Как се променят киселинните свойства на водородните съединения. Киселинно-алкални свойства на водородни и хидроксидни съединения

С кислорода неметалите образуват киселинни оксиди. В някои оксиди те проявяват максимално ниво на окисление, равно на номера на групата (например SO2, N2O5), докато в други по-ниско (например SO2, N2O3). Киселинните оксиди съответстват на киселини, а от двете кислородни киселини на един неметал по-силна е тази, в която той проявява по-висока степен на окисление. Например, азотната киселина HNO3 е по-силна от азотистата HNO2, а сярната киселина H2SO4 е по-силна от сярната H2SO3.

Характеристики на кислородни съединения на неметали:

Свойствата на висшите оксиди (т.е. оксидите, които включват елемент от тази група с най-висока степен на окисление) в периоди отляво надясно постепенно се променят от основни към киселинни.

В групите отгоре надолу киселинните свойства на висшите оксиди постепенно отслабват. Това може да се съди по свойствата на киселините, съответстващи на тези оксиди.

Увеличаването на киселинните свойства на висшите оксиди на съответните елементи в периоди отляво надясно се обяснява с постепенното увеличаване на положителния заряд на йоните на тези елементи.

В основните подгрупи на периодичната система от химични елементи в посока отгоре надолу киселинните свойства на висшите оксиди на неметалите намаляват.

Общите формули на водородните съединения според групите на периодичната система на химичните елементи са дадени в таблица № 3.

Таблица #3

С металите водородът образува (с няколко изключения) нелетливи съединения, които са немолекулни твърди вещества. Следователно техните точки на топене са относително високи.

С неметалите водородът образува летливи съединения с молекулярна структура. При нормални условия това са газове или летливи течности.

В периоди отляво надясно се засилват киселинните свойства на летливите водородни съединения на неметали във водни разтвори. Това се дължи на факта, че кислородните йони имат свободни електронни двойки, а водородните йони имат свободна орбитала, тогава протича процес, който изглежда така:

H2O + HF H3O + F

Флуороводородът във воден разтвор отцепва положителните водородни йони, т.е. проявява киселинни свойства. Друго обстоятелство също допринася за този процес: кислородният йон има неподелена електронна двойка, а водородният йон има свободна орбитала, поради което се образува донорно-акцепторна връзка.

Когато амонякът се разтвори във вода, протича обратният процес. И тъй като азотните йони имат несподелена електронна двойка, а водородните йони имат свободна орбитала, възниква допълнителна връзка и се образуват амониеви йони NH4 + и хидроксидни йони OH-. В резултат на това разтворът придобива основни свойства. Този процес може да се изрази с формулата:

H2O + NH3 NH4 + OH

Амонячните молекули във воден разтвор добавят положителни водородни йони, т.е. амонякът проявява основни свойства.

Сега помислете защо водородното съединение на флуора - флуороводород HF - във воден разтвор е киселина, но по-слаба от солната киселина. Това се дължи на факта, че радиусите на флуорните йони са много по-малки от тези на хлорните йони. Следователно флуорните йони привличат водородните йони много по-силно от хлоридните йони. В това отношение степента на дисоциация на флуороводородна киселина е много по-малка от тази на солната киселина, т.е. флуороводородната киселина е по-слаба от солната киселина.

От тези примери могат да се направят следните общи изводи:

В периоди отляво надясно положителният заряд на йоните на елементите нараства. В тази връзка се засилват киселинните свойства на летливите водородни съединения на елементи във водни разтвори.

В групи, отгоре надолу, отрицателно заредените аниони привличат все повече и повече слабо положително заредени водородни йони Н+. В това отношение се улеснява процесът на отделяне на водородни йони Н + и се увеличават киселинните свойства на водородните съединения.

Водородните съединения на неметалите, които имат киселинни свойства във водни разтвори, реагират с алкали. Водородните съединения на неметалите, които имат основни свойства във водни разтвори, реагират с киселини.

