Întrebarea numărul 3 Cum se modifică proprietățile elementelor chimice în perioade și subgrupe principale? Explicați aceste modele din punctul de vedere al teoriei structurii.
Răspuns:
I. Odată cu creșterea numărului ordinal al unui element într-o perioadă, proprietățile metalice ale elementelor scad și proprietățile nemetalice cresc, în plus, în perioade (mici), valența elementelor în compușii cu oxigen crește de la 1. la 7, de la stânga la dreapta. Aceste fenomene sunt explicate prin structura atomilor:
1) Odată cu creșterea numărului de serie în perioadă, nivelurile de energie externă sunt umplute treptat cu electroni, numărul de electroni la ultimul nivel corespunde numărului de grup și valenței celei mai mari în compușii cu oxigen.
2) Odată cu creșterea numărului de serie în perioadă, sarcina nucleului crește, ceea ce determină o creștere a forțelor de atracție a electronilor către nucleu.Ca urmare, razele atomilor scad, deci capacitatea atomilor a dona electroni (proprietăți metalice) slăbește treptat și ultimele elemente ale perioadelor sunt nemetale tipice.
Principalul model al acestei schimbări este întărirea naturii metalice a elementelor pe măsură ce crește Z. Acest model este pronunțat în special în subgrupele IIIa-VIIa. Pentru metalele I A-III A-subgrupe se observă o creștere a activității chimice. În elementele subgrupelor IVA - VIIA, pe măsură ce Z crește, se observă o slăbire a activității chimice a elementelor. Pentru elementele subgrupelor b, schimbarea activității chimice este mai dificilă.
Teoria Sistemului Periodic a fost dezvoltat de N. Bohr și alți oameni de știință în anii 20. Secolului 20 și se bazează pe o schemă reală de formare a configurațiilor electronice ale atomilor. Conform acestei teorii, pe măsură ce Z crește, umplerea învelișurilor și subînvelișurilor de electroni în atomii elementelor incluse în perioadele sistemului periodic are loc în următoarea secvență:
Numerele perioadei
1 2 3 4 5 6 7
1s 2s2p 3s3p 4s3d4p 5s4d5p 6s4f5d6p 7s5f6d7p
Pe baza teoriei sistemului periodic, se poate da următoarea definiție a unei perioade: o perioadă este o colecție de elemente care încep cu un element cu valoarea n. egal cu numărul perioadei și l=0 (s-elemente) și se termină cu un element cu aceeași valoare n și l = 1 (p-elemente) (vezi Atom). Excepția este prima perioadă care conține doar 1s elemente. Numărul de elemente în perioade rezultă din teoria sistemului periodic: 2, 8, 8. 18, 18, 32 ...
În figură, simbolurile elementelor de fiecare tip (elementele s-, p-, d- și f-) sunt reprezentate pe un anumit fundal de culoare: elementele s - pe roșu, elementele p - pe portocaliu, elementele d - pe albastru, elemente f - pe verde. Fiecare celulă conține numerele de serie și masele atomice ale elementelor, precum și configurațiile electronice ale învelișurilor de electroni exterioare, care determină practic proprietățile chimice ale elementelor.
Din teoria sistemului periodic rezultă că subgrupurile a includ elemente cu și egal cu numărul perioadei și l = 0 și 1. Subgrupurile b includ acele elemente în ai căror atomi sunt învelișurile care au rămas anterior incomplete. efectuat. De aceea, prima, a doua și a treia perioadă nu conțin elemente ale subgrupurilor b.
Structura tabelului periodic al elementelor chimice strâns legată de structura atomilor elementelor chimice. Pe măsură ce Z crește, tipuri similare de configurație ale învelișurilor de electroni exterioare sunt repetate periodic. Și anume, ele determină principalele caracteristici ale comportamentului chimic al elementelor. Aceste caracteristici se manifestă diferit pentru elementele subgrupurilor A (elementele s și p), pentru elementele subgrupurilor b (elementele d tranziționale) și pentru elementele familiilor f - lantanide și actinide. . Un caz special este reprezentat de elementele primei perioade - hidrogen și heliu. Hidrogenul se caracterizează printr-o activitate chimică ridicată, deoarece singurul său electron b se desprinde ușor. În același timp, configurația heliului (1) este foarte stabilă, ceea ce determină inactivitatea sa chimică completă.
