Endringer i eiendommer i perioden. Mønstre for endringer i grunnstoffenes kjemiske egenskaper. Kjennetegn på elementer. Atomiske og ioniske radier
Spørsmål nr. 3 Hvordan egenskaper endres kjemiske elementer i perioder og hovedundergrupper? Forklar disse mønstrene fra synspunktet til teorien om strukturen til volumet.
Svar:
I. Med en økning i atomnummeret til et grunnstoff i en periode, reduseres de metalliske egenskapene til elementene og de ikke-metalliske egenskapene øker i tillegg, i perioder (små) øker valensen til grunnstoffer i forbindelser med oksygen til 7, fra venstre til høyre. Disse fenomenene forklares av strukturen til atomer:
1) Med en økning i serienummeret i en periode fylles de ytre energinivåene gradvis med elektroner i det siste nivået tilsvarer gruppetallet og den høyeste valensen i forbindelser med oksygen.
2) Med en økning i atomnummeret i en periode øker ladningen til kjernen, noe som forårsaker en økning i tiltrekningskreftene til elektronene til kjernen å gi fra seg elektroner (metalliske egenskaper) svekkes gradvis og de siste elementene i periodene er typiske ikke-metaller.
Foredrag: Mønstre for endringer i egenskapene til grunnstoffer og deres forbindelser etter perioder og grupper
Law D.I. Mendeleev
Den russiske vitenskapsmannen D.I. Mendeleev jobbet med suksess i mange vitenskapsfelt. Imidlertid ble hans største berømmelse brakt til ham av den unike oppdagelsen av den periodiske loven om kjemiske grunnstoffer i 1869. Til å begynne med hørtes det slik ut: «Egenskapene til alle grunnstoffer, og som et resultat av egenskapene til de enkle dannet av dem , i tillegg til komplekse stoffer, stå med jevne mellomrom avhengig av deres atomvekt.»
Foreløpig er lovens ordlyd annerledes. Faktum er at på det tidspunktet loven ble oppdaget, hadde forskerne ingen anelse om strukturen til atomet, og atomvekten ble tatt for å være vekten av et kjemisk element. Etter aktivt å ha studert atomet og fått ny informasjon om strukturen, ble det utledet en lov som er relevant i dag: "Egenskaper til kjemiske atomer. elementer og enkle stoffer dannet av dem i periodisk avhengighet av ladningene til kjernene til deres atomer."
Loven er også uttrykt grafisk. Tabellen viser det tydelig:
Periodesystemet D.I. Mendeleev
På denne leksjonen vi vil lære å trekke ut informasjon som er viktig og nødvendig for å forstå vitenskap. Du ser linjer i den. Dette perioder. Det er sju av dem totalt. Husk fra forrige leksjon at antallet av hver periode viser antall energinivåer der elektronene til et atom i et kjemisk element befinner seg. For eksempel er natrium (Na) og magnesium (Mg) i den tredje perioden, noe som betyr at elektronene deres er plassert i tre energinivåer. Alle perioder, med unntak av den første, begynner med et alkalimetall og slutter med en edelgass.
Elektronisk konfigurasjon:
alkalimetall - ns 1,
edelgass - ns 2 p 6, med unntak av helium (He) - 1s 2.
Hvor n - er periodenummeret.
Vi ser også vertikale kolonner i tabellen - disse er grupper. I noen tabeller kan du se 18 grupper, nummerert med arabiske tall. Denne formen for tabell kalles lang den dukket opp etter at forskjellene mellom d-elementer og s- og p-elementer ble oppdaget. Men den tradisjonelle, skapt av Mendeleev, er den korte formen, der elementene er gruppert i 8 grupper, nummerert med romertall:
I fremtiden vil vi bruke den korte tabellen som allerede er kjent og kjent for deg.Så hvilken informasjon gir gruppenummer oss? Fra tallet finner vi ut antall elektroner som danner kjemiske bindinger. De heter valens. 8 grupper er delt inn i to undergrupper: hoved- og sekundærgrupper.
