Cum se modifică proprietățile de bază în tabelul periodic. Modele de modificări ale proprietăților chimice ale elementelor și compușilor acestora pe perioade și grupuri. Trei teorii pentru determinarea proprietăților

Periodicitatea proprietăților elemente chimice

ÎN stiinta moderna Tabelul lui D.I Mendeleev se numește sistemul periodic al elementelor chimice, deoarece tipare generaleîn schimbarea proprietăţilor atomilor, simplu şi substanțe complexe, formate din elemente chimice, se repetă în acest sistem la anumite intervale – perioade. Astfel, toate elementele chimice existente în lume sunt supuse unui singur element care acționează în mod obiectiv în natură lege periodică, a cărui reprezentare grafică este sistemul periodic de elemente. Această lege și acest sistem poartă numele marelui chimist rus D.I.

Perioadele- acestea sunt rânduri de elemente situate orizontal, cu aceeași valoare maximă a numărului cuantic principal de electroni de valență. Numărul perioadei corespunde numărului de niveluri de energie din atomul unui element. Perioadele constau dintr-un anumit număr de elemente: primul - din 2, al doilea și al treilea - din 8, al patrulea și al cincilea - din 18, a șasea perioadă include 32 de elemente. Depinde de numărul de electroni din nivelul de energie exterior. A șaptea perioadă este incompletă. Toate perioadele (cu excepția primei) încep cu un metal alcalin (element s) și se termină cu un gaz nobil. Când un nou nivel de energie începe să se umple, începe o nouă perioadă. În perioada cu creșterea numărului atomic al unui element chimic de la stânga la dreapta, proprietățile metalice substanțe simple scad, iar cele nemetalice cresc.

Proprietăți metalice- aceasta este capacitatea atomilor unui element de a ceda electronii lor atunci când formează o legătură chimică, iar proprietățile nemetalice sunt capacitatea atomilor unui element de a atașa electronii altor atomi atunci când formează o legătură chimică. În metale, subnivelul s exterior este umplut cu electroni, ceea ce confirmă proprietățile metalice ale atomului. Proprietățile nemetalice ale substanțelor simple se manifestă în timpul formării și umplerii subnivelului p exterior cu electroni. Proprietățile nemetalice ale atomului sunt îmbunătățite prin procesul de umplere a subnivelului p (de la 1 la 5) cu electroni. Atomii cu un strat de electroni exterior complet umplut (ns 2 np 6) formează un grup gaze nobile, care sunt inerte din punct de vedere chimic.

În perioade scurte, pe măsură ce sarcina pozitivă a nucleelor atomice crește, crește numărul de electroni din nivelul exterior.(de la 1 la 2 - în prima perioadă și de la 1 la 8 - în a doua și a treia perioadă), ceea ce explică modificarea proprietăților elementelor: la începutul perioadei (cu excepția primei perioade) există un metal alcalin, apoi proprietățile metalice slăbesc treptat și proprietățile nemetalice cresc. În perioade lungi Pe măsură ce sarcina nucleelor crește, nivelurile de umplere cu electroni devin mai dificile, ceea ce explică și modificarea mai complexă a proprietăților elementelor în comparație cu elementele de perioade mici. Astfel, în rânduri uniforme de perioade lungi, cu sarcină în creștere, numărul de electroni din nivelul exterior rămâne constant și este egal cu 2 sau 1. Prin urmare, în timp ce nivelul de lângă exterior (al doilea din exterior) este umplut cu electroni. , proprietățile elementelor din rândurile pare se modifică extrem de lent. Numai în rândurile impare, când numărul de electroni din nivelul exterior crește odată cu creșterea sarcinii nucleare (de la 1 la 8), proprietățile elementelor încep să se schimbe în același mod ca cele ale celor tipice.

Grupuri- acestea sunt coloane verticale de elemente cu același număr de electroni de valență egal cu numărul grupului. Există o împărțire în subgrupe principale și secundare. Principalele subgrupe constau din elemente de perioade mici și mari. Electronii de valență ai acestor elemente sunt localizați pe subnivelurile exterioare ns și np. Subgrupurile laterale constau din elemente de perioade mari. Electronii lor de valență sunt localizați în subnivelul exterior ns și subnivelul interior (n – 1) d (sau (n – 2) subnivelul f). În funcție de subnivelul (s-, p-, d- sau f-) este umplut cu electroni de valență, elementele sunt împărțite în:

1) s-elemente - elemente ale subgrupului principal al grupelor I și II;

2) p-elemente - elemente ale principalelor subgrupe ale grupelor III-VII;

3) d-elemente - elemente ale subgrupurilor secundare;

4) elemente f - lantanide, actinide.

