Периодичность в химических свойствах элементов и их соединений. А2
В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете … Википедия
Период строка периодической системы химических элементов, последовательность атомов по возрастанию заряда ядра и заполнению электронами внешней электронной оболочки. Периодическая система имеет семь периодов. Первый период, содержащий 2 элемента … Википедия
Менделеев Дмитрий Иванович - (Dmitry Ivanovich Mendeleyev) Биография Менделеева, научная деятельность Менделеева Информаци о биографии Менделеева, научная деятельность Менделеева Содержание Содержание 1. Биография 2. Член русского народа 3. Научная деятельность Периодическая … Энциклопедия инвестора
I Медицина Медицина система научных знаний и практической деятельности, целями которой являются укрепление и сохранение здоровья, продление жизни людей, предупреждение и лечение болезней человека. Для выполнения этих задач М. изучает строение и… … Медицинская энциклопедия
Д. И. Менделеева, естественная классификация химических элементов, являющаяся табличным (или др. графическим) выражением периодического закона Менделеева (См. Периодический закон Менделеева). П. с. э. разработана Д. И. Менделеевым в 1869… …
ЖЕЛУДОК - ЖЕЛУДОК. (gaster, ventriculus), расширенный отдел кишечника, имеющий благодаря наличию специальных желез значение особо важного пищеварительного органа. Ясно диференцированные «желудки» многих беспозвоночных, особенно членистоногих и… … Большая медицинская энциклопедия
Соединенные Штаты Америки США, гос во в Сев. Америке. Название включает: геогр. термин штаты (от англ, state государство), так в ряде стран называют самоуправляющиеся территориальные единицы; определение соединенные, т. е. входящие в федерацию,… … Географическая энциклопедия
УССР (Украïнська Радянська Социалicтична Республika), Украина (Украïна). I. Общие сведения УССР образована 25 декабря 1917. С созданием Союза ССР 30 декабря 1922 вошла в его состав как союзная республика. Расположена на… … Большая советская энциклопедия
Металл - (Metal) Определение металла, физические и химические свойства металлов Определение металла, физические и химические свойства металлов, применение металлов Содержание Содержание Определение Нахождение в природе Свойства Характерные свойства… … Энциклопедия инвестора
Валютная система - (Monetary system) Валютная система это правовая форма организации валютных отношений Валютная система: Ямайская, Европейская, Бреттон Вудская, Парижская, Генуэзская, Российская Содержание >>>>>>>>>> … Энциклопедия инвестора
Тесты A2.
2-1. Номер периода, в котором расположен химический элемент, характеризует
3) формулу высшего оксида 4) высшую валентность
2-2. Номер группы элемента в периодической системе соответствует
заряду ядра атома этого элемента
числу электронов на валентной оболочке атома
числу электронных уровней атома этого элемента
среднему значению массовых чисел изотопов этого элемента.
1) основные свойства высших гидроксидов
2) восстановительные свойства водородных соединений;
3) кислотные свойства высших гидроксидов
4) основные свойства высших оксидов.
2-4. Среди всех элементов 3-го периода элемент натрий обладает...
1) самой высокой электроотрицательностью 3) самым маленьким радиусом атома
2) наиболее выраженными металлическими свойствами 4) самой большой плотностью
2-5. Для элементов главных подгрупп номер группы характеризует...
1) число заполненных энергетических уровней 2) число валентных электронов
3) агрегатное состояние простого вещества 4) низшую валентность
2-6. Среди всех элементов главной подгруппы VII группы (исключая водород) элемент фтор обладает
1) самыми слабыми неметаллическими свойствами 2) самой большой атомной массой
3) наименьшей электроотрицательностью 4) наименьшим радиусом атома
2-7. Среди всех элементов главной подгруппы IV группы элемент свинец обладает...
1) самой высокой валентностью
2) наименее выраженными металлическими свойствами
3) самым большим радиусом атома
4)самой высокой электроотрицательностью
2-8. Два элемента имеют следующие конфигурации валентных электронов:
п s 2 пр 3 и ms 2 (m-1)d 3 . Известно, что т не равно п. Что общего у этих элементов?
1) высшая степень окисления 2) формула водородного соединения
3) номер периода 4) число заполненных энергетических уровней
2-9. Сотый элемент периодической системы Д.И. Менделеева является
2-10. Химический элемент с порядковым номером 81 является
1)s – элементом 2)p– элементом 3)d – элементом 4)f – элементом
2-11. Все d-элементы являются:
1) типичными неметаллами 2) металлами
3) эффективным полупроводникам 4) идеальными изоляторами
2-12. К s-элементам относятся:
1) натрий и цинк; 2) калий и барий; 3) серебро и золото
2-13. Элемент IV периода, который с кислородом образует высший оксид ЭО 3 , а с водородом не образует летучих соединений – это…
1) селен 2) свинец 3)германий 4) хром
2-14. Верны ли следующие суждения о свойствах соединений элемента, электронная конфигурация атома которого 1s 2 2s 2 2р 6 3з 2 3р 4
А. Этот элемент образует гидроксид с ярко выраженными кислотными свойствами.