Окислителната активност на водородните съединения на неметалите в групи отгоре надолу се увеличава значително. Например, невъзможно е да се окисли флуорът от водородното съединение HF химически, но хлорът може да се окисли от водородното съединение HCl чрез различни окислители. Това се обяснява с факта, че атомните радиуси рязко нарастват отгоре надолу в групи, във връзка с което се улеснява връщането на електрони.

Киселинните свойства са тези, които са най-силно изразени в дадена среда. Има редица от тях. Необходимо е да се умеят да се определят киселинните свойства на алкохолите и другите съединения, а не само да се разкрива съдържанието на съответната среда в тях. Важно е и за разпознаването на изследваното вещество.

Има много тестове за наличие на киселинни свойства. Най-елементарното - потапяне в индикаторното вещество - лакмусова хартия, която реагира на съдържанието на водород, порозовявайки или изчервявайки се. Освен това по-наситеният цвят показва по-силна киселина. И обратно.

Киселинните свойства се увеличават заедно с увеличаването на радиусите на отрицателните йони и оттам на атома. Това осигурява по-лесно отделяне на водородните частици. Това качество е характерна черта на силните киселини.

Има най-характерните киселинни свойства. Те включват:

Дисоциация (разцепване на водородния катион);

Разлагане (образуване и вода под въздействието на температура и кислород);

Взаимодействие с хидроксиди (в резултат на което се образуват вода и сол);

Взаимодействие с оксиди (в резултат на което се образуват сол и вода);

Взаимодействие с метали, предхождащи водорода в серията активност (образуват се сол и вода, понякога с отделяне на газ);

Взаимодействие със соли (само ако киселината е по-силна от тази, която е образувала солта).

Често химиците трябва сами да произвеждат киселини. Има два начина да ги извадите. Един от тях е смесването на киселинен оксид с вода. Този метод се използва най-често. И второто е взаимодействието на силна киселина с по-слаба сол. Използва се по-рядко.

Известно е, че се проявяват киселинни свойства и в много от тях те могат да бъдат повече или по-малко изразени, в зависимост от K, свойствата на алкохолите се проявяват в способността да се отделя водороден катион при взаимодействие с основи и метали.

Алкохолатите - соли на алкохоли - са способни да хидролизират под действието на вода и да отделят алкохол с метален хидроксид. Това доказва, че киселинните свойства на тези вещества са по-слаби от тези на водата. Следователно средата е изразена в тях по-силно.

Киселинните свойства на фенола са много по-силни поради повишената полярност на ОН съединението. Следователно, това вещество може да реагира и с хидроксиди на алкалоземни и алкални метали. В резултат на това се образуват соли - фенолати. За идентифициране на фенол е най-ефективно да се използва с (III), при което веществото придобива синьо-виолетов цвят.

И така, киселинните свойства в различни съединения се проявяват по един и същ начин, но с различна интензивност, което зависи от структурата на ядрата и полярността на водородните връзки. Те помагат да се определи средата на дадено вещество и неговия състав. Наред с тези свойства има и основни, които нарастват с отслабването на първите.

Всички тези характеристики се появяват в повечето сложни вещества и формират важна част от света около нас. В края на краищата, за тяхна сметка протичат много процеси не само в природата, но и в живите организми. Следователно киселинните свойства са изключително важни, без тях животът на земята би бил невъзможен.

Съвременна формулировка Периодичен закон : свойствата на простите вещества, както и формите и свойствата на съединенията на елементите, са в периодична зависимост от големината на заряда на ядрата на техните атоми (пореден номер).

Периодичните свойства са например радиусът на атома, енергията на йонизация, афинитетът към електрона, електроотрицателността на атома, както и някои физични свойства на елементите и съединенията (точки на топене и кипене, електропроводимост и др.).

Изразът на периодичния закон е

периодична таблица на елементите .

Най-често срещаната версия на кратката форма на периодичната система, в която елементите са разделени на 7 периода и 8 групи.

Понастоящем са получени ядрата на атоми на елементи до номер 118. Името на елемента с пореден номер 104 е рутерфордий (Rf), 105 е дубний (Db), 106 е сеаборгий (Sg), 107 е борий. (Bh), 108 е хасий (Hs ), 109 – мейтнерий ( Mt), 110 - darmstadtium (Ds), 111 - roentgenium (Rg), 112 - copernicium (Cn).
На 24 октомври 2012 г. в Москва, в Централния дом на учените на Руската академия на науките, се проведе тържествена церемония по именуване на 114-ия елемент „Флеровий“ (Fl), а на 116-ия – „Ливерморий“ (Lv).