De sus în josîn principalele subgrupe, proprietățile metalice cresc, iar proprietățile nemetalice slăbesc. Elementele grupurilor principale și secundare diferă în proprietăți. Numărul grupului indică cea mai mare valență a elementului. Excepțiile sunt oxigenul, fluorul, elementele subgrupului de cupru și grupul opt. Formulele oxizilor superiori (și hidraților acestora) sunt comune elementelor subgrupelor principale și secundare. În oxizii superiori și hidrații acestora ai elementelor din grupele I-III (cu excepția borului), predomină proprietățile bazice de la IV la VIII - proprietăți acide; Pentru elementele subgrupelor principale, formulele pentru compușii cu hidrogen sunt comune. Elementele grupelor I-III formează solide - hidruri, deoarece starea de oxidare a hidrogenului este -1. Elementele grupelor IV-VII sunt gazoase. Compușii cu hidrogen ai elementelor principalelor subgrupe ale grupei IV (EN 4) sunt neutri, grupul V (EN3) sunt baze, grupele VI și VII (H 2 E și NE) sunt acizi.

Razele atomice, modificările lor periodice în sistemul de elemente chimice

Raza unui atom scade odată cu creșterea sarcinilor nucleelor atomice într-o perioadă, pentru că atracția prin miez carcase electronice se intensifică. Are loc un fel de „compresie”. De la litiu la neon, sarcina nucleului crește treptat (de la 3 la 10), ceea ce determină o creștere a forțelor de atracție a electronilor către nucleu, iar dimensiunile atomilor scad. Prin urmare, la începutul perioadei există elemente cu un număr mic de electroni în stratul exterior de electroni și o rază atomică mare. Electronii aflați mai departe de nucleu sunt ușor separați de acesta, ceea ce este tipic pentru elementele metalice.

În același grup, pe măsură ce numărul perioadei crește, razele atomice cresc, deoarece creșterea sarcinii unui atom are efectul opus. Din punctul de vedere al teoriei structurii atomice, dacă elementele aparțin metalelor sau nemetalelor este determinat de capacitatea atomilor lor de a ceda sau de a câștiga electroni. Atomii de metal renunță la electroni relativ ușor și nu îi pot adăuga pentru a-și completa stratul exterior de electroni.

D.I Mendeleev a formulat în 1869 o lege periodică, care sună astfel: proprietățile elementelor chimice și substanțele formate de acestea sunt periodic dependente de masele atomice relative ale elementelor. Prin sistematizarea elementelor chimice pe baza maselor lor atomice relative, Mendeleev s-a concentrat mare atentie de asemenea, proprietățile elementelor și substanțelor formate de acestea, distribuirea elementelor cu proprietăți similare în coloane verticale - grupuri. În conformitate cu ideile moderne despre structura atomului, baza clasificării elementelor chimice este încărcările acestora nuclee atomice, iar formularea modernă a legii periodice este următoarea: proprietățile elementelor chimice și substanțele formate de acestea sunt periodic dependente de sarcinile nucleelor lor atomice. Periodicitatea modificărilor proprietăților elementelor se explică prin repetarea periodică în structura nivelurilor de energie externe ale atomilor lor. Numărul de niveluri de energie, numărul total de electroni localizați pe acestea și numărul de electroni de la nivelul exterior reflectă simbolismul adoptat în tabelul periodic.

a) Regularități asociate proprietăților metalice și nemetalice ale elementelor.

