Proprietăți generale ale claselor principale compuși anorganici. Condiții pentru apariția „reacțiilor de schimb”.
1. Proprietățile acido-bazice ale compușilor hidrogen.
A) Comentează capacitatea apei de a se autoioniza (ecuația, K W). Pe baza structurii moleculelor (polarizabilitatea lor), explicați modelele de modificări ale solubilității în apă și proprietățile acido-bazice ale soluțiilor corespunzătoare de metan (CH4), amoniac (NH3), acid fluorhidric (HF) și acid clorhidric. (Acid clorhidric). Alcătuiți ecuațiile necesare.
b) Folosind conceptul de efect de polarizare al cationilor asupra legăturii H–O și, de asemenea, ținând cont de numărul de grupări hidroxo, explicați modelul modificărilor proprietăților acido-bazice ale hidroxizilor LiOH–Be(OH) 2 –H 3 BO 3 –H 2 CO 3 –HNO 3 –H 3 PO 4 –H 2 SO 4 –(H 2 SeO 4)–HClO 4. Alcătuiți ecuații de disociere pentru substanțele propuse.
2. Obligatoriu si optional(inclusiv cele speciale) reacții ale acizilor și bazelor.
A) Care dintre următoarele substanțe (soluții) pot reacționa soluții de 20% de acizi azotic, sulfuric și acetic cu: soluții de KOH, NH 3, H2S; Zn(OH)2, H3PO2; BaCl2 și cristalin Cu Ca3(P04)2.
b) Care dintre următoarele substanțe (soluții) pot reacționa soluții 20% de hidroxid de potasiu și amoniac cu: soluții de H 2 SO 4, CH 3 COOH; Zn(OH)2 Al(OH)3; MgCl2 şi cristalin Ag2O, AgCl.
În ambele versiuni ale experimentului, formulele substanțelor sunt evidențiate cu caractere aldine, interacțiunea cu care va necesita scrierea unor ecuații neevidente.
Sarcina presupune doar o discuție teoretică, dar... Ecuațiile de reacție trebuie gândite și scrise în prealabil, inclusiv în formă ionică.
3. Condiții pentru reacțiile de schimb cu sărurile.
Ce reacții de schimb pot fi efectuate folosind reactivii propuși: soluții diluate MnSO4, Ba(NO3)2, saturate soluţie SrSO 4, cristalin CuSȘi FeS, precum și soluții concentrate de HCl, CO2 și NH3. Luați în considerare posibilitatea de a efectua reacții care necesită participarea sării. Justificați propunerile dvs. calculând constantele echilibrelor de schimb corespunzătoare. Luați în considerare posibilele semne de reacții.
Trebuie avut în vedere faptul că dacă substanțele care sunt puțin solubile în apă sunt utilizate ca reactiv (în în acest caz, CuS și FeS), atunci reacțiile cu participarea lor trebuie în mod necesar să fie însoțite de dizolvare, adică produsele unor astfel de reacții nu ar trebui să producă ei înșiși precipitații. De exemplu, este analfabet să te gândești la reacția FeS ↓ și H 2 CO 3 în speranța de a obține un precipitat de FeCO 3.
Reacții cu bogat soluţie SrSO 4 sugerează utilizarea de soluție peste precipitat, și nu sedimentul în sine.
4. Dependența pH-ului soluțiilor de compoziția sărurilor.
Determinați hidrolizabilitatea ionilor sărurilor propuse (NH 4 NO 3, KCl, CH 3 COONa, Na 2 CO 3, AlCl 3, CH 3 COONH 4),
· creați ecuații pentru hidroliza unui ion (ionii, dacă atât cationul, cât și anionul sării sunt implicați în hidroliză); calculați constanta de hidroliză ( LA G (Al 3+) ia egal cu ~10 -5).
scrieți o ecuație în formă moleculară
(alcătuiți o ecuație moleculară bazată pe reacția ionică predominantă ).
· Aranjați sărurile în ordinea creșterii hidrolizabilității.
Testați hidrolizabilitatea experimental. Pentru a face acest lucru, turnați ~ 1 ml din soluția corespunzătoare într-o eprubetă curată, umeziți o baghetă de sticlă în această soluție și aplicați soluția pe hârtie indicatoare. Utilizați scala de culori pentru a estima valoarea aproximativă a pH-ului soluției. De ce în două cazuri pH-ul corespunde mediu neutru?