- Hvilken annen informasjon kan vi trekke ut fra tabellen? Du ser at hvert element er tildelt et serienummer. Det er heller ingen tilfeldighet. Basert på grunnstoffnummeret kan vi bedømme antall elektroner i et atom til et gitt grunnstoff. For eksempel er kalsium (Ca) nummer 20, som betyr at det er 20 elektroner i atomet.
Den viktigste inkluderer elektroner av s- og p-subnivåene. Dette er undergruppene IA, IIA, IIIA, IVA, VA, VIA, VIIA og VIIIA. For eksempel har aluminium (Al), et element i hovedundergruppen til gruppe III, ... 3s 2 3p 1 valenselektroner.
Elementer plassert i sideundergrupper inneholder elektroner på d-undernivået. Bivirkningene er gruppe IB, IIB, IIIB, IVB, VB, VIB, VIIB og VIIIB. For eksempel har mangan (Mn), et element i hovedundergruppen til gruppe VII, ...3d 5 4s 2 valenselektroner.
I den korte tabellen er s-elementer angitt med rødt, p-elementer i gult, d-elementer i blått og f-elementer i hvitt.
En annen konklusjon som kan trekkes fra tabellen er at jo høyere atomnummer til et grunnstoff, jo mindre radius til atomet. Hvorfor? Faktum er at når det totale antallet elektroner øker, reduseres radiusen til atomet. Jo flere elektroner, desto høyere energi er bindingen deres til kjernen. For eksempel holder kjernen til fosfor (P) atom elektronene på det ytre nivået mye sterkere enn kjernen til natrium (Na) atomet, som har ett elektron i det ytre nivået. Og hvis fosfor- og natriumatomer reagerer, vil fosfor ta elektronet bort fra natrium fordi fosfor er mer elektronegativt. Denne prosessen kalles elektronegativitet. Husk at når du beveger deg til høyre langs en rad med elementer i tabellen, øker elektronegativiteten deres, og innen en undergruppe reduseres den. Vi vil snakke om denne egenskapen til elementer mer detaljert i de følgende leksjonene.
Huske:
1. I perioder med økende serienummer kan vi observere:- økning i kjernefysisk ladning og reduksjon i atomradius;
- økning i antall eksterne elektroner;
- økt ionisering og elektronegativitet;
- en økning i ikke-metalliske oksiderende egenskaper og en reduksjon i metalliske reduserende egenskaper;
- en økning i surhet og en svekkelse av basisiteten til hydroksyder og oksider.
- økning i kjernefysisk ladning og økning i atomradius;
- reduksjon av ionisering og elektronegativitet;
- en reduksjon i ikke-metalliske oksiderende egenskaper og en økning i metalliske reduserende egenskaper;
- økende basicitet og svekke surhet av hydroksyder og oksider.
Ionisering er prosessen med å omdanne atomer til ioner (positivt ladede kationer eller negativt ladede anioner) under en kjemisk reaksjon.
Elektronegativitet er atomets evne Til tiltrekker et elektron fra et annet atom under kjemiske reaksjoner.
Oksidasjon- prosessen med å overføre et elektron fra et reduserende atom (elektrondonor) til et oksiderende atom (elektronakseptor) og øke oksidasjonstilstanden til et atom i et stoff.
Det er tre oksidasjonstilstander:
- med høy elektronegativitet til et element, tiltrekker det elektroner sterkere og atomene får en negativ oksidasjonstilstand (for eksempel har fluor alltid en oksidasjonstilstand på 1);
- ved lav elektronegativitet gir grunnstoffet opp elektroner og øker positiv grad oksidasjon (alle metaller har en + grad, for eksempel kalium +1, kalsium +2, aluminium +3);
- atomer av enkle stoffer som består av ett element atomer med høye og frie atomer har null grad.