La deplasare DREAPTA LA STÂNGA de-a lungul PERIOADA METAL proprietățile elementelor p CREȘTE. În sens invers cresc cele nemetalice. Acest lucru se explică prin faptul că în dreapta sunt elemente ale căror carcase electronice sunt mai aproape de octet. Elementele din partea dreaptă a perioadei sunt mai puțin probabil să renunțe la electroni pentru a forma legături metalice și în reacții chimice în general.
De exemplu, carbonul este un nemetalic mai pronunțat decât borul vecin de perioadă, iar azotul are proprietăți nemetalice și mai pronunțate decât carbonul. De la stânga la dreapta într-o perioadă, încărcătura nucleară crește și ea. În consecință, atracția electronilor de valență către nucleu crește și eliberarea lor devine mai dificilă. Dimpotrivă, elementele s din partea stângă a mesei au puțini electroni în învelișul exterior și o sarcină nucleară mai mică, ceea ce favorizează formarea unei legături metalice. Cu excepția evidentă a hidrogenului și heliului (învelișul lor este aproape complet sau complet!), toate elementele s sunt metale; Elementele p pot fi atât metale, cât și nemetale, în funcție de faptul că sunt pe partea stângă sau dreaptă a mesei.
Elementele d și f, după cum știm, au electroni „de rezervă” din „penultima”, care complică imaginea simplă caracteristică elementelor s și p. În general, elementele d și f prezintă proprietăți metalice mult mai ușor.
Numărul covârșitor de elemente sunt metaleși doar 22 de elemente sunt clasificate ca nemetale: H, B, C, Si, N, P, As, O, S, Se, Te, precum și toți halogenii și gazele inerte. Unele elemente, datorită faptului că pot prezenta doar proprietăți metalice slabe, sunt clasificate ca semimetale. Ce sunt semimetale? Dacă selectați elemente p din tabelul periodic și le scrieți într-un „bloc” separat (acest lucru se face în forma „lungă” a tabelului), veți găsi un model afișat în partea din stânga jos a blocului conține metale tipice, dreapta sus - nemetale tipice. Elementele care ocupă locuri la limita dintre metale și nemetale se numesc semimetale.
Semimetale sunt situate aproximativ de-a lungul diagonalei care trece prin elementele p din colțul din stânga sus până în colțul din dreapta jos al tabelului periodic
Semimetalele au covalente rețea cristalinăîn prezenţa conductibilităţii metalice (conductivitate electrică). Fie nu au suficienți electroni de valență pentru a forma un „octet” cu drepturi depline legătură covalentă(ca în bor), sau nu sunt ținute suficient de strâns (ca în teluriu sau poloniu) din cauza dimensiunii mari a atomului. Prin urmare, legătura din cristalele covalente a acestor elemente este parțial de natură metalică. Unele semimetale (siliciu, germaniu) sunt semiconductori. Proprietățile semiconductoare ale acestor elemente se explică prin multe motive complexe, dar unul dintre ele este conductivitatea electrică semnificativ mai scăzută (deși nu zero), explicată prin legătura metalică slabă. Rolul semiconductorilor în tehnologia electronică este extrem de important.
La deplasare DE SUS ÎN JOS de-a lungul grupelor METALUL ESTE ARMAT proprietățile elementelor. 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. Ele sunt separate de nucleu printr-o „copertă” mai groasă de învelișuri de electroni inferioare, iar electronii nivelurilor exterioare sunt ținuți mai puțin strâns.

b) Regularități asociate proprietăților redox. Modificări ale electronegativității elementelor.

Motivele enumerate mai sus explică de ce DE LA STÂNGA LA DREAPTA SE OXIDANȚE proprietăți și la mutare DE SUS ÎN JOS - RESTAURANT proprietățile elementelor.
Ultimul model se aplică chiar și elementelor neobișnuite precum gazele inerte. Din gazele nobile „grele” kripton și xenon, care sunt situate în partea inferioară a grupului, este posibil să se „selecteze” electroni și să se obțină compușii acestora cu agenţi oxidanţi puternici(fluor și oxigen), dar pentru heliu, neon și argon „ușor” acest lucru nu poate fi realizat.
În colțul din dreapta sus al tabelului este cel mai activ agent oxidant nemetalic fluor (F), iar în colțul din stânga jos este cel mai activ metal reducător cesiu (Cs). Elementul franciu (Fr) ar trebui să fie un agent reducător și mai activ, dar proprietățile sale chimice sunt extrem de dificil de studiat din cauza dezintegrarii sale radioactive rapide.
Din același motiv ca și proprietățile oxidante ale elementelor, lor ELECTRONEGATIVITATEA CREȘTE Aceleaşi DE LA STÂNGA LA DREAPTA, atingând un maxim pentru halogeni. Nu cel mai mic rol îl joacă gradul de completitudine al învelișului de valență, proximitatea sa de octet.
La deplasare DE SUS ÎN JOS pe grupuri ELECTRONEGATIVITATEA SCADĂ. Acest lucru se datorează unei creșteri a numărului de învelișuri de electroni, pe ultima dintre care electronii sunt atrași de nucleu din ce în ce mai slab.
c) Regularități asociate cu dimensiunile atomilor.
Dimensiuni atomice (RAZA ATOMICA) la deplasare DE LA STÂNGA LA DREAPTA de-a lungul perioadei REDUS. Electronii sunt din ce în ce mai atrași de nucleu pe măsură ce sarcina nucleară crește. Chiar și o creștere a numărului de electroni din învelișul exterior (de exemplu, în fluor în comparație cu oxigen) nu duce la o creștere a dimensiunii atomului. Dimpotrivă, dimensiunea unui atom de fluor este mai mică decât cea a unui atom de oxigen.
La deplasare DE SUS ÎN JOS RAZA ATOMICĂ elemente CREŞTERE, deoarece sunt umplute mai multe învelișuri de electroni.

d) Regularităţi asociate cu valenţa elementelor.

Elemente ale aceleiași SUBGRUPURI au o configurație similară a învelișurilor de electroni exterioare și, prin urmare, aceeași valență în compuși cu alte elemente.
s-Elementele au valențe care se potrivesc cu numărul lor de grup.
p-Elementele au cea mai mare valență posibilă pentru ele, egală cu numărul grupului. În plus, ele pot avea o valență egală cu diferența dintre numărul 8 (octet) și numărul grupului lor (numărul de electroni din învelișul exterior).
Elementele d prezintă multe valențe diferite care nu pot fi prezise cu precizie prin numărul grupului.
Nu numai elementele, ci și mulți dintre compușii lor - oxizi, hidruri, compuși cu halogeni - prezintă periodicitate. Pentru fiecare GRUPURI elemente, puteți scrie formule pentru compuși care se „repetă” periodic (adică pot fi scrise sub forma unei formule generalizate).