5. Mediu în soluții de săruri medii și acide.
Scrieți ecuațiile pentru reacțiile ionice predominante care afectează mediul în soluții de orto-, hidro- și dihidrogen fosfat de potasiu (K 3 PO 4, K 2 HPO 4, KN 2 PO 4). Trebuie avut în vedere că în soluţiile de săruri acide, pe lângă reacţiile de hidroliză, are loc şi disocierea anionilor H 2 PO 4 ‒ şi HPO 4 2 ‒. Mediul va fi determinat de reacția predominantă. Comparați constantele reacțiilor concurente de hidroliză și disociere a anionilor și trageți o concluzie despre pH (mai mult sau mai puțin de 7). Comparați rezultatele analizei preliminare cu valoarea reală a pH-ului (determinați folosind un indicator universal).
Date de referință pentru pregătirea pentru experimentele 3, 4, 5
NE PREGĂMĂM DE Examenul Unificat de Stat la CHIMIE http://maratakm.
AHMETOV M. A. LECȚIA 3. RĂSPUNSURI LA SARCINI.
Alege o altă lecție
Legea periodică și sistemul periodic elemente chimice. Razele atomice, modificările lor periodice în sistemul de elemente chimice. Modele de schimbare proprietăți chimice elementele și compușii acestora pe perioade și grupuri.
1. Aranjați următoarele elemente chimice N, Al, Si, C în ordinea creșterii razelor atomice.
RĂSPUNS:
NȘiCsituat în aceeași perioadă. Situat la dreaptaN. Aceasta înseamnă că azotul este mai mic decât carbonul.
C șiSisituate în același grup. Dar mai mare decât C. Deci C este mai mic decâtSi.
SiȘiAlsituat într-o a treia perioadă, dar în dreapta esteSi, MijloaceSimai puțin decâtAl
Ordinea creșterii dimensiunilor atomice va fi următoarea:N, C, Si, Al
2. Care dintre elementele chimice fosfor sau oxigen prezintă efecte mai pronunțate? proprietăți metalice? De ce?
RĂSPUNS:
Oxigenul prezintă proprietăți nemetalice mai pronunțate, deoarece este situat mai sus și în dreapta în tabelul periodic al elementelor.
3. Cum se schimbă proprietățile hidroxizilor din grupa IV a subgrupului principal atunci când se deplasează de sus în jos?
RĂSPUNS:
Proprietățile hidroxizilor variază de la acizi la bazici. Asa deH2 CO3 – acidul carbonic, după cum sugerează și numele, prezintă proprietăți acide șiPb(OH)2 – baza.
RĂSPUNSURI LA TESTE
A1. Forța acizilor fără oxigen ai nemetalelor din grupa VIIA în funcție de creșterea sarcinii nucleului atomilor elementelor
|
crește |
|
|
scade |
|
|
nu se schimba |
|
|
se schimba periodic |
RASPUNSUL 1
Vorbim de acizi.HF, acid clorhidric, HBr, BUNĂ. ConsecutivF, Cl, Br, euare loc o creștere a dimensiunii atomilor. În consecință, distanța internucleară creșteH– F, H– Cl, H– Br, H– eu. Și dacă da, înseamnă că energia de legătură slăbește. Și un proton este mai ușor îndepărtat în soluții apoase
A2. Elementul are aceeași valoare de valență într-un compus de hidrogen și un oxid mai mare
|
germaniu |
|
RĂSPUNS: 2
Cu siguranță, despre care vorbim despre elementul grupului 4 (vezi perioada. elementele c-th)
A3. În ce serie sunt aranjate substanțele simple în ordinea creșterii proprietăților metalice?
RASPUNSUL 1
Se știe că proprietățile metalice ale unui grup de elemente cresc de sus în jos.
A4. În seria Na ® Mg ® Al ® Si
|
numărul nivelurilor de energie din atomi crește |
|
|
proprietățile metalice ale elementelor sunt îmbunătățite |
|
|
cea mai mare stare de oxidare a elementelor scade |
|
|
slăbesc proprietățile metalice ale elementelor |
RĂSPUNS: 4
În perioada de la stânga la dreapta, proprietățile nemetalice cresc, iar proprietățile metalice slăbesc.