Б. Степень окисления этого элемента в высшем гидроксиде равна +4. .
1)верно только А 2) верно только Б
3) верны оба суждения 4) оба суждения неверны
2-15. Элемент четвертого периода, высший оксид которого имеет формулу ЭО и который с водородом образует солеобразное соединение состава ЭН 2 – это…
1) кальций 2) цинк 3) бериллий 4) селен
2-16. Формула высшего оксида элемента – Э 2 О. Какая конфигурация валентных электронов возможна у этого атома? 1) 3s 1 2) 3d 1 4s 2 3) 2s 2 2p 1 4) 2s 2 2p 5
2-17.Определите (гипотетическую) формулу высшего оксида 115-го элемента периодической системы. 1)ЭО 2 2)Э 2 О 5 3) ЭО 4 4)Э 2 О 3
2-18.Формула высшего оксида некоторого элемента - ЭО 3 . Какую конфигурацию валентных электронов может иметь этот элемент в основном состоянии?
1) 4d 6 3) 3s 2 Зр 4 2) 2s 2 2р 4 4) 3s 1 3d 5
2-19. Формула высшего оксида элемента с электронной конфигурацией атома 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 3 4s 2 1) ЭО 2) Э 2 О 3) Э 2 О 3 4) Э 2 О 5
2-20. Формула водородного соединения элемента с электронной конфигурацией атома 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 5s 2
1) ЭН 2) ЭН 2 3) ЭН 3 4) ЭН 6
2-21. Какое летучее водородное соединение характерно для элемента, высший оксид которого имеет формулу Э 2 О 7: 1) НЭ 2) Н 2 Э 3) ЭН 3 4) ЭН 7
2-22.Элементу с зарядом ядра +32 соответствует высший оксид:
1)ЭО 2 2)Э 2 О 5 3) ЭО 4)Э 2 О 3
2-23. В ряду: Al Si P S
1) усиливаются металлические свойства элементов
2) ослабевают металлические свойства элементов
3) ослабевают неметаллические свойства элементов
4) уменьшается высшая степень окисления элементов
2-24. Среди перечисленных элементов к металлам относится:
1)барий 2)кремний 3)гелий 4) бор 5) фтор
2-25.Наиболее выражены металлические свойства у
1) Al 2) Na 3) Mg 4) Be 5) Fe
2-26. Металлические свойства усиливаются в ряду:
1) K – Na – Li 2) Mg – Ca – K 3) Rb – Sr – Y 4) In – Ga – Ge
2-27. Какой из элементов имеет наиболее ярко выраженные металлические свойства?
1)K 2)Na 3)Ca 4)Mg 5) Be
2-38.В каком ряду простые вещества расположены в порядке усиления металлических свойств?
1)Mg, Ca, Ba 2)Na, Mg, Al 3)K, Ca, Fe 4)Sc, Ca, Mg
2-29.В каком ряду простые вещества расположены в порядке усиления их металлических свойств?
1) Na, Mg, Al 2) K, Na, Be 3) Li, Na, K 4) Ba, Sr, Ca
2-30.Какая из групп элементов содержит только металлы?
1) Li , Be, B 2) K, Ca,Sr 3) Li, Si, Na 4)Se, Te, Po
2-31. Наиболее выраженными металлическими свойствами обладает
1) Nа 2) К 3) Mg 4) А1
2-32. Наименее выраженными металлическими свойствами обладает
1) Rb 2) Sr 3) Са 4) К
2-33. В каком ряду химические элементы расположены в порядке усиления металлических свойств?
1)Na, Mg, Al 2) Al, Mg, Na 3) Cа, Mg, Be 4) Mg, Be, Cа
2-34. Какой из элементов имеет наиболее ярко выраженные неметаллические свойства?
1)S 2)Se 3)Te 4)Po 5)As
2-35. В порядке усиления неметаллических свойств расположены
1) S-Sе 2) Sе-Вr 3) Вr-I 4) I-Te
2-36. Неметаллические свойства у элементов А групп усиливаются
1) слева направо и в группах снизу вверх
2) справа налево и в группах сверху вниз
3) справа налево и в группах снизу вверх
4) слева направо и в группах сверху вниз
2-37. Верны ли следующие суждения о неметаллах ?
А. В периодической системе неметаллы расположены в правой, преимущественно верхней части.
Б. Среди неметаллов нет ни одного d- элемента.
