Exercitiul 1

1) Legea periodică a lui D.I.Mendeleev, formularea ei modernă. 2) Structura sistemului periodic din punct de vedere al structurii atomului 3) Periodicitatea modificărilor proprietăților atomului: energie de ionizare, electronegativitate, mijloace energetice la electron. 4) Clase principale de compuși chimici. 5) Clasificare nutrienți. 6) Conținutul calitativ și cantitativ al macro și microelementelor din corpul uman. 7) Elementele sunt organogeni.

Legea periodică- o lege fundamentală a naturii, descoperită de D.I. Mendeleev în 1869 la compararea proprietăților elementelor chimice cunoscute la acea vreme și a valorilor maselor lor atomice.

Formulare lege periodică, dat de D.I. Mendeleev, a spus: proprietățile elementelor chimice sunt periodic dependente de masele atomice ale acestor elemente. Formularea modernă afirmă: proprietățile elementelor chimice depind periodic de sarcina nucleului acestor elemente. O astfel de clarificare a fost necesară deoarece în momentul în care Mendeleev a stabilit legea periodică, structura atomului nu era încă cunoscută. După elucidarea structurii atomului și stabilirea tiparelor de plasare a electronilor în nivelurile electronice, a devenit clar că repetabilitate periodică a proprietăților elementelor este asociată cu repetabilitatea structurii învelișurilor electronice.

Tabelul periodic– o reprezentare grafică a legii periodice, a cărei esență este aceea că, odată cu creșterea sarcinii nucleului, structura învelișului electronic al atomilor se repetă periodic, ceea ce înseamnă că proprietățile elementelor chimice și ale compușilor lor se vor schimba periodic. .

Proprietățile elementelor, precum și formele și proprietățile compușilor elementelor, depind periodic de sarcinile nucleelor ​​și atomilor.

Energie de ionizare– un tip de energie de legare, reprezintă cea mai mică energie necesară pentru a îndepărta un electron dintr-un atom liber în starea sa de cea mai mică energie (fond) până la infinit.

Energia de ionizare este una dintre principalele caracteristici ale unui atom, de care depinde în mare măsură natura și puterea atomului format. legături chimice. Proprietățile reducătoare ale corespondentei substanță simplă. Energia de ionizare a elementelor este măsurată în electronvolți pe atom sau jouli pe mol.



Afinitatea electronică- energie care este eliberată sau absorbită prin adăugarea unui electron la un atom izolat în stare gazoasă. Exprimat în kilojouli pe mol (kJ/mol) sau electron volți (eV). Depinde de aceiași factori ca și energia de ionizare.

Electronegativitatea- capacitatea relativă a atomilor unui element de a atrage electroni către ei înșiși în orice mediu. Depinde direct de raza sau dimensiunea atomului. Cu cât raza este mai mică, cu atât mai puternic va atrage electronii de la un alt atom. Prin urmare, cu cât este mai sus și în dreapta elementul tabelul periodic, cu cât raza este mai mică și cu atât electronegativitatea este mai mare. În esență, electronegativitatea determină tipul de legătură chimică.

Component chimic– compus, constând din atomi legați chimic a două sau mai multe elemente. Ele sunt împărțite în clase: anorganice și organice.

Compusi organici– o clasă de compuși chimici care conțin carbon (există excepții). Principalele grupe de compuși organici: hidrocarburi, alcooli, aldehide, cetone, acizi carboxilici, amide, amine.

Compuși anorganici – component chimic, care nu este organic, adică nu conține carbon. Compușii anorganici nu au scheletul de carbon caracteristic compușilor organici. Ele sunt împărțite în simple și complexe (oxizi, baze, acizi, săruri).

Element chimic– o colecție de atomi cu aceeași sarcină nucleară și număr de protoni, care coincide cu numărul de serie (atomic) din tabelul periodic. Fiecare element chimic are propriul său nume latin și simbol chimic, constând dintr-una sau o pereche de litere latine, reglementate de IUPAC și enumerate în tabelul tabelului periodic al elementelor lui Mendeleev.

Peste 70 de elemente au fost găsite în materia vie.

Nutrienți- elemente necesare organismului pentru a construi și funcționa celulele și organele. Există mai multe clasificări ale nutrienților:

A) După rolul lor funcțional:

1) organogeni, 97% dintre ei în organism (C, H, O, N, P, S);

2) elemente ale fondului electrolitic (Na, K, Ca, Mg, Cl). Acești ioni de metal reprezintă 99% din conținutul total de metal din organism;

3) microelemente - atomi biologic activi ai centrelor enzimelor și hormonilor (metale de tranziție).