A5. Pentru elemente, subgrupul de carbon scade cu creșterea numărului atomic
RĂSPUNS: 4.
Electronegativitatea este capacitatea de a deplasa electronii spre sine atunci când se formează o legătură chimică. Electronegativitatea este aproape direct legată de proprietățile nemetalice. Proprietățile nemetalice scad, iar electronegativitatea scade
A6. În seria elementelor: azot – oxigen – fluor
crește
RĂSPUNS: 3
Numărul de electroni exteriori este egal cu numărul grupului
A7. În seria elementelor chimice:
bor – carbon – azot
crește
RĂSPUNS:2
Numărul de electroni în strat exterior egală cel mai înalt grad oxidare cu excepția (F, O)
A8. Care element are proprietăți nemetalice mai pronunțate decât siliciul?
RASPUNSUL 1
Carbonul este situat în același grup cu siliciul, doar mai sus.
A9. Elementele chimice sunt aranjate în ordinea crescătoare a razei lor atomice în seria:
RĂSPUNS: 2
În grupuri de elemente chimice, raza atomică crește de sus în jos
A10. Cele mai pronunțate proprietăți metalice ale atomului sunt:
1) litiu 2) sodiu
3) potasiu 4) calciu
RĂSPUNS: 3
Printre aceste elemente, potasiul este situat dedesubt și în stânga
A11. Cele mai pronunțate proprietăți acide sunt:
Răspuns: 4 (vezi răspunsul la A1)
A12. Proprietățile acide ale oxizilor din seria SiO2 ® P2O5 ® SO3
1) slăbește
2) intensifica
3) nu se schimba
4) schimbați periodic
RĂSPUNS: 2
Proprietățile acide ale oxizilor, precum proprietățile nemetalice, cresc în perioade de la stânga la dreapta
A13. Odată cu creșterea încărcăturii nucleare a atomilor, proprietățile acide ale oxizilor din serie
N2O5 ® P2O5 ® As2O5 ® Sb2O5
1) slăbește
2) intensifica
3) nu se schimba
4) schimbați periodic
RASPUNSUL 1
În grupuri de sus în jos, proprietățile acide, precum cele nemetalice, slăbesc
A14. Proprietățile acide ale compușilor cu hidrogen ai elementelor din grupa VIA cu număr atomic în creștere
1) intensifica
2) slăbește
3) rămân neschimbate
4) schimbați periodic
RĂSPUNS: 3
Proprietățile acide ale compușilor cu hidrogen sunt legate de energia de legareH- El. Această energie de sus în jos slăbește, ceea ce înseamnă că proprietățile acide cresc.
A15. Capacitatea de a dona electroni din seria Na ® K ® Rb ® Cs
1) slăbește
2) se intensifică
3) nu se schimbă
4) se modifică periodic
RĂSPUNS: 2
În această serie, numărul de straturi de electroni și distanța electronilor de la nucleu crește, prin urmare, crește capacitatea de a dona un electron exterior.
A16. În seria Al ®Si ®P ®S
1) numărul de straturi electronice din atomi crește
2) proprietățile nemetalice sunt îmbunătățite
3) numărul de protoni din nucleele atomilor scade
4) razele atomice cresc
RĂSPUNS: 2
În perioada cu creșterea încărcăturii nucleare, proprietățile nemetalice cresc
A17. În principalele subgrupe tabelul periodic capacitatea reducătoare a atomilor elementelor chimice creşte de la
RASPUNSUL 1
Pe măsură ce numărul crește nivele electronice distanța și ecranarea electronilor exteriori față de nucleu crește. În consecință, capacitatea de a le returna crește ( proprietăți de restaurare)
A18. Conform idei moderne proprietăţile elementelor chimice depind periodic de
RĂSPUNS: 3
A19. Sunt aranjați atomii elementelor chimice având același număr de electroni de valență
|
diagonal |
|
|
într-un singur grup |
|
|
într-un subgrup |
|
|
într-o singură perioadă |
RĂSPUNS: 2
A20. Un element cu numărul de serie 114 trebuie să aibă proprietăți similare cu
RĂSPUNS: 3. Acest element va fi localizat într-o celulă corespunzătoare celei ocupate de plumb înVIgrup
A21. În perioade, proprietățile reducătoare ale elementelor chimice de la dreapta la stânga
|
crește |
|
|
scădea |
|
|
nu schimba |
|
|
schimba periodic |
RASPUNSUL 1
Sarcina nucleară scade.