Deci, să rezumăm modelele de modificări ale proprietăților manifestate în perioade:

Modificări ale unor caracteristici ale elementelor în perioade de la stânga la dreapta:

raza atomilor scade;
electronegativitatea elementelor crește;
numărul de electroni de valență crește de la 1 la 8 (egal cu numărul grupului);
cea mai mare stare de oxidare crește (egal cu numărul de grup);
numărul de straturi electronice de atomi nu se modifică;
proprietățile metalice sunt reduse;
proprietăţile nemetalice ale elementelor cresc.

Modificarea unor caracteristici ale elementelor dintr-un grup de sus în jos:

sarcina nucleelor atomice crește;
raza atomilor crește;
numărul de niveluri de energie (straturi electronice) ale atomilor crește (egal cu numărul perioadei);
numărul de electroni de pe stratul exterior de atomi este același (egal cu numărul grupului);
puterea legăturii dintre electronii stratului exterior și nucleu scade;
electronegativitatea scade;
metalicitatea elementelor crește;
nemetalicitatea elementelor scade.

Z - număr de serie, egală cu numărul protoni; R este raza atomului; EO - electronegativitate; Val e - numărul de electroni de valență; BINE. Sf. — proprietăți oxidante; Vos. Sf. — proprietăți de restaurare; En. ur. — niveluri de energie; Me - proprietăți metalice; NeMe - proprietăți nemetalice; HCO - cea mai înaltă stare de oxidare

Material de referință pentru susținerea testului:

Tabel periodic

Tabelul de solubilitate

Sunt determinate proprietățile elementelor și conexiunile lor: 1 - sarcini ale nucleelor atomice, 2 - razele atomice.

Perioade mici. Să luăm în considerare modificarea unor proprietăți ale elementelor și compușilor acestora folosind exemplul perioadei II (vezi Tabelul 3). În a doua perioadă, odată cu creșterea sarcinii pozitive a nucleelor atomice, are loc o creștere consistentă a numărului de electroni la nivelul exterior, care este cel mai îndepărtat de nucleul atomic și deci ușor deformat, ceea ce duce la o scădere rapidă. în raza atomilor. Astfel se explică slăbirea rapidă a proprietăților metalice și reducătoare ale elementelor, întărirea proprietăților nemetalice și oxidante, creșterea proprietăților acide ale oxizilor și hidroxizilor și scăderea proprietăților bazice. Perioada se încheie cu un gaz nobil (Ne). În a treia perioadă, proprietățile elementelor și compușilor acestora se modifică în același mod ca și în a doua, deoarece atomii elementelor din această perioadă repetă structurile electronice ale atomilor elementelor din a doua perioadă (3s- și 3p-subniveluri)

Perioade lungi (IV, V). În rândurile pare ale perioadelor mari (IV, V), începând de la al treilea element, există o creștere consistentă a numărului de electroni la penultimul nivel, iar structura nivelului exterior rămâne neschimbată. Penultimul nivel este situat mai aproape de nucleul atomului și, prin urmare, se deformează într-o măsură mai mică. Acest lucru duce la o scădere mai lentă a razei atomilor. De exemplu:

O consecință a modificării lente a razei atomilor și a aceluiași număr de electroni la nivelul exterior este o scădere lentă a proprietăților metalice și reducătoare ale elementelor și compușilor acestora. Deci, în rândul par al perioadei IV, K - Mn sunt metale active Fe - Ni sunt metale cu activitate medie (comparați cu elementele din perioada II, unde al treilea element - bor - este deja un nemetal).

Și pornind de la grupa III a seriei impare, proprietățile elementelor și compușilor acestora se modifică la fel ca în perioade mici, deoarece nivelul extern începe să se construiască. Astfel, structura nivelului de energie este decisivă în proprietățile elementelor și compușilor acestora. Fiecare perioadă luată în considerare se încheie și cu un gaz nobil.

După ce am examinat modificarea unor proprietăți ale elementelor și compușilor acestora în perioade, putem trage următoarele concluzii:

1. Fiecare perioadă începe cu un metal alcalin și se termină cu un gaz nobil.

2. Proprietățile elementelor și compușilor lor se repetă periodic deoarece structurile nivelurilor de energie se repetă periodic Acesta este sensul fizic al legii periodice.