B) În funcție de concentrația de elemente din organism:

1) macroelemente – conținutul depășește 0,01% din greutatea corporală (Fe, Zn, I, Cu, Mn, Cr, F, Mo, Co, Ni, B, V, Si, Al, Ti, Sr, Se, Rb, Li)

2) microelemente – conținutul este de aproximativ 0,01%. Cele mai multe se găsesc în principal în țesutul hepatic. Unele microelemente prezintă afinitate pentru anumite țesuturi (iodul - pentru glanda tiroidă, fluor - pentru smalțul dinților, zinc - pentru pancreas, molibden - pentru rinichi). (Ca, Mg, Na, K, P, CI, S).

3) ultramicroelemente – conținut mai mic de 10-5%. Datele privind cantitatea și rolul biologic al multor elemente nu au fost pe deplin identificate.

Organe depozit de microelemente:

Fe - Se acumulează în globule roșii, splină, ficat

K - Se acumuleaza in inima, muschii scheletici si netezi, plasma sanguina, tesutul nervos, rinichi.

Mn - organe depozit: oase, ficat, glanda pituitară.

P - organe depozit: oase, substanțe proteice.

Ca - organe depozit: oase, sânge, dinți.

Zn - organe depozit: ficat, prostată, retină.

I - Organe depozit: glanda tiroida.

Si - organe depozit: ficat, păr, cristalin.

Mg - organe depozit: lichide biologice, ficat

Cu - organe de depozitare: oase, ficat, vezica biliară

S - organe depozit: ţesut conjunctiv

Ni - organe depozit: plămâni, ficat, rinichi, pancreas, plasmă sanguină.

Rolul biologic al macro și microelementelor:

Fe - participă la hematopoieză, respirație, reacții imunobiologice și redox. Cu o deficiență, se dezvoltă anemie.

K - participă la urinare, apariția potențialelor de acțiune, menținerea presiunii osmotice, sinteza proteinelor.

Mn - Afectează dezvoltarea scheletului, participă la reacțiile imune, hematopoieza și respirația tisulară.

P - combină nucleotide consecutive în catenele ADN și ARN. ATP servește ca purtător de energie principal al celulelor. Forme membranele celulare. Rezistența oaselor este determinată de prezența fosfaților în ele.

Ca - participă la apariția excitației nervoase, la funcțiile de coagulare ale sângelui și asigură presiunea osmotică a sângelui.

Co - Țesuturi în care se acumulează de obicei microelementul: sânge, splină, os, ovare, ficat, glanda pituitară. Stimulează hematopoieza, participă la sinteza proteinelor și metabolismul carbohidraților.

Zn - participă la hematopoieză, participă la activitatea glandelor endocrine.

I - Necesar pentru funcționarea normală a glandei tiroide, afectează abilitățile mentale.

Si - favorizează sinteza colagenului și formarea țesutului cartilaginos.

Mg - participă la diverse reacții metabolism: sinteza enzimelor, proteinelor etc. coenzima pentru sinteza vitaminelor B.

Cu - Afectează sinteza hemoglobinei, globulelor roșii, proteinelor, coenzima pentru sinteza vitaminelor B.

S - Afectează starea pielii.

Ag - Activitate antimicrobiană

Ni - stimulează sinteza aminoacizilor în celulă, crește activitatea pepsinei, normalizează conținutul de hemoglobină, îmbunătățește generarea de proteine ​​plasmatice.

Elemente organogenice - elemente chimice, formând baza compușilor organici (C, H, O, N, S, P). În biologie, patru elemente sunt numite organogenice, care împreună alcătuiesc aproximativ 96-98% din masa celulelor vii (C, H, O, N).

Carbon- cel mai important element chimic pentru compusii organici. Compușii organici, prin definiție, sunt compuși ai carbonului. Este tetravalent și este capabil să se formeze puternic legaturi covalenteîntre ei.

Rol hidrogenîn compuși organici constă în principal în legarea acelor electroni ai atomilor de carbon care nu participă la formarea legăturilor intercarbonice din compoziția polimerilor. Cu toate acestea, hidrogenul este implicat în formarea legăturilor de hidrogen necovalente.

Împreună cu carbonul și hidrogenul, oxigen este inclus în mulți compuși organici ca parte a unor astfel de grupări funcționale precum hidroxil, carbonil, carboxil și altele asemenea.

