполнению своих орбиталей — чтобы не оставалось лишних электронов. Те, что уже их заполнили — ,благородные (инертные) газы (гелий, неон, аргон и так далее) — они уже живут хорошо, и потому в реакции вступать не любят, потому и инертные. А вот остальные стремятся к конфигурации инертных газов. Почему именно так — это частично объясняется в квантовой теории, частично постулируется.
Тем, что в правой части (неметаллы), до полного заполнения нужно еще несколько электронов. К примеру, возьмем хлор. По таблице видно, что электронов у него на один меньше, чем у аргона и на семь больше, чем у неона. Даже на основе бытовых представлений понятно, что один электрон передать легче, чем семь — поэтому атом хлора в степени окисления -1 Cl(-1) [атом хлора плюс один электрон] встречается куда чаще, чем в степени окисления +7 (например, оксид хлора (VII) Cl2O7), ведь отодрать семь электронов у атома, который сам хочет себе один, очень сложно. А еще можно посмотреть на фтор — у него электронов еще меньше -> расстояние до положительно заряженного ядра меньше -> электроны притягиваются сильнее, чем к хлору -> получаем, что нет такого элемента, который мог бы забрать электроны у фтора без дополнительного приложения энергии извне.
А тем, что в левой части (металлы), для конфигурации инертного газа проще отдать электроны, чем забрать. Возьмем натрий — ему стоит отдать всего лишь один электрон, чтобы получить конфигурацию неона! А когда вокруг столько всяких хлоров, он легко отдает его и переходит в ион Na+.
Ну вот реагируют они и реагируют, а при чем тут таблица-то? И валентность? А при том, что без них никуда в химичеких расчетах. Кроме того, периодическая таблица — это еще и справочник величин (атомные массы, заряды, вот это все). Знание периодического закона — это вообще знание чуть ли не половины неорганической химии. При понимании периодического закона можно предсказывать свойства элементов, даже еще не открытых (что Менделеев, собственно, и сделал, и это добавило его творению еще больше авторитета).
А еще таблица Менделеева — это таблица не совсем Менделеева, и до него, и во время него вроде как были именно такие. Поэтому в иностранных вариантах ее называют просто Periodic Table.
Современная формулировка периодического закона?
Химия / Медицина / Биология / Русский язык / Физика / Математика / География /…
Свойства химических элементов, а также формы и свойства образуемых ими простых веществ и соединенийнаходятся в периодической зависимости от величины зарядов ядер их атомов. — так звучит современная версия ПЗ.
Проще говоря, свойства элементов периодически повторяются. На данный момент открыт 118 элемент — Оганесон (инертный газ). По идее следующий открый элемент должен быть щелочным металлом, так как дейтсвует периодический закон.
Могут ли существовать элементы, места которым нет в таблице Менделеева?
ALBA synchrotron, postdoc
Помимо обычных атомов существуют разнообразные экзотические: позитроний, мюоний, мезоатомы. Поскольку они устроены не так, как обычные, в таблицу Менделеева их не запихнешь. Живут они конечно очень недолго, но вполне измеримое время. Для позитрония даже кое-какая химия известна. А для мезоатомов уже придумали вполне конкретное практическое применение — мюонный катализ термоядерного синтеза.
Какие химические элементы собираются внести в таблицу Менделеева?
Сразу четыре новых элемента были добавлены в периодическую систему химических элементов по решению Международного союза теоретической и прикладной химии (IUPAC). Решение это было принято после того, как руководство союза признало соответствие открытых элементов всем необходимым критериям. Это первое дополнение таблицы Менделеева с 2011 года, а четыре новых элемента, наконец, полностью закрыли седьмой ряд периодической системы. Особенно приятно во всей этой истории то, что новые элементы были открыты российскими учёными или при их непосредственном участии.
Первым новым элементом стал Унунтрий (Uut) под номером 113. Он был открыт ещё в 2004 году русско-американской командой учёных. В том же году новый элемент удалось синтезировать и учёным из японского института RIKEN. В течение нескольких последующих лет японцам удалось повторить этот опыт дважды, поэтому руководство IUPAC приняло решение назвать элемент в честь них. Это будет первый элемент периодической системы, названный в честь азиатских исследователей. Вероятнее всего, его переименуют в «рикений».
«Для японских учёных это событие даже куда более важное, чем выиграть золото на Олимпийских играх», — поделился своим восторгом Риоджи Нойори, нобелевский лауреат в области химии и бывший президент института RIKEN.
Вторым элементом стал Унунпентий (Uup) под номером 115. Он был открыт всё той же командой исследователей в 2003 году. Руководство IUPAC сошлось во мнении, что приоритет в его открытии принадлежит учёным из Объединённого института ядерных исследований (г. Дубна, Россия) и Ливерморской национальной лаборатории (США).
Третий новый элемент – это Унунсептий (Uus) под номером 117. Учёные российского Объединённого института ядерных исследований сумели получить его в 2009 году. Для его синтеза была использована мишень из изотопа 97-го элемента, полученного в Окриджской национальной лаборатории (США).
И замыкает четвёрку Унуноктий (Uuo) под номером 118. Изначально его открытие было приписано американским учёным из Беркли, но позднее выяснилось, что их данные были ошибочны и даже фальсифицированы. Первое же настоящее событие распада 118-го элемента было зафиксировано российскими учёными из всё того же ОИЯИ в городе Дубны в 2002 году. Что ж, остаётся только поздравить российских, американских и японских исследователей со столь выдающимися достижениями.