În principalele subgrupe, numărul de niveluri de energie crește, ceea ce duce la o creștere a razelor atomice. Prin urmare, în principalele subgrupe (de sus în jos), electronegativitatea scade, proprietățile megalitice și reducătoare ale elementelor cresc, iar proprietățile nemetalice și oxidante scad, proprietățile de bază ale oxizilor și hidroxizilor cresc, iar proprietățile acide scad. De exemplu, luați în considerare subgrupul principal al grupului II.

Astfel, proprietățile unui element și ale compușilor săi sunt intermediare între două elemente învecinate în termeni de perioadă și subgrup.

Folosind coordonatele (numărul perioadei și numărul de grup) ale unui element din sistemul periodic al lui D.I Mendeleev, se poate determina structura electronică a atomului său și, prin urmare, se poate prezice principalele sale proprietăți.

1. numărul de niveluri de electroni dintr-un atom defineste Perioada nr., care conține elementul corespunzător.

2. Numărul total de electroni, situate în orbitalii s- și p ai nivelului exterior (pentru elementele subgrupurilor principale) și în orbitalii d ai orbitalilor pre-externi și s ai nivelului exterior (pentru elementele subgrupurilor laterale; excepții:

defineste Numărul grupului.

3. elemente f sunt situate fie într-un subgrup lateral al grupului III (opțiune pentru perioadă scurtă), fie între grupurile IIA și IIIB (opțiune pe perioadă lungă) - lantanide(№ 57-70), actinide(№ 89-102).

4. Atomi elemente din perioade diferite, dar un subgrup au structură identică a nivelurilor electronice externe și pre-externeși, prin urmare, au proprietăți chimice similare.

5. numărul maxim de oxidare al unui element coincide cu numărul grupului în care se află elementul. Natura oxizilor și hidroxizilor formați de element depinde de numărul oxidativ al elementelor din ele. Oxizi și hidroxizi în care elementul se află în stare de oxidare:

Cu cât este mai mare gradul de oxidare al elementului care formează acid, cu atât sunt mai pronunțate proprietățile acide ale oxizilor și hidroxizilor.

În consecință: oxizii și hidroxizii elementelor grupelor I-III sunt predominant amfoteri. Oxizii și hidroxizii elementelor din grupele IV-VII sunt predominant acizi (cu gradul maxim oxidare). Oxizii și hidroxizii acelorași elemente, dar cu o stare de oxidare mai mică, pot fi de natură diferită.

6. Conexiuni ale elementelor cu hidrogen poate existaîmpărțit în 3 grupuri mari:

a) hidruri asemănătoare sărurilor ale metalelor active (LiH - ,CaH - etc.);

b) compuşi hidrogen covalenti ai elementelor p (B2H6, CH4, NH3, H2O, HF etc.);

c) faze asemănătoare metalelor formate din elemente d şi f; aceştia din urmă sunt de obicei compuşi nestoichiometrici şi este adesea dificil să se decidă dacă să-i clasifice ca compuşi individuali sau soluţii solide.

Compușii cu hidrogen ai elementelor din grupa IV (CH 4 -metan, SiH 4 - silan) nu interacționează cu acizii și bazele și sunt practic insolubili în apă.

Compușii cu hidrogen ai elementelor din grupa V (NH 3 -amoniac) formează baze atunci când sunt dizolvați în apă.

Compușii cu hidrogen ai elementelor grupelor VI și VII (H2S, HF) formează acizi când sunt dizolvați în apă.

7. elementele perioadei a doua, în atomii cărora este umplut al 2-lea strat de electroni, sunt foarte diferite de toate celelalte elemente. Acest lucru se explică prin faptul că energia electronilor din al doilea strat este semnificativ mai mică decât energia electronilor din straturile următoare și pentru că al doilea strat nu poate conține mai mult de opt electroni.

8. elementele d din aceeași perioadă diferă mai puțin între ele decât elementele principalelor subgrupe în care sunt construite straturile electronice exterioare.

9. Diferențele în proprietățile lantanidelor, în atomii cărora este construită învelișul f, aparținând celui de-al treilea strat exterior, sunt nesemnificative.

Fiecare perioadă(cu excepția primului) începe cu un metal tipic și se termină cu un gaz nobil, care este precedat de un nemetal tipic.

Modificarea proprietăților elementelor într-o perioadă:

1) slăbirea proprietăților metalice;

2) scăderea razei atomului;

3) întărirea proprietăților oxidante;

4) energia de ionizare crește;

5) afinitatea electronică crește;

6) electronegativitatea crește;

7) crește proprietățile acide ale oxizilor și hidroxizilor;

8) pornind de la grupa IV (pentru elementele p), stabilitatea compușilor cu hidrogen crește și proprietățile lor acide cresc.