Elementele subgrupurilor A sunt umplute cu învelișuri de electroni exterioare (cu n egal cu numărul perioadei); prin urmare, proprietățile acestor elemente se modifică semnificativ pe măsură ce crește Z. Astfel, în a doua perioadă, litiul (configurația 2s) este un metal activ care pierde cu ușurință un singur electron de valență; beriliul (2s~) este de asemenea un metal, dar mai puțin activ datorită faptului că electronii săi exteriori sunt legați mai ferm de nucleu. Mai mult, borul (2s "p) are un caracter metalic slab pronunțat, iar toate elementele ulterioare ale celei de-a doua perioade, în care este construită subînvelișul 2p, sunt deja nemetale. Configurația cu opt electroni a învelișului electronic exterior al neonului. (2s ~ p ~) - un gaz inert - este foarte durabil.
Proprietățile chimice ale elementelor din a doua perioadă se explică prin dorința atomilor lor de a dobândi configurația electronică a celui mai apropiat gaz inert (configurație heliu - pentru elemente de la litiu la carbon sau configurație neon - pentru elemente de la carbon la fluor). Acesta este motivul pentru care, de exemplu, oxigenul nu poate prezenta o stare de oxidare mai mare, egală cu numărul de grup: la urma urmei, este mai ușor pentru el să realizeze configurația neon prin achiziționarea de electroni suplimentari. Aceeași natură a modificării proprietăților se manifestă în elementele perioadei a treia și în elementele s și p ale tuturor perioadelor ulterioare. În același timp, slăbirea forței legăturii dintre electronii exteriori și nucleul din subgrupele A pe măsură ce Z crește se manifestă în proprietățile elementelor corespunzătoare. Astfel, pentru elementele s, există o creștere vizibilă a activității chimice pe măsură ce crește Z, iar pentru elementele p, o creștere a proprietăților metalice.
În atomii elementelor d tranziționale, sunt completate învelișuri neterminate anterior cu valoarea numărului cuantic principal și cu una mai mică decât numărul perioadei. Cu unele excepții, configurația învelișurilor de electroni exterioare ale atomilor elementului de tranziție este ns. Prin urmare, toate elementele d sunt metale și de aceea modificările proprietăților elementelor 1 pe măsură ce crește Z nu sunt la fel de puternice precum am văzut cu elementele s și p. În stările de oxidare superioare, elementele d prezintă o anumită similitudine cu elementele p ale grupurilor corespunzătoare ale sistemului periodic.
Caracteristicile proprietăților elementelor triadelor (VIII-subgrupul b) sunt explicate prin faptul că subshell-urile d sunt aproape de finalizare. Acesta este motivul pentru care metalele de fier, cobalt, nichel și platină, de regulă, nu sunt înclinate să dea compuși cu stări de oxidare superioare. Singurele excepții sunt ruteniul și osmiul, care dau oxizii RuO4 și OsO4. Pentru elementele subgrupurilor B I- și II, subshell-ul d se dovedește a fi de fapt complet. Prin urmare, ele prezintă stări de oxidare egale cu numărul grupului.
În atomii de lantanide și actinide (toți sunt metale), finalizarea învelișurilor de electroni anterior incomplete are loc cu valoarea numărului cuantic principal și cu două unități mai puțin decât numărul perioadei. În atomii acestor elemente, configurația învelișului exterior de electroni (ns2) rămâne neschimbată. În același timp, electronii f nu afectează de fapt proprietățile chimice. De aceea lantanidele sunt atât de asemănătoare.
Pentru actinide, situația este mult mai complicată. În intervalul sarcinilor nucleare Z = 90 - 95, electronii 6d și 5/ pot lua parte la interacțiuni chimice. Și din aceasta rezultă că actinidele prezintă o gamă mult mai largă de stări de oxidare. De exemplu, pentru neptuniu, plutoniu și americiu, sunt cunoscuți compuși în care aceste elemente acționează într-o stare de șapte valențe. Numai pentru elementele care pleacă de la curiu (Z = 96) starea trivalentă devine stabilă. Astfel, proprietățile actinidelor diferă semnificativ de cele ale lantanidelor și, prin urmare, ambele familii nu pot fi considerate similare.