1) верно только А 2) верно только Б 3) верны оба суждения 4) оба суждения неверны
2-38. В атомах каких металлов в основном состоянии на энергетическом d-подуровне содержится пять электронов:
1) Железа 4) Ванадия
2) Марганца 5) Хрома
2-39. В атомах каких металлов в основном состоянии на энергетическом d-подуровне содержится пять электронов:
1) Хрома 5) Германия
2) Серебра 6) Рубидия
3) Цинка 7) Кадмия
4) Калия 8) Марганца
2-40. В каком ряду химические элементы расположены в порядке возрастания их атомного радиуса? 1) Li, Na, K, Rb 2) Sr, Ca, Mg, Be 3) In, Ga, Al, B 4) Sn, Ge, Si, C
2-41. Какой из приведенных ниже рядов химических элементов характеризуется возрастанием атомных радиусов?
1)Te, Se, S, O 2)Na, Mg, Al, Si 3)C, B, Be, Li 4)Ba, Al, Ga, Ge
2-42.Среди элементов VIА группы максимальный радиус атома имеет
1)кислород 2) сера 3)теллур 4) полоний
2-43.Химические элементы расположены в порядке возрастания их атомного радиуса в ряду:
1) Be, B, C, N 2)O, S, Se, Te 3)Rb, K, Na, Li 4)Mg, Al, Si, Р
2-44. Какие из приведенных ниже рядов ионов характеризуются уменьшением ионных радиусов?
1)S 2- , Cl - , K + , Ca 2+ 2)As 5+ , V 5+ , Cl 5+ , I 5+
3)Rb + , K + , Ag + , Cu + 4)F - , Si 4+ , Mg 2+ , Na +
2-45. Какой из приведенных ниже рядов ионов характеризуется возрастанием ионных радиусов?
1)O 2- , F - , Al 3+ , Mg 2+ 2)S 6+ , P 5+ , Al 3+ , Na +
3)Ca 2+ , Mg 2+ , Be 2+ , Ba 2+ 4)Ra 2+ , Ba 2+ , Hg 2+ , Zn 2+
2-46. Среди перечисленных элементов наибольший атомный радиус имеет:
1)бериллий 2)фтор 3)литий 4)натрий 5)магний
2-47. Атом какого химического элемента, из числа приведенных ниже, имеет наименьший радиус? 1)K 2)Al 3)Sn 4)C 5)O 6)S
2-48. У К и Rb одинаковы...
2-49. У Rb и Sr одинаковы...
1) атомные радиусы 2) значения относительной электроотрицательности
3) степени окисления 4) количества электронных слоев
2-50. У Sr и Ва одинаковы...
1) атомные радиусы 2) значения относительной электроотрицательности
3) заряды ядер 4) высшие степени окисления
2-51. В ряду Be – B – C – N происходит
увеличение радиуса атомов
увеличение электроотрицательности
увеличение силы притяжения валентных электронов к ядру
уменьшение числа неспаренных электронов в основном состоянии атома
1)увеличивается число валентных электронов в атомах
2) уменьшается число электронных слоев в атомах
3) уменьшается число протонов в ядрах атомов
4)увеличиваются радиусы атомов
2-53. В ряду Вe-Mg-Сa-Sr происходит
1) ослабление металлических свойств
2) увеличение электроотрицателъности
3) уменьшение числа валентных электронов
4) уменьшение силы притяжения валентных электронов к ядру
2-54. Притяжение электронов внешнего слоя к ядру увеличивается в ряду:
1)Si – P - N 2) S - P –As 3) Na - K – Rb 4) Sr – Ca – K
2-55. Притяжение электронов внешнего слоя к ядру ослабевает в ряду:
1)Al - Mg - Ca 2) Al - Si - C 3) Na - Mg - Be 4) Se - S - Cl
2-56. Способность атома притягивать валентные электроны других атомов увеличивается в ряду: 1) Mg Ca Ba 2)Si S Cl 3) Р О S 4) F Cl Br
2-57. Способность отдавать электроны атомом элемента увеличивается в ряду
l)Ca, Mg, Be 2)B, C, F 3) Al, Mg, Na 4) S, Cl, F
2-58. Способность принимать электроны атомом элемента увеличивается в
ряду с порядковыми номерами: 1) 16,20 2) 6, 11 3) 12,17 4) 9,10
2-59. Наибольшую энергию нужно затратить на отрыв электронов от атома
1) Са 2) А1 3) Si 4) C
2-60. Наименьшую энергию нужно затратить на отрыв электрона от атома
1) Аs 2) Sе 3) S 4) Р
2-61. Наибольшую энергию нужно затратить на отрыв электрона от
1) Ga 2) Al 3) Si 4) C
2-62.Легче всего присоединяет электроны атом
1) серы 2) хлора 3) селена 4) брома
Расположение элементов в периодической таблице в соответствии с их атомным номером и внешней электронной конфигурацией обусловливает проявление двух важных закономерностей в химических свойствах непереходных элементов и их соединений:
1. Элементы со сходными химическими свойствами подразделяются на группы.
Например, все щелочные металлы находятся в группе I, а все галогены - в группе VII.
2. Наиболее электроположительные элементы, а следовательно наиболее реакционноспособные металлы, располагаются в нижнем левом углу периодической таблицы. Электроположительность элементов постепенно уменьшается при перемещении снизу вверх вдоль каждой группы и при перемещении слева направо вдоль каждого периода.