Azot adesea incluse în substanțele organice sub formă de grupare amino sau heterociclu. Este un element chimic obligatoriu în compoziție. Azotul face parte și din bazele azotate, ale căror reziduuri sunt conținute în nucleozide și nucleotide.

Sulf face parte din unii aminoacizi, în special metionina și cisteina. În proteine, se stabilesc legături disulfurice între atomii de sulf ai reziduurilor de cisteină, asigurând formarea unei structuri terțiare.

Fosfat grupări, adică resturile de acid ortofosforic fac parte din substanțe organice precum nucleotidele, acizii nucleici, fosfolipidele, fosfoproteinele.

Sarcina 2,3,4

Elementele s și p biogene. Relația dintre structura electronică a elementelor s și p și a acestora functii biologice. Compușii s- și p- în medicină.

Mendeleev a numit rânduri orizontale de elemente, în cadrul cărora proprietățile elementelor se schimbă secvenţial perioade(se începe cu un metal alcalin (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) și se termină cu un gaz nobil (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn)).

Excepții: prima perioadă, care începe cu hidrogen, și a șaptea perioadă, care este incompletă.

Perioadele sunt împărțite în micȘi mare. Perioadele mici constau din unu rând orizontal. Prima, a doua și a treia perioadă sunt mici, conțin 2 elemente (perioada I) sau 8 elemente (perioade a II-a, a treia). Perioadele mari constau din două rânduri orizontale. Perioadele a patra, a cincea și a șasea sunt mari, conținând 18 elemente (perioadele a 4-a, a 5-a) sau 32 de elemente (perioadele a 6-a, a 7-a). Rândurile de sus se numesc perioade lungi chiar, rândurile de jos sunt impare.

În a șasea perioadă, lantanidele și în a șaptea perioadă, actinidele sunt situate în partea de jos a tabelului periodic.

În fiecare perioadă, de la stânga la dreapta, proprietățile metalice ale elementelor slăbesc, iar proprietățile nemetalice cresc.

În rândurile egale de perioade mari există doar metale.

Ca urmare, tabelul are 7 perioade, 10 rânduri și 8 coloane verticale, numite in grupuri - este o colecție de elemente care au aceeași cea mai mare valență în oxizi și în alți compuși. Această valență este egală cu numărul grupului.

Excepții:

În grupa VIII, numai Ru și Os au cea mai mare valență VIII.

Grupurile sunt secvențe verticale de elemente, sunt numerotate cu cifre romane de la I la VIII și litere rusești A și B. Fiecare grup este format din două subgrupe: principal și secundar. Subgrupul principal – A, conține elemente de perioade mici și mari. Subgrupul lateral - B, conține doar elemente de perioade mari. Acestea includ elemente ale perioadelor începând cu a patra.

În principalele subgrupe, de sus în jos, proprietățile metalice sunt întărite, iar proprietățile nemetalice sunt slăbite. Toate elementele subgrupurilor secundare sunt metale.

Numerele cuantice

Numărul cuantic principal n determină energia totală a electronului. Fiecare număr corespunde unui nivel de energie. n=1,2,3,4...sau K,L,M,N...

Numărul cuantic orbital l determină subnivelurile la nivelul energiei. Numărul cuantic l determină forma orbitalilor (n-1) 0,1,2...

Numărul cuantic magnetic ml determină numărul de orbitali la subnivel. …-2,-1,0,+1,+2... Numărul total de orbitali la subnivel este 2l+1

Numărul cuantic de spin ms se referă la două orientări diferite +1/2 -1/2 în fiecare orbital nu pot exista decât doi electroni cu spini opuși.

Regula pentru umplerea nivelurilor de energie și a subnivelurilor elementelor tabelului periodic

Prima regulă a lui Klechkovsky: pe măsură ce sarcina nucleului atomic crește, umplerea nivelurilor de energie are loc de la orbitali cu o valoare mai mică a sumei numerelor cuantice principale și orbitale * (n+l) la orbitalii cu o valoare mai mare a acestei sume. . Prin urmare, subnivelul 4s (n+l=4) ar trebui să fie completat mai devreme decât 3d (n+l=5).