Familia actinidelor se termină cu un element cu Z = 103 (lawrencium). O evaluare a proprietăților chimice ale kurchatovium (Z = 104) și nilsborium (Z = 105) arată că aceste elemente ar trebui să fie analogi ai hafniului și, respectiv, tantalului. Prin urmare, oamenii de știință cred că, după familia actinidelor din atomi, începe umplerea sistematică a subînvelișului 6d.
Numărul finit de elemente pe care le acoperă sistemul periodic este necunoscut. Problema limitei sale superioare este, poate, principala ghicitoare a sistemului periodic. Cel mai greu element găsit în natură este plutoniul (Z = 94). Limita atinsă a fuziunii nucleare artificiale este un element cu numărul atomic 107. Rămâne întrebarea: se vor putea obține elemente cu numere atomice mai mari, care și câte? Nu se poate răspunde încă cu nicio certitudine.
Dmitri Ivanovici Mendeleev a descoperit legea periodică, conform căreia proprietățile elementelor și elementele pe care le formează se schimbă periodic. Această descoperire a fost prezentată grafic în tabelul periodic. Tabelul arată foarte bine și clar cum se modifică proprietățile elementelor de-a lungul perioadei, după care se repetă în perioada următoare.
Pentru a rezolva sarcina nr. 2 a examenului de stat unificat în chimie, trebuie doar să înțelegem și să ne amintim care proprietăți ale elementelor se schimbă în ce direcții și cum.
Toate acestea sunt prezentate în figura de mai jos.
De la stânga la dreapta cresc electronegativitatea, proprietățile nemetalice, stările de oxidare superioare etc. Și proprietățile metalice și razele scad.
De sus în jos, invers: proprietățile metalice și razele atomilor cresc, în timp ce electronegativitatea scade. Cea mai mare stare de oxidare, corespunzătoare numărului de electroni din nivelul energetic exterior, nu se modifică în această direcție.
Să ne uităm la exemple.
Exemplul 1În seria elementelor Na→Mg→Al→Si
A) razele atomilor scad;
B) numărul de protoni din nucleele atomilor scade;
C) numărul de straturi de electroni din atomi crește;
D) scade cel mai mare grad de oxidare a atomilor;
Dacă ne uităm la tabelul periodic, vom vedea că toate elementele unei serii date sunt în aceeași perioadă și sunt enumerate în ordinea în care apar în tabel de la stânga la dreapta. Pentru a răspunde la acest tip de întrebare, trebuie doar să cunoașteți câteva modele de modificări ale proprietăților din tabelul periodic. Deci de la stânga la dreapta de-a lungul perioadei, proprietățile metalice scad, cele nemetalice cresc, electronegativitatea crește, energia de ionizare crește, iar raza atomilor scade. De sus în jos, proprietățile metalice și reducătoare cresc într-un grup, electronegativitatea scade, energia de ionizare scade și raza atomilor crește.
Dacă ai fost atent, ai înțeles deja că în acest caz razele atomice scad. Raspunde A.
Exemplul 2În ordinea creșterii proprietăților oxidante, elementele sunt aranjate în următoarea ordine:
A. F→O→N
B. I→Br→Cl
B. Cl→S→P
D. F→Cl→Br
După cum știți, în tabelul periodic al lui Mendeleev, proprietățile oxidante cresc de la stânga la dreapta într-o perioadă și de jos în sus într-un grup. Opțiunea B arată doar elementele unui grup în ordine de jos în sus. Deci B se potrivește.