Наиболее электроотрицательные элементы, а следовательно, наиболее реакционноспособные неметаллы, располагаются в верхнем правом углу периодической таблицы. Электроотрицательность элементов возрастает при перемещении вдоль каждого периода в направлении от I группы к VII группе, но уменьшается при перемещении сверху вниз вдоль каждой группы.
Таблица 11.11. Закономерности в образовании соединений элементами 2-го и 3-го периодов
Таблица 11.12. Примеры лигандов, включающих p-элементы, в комплексных ионах d-элементов
Электроотрицательность или электроположительность элементов непосредственно связана с типами химических реакций, в которые способны вступать элементы, а значит, и с типами соединений, образуемых элементами. s-Металлы характеризуются способностью легко образовывать катионы и, таким образом, ионные соединения (см. табл. 11.11). -Элементы, расположенные ближе к центру периодической таблицы, характеризуются способностью образовывать только ковалентные соединения. Более электроотрицательные p-элементы, расположенные ближе к правому краю периодической
Рис. 11.11. Периодические изменения степеней окисления непереходных элементов
Рис. 11.12. Периодические изменения степеней окисления d-элементов первого, второго и третьего переходных рядов (т. е. 4-го, 5-го и 6-го периодов соответственно).
Таблица 11.13. Характерные валентности элементов 3-го периода
таблицы, способны образовывать как ковалентные, так и ионные соединения. Благородные газы, обладающие устойчивой электронной конфигурацией, образуют сравнительно мало соединений.
Как видно из рис. 11.3, d-элементы располагаются в периодической таблице между группами II и III. Все они - металлы, но менее электроположительные и, следовательно, более электроотрицательные, чем s-металлы (щелочные и щелочноземельные металлы). Вследствие этого их соединения, например оксиды и хлориды, как правило, являются либо ионными с высокой степенью ковалентного характера, либо ковалентными. Совместно с p-элементами, расположенными ближе к центральной части периодической таблицы, они нередко образуют соединения высокомолекулярного типа или соединения со слоистой либо цепочечной структурой.
d-Элементы обладают способностью образовывать как катионные, так и анионные комплексные ионы, что не характерно для s-металлов. р-Элементы часто входят в состав лигандов как в катионных, так и в анионных комплексах (табл. 11.12).
Валентности (см. гл. 4) непереходных элементов тоже обнаруживают периодические изменения. Из табл. 11.13 видно, что все элементы 3-го периода обнаруживают валентности, численно совпадающие с номером группы элемента. Кроме того, все элементы IV-VII групп обнаруживают валентности, равные разности между числом 8 и номером их группы.
Максимальные степени окисления элементов тоже обнаруживают периодические изменения (рис. 11.11 и 11.12). Как правило, они возрастают при перемещении слева направо вдоль периода и достигают максимальных значений в группах V-VII. Обращает на себя внимание и то обстоятельство, что элементы с высшими степенями окисления обнаруживают, кроме них, еще множество других степеней окисления. Например, хлор может существовать в состояниях со всеми степенями окисления от -1 до
Во всех трех рядах переходных металлов (-элементов) максимальная степень окисления достигается в средней части ряда (рис. 11.12). -Элементы с высшими степенями окисления обнаруживают кроме них еще максимальное число других степеней окисления. Например, в первом ряду переходных металлов марганец обнаруживает пять положительных степеней окисления от до
Периодичность окислительно-восстановительных свойств
Окислительно-восстановительные свойства элементов тоже обнаруживают периодические изменения. Закономерность этих изменений такова: элементы, занимающие левую часть периодической таблицы, т. е. щелочные и щелочноземельные металлы (-металлы), являются сильными восстановителями. Затем, при перемещении вправо вдоль каждого периода элементы становятся все более слабыми восстановителями и все более сильными окислителями. Наконец, при переходе к VII группе элементы становятся сильными окислителями. Рассмотрим теперь эту закономерность несколько более подробно.
Восстановительные свойства -металлов характеризуются:
низкой энергией ионизации,
низким сродством к электрону,
низкой электроотрицательностью,
высокой «электроположительностью» (качественный термин - см. предыдущую сноску),
отрицательным стандартным окислительно-восстановительным потенциалом.
1. Реакция с воздухом или кислородом
2. Реакция с хлором
Реакция с разбавленными кислотами
Все это примеры восстановительной способности s-металлов, так как в каждом случае металл легко отдает электроны:
Подробное обсуждение химии щелочных и щелочноземельных металлов проводится в гл. 13.
Окислительные свойства элементов VII группы характеризуются: высокой энергией ионизации, высоким сродством к электрону, высокой электроотрицательностью, низкой «электроположительностью»,
положительным стандартным окислительно-восстановительным потенциалом.