Периодите 1, 2, 3, 4, 5, 6 съдържат съответно 2, 8, 8, 18, 18, 32 елемента. Седмият период не е завършен. Извикват се периоди 1, 2 и 3 малъкостатъка - голям.

В периоди отляво надясно металните свойства постепенно отслабват и неметалните се увеличават, тъй като с увеличаване на положителния заряд на ядрата на атомите броят на електроните във външния електронен слой се увеличава и намаляването на атомните радиуси е наблюдаваното.

В долната част на таблицата са поставени 14 лантанида и 14 актинида. Наскоро лантанът и актиният бяха класифицирани съответно като лантаниди и актиниди.

Групите са разделени на подгрупи - основен,или подгрупи А и страна,или подгрупа Б. Подгрупа VIII B - специален, съдържа триадиелементи, които съставляват семействата на желязото (Fe, Co, Ni) и платиновите метали (Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt).

Отгоре надолу, в основните подгрупи, металните свойства се увеличават, а неметалните свойства отслабват.

Номерът на групата, като правило, показва броя на електроните, които могат да участват в образуването на химични връзки. Това е физическото значение на номера на групата. За елементи от вторични подгрупи валентните електрони са не само външните, но и предпоследните слоеве. Това е основната разлика в свойствата на елементите на главните и вторичните подгрупи.

Периодична система и електронни формули на атомите

За да се предвидят и обяснят свойствата на елементите, е необходимо да можете да напишете електронната формула на атома.

В атом, разположен в основно състояние, всеки електрон заема свободна орбитала с най-ниска енергия. Енергийното състояние се определя основно от температурата. Температурата на повърхността на нашата планета е такава, че атомите са в основно състояние. При високи температури други състояния на атомите, които се наричат възбуден.

Последователността на енергийните нива във възходящ ред на енергия е известна от резултатите от решаването на уравнението на Шрьодингер:

1s< 2s < 2p < 3s < Зр < 4s 3d < 4p < 5s 4d < 5p < 6s 5d 4f < 6p.

Помислете за електронните конфигурации на атомите на някои елементи от четвъртия период (фиг. 6.1).



Ориз. 6.1. Разпределението на електроните по орбиталите на някои елементи от четвъртия период

Трябва да се отбележи, че има някои особености в електронната структура на атомите на елементите от четвъртия период: за Cr и С u атоми с 4 с-черупката съдържа не два електрона, а един, т.е "провал" външенс -електрон към предишния d-черупка.

Електронни формули на 24 Cr и 29 Cu атоми може да се представи по следния начин:

24 Cr 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1,

29 Cu 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1 .

Физическата причина за „нарушаването” на реда на запълване е свързана с различната проникваща способност на електроните във вътрешните слоеве, както и с особената стабилност на електронните конфигурации d 5 и d 10 , f 7 и f 14 .

Всички елементи са разделени на четири вида

:

1. При атоми s-елементиизпълнен със s - черупки от външен слой ns . Това са първите два елемента от всеки период.

2. При атоми р-елементиелектроните запълват p-обвивките на външното ниво np . Те включват последните 6 елемента от всеки период (с изключение на първия и седмия).

3. Правете d-елементиизпълнен с електрони d - подниво на второто външно ниво ( n-1)d . Това са елементи от интеркалирани десетилетия от големи периоди, разположени между тях s- и p-елементи.

4. Правете f-елементи изпълнен с електрони f - подниво на третото външно ниво ( n-2)f . Това са лантанидите и актинидите.

Промени в киселинно-алкалните свойства на съединенията на елементите по групи и периоди на периодичната система
(схема на Косел)

За да обясни естеството на промяната в киселинно-алкалните свойства на съединенията на елементите, Косел (Германия, 1923 г.) предложи да се използва проста схема, основана на предположението, че в молекулите съществува чисто йонна връзка и че между йоните се осъществява кулоново взаимодействие. Схемата на Косел описва киселинно-алкалните свойства на съединенията, съдържащи E–H и E–O–H връзки, в зависимост от заряда на ядрото и радиуса на елемента, който ги образува.