Modificarea proprietăților elementelor dintr-un grup:

1) crește proprietățile metalice;

2) raza atomului crește;

3) consolidarea proprietăților de restaurare;

4) energia de ionizare scade;

5) afinitatea electronică scade;

6) electronegativitatea scade;

7) crește proprietățile de bază ale oxizilor și hidroxizilor;

8) pornind de la grupa IV (pentru elementele p), stabilitatea compușilor cu hidrogen scade, crește proprietățile lor acide și oxidante.

VALENŢĂ- capacitatea atomilor elementelor de a forma legături chimice. Valenta este determinata cantitativ de numarul de electroni nepereche.

În 1852, chimistul englez Edward Frankland a introdus conceptul de forță de legătură. Această proprietate a atomilor a devenit ulterior numită valență.

valența este 2 deoarece există 2 electroni nepereche.

STARE DE OXIDARE- sarcina condiționată a unui atom, care se calculează pe baza ipotezei că molecula constă numai din ioni.

Spre deosebire de valență, numărul de oxidare are un semn.

Gradul pozitiv oxidareegal cu numărul de electroni extrași (donați) de la un atom dat. Un atom poate renunta la toti electronii sai nepereche.

Gradul negativ oxidareegal cu numărul de electroni atrași (atașați) unui atom dat; doar nemetalele o prezintă. Atomii nemetalici adaugă numărul de electroni necesar pentru a forma o configurație stabilă de opt electroni a nivelului exterior.

De exemplu: N-3; S-2; Cl -; C-4.

Notă explicativă Test tematic"Modele de schimbare proprietăți chimice elementele și compușii lor pe perioade și grupuri"conceput pentru a pregăti elevii pentru Unificat Examen de statîn chimie. Publicul țintă – clasa a XI-a. Formulări sarcini de testare corespund versiunii demo a materialelor de testare chimie 2018.

Sarcinile sunt compilate prin analogie cu testele publicate în manualul Unified State Examination. Chimie: tipic opțiunile de examen: 30 opțiuni / ed. A.A. Kaverina", publicată la editura " Educația națională„(Moscova, 2017)

Modele de modificări ale proprietăților chimice ale elementelor și compușilor acestora pe perioade și grupuri

1) Cl

2)K

3) Si

4) S

5) O

Din elementele chimice indicate în serie, selectați trei elemente care se află în Tabelul periodic al elementelor chimice D.I. Mendeleev sunt în aceeași perioadă. Aranjați elementele selectate în ordinea descrescătoare a electronegativității.
Notați numerele elementelor selectate în ordinea necesară în câmpul de răspuns.

Răspuns:

Din elementele chimice indicate în serie, selectați trei elemente care se află în Tabelul periodic al elementelor chimice D.I. Mendeleev sunt în același grup. Aranjați elementele selectate în ordinea creșterii proprietăților acide ale compușilor lor de hidrogen.

Din elementele chimice indicate în serie, selectați trei elemente care se află în Tabelul periodic al elementelor chimice D.I. Mendeleev sunt în aceeași perioadă. Aranjați elementele selectate în ordinea creșterii proprietăților acide ale hidroxizilor lor superiori.

Din elementele chimice indicate în serie, selectați trei elemente care se află în Tabelul periodic al elementelor chimice D.I. Mendeleev sunt în aceeași perioadă. Aranjați elementele selectate în ordinea creșterii numărului de electroni exteriori în atomii acestor elemente.

Din elementele chimice indicate în serie, selectați trei elemente care se află în Tabelul periodic al elementelor chimice D.I. Mendeleev sunt în același grup. Aranjați elementele selectate în ordinea îmbunătățirii proprietăților de bază ale oxizilor pe care îi formează.

Selectați trei metale din elementele chimice enumerate în serie. Aranjați elementele selectate în ordinea descrescătoare a proprietăților reducătoare.

Din elementele chimice indicate în serie, selectați trei elemente care se află în Tabelul periodic al elementelor chimice D.I. Mendeleev sunt în același grup.
Aranjați aceste elemente în ordinea creșterii puterii de atracție a electronilor de valență.

Răspunsuri

Întrebarea 1

Întrebarea 2

Întrebarea 3

Proprietățile elementelor chimice depind de numărul de electroni din nivelul energetic exterior al atomului (electroni de valență). Numărul de electroni din nivelul exterior al unui element chimic este egal cu numărul grupului din versiunea scurtă a tabelului periodic. Astfel, în fiecare subgrupă elementele chimice au similare structura electronica nivel extern și, prin urmare, proprietăți similare.

Nivelurile energetice ale atomilor tind să fie completate, deoarece în acest caz au stabilitate crescută. Nivelurile exterioare sunt stabile atunci când au opt electroni. Pentru gazele inerte (elementele grupei VIII), nivelul extern este complet. Prin urmare, practic nu intră în reactii chimice. Atomii altor elemente tind să câștige sau să renunțe la electroni externi pentru a se regăsi într-o stare stabilă.