A22. Electronegativitatea și energia de ionizare în seria O–S–Se–Te, respectiv
|
crește, crește |
|
|
crește, scade |
|
|
scade, scade |
|
|
scade, crește |
RĂSPUNS: 3
Electronegativitatea scade odată cu creșterea numărului de straturi de electroni umplute. Energia de ionizare este energia necesară pentru a îndepărta un electron dintr-un atom. De asemenea, scade
A23. În ce serie sunt aranjate semnele elementelor chimice în ordinea razelor atomice crescătoare?
3. Legea periodică și sistemul periodic al elementelor chimice
3.4. Modificări periodice ale proprietăților substanțelor
Următoarele proprietăți ale substanțelor simple și complexe se modifică periodic:
- structura substanțelor simple (inițial nemoleculare, de exemplu de la Li la C, și apoi moleculare: N 2 - Ne);
- temperaturile de topire și fierbere ale substanțelor simple: atunci când se deplasează de la stânga la dreapta de-a lungul perioadei, t pl și t bp inițial, în general, cresc (diamantul este cea mai refractară substanță) și apoi scad, ceea ce este asociat cu o schimbare a structura substanțelor simple (vezi mai sus);
- proprietăţile metalice şi nemetalice ale substanţelor simple. Pe parcursul perioadei, odată cu creșterea Z, capacitatea atomilor de a ceda un electron scade (E și crește), în consecință, proprietățile metalice ale substanțelor simple slăbesc (proprietățile nemetalice cresc, deoarece E media atomilor crește). De sus în jos în grupele A, dimpotrivă, proprietățile metalice ale substanțelor simple cresc, iar proprietățile nemetalice slăbesc;
- compoziția și proprietățile acido-bazice ale oxizilor și hidroxizilor (Tabelul 3.1–3.2).
Tabelul 3.1
Compoziția oxizilor superiori și a celor mai simpli compuși cu hidrogen ai elementelor din grupa A
După cum se vede din tabel. 3.1, compoziția oxizilor superiori se modifică fără probleme în conformitate cu creșterea treptată a covalenței (starea de oxidare) a atomului.
Pe măsură ce sarcina nucleului atomic crește într-o perioadă, proprietățile de bază ale oxizilor și hidroxizilor slăbesc, iar proprietățile acide cresc. Trecerea de la oxizi și hidroxizi bazici la cei acizi în fiecare perioadă are loc treptat, prin oxizi și hidroxizi amfoteri. Ca exemplu în tabel. Figura 3.2 prezintă modificarea proprietăților oxizilor și hidroxizilor elementelor din perioada a 3-a.
Tabelul 3.2
Oxizii și hidroxizii formați din elemente din perioada a 3-a și clasificarea acestora
În grupele A, pe măsură ce sarcina nucleului atomic crește, proprietățile de bază ale oxizilor și hidroxizilor cresc. De exemplu, pentru grupa IIA avem:
1. BeO, Be(OH) 2 - amfoter (proprietăți bazice și acide slabe).
2. MgO, Mg(OH) 2 - proprietăți slabe, de bază.
3. CaO, Ca(OH) 2 - proprietăți de bază pronunțate (alcalii).
4. SrO, Sr(OH) 2 - proprietăți de bază pronunțate (alcalii).
5. BaO, Ba(OH) 2 - proprietăți de bază pronunțate (alcalii).
6. RaO, Ra(OH) 2 - proprietăți de bază pronunțate (alcalii).
Aceleași tendințe pot fi urmărite și pentru elementele altor grupuri (pentru compoziția și proprietățile acido-bazice ale compușilor binari de hidrogen, vezi Tabelul 3.1). În general, odată cu creșterea numărului atomic de-a lungul perioadei, proprietățile de bază ale compușilor cu hidrogen slăbesc, iar proprietățile acide ale soluțiilor lor cresc: hidrura de sodiu se dizolvă în apă pentru a forma un alcali:
NaH + H2O = NaOH + H2,
iar soluțiile apoase de H2S și HCl sunt acizi, acidul clorhidric fiind cel mai puternic.