Хлор обладает свойствами сильного окислителя. Он бурно реагирует с водородом на солнечном свету, образуя хлороводород. В отличие от этого он не реагирует с другими окислителями, например с кислородом или разбавленными кислотами. Подробное обсуждение химии хлора и других галогенов проводится в гл. 16.
Свойства элементов из средней части периодов. Элементы группы VII относятся к p-элементам, которые расположены в правой части периодической таблицы. р-Элемен-ты, находящиеся ближе к средней части периодов, обнаруживают слабые восстановительные и (или) слабые окислительные свойства. Например, принадлежащий к группе IV кремний медленно реагирует с кислородом, образуя оксид
Принадлежащий к группе V азот может выступать как в роли слабого восстановителя, так и в роли слабого окислителя. Например, он ведет себя как слабый восстановитель в реакции с кислородом:
В отличие от этого в реакции с водородом азот ведет себя как слабый окислитель:
Переходные -элементы обладают свойствами слабых восстановителей. Например, раскаленное докрасна железо реагирует с водяным паром, образуя водород:
Периодичность свойств соединений
В образовании, структуре, а также физических и химических свойствах соединений тоже обнаруживаются периодические закономерности изменения. Эти закономерности мы проследим на примере оксидов, гидридов, гидроксидов и галогенидов.
Оксиды. Реакционная способность элементов во взаимодействии с кислородом, вообще говоря, уменьшается при перемещении вправо вдоль каждого периода. Например, в 3-м периоде два s-металла, натрий и магний, и два p-элемента, алюминий и фосфор, бурно реагируют с кислородом, образуя оксиды. В том же периоде элементы кремний и сера способны только медленно реагировать с кислородом. Хлор и аргон, расположенные в правом конце периода, вообще не реагируют с кислородом.
Электроположительные s-металлы образуют ионные оксиды, как, например, оксид натрия и оксид магния Оксиды элементов, расположенных в средней и правой частях периода, являются преимущественно ковалентными соединениями, как, например, оксиды азота и серы.
Кислотно-основный характер оксидов тоже изменяется от основного у оксидов элементов левой части периода к амфотерному у оксидов элементов средней части периода и далее к кислотному у оксидов элементов правой части периода. Например, s-металлы обычно образуют оксиды, которые растворяются в воде с образованием щелочных растворов:
Молекулярные оксиды p-элементов, например диоксид углерода и триоксид серы, обычно обладают кислотными свойствами. Закономерное изменение основных свойств с переходом к кислотным свойствам наглядно проявляется у оксидов элементов 3-го периода.
Оксиды d-элементов обычно нерастворимы в воде и обладают основными свойствами, хотя один или два из них. например оксид цинка, обнаруживают амфотерные свойства (см. гл. 14).
Подробное рассмотрение химии оксидов проводится в разд. 15.4.
Гидриды. В образовании, структуре и свойствах гидридов прослеживаются закономерности, сходные с описанными выше для оксидов, хотя и не полностью одинаковые с ними.
s-Металлы, например натрий и магний, как правило, бурно реагируют в нагретом состоянии с сухим водородом, образуя ионные гидриды. Эти ионные гидриды обладают основными свойствами. Наиболее электроотрицательные -элементы в правой части периодов, например сера и хлор, реагируют с водородом, образуя ковалентные гидриды, которые обладают кислотными свойствами. Исключениями являются метан представляющий собой нейтральное соединение, а также аммиак обладающий основными свойствами.
Более электроотрицательные -элементы, например алюминий, кремний и фосфор, в нагретом состоянии не реагируют с водородом.
Переходные d-металлы в нагретом состоянии реагируют с водородом, образуя нестехиометрические гидриды.
Получение, структура и свойства гидридов подробно описаны в гл. 12.
Гидроксиды. Гидроксиды наиболее электроположительных элементов, например натрия и кальция, являются ионными соединениями с сильно основными свойствами. В отличие от этого сильно электроотрицательный элемент хлор образует кислотный гидроксид, хлорноватистую кислоту . В этом соединении связь между атомами хлора и кислорода ковалентная. Гидроксиды некоторых менее электроотрицательных элементов обладают амфотерными свойствами. Нередко они неустойчивы и образуют оксиды.
Таблица 11.14. Свойства хлоридов элементов 3-го периода
Галогениды. Галогениды обнаруживают периодические изменения свойств, сходные с описанными выше для оксидов, гидридов и гидроксидов. При перемещении вправо вдоль периода от наиболее электроположительных к наиболее электроотрицательным элементам наблюдается понижение температуры кипения и температуры плавления (табл. 11.14). Так, хлориды трех первых элементов в 3-м периоде при нормальных условиях представляют собой твердые вещества, хлориды трех следующих элементов - жидкости, а хлор - газообразное вещество.
Ионный характер хлоридов уменьшается при перемещении вправо вдоль периода, а ковалентный характер, наоборот, возрастает.