Când atomii renunță sau acceptă electroni, ei devin particule încărcate numite ioni. Dacă un atom renunță la electroni, el devine un ion încărcat pozitiv - un cation. Dacă acceptă, atunci este un anion încărcat negativ.

Atomii metalelor alcaline au un singur electron la nivelul electronic exterior. Prin urmare, este mai ușor să dai unul decât să accepti alți 7 pentru a le completa. În același timp, o dau ușor, așa că sunt considerate metale active. Ca urmare, cationii metalelor alcaline au o structură electronică similară gazelor nobile din perioada anterioară.

Atomii elementelor metalice nu au mai mult de 4 electroni la nivelul exterior. Prin urmare, în compuși de obicei renunță la ele, transformându-se în cationi.

Atomii nemetalici, în special halogenii, au mai mulți electroni exteriori. Și pentru a finaliza nivelul extern au nevoie de mai puțin. Prin urmare, le este mai ușor să atașeze electronii. Ca urmare, în compușii cu metale sunt adesea anioni. Dacă un compus este format din două nemetale, atunci cel mai electronegativ atrage electronii. Un astfel de atom are mai puțini electroni lipsă decât celălalt.

Pe lângă dorința ca nivelul electronic extern să fie stabil, există un alt tipar în perioade. În perioadele de la stânga la dreapta, adică cu creșterea numărului atomic, raza atomilor scade (cu excepția primei perioade), în ciuda faptului că masa crește. Ca urmare, electronii sunt atrași mai puternic de nucleu și este mai dificil pentru atom să renunțe la ei. În acest fel, proprietățile nemetalice cresc în perioade.

Cu toate acestea, în subgrupe, raza atomilor crește de sus în jos. Ca urmare, proprietățile metalice cresc de sus în jos, atomii renunță mai ușor la electronii externi.

Astfel, cele mai mari proprietăți metalice se observă în elementul cel mai de jos din stânga (franciu Fr), iar cele mai mari proprietăți nemetalice sunt observate în elementul cel mai sus din dreapta (fluorul F, halogenii sunt inerți).

Legea periodică a modificărilor proprietăților elementelor chimice a fost descoperită în 1869 de marele om de știință rus D.I. Mendeleev și în formularea originală suna după cum urmează:

„... proprietățile elementelor și, prin urmare, proprietățile corpurilor simple și complexe pe care le formează, depind periodic de greutatea lor atomică.”

La acea vreme, greutatea atomică era numele dat masei atomice a unui element chimic. Trebuie remarcat faptul că la acea vreme nu se știa nimic despre structura reală a atomului și a predominat ideea indivizibilității sale și, prin urmare, D.I. Mendeleev și-a formulat legea modificărilor periodice ale proprietăților elementelor chimice și ale compușilor formați de acestea pe baza masei atomilor. Mai târziu, după ce s-a stabilit structura atomului, legea a fost formulată în următoarea formulare, care este încă relevantă în prezent.

Proprietățile atomilor elementelor chimice și substanțele simple formate de acestea sunt periodic dependente de sarcinile nucleelor atomilor lor.

Reprezentarea grafică a legii periodice a D.I. Mendeleev poate fi luat în considerare tabel periodic elemente chimice, construite mai întâi de marele chimist însuși, dar oarecum îmbunătățite și finalizate de cercetătorii ulterioare. De fapt, versiunea utilizată în prezent a tabelului D.I Mendeleev reflectă idei moderne și cunoștințe specifice despre structura atomilor diferitelor elemente chimice.

Să aruncăm o privire mai atentă la versiunea modernă tabel periodic elemente chimice:

În tabelul D.I. Mendeleev puteți vedea linii numite perioade; Sunt șapte în total. De fapt, numărul perioadei reflectă numărul de niveluri de energie la care electronii sunt localizați într-un atom al unui element chimic. De exemplu, elemente precum fosforul, sulful și clorul, simbolizate prin simbolurile P, S și Cl, se găsesc în a treia perioadă. Acest lucru sugerează că electronii din acești atomi sunt localizați la trei niveluri de energie sau, mai simplu, formează un înveliș de electroni cu trei straturi în jurul nucleelor.

Fiecare perioadă a tabelului, cu excepția primei, începe cu un metal alcalin și se termină cu un gaz nobil (inert).

Toate metalele alcaline au configurația electronică a stratului de electroni exterior ns1, iar gazele nobile au ns 2 np 6, unde n este numărul perioadei în care este situat elementul respectiv. O excepție de la gazele nobile este heliul (He) cu configurația electronică 1s 2 .

De asemenea, puteți observa că, pe lângă perioade, tabelul este împărțit în coloane verticale - grupuri, dintre care sunt opt. Majoritatea elementelor chimice au un număr de electroni de valență egal cu numărul lor de grup. Să ne amintim că electronii de valență dintr-un atom sunt acei electroni care participă la formarea legăturilor chimice.