1. Hva studerer informatikk?
informasjon er immateriell
prosess.
lukt
lyd
menneskelig tale
smak
bilder
kryptering
overføring av informasjon
datalagring
liste sortering
databasesøk
6. Hva er koding?
informasjonssøkeverktøy
feilaktig fremstilling
endre type informasjon
Test om emnet: «Informasjon og informasjonsprosesser»
1. Hva studerer informatikk?
eventuelle prosesser og fenomener knyttet til informasjon
dataprogramering
forhold mellom naturfenomener
Datateknologi
matematiske metoder for å løse problemer
2. Merk alle riktige utsagn.
informasjon er immateriell
informasjon er en refleksjon av den virkelige verden
informasjon kjennetegner mangfold
ved mottak av informasjon avtar kunnskapsusikkerheten
det er en streng definisjon av informasjon
3. Merk av typen informasjon som datamaskinen ikke kan gjøre ennå.
prosess.
lukt
lyd
menneskelig tale
smak
bilder
4. Velg prosesser som kan kalles informasjonsbehandling.
kryptering
overføring av informasjon
datalagring
liste sortering
databasesøk
5. Merk alle riktige utsagn.
informasjon kan bare eksistere sammen med transportøren
informasjonslagring er en av informasjonsprosessene
for å hente ut informasjon fra en melding, bruker en person kunnskap
informasjonsbehandling er en endring i innholdet
Når du registrerer informasjon, endres egenskapene til mediet
6. Hva er koding?
informasjonssøkeverktøy
registrere informasjon i et annet skiltsystem
feilaktig fremstilling
endre type informasjon
endring i mengden informasjon
utvalg av nødvendige elementer
endre rekkefølgen på elementene
fjerne unødvendige elementer
å formidle informasjon?
prinsipper?
_______________________________________________________________
løse noen problemer?
_______________________________________________________________
til deg selv?
_______________________________________________________________
systemer?
_______________________________________________________________
7. Hvilken setning kan tjene som en definisjon av sortering?
utvalg av nødvendige elementer
ordne listeelementer i en gitt rekkefølge
alfabetisk rekkefølge av linjer
endre rekkefølgen på elementene
fjerne unødvendige elementer
8. Hva heter endringen i medieegenskaper som brukes
å formidle informasjon?
_______________________________________________________________
9. Hva er navnet på kunnskap som representerer fakta, lover,
prinsipper?
_______________________________________________________________
10. Hva heter kunnskapen som representerer algoritmer?
løse noen problemer?
_______________________________________________________________
11. Hva kalles folks ideer om naturen, samfunnet og seg selv?
til deg selv?
_______________________________________________________________
12. Sjekk alle de riktige påstandene.
informasjonen som mottas avhenger av kunnskapen til mottakeren
informasjonen som mottas avhenger bare av den mottatte meldingen
innhenting av informasjon øker alltid kunnskapen
Kunnskapen øker først når informasjonen som mottas er delvis kjent
den samme informasjonen kan presenteres i forskjellige former
13. Hva heter informasjonen som er registrert (kodet) inn
noen form, spesielt i datainformasjon
systemer?
_______________________________________________________________
Svar:
1
2
3
4
5
6
7
a, b, d
a B C D
a, d
Legg til
a, c, d
b, d
8
9
10
11
12
13
signal
deklarativ
prosedyremessig
kunnskap
Legg til
Den periodiske loven om endringer i egenskapene til kjemiske elementer ble oppdaget i 1869 av den store russiske vitenskapsmannen D.I. Mendeleev og i den originale formuleringen lød som følger:
"... egenskapene til elementene, og derfor egenskapene til de enkle og komplekse legemer de danner, er periodisk avhengig av deres atomvekt."
I de dager kalte de atomvekt atommasse kjemisk element. Det skal bemerkes at på det tidspunktet var ingenting kjent om den virkelige strukturen til atomet og ideen om dets udelelighet seiret, og derfor var D.I. Mendeleev formulerte sin lov om periodiske endringer i egenskapene til kjemiske elementer og forbindelsene dannet av dem basert på massen av atomer. Senere, etter at strukturen til atomet ble etablert, ble loven formulert i følgende formulering, som fortsatt er relevant på det nåværende tidspunkt.
Egenskapene til atomer av kjemiske elementer og de enkle stoffene som dannes av dem er periodisk avhengig av ladningene til kjernene til atomene deres.
Grafisk representasjon av den periodiske loven til D.I. Mendeleev kan betraktes som en periodisk tabell over kjemiske elementer, først konstruert av den store kjemikeren selv, men noe forbedret og ferdigstilt av påfølgende forskere. Faktisk er den for tiden brukte versjonen av D.I Mendeleev reflekterer moderne ideer og spesifikk kunnskap om strukturen til atomer til forskjellige kjemiske elementer.