Схема на Косел за два метални хидроксида (за молекули LiOH и KOH ) е показано на фиг. 6.2. Както се вижда от представената схема, йонният радиус Li + по-малък от йонния радиус К+ и OH - групата е по-силно свързана с литиевия йон, отколкото с калиевия йон. В резултат КОН ще бъде по-лесно да се дисоциира в разтвор и основните свойства на калиевия хидроксид ще бъдат по-изразени.



Ориз. 6.2. Схема на Косел за молекули LiOH и KOH

По подобен начин може да се анализира схемата на Косел за две бази CuOH и Cu(OH) 2 . Тъй като радиусът на Cu йона 2+ по-малко и зарядът е по-голям от този на йон Cu + OH - - групата ще бъде по-силна да задържи Cu 2+ йона .
В резултат на това основата Cu(OH)2 ще бъде по-слаб от CuOH.

По този начин, силата на основата се увеличава с увеличаване на радиуса на катиона и неговия положителен заряд намалява .

Схема на Косел за двете аноксикиселини HCl и HI показано на фиг. 6.3.



Ориз. 6.3. Схема на Косел за HCl и HI молекули

Тъй като радиусът на хлоридния йон е по-малък от този на йодидния йон, йонът Н + по-силно свързана с аниона в молекулата на солната киселина, която ще бъде по-слаба от йодоводородна киселина. По този начин силата на аноксичните киселини се увеличава с увеличаване на радиуса на отрицателния йон.

Силата на кислородсъдържащите киселини се променя по обратния начин. Той се увеличава с намаляване на радиуса на йона и с увеличаване на неговия положителен заряд. На фиг. 6.4 показва схемата на Косел за две киселини HClO и HClO4.



Ориз. 6.4. Схема на Косел за HClO и HClO 4

Йон С1 7+ е силно свързан с кислородния йон, така че протонът ще бъде по-лесно отделен в молекулата на HClO 4 . В същото време връзката на йона С1+ с O йон 2- по-малко силен и в молекулата на HClO протонът ще бъде по-силно задържан от O аниона 2-. В резултат на това HClO 4 е по-силна киселина от HClO.

По този начин, повишаването на степента на окисление на даден елемент и намаляването на радиуса на йона на елемента засилват киселинния характер на веществото. Напротив, намаляването на степента на окисление и увеличаването на радиуса на йона подобряват основните свойства на веществата.

Примери за решаване на проблеми

Съставете електронни формули на циркониевия атом и йони O 2–, Al 3+, Zn 2+ . Определете към какъв тип елементи принадлежат атомите Zr, O, Zn, Al.

40 Zr 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 2 5s 2,

O 2– 1s 2 2s 2 2p 6 ,

Zn 2+ 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10,

Al 3+ 1s 2 2s 2 2p 6 ,

Zr - d-елемент, O - p-елемент, Zn - d-елемент, Al - p-елемент.

Подредете атомите на елементите по ред на нарастване на енергията на йонизация: K, Mg, Be, Ca. Обосновете отговора.

Решение. Йонизационна енергияе енергията, необходима за отделяне на електрон от атом в основно състояние. В периода отляво надясно йонизационната енергия се увеличава с увеличаване на ядрения заряд, в основните подгрупи отгоре надолу тя намалява, тъй като разстоянието от електрона до ядрото се увеличава.

По този начин стойността на йонизационната енергия на атомите на тези елементи се увеличава в серията K, Ca, Mg, Be.

Подредете атомите и йоните във възходящ ред на техните радиуси: Ca 2+ , Ar, Cl – , K + , S 2– . Обосновете отговора.

Решение. За йони, съдържащи същия брой електрони (изоелектронни йони), радиусът на йона ще се увеличи с намаляване на положителния и увеличаване на неговия отрицателен заряд. Поради това радиусът нараства в серията Ca 2+ , K + , Ar, Cl – , S 2– .