1. În grupele A, pe măsură ce sarcina nucleului atomic crește, crește și puterea acizilor fără oxigen.
2. În compușii cu hidrogen, numărul de atomi de hidrogen dintr-o moleculă (sau unitate de formulă) crește mai întâi de la 1 la 4 (grupele IA–IVA), apoi scade de la 4 la 1 (grupele IVA–VIIA).
3. Volatil (gazos) în condiții ambientale. sunt doar compuși cu hidrogen ai elementelor grupelor IVA-VIIA (cu excepția H 2 O și HF)
Tendințele descrise în modificarea proprietăților atomilor elementelor chimice și compușilor acestora sunt rezumate în tabel. 3.3
Tabelul 3.3
Modificări ale proprietăților atomilor elementelor și compușilor acestora odată cu creșterea sarcinii nucleului atomic
| Proprietăți | Schimbare de tendință | |
|---|---|---|
| în perioade | in grupele A | |
| Raza atomică | Scăderi | Creştere |
| Energie de ionizare | Crescând | Scăderi |
| Afinitatea electronică | Crescând | Scăderi |
| Proprietăți reducătoare (metalice) ale atomilor | Slăbi | Intensificatoare |
| Proprietăți oxidante (nemetalice) ale atomilor | Intensificatoare | Slăbi |
| Electronegativitatea | Crescând | Scăderi |
| Stare de oxidare maximă | Crescând | Constant |
| Proprietățile acide ale oxizilor | Intensificatoare | Slăbi |
| Proprietățile acide ale hidroxizilor | Intensificatoare | Slăbi |
| Proprietățile acide ale compușilor cu hidrogen | Intensificatoare | Intensificatoare |
| Proprietățile metalice ale substanțelor simple | Slăbi | Intensificatoare |
| Proprietățile nemetalice ale substanțelor simple | Intensificatoare | Slăbi |
Exemplul 3.3. Specificați formula oxidului cu cele mai pronunțate proprietăți acide:
Soluţie. Proprietățile acide ale oxizilor cresc de la stânga la dreapta pe parcursul perioadei și slăbesc de sus în jos în grupul A. Luând în considerare acest lucru, ajungem la concluzia că proprietățile acide sunt cele mai pronunțate în oxidul Cl 2 O 7.
Răspuns: 4).
Exemplul 3.4. Elementul anion E 2− are configurația electronică a unui atom de argon. Specificați formula celui mai mare oxid al atomului unui element:
Soluţie. Configurația electronică a atomului de argon este 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6, prin urmare configurația electronică a atomului E (atomul E conține cu 2 electroni mai puțin decât ionul E 2−) este 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4, care corespunde atomului de sulf. Elementul sulf este în grupa VIA, formula celui mai mare oxid de elemente din această grupă este EO 3.
Raspunsul 1).
Exemplul 3.5. Indicați simbolul elementului al cărui atom are trei straturi de electroni și formează un compus volatil (v.u.) din compoziția EN 2 (H 2 E):
Soluţie. Compușii cu hidrogen din compoziția EN 2 (H 2 E) formează atomi de elemente din grupele IIA și VIA, dar sunt volatili în condiții zero. sunt compuși ai elementelor din grupa VIA, care includ sulful.
Răspuns: 3).
Tendințele caracterizate ale modificărilor proprietăților acido-bazice ale oxizilor și hidroxizilor pot fi înțelese pe baza analizei următoarelor diagrame simplificate ale structurii oxizilor și hidroxizilor (Fig. 3.1).
Dintr-o schemă de reacție simplificată
rezultă că eficiența interacțiunii oxidului cu apa pentru a forma o bază crește (conform legii lui Coulomb) odată cu creșterea sarcinii asupra ionului E n +. Mărimea acestei sarcini crește pe măsură ce proprietățile metalice ale elementelor cresc, adică. de la dreapta la stânga pe parcursul perioadei și de sus în jos pe tot grupul. În această ordine cresc proprietățile de bază ale elementelor.