La oss se nærmere på den moderne versjonen periodiske tabell kjemiske elementer:
I tabellen D.I. Mendeleev kan du se linjer kalt perioder; Det er sju av dem totalt. Faktisk gjenspeiler periodetallet antallet energinivåer der elektroner befinner seg i et atom i et kjemisk grunnstoff. For eksempel finnes elementer som fosfor, svovel og klor, symbolisert med symbolene P, S og Cl, i den tredje perioden. Dette antyder at elektronene i disse atomene befinner seg på tre energinivåer eller, enklere, danner et trelags elektronskall rundt kjernene.
Hver periode i tabellen, bortsett fra den første, begynner med et alkalimetall og slutter med en edel (inert) gass.
Alle alkalimetaller har den elektroniske konfigurasjonen til det ytre elektronlaget ns1, og edelgassene har ns 2 np 6, hvor n er tallet på perioden det bestemte grunnstoffet befinner seg i. Et unntak fra edelgassene er helium (He) med elektronkonfigurasjonen 1s 2 .
Du kan også legge merke til at i tillegg til perioder er tabellen delt inn i vertikale kolonner - grupper, hvorav det er åtte. De fleste kjemiske grunnstoffer har et antall valenselektroner lik gruppenummeret deres. La oss huske at valenselektroner i et atom er de elektronene som deltar i dannelsen av kjemiske bindinger.
På sin side er hver gruppe i tabellen delt inn i to undergrupper - hoved- og sekundærgrupper.
For hovedgruppeelementer er antallet valenselektroner alltid lik gruppetallet. For eksempel har kloratomet, lokalisert i den tredje perioden i hovedundergruppen til gruppe VII, syv valenselektroner:
Elementer av sidegrupper har elektroner på det ytre nivået eller ofte elektroner på d-subnivået til forrige nivå som valenselektroner. For eksempel har krom, som er i sideundergruppen til gruppe VI, seks valenselektroner - 1 elektron i 4s undernivå og 5 elektroner i 3d undernivå:
Det totale antallet elektroner i et atom til et kjemisk grunnstoff er lik dets atomnummer. Med andre ord, det totale antallet elektroner i et atom øker med antall grunnstoffer. Antall valenselektroner i et atom endres imidlertid ikke monotont, men periodisk - fra 1 i atomer alkalimetaller opptil 8 for edelgasser.
Med andre ord er årsaken til periodiske endringer i eventuelle egenskaper til kjemiske elementer forbundet med periodiske endringer i strukturen til elektroniske skall.
Når du beveger deg nedover en undergruppe, øker atomradiene til kjemiske elementer på grunn av en økning i antall elektroniske lag. Men når du beveger deg langs en rad fra venstre til høyre, det vil si med en økning i antall elektroner for elementer plassert i samme rad, reduseres atomets radius. Denne effekten forklares av det faktum at når ett elektronskall til et atom fylles sekvensielt, øker ladningen, som ladningen til kjernen, noe som fører til en økning i den gjensidige tiltrekningen av elektroner, som et resultat av at elektronet skallet "skyves" mot kjernen:
Samtidig, i løpet av en periode, når antallet elektroner øker, reduseres radiusen til atomet, og bindingsenergien til hvert elektron på det ytre nivået med kjernen øker. Dette betyr at for eksempel kjernen til et kloratom vil holde på elektronene på dets ytre nivå mye sterkere enn kjernen til et natriumatom vil holde på enkeltelektronet på dets ytre elektronnivå. Dessuten, i kollisjonen mellom et natriumatom og et kloratom, vil klor "ta bort" det eneste elektronet fra natriumatomet, det vil si at elektronskallet til klor blir det samme som det til edelgassen argon, og det natrium vil være det samme som for edelgassen neon. Evnen til et atom i et kjemisk element til å tiltrekke seg "fremmede" elektroner når det kolliderer med atomer i et annet kjemisk element kalles elektronegativitet. Elektronegativitet vil bli omtalt nærmere i kapittelet om kjemiske bindinger, men det bør bemerkes at elektronegativitet, som mange andre parametere for kjemiske elementer, også adlyder periodisk lov DI. Mendeleev. Innenfor én undergruppe av kjemiske elementer avtar elektronegativiteten, og når man beveger seg langs rekken av én periode til høyre, øker elektronegativiteten.