Определете как се променят радиусите на йони и атоми в серията Li + , Na + , K + , Rb + , Cs + и Na, Mg, Al, Si, P, S.

Решение. В серията Li + , Na + , K + , Rb + , Cs + радиусът на йоните се увеличава, тъй като броят на електронните слоеве се увеличава в йони със същия знак с подобна електронна структура.

В серията Na, Mg, Al, Si, P, S, радиусът на атомите намалява, тъй като при същия брой електронни слоеве в атомите зарядът на ядрото се увеличава и следователно привличането на електрони от ядрото .

Сравнете силата на киселините H 2 SO 3 и H 2 SeO 3 и основите Fe (OH) 2 и Fe (OH) 3.

Решение. Според схемата на Косел H 2 SO 3 по-силна киселина от H 2 SeO 3 , тъй като йонният радиус Se4+ по-голям от йонния радиус S 4+, следователно връзката S 4+ - O 2– е по-силен от връзката Se 4+ - O 2-.

Според схемата на Косел Fe(OH)

2 по-силна основа, тъй като радиусът на Fe йона 2+ повече от Fe йон 3+ . Освен това зарядът на Fe йона 3+ повече от Fe йона 2+ . В резултат на това връзката Fe 3+ – O 2– е по-силен от Fe 2+ - O 2- и OH йон - лесно се разделят в молекулата Fe(OH)2.

Задачи за самостоятелно решаване

6.1.Съставете електронни формули на елементи с ядрен заряд +19, +47, +33 и в основно състояние. Посочете към какъв тип елементи принадлежат. Какви степени на окисление са характерни за елемент с ядрен заряд +33?




6.2.Съставете електронната формула на йона Cl – .

ПОДГОТОВКА ЗА ИЗПОЛЗВАНЕ ПО ХИМИЯ http://maratakm.

АХМЕТОВ М. А. УРОК 3. ОТГОВОРИ НА ЗАДАЧИ.

Изберете друг урок

Периодичен закон и периодичната система на химичните елементи. Радиуси на атоми, техните периодични промени в системата от химични елементи. Закономерности на изменение на химичните свойства на елементите и техните съединения по периоди и групи.

1. Подредете следните химични елементи N, Al, Si, C по реда на увеличаване на атомните им радиуси.

ОТГОВОР:

нИ° Сразположени в същия период. Вдясно се намиран. Така че азотът е по-малко от въглерода.

C иSiразположени в същата група. Но C е по-високо, така че C е по-малко отSi.

SiИАлразположен в една трета период, но вдясно еSi, СредстваSiпо-малко отАл

Редът за увеличаване на размера на атомите ще бъде както следва:н, ° С, Si, Ал

2. Кой от химичните елементи фосфор или кислород проявява по-силно изразени неметални свойства? Защо?

ОТГОВОР:

Кислородът проявява по-изразени неметални свойства, тъй като се намира над и вдясно в периодичната таблица на елементите.

3. Как се променят свойствата на хидроксидите от група IV на основната подгрупа при движение отгоре надолу?

ОТГОВОР:

Свойствата на хидроксидите се променят от киселинни към основни. Таказ2 CO3 - въглеродната киселина, както подсказва името й, проявява киселинни свойства иPb(о)2 е основата.

ОТГОВОРИ НА ТЕСТОВЕ

A1. Силата на безкислородни киселини на неметали от група VIIA, според увеличаването на заряда на ядрото на атомите на елементите

	се увеличава
	намалява
	не се променя
	променя се периодично

ОТГОВОР: 1

Става дума за киселини.HF, НС1, HBr, здрасти. В един редЕ, кл, бр, азувеличаване на размера на атомите. Следователно междуядреното разстояние се увеличаваз– Е, з– кл, з– бр, з– аз. И ако е така, това означава, че енергията на връзката отслабва. А протонът се отделя по-лесно във водни разтвори

A2. Елементът има една и съща стойност на валентност във водородното съединение и висшия оксид

	германий

ОТГОВОР: 2

Разбира се, говорим за елемент от 4-та група (виж период. c-ти елементи)

A3. В кой ред са подредени простите вещества по ред на увеличаване на металните свойства?