La rândul său, fiecare grup din tabel este împărțit în două subgrupe - principal și secundar.

Pentru elementele grupului principal, numărul de electroni de valență este întotdeauna egal cu numărul grupului. De exemplu, atomul de clor, situat în a treia perioadă în subgrupul principal al grupului VII, are șapte electroni de valență:

Elementele grupurilor laterale au ca electroni de valență electroni ai nivelului exterior sau adesea electroni ai subnivelului d al nivelului anterior. De exemplu, cromul, care se află în subgrupul lateral al grupului VI, are șase electroni de valență - 1 electron în subnivelul 4s și 5 electroni în subnivelul 3d:

Numărul total de electroni dintr-un atom al unui element chimic este egal cu numărul său atomic. Cu alte cuvinte, numărul total de electroni dintr-un atom crește odată cu numărul elementului. Cu toate acestea, numărul de electroni de valență dintr-un atom nu se schimbă monoton, ci periodic - de la 1 pentru atomii de metale alcaline la 8 pentru gazele nobile.

Cu alte cuvinte, motivul modificărilor periodice ale oricăror proprietăți ale elementelor chimice este asociat cu modificări periodice ale structurii carcaselor electronice.

La deplasarea în jos a unui subgrup, razele atomice ale elementelor chimice cresc datorită creșterii numărului de straturi electronice. Cu toate acestea, atunci când se deplasează de-a lungul unui rând de la stânga la dreapta, adică cu o creștere a numărului de electroni pentru elementele situate pe același rând, raza atomului scade. Acest efect se explică prin faptul că, atunci când învelișul de electroni al unui atom este umplut secvenţial, sarcina acestuia, ca și sarcina nucleului, crește, ceea ce duce la o creștere a atracției reciproce a electronilor, ca urmare a căreia electronul. coaja este „împinsă” spre nucleu:

În același timp, într-o perioadă, pe măsură ce numărul de electroni crește, raza atomului scade, iar energia de legare a fiecărui electron de la nivelul exterior cu nucleul crește. Aceasta înseamnă că, de exemplu, nucleul unui atom de clor va ține electronii nivelului său exterior mult mai puternic decât nucleul unui atom de sodiu va ține un singur electron al nivelului său exterior de electroni. Mai mult, în ciocnirea unui atom de sodiu și a unui atom de clor, clorul va „lua” singurul electron din atomul de sodiu, adică învelișul de electroni a clorului va deveni același cu cel al gazului nobil argon și că de sodiu va fi aceeași cu cea a neonului de gaz nobil. Capacitatea unui atom al unui element chimic de a atrage electroni „străini” atunci când se ciocnește cu atomii unui alt element chimic se numește electronegativitate. Electronegativitatea va fi discutată mai detaliat în capitolul despre legături chimice, dar trebuie remarcat că electronegativitatea, la fel ca mulți alți parametri ai elementelor chimice, respectă și legea periodică a lui D.I. Mendeleev. În cadrul unui subgrup de elemente chimice, electronegativitatea scade, iar atunci când se deplasează de-a lungul seriei unei perioade spre dreapta, electronegativitatea crește.

Ar trebui să învățați o tehnică mnemonică utilă care vă permite să vă amintiți în memorie cum se schimbă anumite proprietăți ale unui element chimic. Constă în următoarele. Să ne imaginăm cadranul unui ceas rotund obișnuit. Dacă centrul său este plasat în colțul din dreapta jos al D.I. Mendeleev, atunci proprietățile elementelor chimice se vor schimba uniform atunci când se deplasează de-a lungul ei în sus și la dreapta (în sensul acelor de ceasornic) și opus în jos și la stânga (în sens invers acelor de ceasornic):

Să încercăm să aplicăm această tehnică la dimensiunea unui atom. Să presupunem că vă amintiți exact că atunci când vă deplasați într-un subgrup în tabelul D.I. Raza Mendeleev a unui atom crește pe măsură ce crește numărul de învelișuri de electroni, dar au uitat complet cum se schimbă raza atunci când se deplasează la stânga și la dreapta.

Apoi, trebuie să procedați după cum urmează. Pune degetul mare mâna dreaptă în colțul din dreapta jos al mesei. Mișcarea în jos în subgrup va coincide cu mișcarea degetului arătător în sens invers acelor de ceasornic, precum și cu mișcarea spre stânga de-a lungul perioadei, adică cu raza atomului atunci când se deplasează spre stânga de-a lungul perioadei, precum și când se mișcă în jos subgrup, crește.

Același lucru este valabil și pentru alte proprietăți ale elementelor chimice. Știind exact cum se schimbă cutare sau cutare proprietate a unui element atunci când se deplasează în sus și în jos, datorită această metodă vă veți putea aminti în memorie cum se schimbă aceeași proprietate atunci când vă deplasați la stânga sau la dreapta peste masă.