A doua regulă a lui Klechkovsky, conform căreia când valori identice sumele orbitalilor (n+l) sunt completate în ordinea crescătoare a numărului cuantic principal n. Subnivelul 3d este completat cu zece elemente de la Sc la Zn. Aceștia sunt atomi de elemente d. Apoi începe formarea subnivelului 4p. Ordinea de umplere a subnivelurilor în conformitate cu regulile lui Klechkovsky poate fi scrisă ca o succesiune: 1s  2s  2p  3s  3p  4s  3d  4p  5s  4d    4d  6p  7s  5f  6d  7p.

Caracteristicile structurii electronice a atomilor elementelor tabelului periodic

Caracteristicile structurii electronice a atomilor elementelor din subgrupele principale și secundare, familiile de lantanide și actinide

Efecte de ecranare și penetrare

Datorită ecranării, atracția electronilor de valență către nucleu este slăbită. În același timp, rolul opus îl joacă capacitatea de pătrundere a electronilor de valență în nucleu, ceea ce sporește interacțiunea cu nucleul. Rezultatul general al atracției electronilor de valență către nucleu depinde de contribuția relativă la interacțiunea lor a influenței de ecranare a electronilor straturilor interioare și de capacitatea de penetrare a electronilor de valență în nucleu.

Natura periodică a proprietăților elementelor asociate cu structurile carcasei lor electronice

Modificări ale proprietăților acido-bazice ale oxizilor și hidroxizilor în perioade și grupuri

Proprietățile acide ale oxizilor elementali cresc în perioade de la stânga la dreapta și în grupuri de jos în sus.!

Starile de oxidare ale elementelor

Starea de oxidare (număr de oxidare, sarcină formală) - o valoare convențională auxiliară pentru înregistrarea proceselor de oxidare, reducere și reacții redox, o valoare numerică incarcare electrica, atribuit unui atom dintr-o moleculă în ipoteza că perechile de electroni care realizează legătura sunt complet polarizate către atomi mai electronegativi.

Ideile despre gradul de oxidare formează baza pentru clasificarea și nomenclatura compușilor anorganici.

Numărul de oxidare corespunde sarcinii unui ion sau sarcinii formale a unui atom dintr-o moleculă sau unitate chimică formală, de exemplu:

Numărul de oxidare este indicat deasupra simbolului elementului. Spre deosebire de indicarea sarcinii unui atom, atunci când se indică starea de oxidare, semnul este dat mai întâi, apoi valoarea numerică și nu invers.

1. Câte și ce valori poate lua un număr cuantic magnetic? pe mine la numărul cuantic orbital l=0,1,2 și 3? În ce elemente se află tabelul periodic sunt numite elemente s-, p-, d- și f-? Dă exemple.

Soluţie:

la l =0, pe mine= 0; (1 valoare)

la l = 1, pe mine= -1, 0, +1; (3 valori)

la l =3, pe mine= -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3. (7 valori)

Elementele s sunt elemente în care subnivelul s este umplut ultimul cu electroni. Elementele s includ primele două elemente ale fiecărei perioade.

Elementele p sunt elemente în care subnivelul p este umplut ultimul cu electroni. Elementele p includ elemente din a doua perioadă (cu excepția primelor două).

Elementele d sunt elemente în care subnivelul d este umplut ultimul cu electroni. Elementele d includ elemente de la ytriu la cadmiu.

Elementele f sunt elemente în care subnivelul f este umplut ultimul cu electroni. Elementele f includ lantanidele de la lantan la lutețiu.

36. Cu ce ​​sunt diferite? oxizi amfoteri din oxizi bazici și acizi? (Exemple).

Soluţie:

Oxizii amfoteri au o natură dublă și reacționează cu soluțiile alcaline și cu soluțiile acide pentru a forma sare și apă. Adică, ele prezintă atât proprietăți bazice, cât și acide.

Oxizi amfoteri: t

Al 2 O 3 + 2NaOH + 7H 2 O 2Na Al(OH) 4 * 2H 2 O


Al203 + 6HCI = AlCI3 = 3H20

Oxizi acizi:

SO3 + 2NaOH = Na2SO4 + H2O

Oxizii de bază:

CaO + H2 = Ca SO4 + H2O

67. Cum putem explica că în condiții standard reacția exotermă H 2 (g) + CO 2 (g) = H 2 O (l) + CO (g) este imposibilă? DH=-2,85 kJ. Cunoscând efectul termic al reacției și entropiile absolute standard ale substanțelor corespunzătoare, se determină DG 298 al acestei reacții.

H2 (g) + CO2 (g) = H2O (l) + CO (g)

DG 0 x . p. =DH 0 x . p. -TDS 0 x . p.