Orez. 3.1. Schema structurii oxizilor (a) și hidroxizilor (b)
Să luăm în considerare motivele care stau la baza modificărilor descrise în proprietățile acido-bazice ale hidroxizilor.
Cu o creștere a stării de oxidare a elementului +n și o scădere a razei ionului E n + (aceasta este exact ceea ce se observă cu o creștere a sarcinii nucleului atomului unui element de la stânga la dreapta de-a lungul perioadă), legătura E–O este întărită, iar legătura O–H este slăbită; procesul de disociere a hidroxidului după tipul de acid devine mai probabil.
De sus în jos în grup, raza E n + crește, dar valoarea n + nu se modifică, ca urmare, puterea legăturii E–O scade, ruperea acesteia devine mai ușoară și procesul de disociere a hidroxidul după tipul principal devine mai probabil.
Formulare modernă lege periodică : proprietățile substanțelor simple, precum și formele și proprietățile compușilor elementelor, depind periodic de mărimea sarcinii nucleelor atomilor lor (număr ordinal).
Proprietățile periodice sunt, de exemplu, raza atomică, energia de ionizare, afinitatea electronică, electronegativitatea atomului, precum și unele proprietăți fizice elemente și compuși (puncte de topire și de fierbere, conductivitate electrică etc.).
Expresia Legii periodice este
tabel periodic al elementelor .Cea mai comună versiune a formei scurte a tabelului periodic, în care elementele sunt împărțite în 7 perioade și 8 grupuri.
În prezent, s-au obținut nucleele de atomi de elemente până la numărul 118. Denumirea elementului cu numărul de serie 104 este rutherfordium (Rf), 105 – dubnium (Db), 106 – seaborgiu (Sg), 107 – bohrium (Bh). ), 108 – hasiu (Hs ), 109 – meitnerium ( Mt), 110 - darmstadtium (Ds), 111 - roentgeniu (Rg), 112 - copernicium (Cn).
La 24 octombrie 2012, la Moscova, la Casa Centrală a Oamenilor de Știință a Academiei Ruse de Științe, a avut loc o ceremonie solemnă de atribuire a numelui „flerovium” (Fl) celui de-al 114-lea element și „livermorium” (Lv) pentru al 116-lea element.
Perioadele 1, 2, 3, 4, 5, 6 conțin 2, 8, 8, 18, 18, respectiv 32 de elemente. A șaptea perioadă nu este finalizată. Se numesc perioadele 1, 2 și 3 mic, restul - mare.
În perioadele de la stânga la dreapta, proprietățile metalice slăbesc treptat, iar proprietățile nemetalice cresc, deoarece odată cu creșterea sarcinii pozitive a nucleelor atomice, numărul de electroni din stratul electronic exterior crește și se observă o scădere a razelor atomice.
În partea de jos a tabelului sunt 14 lantanide și 14 actinide. ÎN În ultima vreme Lantanul și actiniul au început să fie clasificate ca lantanide și, respectiv, actinide.
Grupurile sunt împărțite în subgrupe - cele principale, sau subgrupele A și efecte secundare, sau subgrupa B. Subgrupul VIII B – special, conține triade elemente care alcătuiesc familiile fierului (Fe, Co, Ni) și a metalelor platinei (Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt).
De sus în jos în principalele subgrupe, proprietățile metalice cresc, iar proprietățile nemetalice slăbesc.
Numărul grupului indică de obicei numărul de electroni care pot participa la formare legături chimice. Aceasta este sens fizic numere de grup. Elementele subgrupurilor laterale au electroni de valență nu numai în straturile exterioare, ci și în penultimul strat. Aceasta este principala diferență în proprietățile elementelor subgrupurilor principale și secundare.
Tabelul periodic și formulele electronice ale atomilor
Pentru a prezice și explica proprietățile elementelor, trebuie să fii capabil să scrii formula electronica atom.
Într-un atom situat in stare de sol, fiecare electron ocupă un orbital liber cu cea mai mică energie. Starea energetică este determinată în primul rând de temperatură. Temperatura de pe suprafața planetei noastre este astfel încât atomii sunt în starea fundamentală. La temperaturi mari alte stări ale atomilor, care se numesc excitat.