Exemplul 3 Valența elementelor din oxidul superior crește în seria:
A. Cl→Br→I
B. Cs→K→Li
B. Cl→S→P
D. Al→C→N
În oxizii superiori, elementele prezintă cea mai mare stare de oxidare, care va coincide cu valența. Și cel mai înalt grad de oxidare crește de la stânga la dreapta în tabel. Ne uităm: în prima și a doua versiune, ni se oferă elemente care se află în aceleași grupuri, unde cel mai înalt grad de oxidare și, în consecință, valența în oxizi nu se modifică. Cl → S → P - sunt situate de la dreapta la stânga, adică, dimpotrivă, valența lor în oxidul superior va scădea. Dar în rândul Al→C→N, elementele sunt situate de la stânga la dreapta, valența în oxidul superior crește în ele. Raspuns: G
Exemplul 4În seria elementelor S→Se→Te
A) aciditatea compușilor cu hidrogen crește;
B) creste gradul cel mai mare de oxidare a elementelor;
C) valența elementelor din compușii cu hidrogen crește;
D) numărul de electroni la nivelul exterior scade;
Priviți imediat locația acestor elemente în tabelul periodic. Sulful, seleniul și telurul sunt în același grup, un subgrup. Listate în ordine de sus în jos. Privește din nou diagrama de mai sus. De sus în jos în tabelul periodic, proprietățile metalice cresc, razele cresc, electronegativitatea, energia de ionizare și proprietățile nemetalice scad, numărul de electroni la nivelul exterior nu se modifică. Opțiunea D este exclusă imediat. Dacă numărul de electroni externi nu se modifică, atunci posibilitățile de valență și cea mai mare stare de oxidare nu se modifică, B și C sunt excluse.
Rămâne opțiunea A. Verificăm pentru comandă. Conform schemei Kossel, puterea acizilor fără oxigen crește cu o scădere a stării de oxidare a unui element și o creștere a razei ionului său. Starea de oxidare a tuturor celor trei elemente este aceeași în compușii cu hidrogen, dar raza crește de sus în jos, ceea ce înseamnă că crește și puterea acizilor.
Raspunsul este A.
Exemplul 5În ordinea slăbirii proprietăților principale, oxizii sunt aranjați în următoarea ordine:
A. Na 2 O → K 2 O → Rb 2 O
B. Na2O → MgO → Al2O3
B. BeO→BaO→CaO
G. SO 3 → P 2 O 5 → SiO 2
Principalele proprietăți ale oxizilor slăbesc sincron cu slăbirea proprietăților metalice ale elementelor care îi formează. Și proprietățile Me slăbesc de la stânga la dreapta sau de jos în sus. Na, Mg și Al sunt doar aranjate de la stânga la dreapta. Raspuns B.
Subiect: „Schimbarea proprietăților elementelor și compușilor acestora în funcție de poziția în sistemul periodic”
Tip de lecție: asimilarea noilor cunoștințe.
Obiectivele lecției:
Tutorial: consolidarea cunoștințelor despre motivul modificării proprietăților elementelor pe baza poziției în sistem; învață să explice și să compare în mod rezonabil proprietățile elementelor, precum și substanțele simple și complexe formate de acestea; a învăța să dea o caracterizare completă a unui element chimic în PSCE.
În curs de dezvoltare: să continue formarea abilităților de a compara, generaliza, prezice și explica proprietățile substanțelor, stabilește relații cauză-efect, trage concluzii și poate distinge principalul lucru de general. Îmbunătățirea abilităților de comunicare și a competenței informaționale și cognitive, dezvoltarea independenței și creativității în rezolvarea problemelor practice.
Educational: educarea unei atitudini responsabile față de învățare, muncă asiduă, eficiență, stima de sine adecvată, capacitatea de a lucra în echipă, implementarea educației ecologice, igienice și morale, formarea unui stil de viață sănătos.
În timpul orelor
Moment organizatoric (1 min.)
Actualizare de cunoștințe (10 min)
Verificarea cunoștințelor elevilor.
Numărul de serie arată...
Numărul perioadei arată...
Numărul grupului arată...
Poziția elementului în PSCE (perioadă, grupă).
Structura atomului de oxigen.
Dictarea chimică prin opțiuni : presupune o funcționare rapidă, folosind PSHE D.I. Mendeleev.