Calculăm DS 0 x.p. =(DS0H2O +DS0CO) - (DS0C02 +DS0H2);

DS 0 x . p = (69,96+197,4) – (213,6 +130,6) = 267,36-344,2 = -76,84 J/mol.deg = - 0,7684 k J/mol.deg

Modificarea energiei libere (energia Gibbs) se calculează:

DG 0 x . p. = -2,85 – 298*(- 0,7684) = -2,85 + 22,898 = +20,048 kJ.

O reacție exotermă (DH 0 0) nu are loc spontan dacă la

DS 0 0 rezultă că G 0 x.p. >0.

În cazul nostru, DH 0 0 (-2,85 kJ)


DS 0 0 (-0,07684 kJ/mol.deg)

G 0 x . p. >0. (+20,048 kJ)

100. Ce se întâmplă când hidroxidul de sodiu acționează asupra unui amestec de volume egale de oxid de azot (11) și oxid de azot (1V), reacționând conform ecuației

NO + NO 2 N 2 O 3 ?

Soluţie:

N2O3 + 2NaOH = 2NaNO2 + H2O

Deoarece hidroxidul de sodiu reacţionează cu oxidul de azot (III), cantitatea de produs de reacţie din sistem scade. Principiul lui Le Chatelier indică faptul că îndepărtarea unei substanțe dintr-un sistem de echilibru duce la o schimbare a echilibrului în direcția corespunzătoare formării unei cantități suplimentare din această substanță. În acest caz, echilibrul se va deplasa spre formarea produșilor de reacție.

144. Alcătuiți ecuații ionico-moleculare și moleculare pentru hidroliza articulațiilor care are loc la amestecarea soluțiilor de K 2 S și. Fiecare dintre sărurile luate este hidrolizată ireversibil până la final.

Soluţie:

Sarea K2S este hidrolizată la anion. Sarea CrCI3 este hidrolizată de cation.

S2- + H2O HS - + OH -

Cr3+ + H20CrOH2+ +H+

Dacă soluțiile de săruri sunt în același vas, atunci hidroliza fiecăruia dintre ele este îmbunătățită reciproc, deoarece ionii H + și OH - formează o moleculă a electrolitului slab H 2 0. În acest caz, echilibrul hidrolitic se deplasează la dreapta și hidroliza fiecăreia dintre sărurile luate se finalizează cu formarea Cr (OH)3 și H 2 S. Ecuația ionico-moleculară

2Cr 3+ + 3S 2- + 6H 2 O = 2Cr(OH)3 + 3H 2 S,

ecuație moleculară

2CrCl 3 + 3K 2 S + 6H 2 O = 2Cr(OH)3 + 3H 2 S + 6KL

162. Pe baza structurii electronice a atomilor, indicați dacă următorii pot fi agenți oxidanți:

d) cation hidrogen;

h) ionii sulfuri;

d) H 1 1s 1 atomului de hidrogen îi lipsește un electron înainte de a umple ultimul nivel de electroni, deci poate fi un agent oxidant.

h) S 16 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4

Anionii nemetalici (reziduuri acide ale acizilor fără oxigen) pot prezenta o capacitate de reducere ridicată. Acest lucru se datorează faptului că pot dona nu numai electroni care provoacă sarcina negativă a anionilor, ci și proprii lor electroni de valență.

182zh,y nu există, așa că am făcut 181. Scrieți ecuații pentru reacțiile care au loc în timpul electrolizei următoarelor soluții.

Apartenența unui element la familia electronică este determinată de natura umplerii subnivelurilor energetice:

elemente s – umplerea subnivelului s exterior în prezența a doi sau opt electroni la nivelul pre-extern, de exemplu:

Li 1s 2 2s 2

s-elementele sunt metale active, ale căror stări de oxidare caracteristice sunt numeric egale cu numărul de electroni din ultimul nivel:

1 pentru metale alcaline și +2 pentru elementele din a doua grupă

elemente p – umplerea subnivelului p exterior, de exemplu:

F 1s 2 2s 2 2p5

Elementele B la Ne inclusiv formează prima serie p-elemente (elemente ale principalelor subgrupe), în atomii cărora electronii cei mai îndepărtați de nucleu se află la al doilea subnivel al nivelului energetic extern.

d-elements – umplerea subnivelului d pre-extern, de exemplu:

V 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 3

elementele d aparțin metalelor.

elemente f – umplerea subnivelului f al celui de-al doilea nivel în exterior, de exemplu:

Nd 1s 2 2s 2 2p 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 4

Elementele f sunt elemente ale familiilor actinide și lantanide.