Галогениды s-элементов, как правило, представляют собой соли сильных кислот и сильных оснований. Они растворяются в воде с образованием нейтральных растворов. Для хлоридов p- и d-элементов характерна способность вступать в реакцию с водой, образуя кислые растворы. Например,
Реакции хлоридов d-элементов в воде описаны в гл. 14, а химия галогенидов более подробно обсуждается в гл. 16.
Диагональные соотношения между элементами
Ранее уже отмечалось, что электроположительность элементов обычно уменьшается при перемещении вправо вдоль периода, но увеличивается при перемещении вниз по группе. Это приводит к возникновению так называемых диагональных соотношений в периодической таблице. Каждое диагональное соотношение связывает между собой пару элементов со сходными химическими свойствами. Важнейшими парами элементов, связанных между собой диагональными соотношениями, являются литий и магний, бериллий и алюминий, бор и кремний.
Наличие диагональных соотношений объясняется тем, что уменьшение электроположительности при перемещении к каждому следующему элементу вправо вдоль периода компенсируется возрастанием электроположительности при перемещении к следующему элементу вниз по группе. Более подробное рассмотрение диагональных соотношений проводится в гл. 13.
Аномалии
Головные элементы в главных подгруппах. Элементы 2-го периода, «возглавляющие» группы I-VII (главные подгруппы в короткопериодной форме периодической таблицы. - Перев.), иногда называют головными элементами. Они представляют интерес в связи с тем, что некоторые свойства этих элементов и их соединений значительно отличаются от аналогичных свойств, характерных для других элементов соответствующих групп. Эти аномальные свойства могут быть приписаны меньшему размеру атомов головных элементов и их более высоким электроотрицательности и энергии ионизации. Например, галогениды лития и бериллия обнаруживают более ковалентный характер, чем галогениды других металлов из соответствующих групп. Литий, в отличие от остальных щелочных металлов, не образует твердого гидрокарбоната. В то время, как нитраты других щелочных металлов разлагаются при нагревании с образованием соответствующих нитритов и кислорода, нитрат лития разлагается с образованием оксида лития, кислорода и диоксида азота. Наконец, в отличие от гидроксидов других щелочных металлов гидроксид лития термически неустойчив. Аномальные свойства лития и других головных элементов подробно обсуждаются в гл. 13, 14 и 16.
Итак, повторим еще раз!
1. Элементы в современной периодической таблице располагаются в порядке возрастания их атомного номера.
2. Элементы одного периода имеют одинаковый электронный остов, с такой же конфигурацией, как у благородного газа, завершающего предыдущий период.
3. Элементы одной и той же группы имеют одинаковую внешнюю электронную конфигурацию.
4. Все -элементы (за исключением водорода и гелия), а также d- и -элементы принадлежат к металлам.
5. Водород и гелий относятся к неметаллам. Все остальные неметаллы принадлежат к р-элементам.
6. При перемещении слева направо вдоль периода металлические свойства элементов ослабевают, а при перемещении сверху вниз вдоль группы металлические свойства элементов усиливаются.
7. Физические свойства элементов (температуры плавления и кипения, энтальпии плавления и испарения, плотность) при перемещении слева направо вдоль периода сначала возрастают, а затем, после достижения максимума в средней части периода, уменьшаются.
8. Атомные и ионные радиусы элементов при перемещении слева направо вдоль периода уменьшаются, а при перемещении сверху вниз вдоль группы возрастают.
9. Первая энергия ионизации элементов при перемещении слева направо вдоль периода увеличивается, а при перемещении сверху вниз вдоль группы уменьшается.
10. Электроотрицательность элементов в пределах каждого периода возрастает, достигая максимума у галогенов, а при перемещении сверху вниз по группе уменьшается.
11. Наиболее электроположительные, а следовательно, наиболее реакционноспособные
способные (активные) металлы располагаются в левом нижнем углу периодической таблицы.
12. Наиболее электроотрицательные элементы располагаются в правом верхнем углу периодической таблицы.
13. s-Элементы, как правило, обнаруживают валентности, совпадающие с номером их группы.
14. р-Элементы имеют главные валентности, равные номеру их группы, а также равные разности между числом 8 и номером их группы.
15. d-Элементы обнаруживают много разных валентностей и степеней окисления.
16. Восстановительные свойства элементов при перемещении сверху вниз вдоль группы ослабевают.
17. Реакционная способность элементов по отношению к кислороду уменьшается при перемещении сверху вниз вдоль группы.
18. Ионный характер оксидов при перемещении слева направо вдоль периода уменьшается, а ковалентный характер увеличивается.
19. Оксиды, гидриды, гидроксиды и галогениды элементов обнаруживают одинаковую периодичность в изменении свойств.
20. Литий и магний обладают сходными химическими свойствами и тем самым демонстрируют наличие между ними диагонального соотношения.
21. Головные элементы, возглавляющие главные группы, обладают аномальными свойствами по отношению к остальным элементам своих групп.
Водородные соединения неметаллов. Закономерности в изменении их свойств в связи с положением химических элементов в периодической системе Д. И. Менделеева.