1. Specificați elementul din atomul căruia:
a) 25 de protoni (mangan) b) 13 electroni (aluminiu)
a) 41 de protoni (niobiu) b) 20 de electroni (calciu)
2. Numiți două elemente din atomul cărora:
trei niveluri de energie (orice element din a treia perioadă)
cinci niveluri de energie (orice element din perioada a cincea)
3. Determinați două elemente în atomul cărora la ultimul nivel de energie:
4 electroni de valență (orice element din al patrulea grup al subgrupului principal)
7 electroni de valență (orice element al celui de-al șaptelea grup al subgrupului principal)
4. Indicați poziția elementelor în PSCE: perioadă și grup.
a) Nr. 37 (rubidiu) b) Nr. 30 (zinc)
a) Nr. 24 (crom) b) Nr. 50 (staniu)
5. Dați structura atomului cu un număr de serie
14 (siliciu 2; 8; 4)
16 (sulf 2; 8; 6)
Examinare.
II. Învățarea de materiale noi (32 min)
Plan de prezentare
1. Motive pentru modificarea proprietăților elementelor în baza prevederilor din PSCE:
a) în perioade (mici, mari);
b) grupuri, subgrupe principale;
2. Modificarea proprietăților elementelor chimice și a compușilor formați de acestea:
a) în perioade;
b) grupuri, subgrupe principale.
3. Semnificația Legii periodice și Sistemul periodic al elementelor chimice D.I. Mendeleev.
4. Plan de caracterizare a unui element chimic pe baza poziției acestuia în PSCE.
Formularea Legii periodice a lui D. I. Mendeleev.
Distribuiți mesele!
(20 de minute) Care sunt motivele modificării proprietăților elementelor chimice? Care sunt motivele periodicității? Pentru a răspunde la aceste întrebări, să comparăm atomii elementelor:
A ) Na-Al-P
b ) Na-K-Rb
1. Care este sarcina nucleului acestor atomi, ce se întâmplă cu acesta?
2. Determinați numărul de electroni din nivelul de energie externă. Ce se observă?
3. Câte niveluri de energie sunt în atomii acestor elemente, ce se observă?
4. Ce crezi că se întâmplă cu razele atomice ca urmare a acestor modificări?
a) la sfârşitul perioadei;
b) spre sfârşitul grupului, subgrupul principal.
Răspuns:
a) la sfârşitul perioadei, raza atomică scade din cauza atracţiei reciproce crescute a nucleului atomic şi a electronilor de la nivelul energetic extern (lucrare cu tabelul).
b) spre sfârșitul grupului, subgrupul principal, raza atomică crește deoarece numărul nivelurilor de energie din atom crește.
5. Asemenea modificări ale razelor atomice în perioade și grupuri, subgrupele principale afectează capacitatea atomilor de a dona electroni sau adunările lor?
Energia de ionizare este energia necesară pentru a desprinde un electron slab legat dintr-un atom.
Metalicitatea este capacitatea de a dona cu ușurință electroni.
Non-metalicitate - capacitatea de a accepta cu ușurință electronii.
Răspuns: Odată cu scăderea razei atomice, capacitatea atomilor de a dona electroni slăbește, iar capacitatea de a accepta electroni crește. Până la sfârșitul perioadei, atomii elementelor acceptă mai ușor electronii, ceea ce asigură manifestarea nemetalicității. Pe măsură ce raza atomică crește, crește capacitatea atomilor de a dona electroni. Spre sfârșitul grupului, subgrupul principal, atomii elementelor renunță la electroni mai ușor, ceea ce asigură manifestarea metalității.
6. Electronegativitatea - capacitatea atomilor elementelor din compuși de a trage densitatea electronilor asupra lor. Cel mai electronegativ element este fluorul.
Când se deplasează în perioade de la stânga la dreapta, electronegativitatea crește, în grupuri de sus în jos scade.
7. Care este motivul modificării periodice a proprietăților elementelor?
Motivul periodicității este modificarea structurii exteriorului, precum și a nivelului energetic pre-extern; repetarea numărului de electroni ai nivelului energetic exterior (pre-exterior).
Periodicitatea modificărilor proprietăților elementelor afectează și proprietățile substanțelor simple formate de acestea și proprietățile compușilor mai complecși: oxizi și hidroxizi.