Secvența de aranjare a nivelurilor de energie în ordinea creșterii energiei este cunoscută din rezultatele rezolvării ecuației Schrödinger:
1s< 2s < 2p < 3s < Зр < 4s 3d < 4p < 5s 4d < 5p < 6s 5d 4f < 6p.
Să luăm în considerare configurațiile electronice ale atomilor unor elemente din perioada a patra (Fig. 6.1).
Orez. 6.1. Distribuția electronilor pe orbitalii unor elemente din perioada a patra
Trebuie remarcat faptul că există unele caracteristici în structura electronică a atomilor elementelor din perioada a patra: atomii Cr și C au u cu 4 s-shell nu conține doi electroni, ci unul, adică. "eșec" extern s -electron la precedentul d-shell.
Formule electronice de 24 de atomi de Cr și 29 de Cu poate fi reprezentat astfel:
24 Cr 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1,
29 Cu 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1 .
Motivul fizic pentru „încălcarea” ordinii de umplere este asociat cu capacitatea diferită de penetrare a electronilor în straturile interioare, precum și cu stabilitatea specială a configurațiilor electronice d 5 și d 10, f 7 și f 14.
Toate elementele sunt împărțite în patru tipuri
:1. În atomi s-elemente completat cu s - învelișul stratului exterior ns . Acestea sunt primele două elemente ale fiecărei perioade.
2. La atomi p-elementeÎnvelișurile p sunt umplute cu electroni nivel extern n.p. . Acestea includ ultimele 6 elemente ale fiecărei perioade (cu excepția primei și a șaptea).
3. U d-elemente umplut cu electroni d -subnivelul celui de-al doilea nivel exterior ( n-1)d . Acestea sunt elemente ale deceniilor intercalare de perioade mari situate între elementele s- și p.
4. U elemente f umplut cu electroni f -subnivelul celui de-al treilea nivel exterior ( n-2)f . Acestea sunt lantanide și actinide.
Modificări ale proprietăților acido-bazice ale compușilor elementului pe grupe și perioade ale sistemului periodic
(diagrama Kossel)
Pentru a explica natura modificărilor proprietăților acido-bazice ale compușilor elementelor, Kossel (Germania, 1923) a propus să folosească schema simpla, pe baza presupunerii că în molecule există pur legătură ionicăși există o interacțiune Coulomb între ioni. Schema Kossel descrie proprietățile acido-bazice ale compușilor care conțin legături E–H și E–O–H, în funcție de sarcina nucleului și de raza elementului care le formează.
Diagrama Kossel pentru doi hidroxizi metalici (pentru moleculele LiOH și KOH ) este prezentată în fig. 6.2. După cum se poate observa din diagrama prezentată, raza ionului Li + mai mică decât raza ionului K+ și OH Gruparea - - este legată mai strâns de ionul de litiu decât de ionul de potasiu. Ca rezultat, KOH va fi mai ușor de disociat în soluție și proprietățile de bază ale hidroxidului de potasiu vor fi mai pronunțate.
Orez. 6.2. Diagrama Kossel pentru moleculele LiOH și KOH
Într-un mod similar, puteți analiza schema Kossel pentru două baze CuOH și Cu(OH) 2 . Deoarece raza ionului Cu 2+ mai mică, iar sarcina este mai mare decât cea a ionului Cu+, OH - - grupul va fi ținut mai ferm de ionul Cu 2+ .
Ca urmare, baza Cu(OH)2 va fi mai slab decât CuOH.
Prin urmare, puterea bazelor crește pe măsură ce raza cationului crește și sarcina lui pozitivă scade .
Diagrama Kossel pentru doi acizi fără oxigen HCl și HI prezentată în fig. 6.3.
Orez. 6.3. Diagrama Kossel pentru moleculele de HCl și HI
Deoarece raza ionului clorură este mai mică decât cea a ionului iodură, ionul H+ este legat mai puternic de anionul din molecula de acid clorhidric, care va fi mai slab decât acidul iodhidric. Astfel, puterea acizilor anoxici crește odată cu creșterea razei ionului negativ.