ОТГОВОР: 1

Известно е, че металните свойства в група елементи се увеличават отгоре надолу.

A4. В серията Na ® Mg ® Al ®Si

	броят на енергийните нива в атомите се увеличава
	подобряват се металните свойства на елементите
	най-високата степен на окисление на елементите намалява
	отслабват металните свойства на елементите

ОТГОВОР: 4

В периода отляво надясно неметалните свойства се засилват, а металните свойства се отслабват.

A5. За елементи от въглеродната подгрупа, с нарастващ атомен номер,

ОТГОВОР: 4.

Електроотрицателността е способността да придвижва електрони към себе си, когато се образува химическа връзка. Електроотрицателността е почти пряко свързана с неметалните свойства. Неметалните свойства намаляват, а електроотрицателността също намалява.

A6. В поредицата от елементи: азот - кислород - флуор

се увеличава

ОТГОВОР: 3

Броят на външните електрони е равен на номера на групата

A7. Сред химичните елементи:

бор - въглерод - азот

се увеличава

ОТГОВОР:2

Броят на електроните във външния слой е равен на най-високото състояние на окисление, с изключение на (Е, О)

A8. Кой елемент има по-изразени неметални свойства от силиция?

ОТГОВОР: 1

Въглеродът е в същата група като силиция, само по-висока.

A9. Химичните елементи са подредени във възходящ ред на техния атомен радиус в следния ред:

ОТГОВОР: 2

В групи от химични елементи атомният радиус се увеличава отгоре надолу.

A10. Металните свойства на атома са най-силно изразени:

1) литий 2) натрий

3) калий 4) калций

ОТГОВОР: 3

Сред тези елементи калият се намира отдолу и вляво.

A11. Най-изразените киселинни свойства:

Отговор: 4 (вижте отговора на A1)

A12. Киселинни свойства на оксидите в редицата SiO2 ® P2O5 ®SO3

1) отслабвам

2) засилвам

3) не се променят

4) променяйте периодично

ОТГОВОР: 2

Киселинните свойства на оксидите, както и неметалните свойства, се увеличават в периоди отляво надясно

A13. С увеличаване на заряда на ядрото на атомите, киселинните свойства на оксидите в серията

N2O5 ® P2O5 ®As2O5 ® Sb2O5

1) отслабвам

2) засилвам

3) не се променят

4) променяйте периодично

ОТГОВОР: 1

В групите отгоре надолу киселинните свойства, като неметалните, отслабват

A14. Киселинни свойства на водородни съединения на елементи от VIA група с нарастващ пореден номер

1) усилвам

2) отслабвам

3) остават непроменени

4) променяйте периодично

ОТГОВОР: 3

Киселинните свойства на водородните съединения са свързани с енергията на свързванез- Ел. Тази енергия отгоре надолу отслабва, което означава, че киселинните свойства се засилват.

A15. Способността да дарявате електрони в серията Na ® K ® Rb ® Cs

1) отслабва

2) усилва се

3) не се променя

4) променя се периодично

ОТГОВОР: 2

В тази серия броят на електронните слоеве и разстоянието на електроните от ядрото се увеличават, следователно способността за даряване на външен електрон се увеличава.

A16. В серията Al ®Si ®P ®S

1) броят на електронните слоеве в атомите се увеличава

2) подобряват се неметалните свойства

3) броят на протоните в ядрата на атомите намалява

4) радиусите на атомите се увеличават

ОТГОВОР: 2

В периода с увеличаване на заряда на ядрото се засилват неметалните свойства

A17. В основните подгрупи на периодичната система редукционната способност на атомите на химичните елементи се увеличава c

ОТГОВОР: 1

С увеличаване на броя на електронните нива се увеличава отдалечеността и екранирането на външните електрони от ядрото. Следователно способността за връщането им се увеличава (възстановителни свойства)

A18. Според съвременните представи свойствата на химичните елементи са периодично зависими от

ОТГОВОР: 3

A19. Разположени са атоми на химични елементи, които имат еднакъв брой валентни електрони

	диагонално
	в една група
	в една подгрупа
	в един период

ОТГОВОР: 2

A20. Елементът с пореден номер 114 трябва да има свойства, подобни на

ОТГОВОР: 3. Този елемент ще бъде разположен в клетката, съответстваща на тази, заета от оловоVIгрупа

А21. В периоди редукционните свойства на химичните елементи отдясно наляво

	нараства
	намаляване
	не се променят
	променяйте периодично

ОТГОВОР: 1

Ядреният заряд намалява.