ProprietatePe perioadă de la stânga la dreapta
Grupați de sus în jos
Taxa de bază
Numărul de electroni de valență
Numărul de niveluri de energie
Raza atomică (cea mai mică rază atomică areFfluor)
Energia de ionizare (cea mai mare energie de ionizareprFranţa)
Proprietăți metalice, activitate reducătoare (cel mai puternic metal esteprfranciu)
Proprietăți nemetalice, activitate oxidantă (cel mai puternic nemetal esteFfluor)
Electronegativitatea (cel mai electronegativ element esteFfluor)
Principalele proprietăți ale oxizilor și hidroxizilor (relativprFranţa)
Proprietățile acide ale oxizilor și hidroxizilor (relativFfluor)
În această lecție, ne vom familiariza cu planul de caracterizare a unui element chimic prin poziția sa în PSCE.
În această caracteristică, elevii își arată cunoștințele despre legea periodică a Sistemului periodic și capacitatea de a le folosi corect.
(12 min) Planificarea caracteristicilor unui element chimic prin poziția sa în PSCE D.I. Mendeleev
1. Denumirea elementului, semnul chimic, numărul de serie, masa atomică relativă; numărul perioadei (mare sau mic), numărul grupului, subgrupul (principal sau secundar).
2. Structura atomului elementului:
a) sarcina nucleului unui atom; numărul de protoni, neutroni din nucleul unui atom; numărul de electroni dintr-un atom;
b) formula electronică a atomului și imaginea grafică electronică; o familie de elemente s-, p-, d-, f-.
3. Element metalic sau nemetalic.
4. Valenta mai mare.
5. Oxid superior, natura oxidului superior (bazic, acid, amfoter); proprietățile chimice ale oxidului superior (sugerează mai multe ecuații de reacție).
6. Hidroxid mai mare, natura hidroxidului (bază, acid); proprietățile chimice ale hidroxidului (compuneți mai multe ecuații de reacție).
7. Compus hidrogen volatil (pentru nemetale).
De exemplu, pentru consolidarea cunoștințelor elevilor, se pot oferi caracteristicile elementelor metalice (magneziu) și nemetalice (sulf).
III. Tema pentru acasă (2 min)
Învață notele într-un caiet.
Materiale didactice p. 41 varianta 1.
Dați o caracteristică în 7 puncte elementelor cu numere de serie: 3, 6.
Homcenko 6,36, 6,37.
În secțiunea despre problema chimiei. cum se modifică proprietățile metalice și nemetalice într-un grup și într-o perioadă. dat de autor Neurolog cel mai bun răspuns este în aceeași perioadă, proprietățile metalice slăbesc, iar cele nemetalice cresc,
În cadrul aceluiași grup (în subgrupul principal), proprietățile metalice sunt îmbunătățite, în timp ce proprietățile nemetalice sunt slăbite.
Raspuns de la Filosofia naturii[activ]
1. La deplasarea de la DREAPTA la STÂNGA de-a lungul PERIOADEI, proprietățile METALICE ale elementelor p SUNT ÎNTĂRITE. În sens invers cresc cele nemetalice.
De la stânga la dreapta în perioadă crește și sarcina nucleului. În consecință, atracția către nucleul electronilor de valență crește și întoarcerea lor devine mai dificilă.
2. La deplasarea SUS JOS de-a lungul grupelor, proprietățile METALICE ale elementelor sunt CREȘTE. Acest lucru se datorează faptului că mai jos în grupuri există elemente care au deja destul de multe învelișuri de electroni umplute. Învelișurile lor exterioare sunt mai departe de miez. Ei sunt separați de nucleu printr-o „înveliș” mai gros al învelișurilor inferioare de electroni, iar electronii nivelurilor exterioare sunt menținuți mai slabi.
Raspuns de la simplifica[guru]
Într-o perioadă cu creșterea sarcinii nucleului unui atom, proprietățile metalice slăbesc, deoarece numărul de electroni din ultimul strat crește.
În subgrup, cu creșterea sarcinii nucleare, proprietățile metalice sunt îmbunătățite, deoarece raza atomului crește și devine mai ușor să donezi electroni. . Cel mai activ metal este franciul.
Raspuns de la Olesya kuvalina[incepator]
Wow
Perioada sistemului periodic pe Wikipedia
perioada sistemului periodic
Sistem periodic de elemente chimice pe Wikipedia
Consultați articolul wikipedia pe Sistem periodic de elemente chimice