Puterea acizilor care conțin oxigen se modifică în sens invers. Ea crește pe măsură ce raza ionului scade și sarcina sa pozitivă crește. În fig. Figura 6.4 prezintă diagrama Kossel pentru doi acizi HClO și HClO 4.
Orez. 6.4. Diagrama Kossel pentru HClO și HClO4
Ion C1 7+ este ferm legat de ionul de oxigen, astfel încât protonul va fi separat mai ușor în molecula de HC1O 4 . În același timp, legătura ionului C1+ cu ion O 2- mai puțin puternic, iar în molecula HC1O protonul va fi reținut mai puternic de anionul O 2- . Ca rezultat, HCIO4 este un acid mai puternic decât HCIO.
Prin urmare, O creștere a stării de oxidare a unui element și o scădere a razei ionului elementului cresc natura acidă a substanței. Dimpotrivă, o scădere a stării de oxidare și o creștere a razei ionilor sporesc proprietățile de bază ale substanțelor.
Exemple de rezolvare a problemelor
Compuneți formule electronice ale atomului și ionilor de zirconiu O2–, Al3+, Zn2+ . Determinați ce tip de elemente aparțin atomii de Zr, O, Zn, Al.40 Zr 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 2 5s 2,
O 2– 1s 2 2s 2 2p 6,
Zn 2+ 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 ,
Al 3+ 1s 2 2s 2 2p 6 ,
Zr – element d, O – element p, Zn – element d, Al – element p.
Aranjați atomii elementelor în ordinea creșterii energiei lor de ionizare: K, Mg, Be, Ca. Justificați răspunsul.Soluţie. Energie de ionizare– energia necesară pentru a îndepărta un electron dintr-un atom în starea fundamentală. În perioada de la stânga la dreapta, energia de ionizare crește odată cu creșterea încărcăturii nucleare în principalele subgrupe de sus în jos ea scade pe măsură ce distanța de la electron la nucleu crește.
Astfel, energia de ionizare a atomilor acestor elemente crește în seria K, Ca, Mg, Be.
Aranjați atomii și ionii în ordinea crescătoare a razelor lor: Ca 2+, Ar, Cl –, K +, S 2– . Justificați răspunsul.Soluţie. Pentru ionii care conțin același număr de electroni (ioni izoelectronici), raza ionului va crește pe măsură ce sarcina lui pozitivă scade și sarcina negativă crește. În consecință, raza crește în ordinea Ca 2+, K +, Ar, Cl –, S 2–.
Determinați cum se modifică razele ionilor și atomilor în seria Li + , Na + , K + , Rb + , Cs + și Na, Mg, Al, Si, P, S.Soluţie. În seria Li + , Na + , K + , Rb + , Cs + raza ionilor crește pe măsură ce crește numărul de straturi electronice de ioni de același semn cu o structură electronică similară.
În seria Na, Mg, Al, Si, P, S, raza atomilor scade, deoarece cu același număr de straturi de electroni în atomi, sarcina nucleului crește și, prin urmare, atracția electronilor de către nucleul crește.
Comparați puterea acizilor H2SO3 și H2SeO3 și a bazelor Fe(OH)2 și Fe(OH)3.Soluţie. Conform schemei Kossel H2SO3 acid mai puternic decât H 2 SeO 3 , deoarece raza ionului SE 4+ mai mare decât raza ionului S 4+, ceea ce înseamnă legătura S 4+ – O 2– este mai puternică decât legătura Se 4+ – O 2– .
Conform schemei Kossel Fe(OH)
2 bază mai puternică de la raza ionului Fe 2+ mai mult decât ionul Fe 3+ . În plus, sarcina ionului Fe 3+ mai mare decât cea a ionului Fe 2+ . Ca urmare, legătura Fe 3+ – О 2– este mai puternic decât Fe 2+ – O 2– și ION – mai ușor de divizat într-o moleculă Fe(OH)2.Probleme de rezolvat independent
6.1.Compuneți formule electronice pentru elementele cu o sarcină nucleară de +19, +47, +33 și pentru cele aflate în starea fundamentală. Indicați ce tip de elemente aparțin. Ce stări de oxidare sunt caracteristice unui element cu sarcină nucleară de +33?
6.2.Scrieți formula electronică a ionului Cl – .