А22. Електроотрицателност и йонизационна енергия съответно в серията О–S–Se–Te

	увеличава, увеличава
	увеличава, намалява
	намалява, намалява
	намаляващ, нарастващ

ОТГОВОР: 3

Електроотрицателността намалява с увеличаване на броя на запълнените електронни слоеве. Йонизационната енергия е енергията, необходима за отстраняване на електрон от атом. Тя също се свива

А23. В кой ред са подредени знаците на химичните елементи по нарастване на атомните радиуси?

3. Периодичен закон и периодичната система на химичните елементи

3.4. Периодична промяна в свойствата на веществата

Следните свойства на простите и сложните вещества се променят периодично:

• структурата на простите вещества (първоначално немолекулни, например от Li до C, а след това молекулни: N 2 - Ne);
• температурите на топене и кипене на прости вещества: когато се движат отляво надясно по време на периода t топят и t кипят, първо, като цяло, те се увеличават (диамантът е най-огнеупорното вещество), а след това намаляват, което е свързано с промяна в структурата на прости вещества (виж по-горе);
• метални и неметални свойства на простите вещества. С течение на периода, с увеличаване на Z, способността на атомите да дарят електрон намалява (E и се увеличава), съответно, металните свойства на простите вещества отслабват (неметалните се увеличават, тъй като E cf атомите се увеличават). Отгоре надолу в групи А, напротив, металните свойства на простите вещества се засилват, докато неметалните са отслабени;
• състав и киселинно-алкални свойства на оксиди и хидроксиди (таблици 3.1–3.2).

Таблица 3.1

Съставът на висшите оксиди и най-простите водородни съединения на елементи от А-групи

Както се вижда от табл. 3.1, съставът на висшите оксиди се променя плавно в съответствие с постепенното увеличаване на ковалентността (степента на окисление) на атома.

С увеличаване на заряда на ядрото на атома в период, основните свойства на оксидите и хидроксидите отслабват и киселинните свойства се увеличават. Преходът от основни оксиди и хидроксиди към киселинни във всеки период става постепенно, чрез амфотерни оксиди и хидроксиди. Като пример, в табл. 3.2 показва промяната в свойствата на оксидите и хидроксидите на елементи от 3-ти период.

Таблица 3.2

Оксиди и хидроксиди, образувани от елементи от 3-ти период и тяхната класификация

В групи А, с увеличаване на заряда на атомното ядро, основните свойства на оксидите и хидроксидите се увеличават. Например за IIA-групата имаме:

1. BeO, Be (OH) 2 - амфотерни (слаби основни и киселинни свойства).

2. MgO, Mg(OH) 2 - слаби, основни свойства.

3. CaO, Ca (OH) 2 - изразени основни свойства (алкали).

4. SrO, Sr(OH) 2 - изразени основни свойства (алкали).

5. BaO, Ba (OH) 2 - изразени основни свойства (алкали).

6. RaO, Ra (OH) 2 - изразени основни свойства (алкали).

Същите тенденции могат да бъдат проследени за елементи от други групи (състав и киселинно-алкални свойства на бинарни водородни съединения, вижте таблица 3.1). Като цяло, с увеличаване на атомния номер през периода, основните свойства на водородните съединения отслабват и киселинните свойства на техните разтвори се увеличават: натриевият хидрид се разтваря във вода с образуването на алкали:

NaH + H 2 O \u003d NaOH + H 2,

и водните разтвори на H 2 S и HCl са киселини, като солната киселина е по-силна.

1. В групи А, с увеличаване на заряда на атомното ядро, силата на безкислородните киселини също се увеличава.