Гидриды . В соединениях с неметаллами водород проявляет степень окисления +1. Поскольку энергия ионизации водорода очень большая, химическая связь его с неметаллами не ионная, а полярно-ковалентная. Наиболее электроотрицательные р-элементы в правой части периодов, например сера и хлор, реагируют с водородом, образуя ковалентные гидриды, которые обладают кислотными свойствами и сила этих кислот увеличивается по мере увеличения размера атома присоединяемого к водороду неметалла. Исключениями являются метан СН 4 , представляющий собой нейтральное соединение, а также аммиак NH 3 , обладающий основными свойствами. Водородные соединения неметаллов хорошо растворимы в воде и образуют кислоты с теми же формулами.
Более электроотрицательные р-элементы, например алюминий, кремний и фосфор, в нагретом состоянии не реагируют с водородом.
Билет №14.
Высшие оксиды химических элементов третьего периода. Закономерности в изменении их свойств в связи с положением химических элементов в периодической системе Д. И. Менделеева. Характерные химические свойства оксидов: основных, амфотерных, кислотных.
Реакционная способность элементов во взаимодействии с кислородом, вообще говоря, уменьшается при перемещении вправо вдоль каждого периода. Например, в 3-м периоде два s-металла, натрий и магний, и два р-элемента, алюминий и фосфор, бурно реагируют с кислородом, образуя оксиды. В том же периоде элементы кремний и сера способны только медленно реагировать с кислородом. Хлор и аргон, расположенные в правом конце периода, вообще не реагируют с кислородом.
Электроположительные s-металлы образуют ионные оксиды, как, например, оксид натрия Na 2 O и оксид магния MgO. Оксиды элементов, расположенных в средней и правой частях периода, являются преимущественно ковалентными соединениями, как, например, оксиды азота и серы.
Кислотно-основный характер оксидов тоже изменяется от основного у оксидов элементов левой части периода к амфотерному у оксидов элементов средней части периода и далее к кислотному у оксидов элементов правой части периода. Например, s-металлы обычно образуют оксиды, которые растворяются в воде с образованием щелочных растворов:
Молекулярные оксиды р-элементов, например диоксид углерода и триоксид серы, обычно обладают кислотными свойствами. Закономерное изменение основных свойств с переходом к кислотным свойствам наглядно проявляется у оксидов элементов 3-го периода.
Билет №15.
Кислоты, их классификация и химические свойства на основе представлений об электролитической диссоциации. Особенности свойств концентрированной серной кислоты на примере взаимодействия с медью.
Кислота - сложное вещество, при диссоциации которого образуется только один тип катионов - ионы водорода.
Классификация кислот.
Соляная кислота - водный раствор газа хлоро-водорода в воде.
Химические свойства. Кислоты изменяют цвет индикаторов: лакмус окрашивается в красный цвет, метилоранж - в желтый.
При реакции с основаниями образуется соль и вода (реакция нейтрализации). В реакцию вступают как растворимые, так и нерастворимые в воде основания:
При реакции с основными оксидами образуются со ли:
Кислоты реагируют с металлами, находящимися в ряду напряжений до водорода, при этом выделяется газообразный водород и образуется соль:
Сильные кислоты реагирует с солями слабых кислот, вытесняя слабые кислоты из их солей:
Получение кислот. Многие кислоты можно получить при реакции кислотных оксидов с водой:
Концентрированная серная кислота при обычной температуре не действует на многие металлы. По этой причине, например, безводная серная кислота в отличие от её растворов может сохраняться в железной таре.
Но концентрированная серная кислота действует почти на все металлы при нагревании. При этом образуются соли серной кислоты, однако водород не выделяется, а получаются другие вещества, например сернистый газ.
Так, при нагревании концентрированной серной кислоты с медью вначале серная кислота окисляет медь до окиси меди, а сама восстанавливается при этом до сернистой кислоты, которая тотчас же разлагается на сернистый газ и воду:
Образовавшаяся окись меди реагирует с избытком серной кислоты, образуя соль и воду:
Таким образом, окись меди является промежуточным веществом в этой реакции. Сложив эти уравнения, мы получим итоговое уравнение реакции, в которое входят только исходные и конечные вещества:
1. Какое простое вещество – образованное элементов №11, №12 или №13 – имеет наиболее ярко выраженные металлические свойства? Почему? Напишите формулы гидроксидов этих элементов и укажите их характер.
2. Укажите наиболее типичный металл и неметалл 4-го периода. Ответ обоснуйте.
Типичный металл четвертого периода – К, неметалл – Kr (металличность усиливается справа налево по периоду). Типичные металлы содержат на внешнем энергетическом уровне 1-2 электрона (у калия - 1), а неметаллы больше 4 (у криптона - 8).
3. Какое простое вещество – образованное элементом №14, №15 или №16 – имеет наиболее ярко выраженные неметаллические свойства? Почему? Напишите формулы кислот, соответствующих высшим оксидам этих элементов.