Mecanica cuantică, comparând configurațiile electronice ale atomilor, ajunge la următoarele concluzii teoretice:

1. Structura învelișului exterior al unui atom este o funcție periodică a numărului de sarcină al atomului Z.

2. Pentru că Proprietăți chimice atomii sunt determinați de structura învelișului exterior, rezultă din paragraful anterior: proprietățile chimice ale elementelor depind periodic de sarcina nucleului.

Întrebări de control

1. Modelul nuclear al structurii atomului. Izotopi (radionuclizi).

2. Cuantic - model mecanic al structurii atomului.

3. Numerele cuantice (principale, orbitale, magnetice, spin).

4. Structura învelișurilor electronice ale atomilor. principiul lui Pauli. Principiul minimei energie. regula lui Hund.

5. Formule structurale electronice ale atomilor. Hibridizare orbitali atomici.

6. Caracteristicile atomului. Raza atomică. Electronegativitatea. Afinitatea electronică. Energie de ionizare. S, p, d, f – familii de electroni de atomi.

Sarcini tipice

Problema nr. 1. Razele ionilor Na + și Cu + sunt aceleași (0,098 nm). Explicați diferența dintre punctele de topire ale clorurii de sodiu (801°C) și clorurii de cupru (I) (430°C).

Cu aceleași sarcini și dimensiuni ale ionilor Na + și Cu +, ionul Cu + are o înveliș exterioară de 18 electroni și polarizează mai puternic anionul Cl - decât ionul Na +, care are structura electronică a unui gaz nobil. Prin urmare, în clorura de cupru (I), ca urmare a polarizării, o parte mai mare a încărcăturii electronice este transferată de la anion la cation decât în ​​clorura de sodiu. Sarcinile efective ale ionilor dintr-un cristal de CuCl devin mai mici decât NaCl, iar interacțiunea electrostatică dintre ele devine mai slabă. Aceasta explică punctul de topire mai scăzut al CuCl în comparație cu NaCl, celulă de cristal care este apropiat de tipul pur ionic.

Sarcina nr. 2. Cum este indicată starea unui electron: a) cu n=4,L=2; b) cu n=5,L=3.

Soluție: La înregistrare stare energetică Numărul indică numărul nivelului (n), iar litera indică natura subnivelului (s, p, d, f). Pentru n=4 si L=2 scriem 4d; pentru n=5 si L=3 scriem 5f.

Problema nr. 3. Câți orbiti în total corespund celui de-al treilea nivel de energie? Câți electroni sunt la acest nivel? În câte subniveluri se împarte acest nivel?

Rezolvare: Pentru al treilea nivel de energie n=3, numărul de orbitali atomici este 9(3 2), care

este suma lui 1(s) +3(p) +5(d)=9. Conform principiului Pauli, numărul de electroni la acest nivel este 18. Al treilea nivel de energie este împărțit în trei subniveluri: s, p, d (numărul de subniveluri coincide cu numărul de valori ale numărului cuantic principal) .

Sarcina nr. 4. În ce familii electronice sunt clasificate elementele chimice?

Soluție: Toate elementele chimice pot fi clasificate în 4 tipuri, în funcție de natura subnivelurilor umplute:

elementele s umplu subnivelul ns cu electroni;

p-elemente - umple subnivelul np cu electroni;

d-elemente - umple subnivelul (n-1)d cu electroni;

elemente f – umple subnivelul (n-2)f cu electroni;

Problema nr. 5. Care subnivel se umple atomul cu electroni după umplerea subnivelului: a) 4p; b)4s

Rezolvare: A) subnivelul 4p corespunde sumei (n+1) egală cu 4+1=5. Aceeași sumă caracterizează subnivelurile 3d (3+2=5) și 5s (5+0=5). Cu toate acestea, starea 3d corespunde unei valori mai mici de n (n=3) decât starea 4p, astfel încât subnivelul 3d va fi completat mai devreme decât subnivelul 4p. În consecință, după completarea subnivelului 4p, se va umple subnivelul 5s, ceea ce corespunde unei valori mai mari a lui n(n=5) cu unu.