2. Във водородните съединения броят на водородните атоми в една молекула (или формулна единица) първо се увеличава от 1 на 4 (групи IA–IVA), а след това намалява от 4 на 1 (групи IVA–VIIA).

3. Летливи (газообразни) при н.о. са само водородни съединения на елементи от групи IVA–VIIA (с изключение на H 2 O и HF)

Описаните тенденции в изменението на свойствата на атомите на химичните елементи и техните съединения са обобщени в табл. 3.3

Таблица 3.3

Промяна в свойствата на атомите на елементите и техните съединения с увеличаване на заряда на атомното ядро

Имоти	Промяна на тенденцията
	в периоди	в групи А
Радиус на атома	Намалява	нарастващ
Йонизационна енергия	Повишаване на	Намалява
електронен афинитет	Повишаване на	Намалява
Редуциращи (метални) свойства на атомите	Отслабвам	Стават по-силни
Окислителни (неметални) свойства на атомите	Стават по-силни	Отслабвам
Електроотрицателност	Повишаване на	Намалява
Максимална степен на окисление	Повишаване на	Константа
Киселинни свойства на оксидите	Стават по-силни	Отслабвам
Киселинни свойства на хидроксидите	Стават по-силни	Отслабвам
Киселинни свойства на водородните съединения	Стават по-силни	Стават по-силни
Метални свойства на простите вещества	Отслабвам	Стават по-силни
Неметални свойства на простите вещества	Стават по-силни	Отслабвам

Пример 3.3. Посочете формулата на оксида с най-силно изразени киселинни свойства:

Решение. Киселинните свойства на оксидите нарастват отляво надясно по време на периода и отслабват отгоре надолу в група А. Имайки това предвид, стигаме до извода, че киселинните свойства са най-силно изразени в оксида Cl 2 O 7 .

Отговор: 4).

Пример 3.4. Анионът на елемента E 2− има електронната конфигурация на аргоновия атом. Посочете формулата на най-високия оксид на атома на елемента:

Решение. Електронната конфигурация на атома аргон е 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6, следователно електронната конфигурация на атома E (атом E съдържа 2 електрона по-малко от йона E 2−) - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4, което съответства на атома сяра. Елементът сяра е в групата VIA, формулата на най-високия оксид на елементите от тази група е EO 3.

Отговор: 1).

Пример 3.5. Посочете символа на елемента, чийто атом има три електронни слоя и образува летливо (n.o.) съединение със състав EN 2 (H 2 E):

Решение. Водородните съединения със състав EN 2 (H 2 E) образуват атоми на елементи от IIA- и VIA-групите, но те са летливи при n.o. са съединения на елементи от VIA-групата, които включват сяра.

Отговор: 3).

Характеризираните тенденции в промяната на киселинно-алкалните свойства на оксидите и хидроксидите могат да бъдат разбрани въз основа на анализа на следните опростени диаграми на структурата на оксидите и хидроксидите (фиг. 3.1).

От опростена схема на реакция

следва, че ефективността на взаимодействието на оксида с водата с образуването на основа се увеличава (според закона на Кулон) с увеличаване на заряда на йона E n +. Стойността на този заряд се увеличава с увеличаване на металните свойства на елементите, т.е. отдясно наляво през периода и отгоре надолу през цялата група. Именно в този ред се увеличават основните свойства на елементите.

Ориз. 3.1. Схема на структурата на оксиди (а) и хидроксиди (б)

Нека разгледаме причините за описаните промени в киселинно-базовите свойства на хидроксидите.

С увеличаване на степента на окисление на елемента + n и намаляване на радиуса на йона E n + (точно това се наблюдава при увеличаване на заряда на ядрото на атома на елемента от ляво до точно по време на периода), E–O връзката се засилва, а O–H връзката отслабва; процесът на дисоциация на хидроксида според киселинния тип става по-вероятен.

Отгоре надолу в групата, радиусът E n + се увеличава и стойността на n + не се променя, в резултат на това силата на E-O връзката намалява, нейното разкъсване става по-лесно и процесът на дисоциация на хидроксида според основния тип става по-вероятно.