4. Элемент с постоянной валентностью, равной двум, расположен в 4-м периоде. Его оксид и гидроксид имеют основный характер. Какой это элемент? Каково строение его атома? Составьте формулы оксида и гидроксида этого химического элемента.
Ca. Строение атома 20 электронов, 20 протонов, 20 нейтронов. Заряд ядра +20. На внешнем энергетическомуровне два электрона. CaO – оксид кальция, Ca(OH)₂ - гидроксид кальция.
5. Укажите порядковый номер, заряд ядра и рассчитайте число протонов, нейтронов и электронов в томах: а) калия (41К); б) бериллия (9Be); в) магния (24Mg); г) кальция (42Ca); д) алюминия (27Al); е) титана (48Ti); ж) ванадия (51V); з) железа (56Fe).
6. Чем различается состав ядер изотопов: а) 63Cu и 65Cu; б) 107Ag и 109Ag? Дайте обоснованный ответ на основании расчетов.
7. Вычислите молярные массы веществ, формулы которых ₂SO, NO₃, O. Напишите формулы аналогичных соединений, содержащих изотоп H, и вычислите их молярные массы.
8. Сколько разных по массе молекул оксида серы (IV) может образоваться при взаимодействии изотопов 16О, 17О, 18О и 32S? Составьте формулы всех молекул и рассчитайте их молярные массы.
9. Напишите электронные формулы атомов: а) серы и натрия; б) аргона и калия; в) кальция и хлора; г) неона и алюминия; д) кремния и брома; е) мышьяка и углерода.
10. На основе теории строения атомов объясните причины периодичности изменения свойств элементов и их соединений. Ответ подтвердите конкретными примерами.
Свойства простых веществ и соединений элементов периодически повторяются, потому что периодически повторяются электронные конфигурации атомов. Так, у атомов Be, Mg, Ca, Sr, Ba строение внешней электронной оболочки одинаково, на ней находится 2 электрона. Эти элементы легко их отдают, проявляя восстановительные свойства и степень окисления +2.
11. Как объяснить, исходя из теории строения атомов, резкий переход от инертных газов к щелочным металлам?
У инертных газов внешний энергетический уровень является завершенным, после прибавления еще одного электрона к нему происходит заполнение другого энергетического уровня, который становится внешним. Один электрон на внешнем энергетическом уровне – характеристика щелочных металлов.
12. Определите место элементов в периодической таблице по электронным формулам их атомов: 1s2 2s2 2p6 3s2; 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6; 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2. Составьте формулы оксидов и гидроксидов и кислот, соответствующих этим элементам.
13. На основании положения в периодической таблице охарактеризуйте элементы калий, бром и алюминий.
14. Оксид элемента (металла 3-го периода) имеет молекулярную массу 102. Определите элемент и изобразите схему строения его атома. Напишите формулы оксида и гидроксида этого элемента и укажите их характер.
15. Рассчитайте массу (н.у.): а) 8,96 л газообразного соединения фтора с водородом; б) 13,44 л газообразного соединения фосфора с водородом; в) 17,92 л газообразного соединения серы с водородом.
16. Элементы А и Б принадлежат к одному периоду. Простое вещество, образованное элементов А, бурно реагирует с водой. Простое вещество, образованное элементом Б, представляет собой тяжелую ядовитую красно-бурую жидкость с неприятным запахом. О каких элементах идет речь?
Br – элемент Б (Br₂ - тяжелая ядовитая красно-бурая жидкость). К – элемент А, бурно реагирует с водой. Ca – тоже взаимодействует с водой, но не так бурно как К.
17. Вещество, используемое в качестве минерального удобрения, состоит из двух элементов - А и Б. соответствующее элементу А простое вещество – щелочной металл. Элемент А принадлежит к тому же периоду, что и элемент, образующий единственный неметалл, жидкий при обычных условиях. Элемент Б находится в VIIA-группе, его атомы входят в состав поваренной соли. Определите элементы А и Б и напишите: а) электронные формулы их атомов; б) формулу вещества, образующегося при их взаимодействии.
18. Элементы X и Y находятся во 2-м периоде. Простое вещество, образованное элементом Х, реагирует с водой с выделением водорода. Молекулярная масса водородного соединения элемента Y равна 20. Определите эти элементы и напишите: а) электронные формулы их атомов; б) уравнение взаимодействия простых веществ, образованных этими элементами; в) уравнение реакции гидроксида элемента Х с летучим водородным соединением элемента Y.
19. Какими химическими свойствами обладает элемент с порядковым номером 34? С каким элементом он наиболее сходен по свойствам? дайте обоснованный ответ на основании положения элементов в периодической таблице.
20. Найдите в периодической таблице элемент, расположенный в 4-м периоде, 5-ряду и проявляющий в соединении с кислородом валентность, равную шести. Какова его валентность в соединении с водородом? Напишите формулы этих соединений.
Se. SeO₃ – оксид селена (VI), H₂Se (валентность селена в соединении с водородом – II).