B) subnivelul 4s corespunde sumei n+1=4+0=4. Aceeași sumă n+1 caracterizează subnivelul 3p, dar umplerea acestui subnivel precede umplerea subnivelului 4s, deoarece acesta din urmă corespunde unei valori mai mari a numărului cuantic principal. În consecință, după subnivelul 4s, se va completa un subnivel cu suma (n+1)=5 și din toate combinațiile posibile n+l corespunzătoare acestei sume (n=3, l=2; n=4; l= 1; n=5; l=0), combinația cu cea mai mică valoare numărul cuantic principal, adică după subnivelul 4s, subnivelul 3d va fi completat.

Concluzie: astfel, umplerea subnivelului d rămâne în urmă cu un nivel cuantic, umplerea subnivelului f rămâne în urmă cu două niveluri cuantice.

Pentru a scrie formula electronică a unui element, trebuie: să indicați numărul nivelului de energie în cifre arabe, să scrieți valoarea literei subnivelului și să scrieți numărul de electroni ca exponent.

De exemplu: 26 Fe 4 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 6

Formula electronică este întocmită ținând cont de competiția subnivelurilor, adică. reguli energetice minime. Fără a ține cont de acesta din urmă, se va scrie formula electronică: 26 Fe 4 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2.

Problema nr. 6. Structura electronică a unui atom este descrisă prin formula 1s22s22p63s23d74s2. Ce element este acesta?

Rezolvare: Acest element aparține tipului electronic de elemente d din perioada a 4-a, deoarece subnivelul 3d este construit de electroni; numărul de electroni 3d 7 indică faptul că este al șaptelea element în ordine. Numărul total de electroni este 27, ceea ce înseamnă că numărul atomic este 27. Acest element este cobalt.

Sarcini de testare

Alege răspunsul corect

01. FORMULA ELECTRONICĂ A ELEMENTULUI ESTE ... 5S 2 4D 4. INDICAREA NUMĂRULUI DE ELECTRONI ÎN NIVELUL EXTERIOR

02. POATE EXISTA ÎNTR-UN ATOM DOI ELECTRONI CU ACEEAȘI SET DE TOATE PATRU NUMERE CANTICE?

1) nu se poate

Ei pot

3) poate doar în stare excitată

4) poate doar într-o stare normală (neexcitată).

03. CE SUB-NIVEL SE UMPLE DUPA SUB-NIVELUL 4D?

04. FORMULA ELECTRONICĂ A ELEMENTULUI ESTE: 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2. SPECIFICAȚI NUMĂRUL DE ELECTRONI DE VALENȚĂ

05. FORMULA ELECTRONICĂ A ELEMENTULUI ESTE: 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 6 4S 2 3D 7. CE ELEMENT ESTE ACEST?

06. CE SUB-NIVEL ESTE COMPLET ÎNAINTE DE SUB-NIVELUL 4D?

07. DINTRE CONFIGURAȚIILE ELECTRONICE MENȚIONATE MAI JOS, SPECIFICAȚI IMPOSIBILUL

08. STRUCTURA ELECTRONICĂ A UNUI ATOM AL UNUI ELEMENT SE EXPRIMĂ PRIN FORMULA: 5S 2 4D 3. DETERMINA CE ELEMENT ESTE.

1) bloc s în tabelul periodic al elementelor - învelișul de electroni, care include primele două straturi de electroni s. Acest bloc include metale alcaline, metale alcalino-pământoase, hidrogen și heliu. Aceste elemente diferă prin aceea că în starea atomică electronul de mare energie este situat în orbitalul s. Cu excepția hidrogenului și a heliului, acești electroni sunt foarte ușor transferați și formați în ioni pozitivi atunci când reactie chimica. Configurația heliului este foarte stabilă din punct de vedere chimic, motiv pentru care heliul nu are izotopi stabili; uneori, datorită acestei proprietăți, se combină cu gaze inerte. Elementele rămase care au acest bloc, fără excepție, sunt agenți reducători puternici și, prin urmare, nu se găsesc în formă liberă în natură. Elementul în formă metalică poate fi obținut numai prin electroliza unei săruri dizolvate în apă. Davy Humphrey, în 1807 și 1808, a devenit primul care a desprins sărurile acide din metalele bloc s, cu excepția litiului, beriliului, rubidiului și cesiului. Beriliul a fost separat pentru prima dată de săruri independent de doi oameni de știință: F. Wooler și A. A. Bazi în 1828, în timp ce litiul a fost separat abia în 1854 de R. Bunsen, care, după ce a studiat rubidiul, l-a separat 9 ani mai târziu. Cesiul nu a fost izolat în forma sa pură până în 1881, după ce Carl Setterberg a electrolizat cianura de cesiu. Duritatea elementelor care au un bloc S în formă compactă (în condiții normale) poate varia de la foarte scăzută (toate metalele alcaline - pot fi tăiate cu un cuțit) până la destul de ridicată (beriliu). Cu excepția beriliului și magneziului, metalele sunt foarte reactive și pot fi folosite în aliaje cu plumb în cantități mici (<2 %). Бериллий и магний, ввиду их высокой стоимости, могут быть ценными компонентами для деталей, где требуется твёрдость и лёгкость. Эти металлы являются чрезвычайно важными, поскольку позволяют сэкономить средства при добыче титана, циркония, тория и тантала из их минеральных форм; могут находить своё применение как восстановители в органической химии.