Du bør lære en nyttig mnemonisk teknikk som lar deg huske i hukommelsen hvordan visse egenskaper til et kjemisk element endres. Den består av følgende. La oss forestille oss skiven til en vanlig rund klokke. Hvis midten er plassert i nedre høyre hjørne av D.I. Mendeleev, da vil egenskapene til kjemiske elementer endres jevnt når de beveger seg langs den opp og til høyre (med klokken) og motsatt ned og til venstre (mot klokken):
La oss prøve å bruke denne teknikken på størrelsen til et atom. La oss si at du husker akkurat det når du flytter nedover en undergruppe i tabellen D.I. Mendeleev-radiusen til et atom øker etter hvert som antallet elektronskall øker, men de glemte helt hvordan radiusen endres når man beveger seg til venstre og høyre.
Deretter må du fortsette som følger. Gi en tommel opp høyre hånd i nedre høyre hjørne av tabellen. Bevegelsen nedover undergruppen vil falle sammen med pekefingerens bevegelse mot klokken, samt bevegelsen til venstre langs perioden, det vil si atomets radius ved bevegelse til venstre langs perioden, samt bevegelsen til venstre langs perioden. ned i undergruppen, øker.
Det samme gjelder andre egenskaper til kjemiske elementer. Når du vet nøyaktig hvordan denne eller den egenskapen til et element endres når du beveger deg opp og ned, takket være denne metoden kan du gjenopprette i minnet hvordan den samme egenskapen endres når du flytter til venstre eller høyre i tabellen.
i perioder fra venstre til høyre:
· radiusen til atomene avtar;
· elektronegativiteten til elementer øker;
· antall valenselektroner øker fra 1 til 8 (lik gruppetallet);
· høyeste grad oksidasjon øker (lik gruppenummer);
· antall elektroniske lag av atomer endres ikke;
· metalliske egenskaper reduseres;
· Ikke-metalliske egenskaper til elementer økes.
Endring av noen elementegenskaper i en gruppe fra topp til bunn:
· ladningen til atomkjerner øker;
· radiusen til atomene øker;
· antall energinivåer (elektroniske lag) av atomer øker (lik periodetallet);
· antall elektroner på det ytre laget av atomer er det samme (lik gruppenummeret);
· styrken på forbindelsen mellom elektronene i det ytre laget og kjernen avtar;
elektronegativitet avtar;
· metallisiteten til elementene øker;
· Ikke-metallisiteten til elementer reduseres.
Elementer som er i samme undergruppe er analoge elementer, fordi de har noen generelle egenskaper(samme høyere valens, samme former for oksider og hydroksyder, etc.). Disse generelle egenskapene forklares av strukturen til det ytre elektroniske laget.
Les mer om mønstrene for endringer i elementenes egenskaper etter perioder og grupper
Syre-base-egenskapene til hydroksyder avhenger av hvilken av de to bindingene i E-O-H-kjeden som er mindre sterk.
Hvis E–O-bindingen er mindre sterk, vises hydroksydet grunnleggende egenskaper hvis O−H − surt.
Jo svakere disse bindingene er, jo større er styrken til den tilsvarende basen eller syren. Styrken til E–O- og O–H-bindingene i hydroksydet avhenger av fordelingen av elektrontettheten i E–O–H-kjeden. Sistnevnte påvirkes sterkest av oksidasjonstilstanden til grunnstoffet og ioneradius. En økning i oksidasjonstilstanden til et grunnstoff og en reduksjon i dets ioniske radius forårsaker et skifte i elektrontettheten mot atomet
element i kjeden E ← O ←N. Dette fører til en svekkelse av O–H-bindingen og styrking av E–O-bindingen. Derfor svekkes de grunnleggende egenskapene til hydroksydet, og de sure egenskapene forbedres.