Pericol și depozitare

Toate elementele cu carcasă în formă de S sunt substanțe periculoase. Sunt periculoase pentru incendiu și necesită o stingere specială a incendiului, cu excepția beriliului și a magneziului. Trebuie depozitat într-o atmosferă inertă de argon sau hidrocarburi. Reacționează violent cu apa, produsul de reacție este hidrogen, de exemplu:

Excluzând magneziul, care reacționează lent, și beriliu, care reacționează numai atunci când filmul său de oxid este îndepărtat cu mercur. Litiul are proprietăți similare cu magneziul, deoarece este situat, în raport cu tabelul periodic, lângă magneziu.

Blocul P din tabelul periodic al elementelor este învelișul de electroni a atomilor ai căror electroni de valență de energie cea mai mare ocupă orbitalul p.


Blocul p include ultimele șase grupuri, excluzând heliul (care se află în blocul s). Acest bloc conține toate nemetalele (exclusiv hidrogenul și heliul) și semimetale, precum și unele metale.

Blocul P conține elemente care au diverse proprietăți, atât fizice, cât și mecanice. Nemetalele P-bloc sunt, de regulă, substanțe foarte reactive cu electronegativitate puternică, metalele p sunt metale moderat active, iar activitatea lor crește spre partea de jos a tabelului elementelor chimice

Proprietățile elementelor d și f. Dă exemple.

Blocul D din tabelul periodic al elementelor este învelișul de electroni a atomilor ai căror electroni de valență de energie cea mai mare ocupă orbitalul d.

Acest bloc face parte din tabelul periodic; include elemente din grupele 3 până la 12. Elementele acestui bloc umplu d-shell-ul cu d-electroni, care pentru elemente începe cu s2d1 (al treilea grup) și se termină cu s2d10 (al doisprezecelea grup). Cu toate acestea, există unele nereguli în această secvență, de exemplu, în crom s1d5 (dar nu s2d4) întregul grup al unsprezecelea are configurația s1d10 (dar nu s2d9). Al unsprezecelea grup are umpluți electroni s și d.

Elementele D-bloc sunt cunoscute și ca metale de tranziție sau elemente de tranziție. Cu toate acestea, granițele exacte care separă metalele de tranziție de alte grupuri de elemente chimice nu au fost încă trasate. Deși unii autori consideră că elementele incluse în blocul d sunt elemente de tranziție în care electronii d sunt umpluți parțial sau în atomi sau ioni neutri în care starea de oxidare este zero. În prezent, IUPAC acceptă astfel de studii ca fiind de încredere și raportează că acest lucru se aplică doar la 3-12 grupuri de elemente chimice. Metalele din grupa 12 nu au proprietăți chimice și fizice clar definite, acest lucru se explică prin umplerea incompletă a subînvelișului d, deci pot fi considerate și metale post-tranziție. Utilizarea istorică a termenului „elemente de tranziție” și d-block a fost, de asemenea, revizuită.

În blocul s și blocul p din tabelul periodic, proprietăți similare nu sunt, de regulă, observate în perioade: cele mai importante proprietăți sunt îmbunătățite vertical în elementele inferioare ale acestor grupuri. Este de remarcat faptul că diferențele dintre elementele incluse în blocul d pe orizontală, prin perioade, devin mai pronunțate.

Lutețiul și lawrenciul sunt în blocul d și nu sunt considerate metale de tranziție, dar lantanidele și actinidele, în mod remarcabil, sunt considerate așa de IUPAC. Deși al doisprezecelea grup de elemente chimice este situat în blocul d, se crede că elementele incluse în acesta sunt elemente post-tranziție