|
Что означают понятия «главная подгруппа» и «побочная подгруппа» в периодической таблице? Как отличить главную подгруппу от побочной подгруппы?
Я упоминала о побочной и главной подгруппе в своем ответе на ваш предыдущий вопрос. Причина разделение группы на главную подгруппу (A) и побочную подгруппу (B латинская или Б русская) — различные химических свойства каждой подгруппы. Так VIIA группа представляет собой галогены — F фтор, Cl хлор, Br бром, I йод, At астат, которые являются типичными неметаллами, сильными окислителями. А вот в VIIB расположены Mn марганец, Tc технеций, Re рений, Bh борий, которые являются металлами. Вообще, все элементы побочных подгрупп являются металлами. В таблице ячейки с элементами побочных подгрупп обычно окрашивают в синий цвет, и символ пишут справа (элементы главных подгрупп — слева).
автор вопроса выбрал этот ответ лучшим
Ксарфакс 3 года назад Вертикальный ряд в периодической таблице Д.И. Менделеева называется группой. В короткой форме периодической таблицы каждая группа подразделяется на главную подгруппу и побочную подгруппу. В главную подгруппу входят s-элементы и p-элементы. В побочную подгруппу входят d-элементы (их также называют переходными элементами или переходными металлами). Побочная подгруппа обозначается голубым или синим цветом.
Например, главная подгруппа 2 группы включает в себя элементы Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, а побочная — Zn, Cd, Hg. ** В длинной же форме периодической таблицы подгрупп нет, есть только группы.
В ней все d-элементы (которые в короткой форме таблицы входят в побочную подгруппу) находятся в 3 — 12 группе.
VeneraD 3 года назад Для того, чтобы ответить на вопрос, нужно посмотреть на таблицу Менделеева. Дело в том, что в этой таблице есть деление элементов. Это как раз и будет деление на главную подгруппу и побочную подгруппу. При этом есть элементы, с обозначением s и p, это и будет главная подгруппа. А есть элементы под буквой d, это побочная группа. Элементы данной группы ещё называют переходными элементами. С помощью рисунка ниже можно определить, к какой же группе относится элемент.
Алиса в Стране 3 года назад Химию я в школе любила, два последние класса даже как-то умудрялась пятерки за год получить, хотя было непросто, но до этого я этот предмет как-то не воспринимала, а в 9-10 классе увлеклась, разобралась, но, конечно, я сейчас уже не очень хорошо все помню. Итак, начнем разбираться. Чтобы понять, что такое подгруппа, вспомним в начале, что такое группа в таблице Менделеева, это вертикальный ряд, у них есть номера, которые написаны сверху римскими цифрами. Так вот элементы в каждой группе делятся на главную подгруппу и побочную подгруппу, которые выделяются разными цветами — элементы побочной группы выделяются синим цветом, в побочную подгруппу входят переходные элементы (переходные металлы) — d-элементы. а в главную подгруппу — s-элементы и p-элементы. Вот на этой табличке очень наглядно все это видно:
То есть определить можно по цвету. Например, в первой группе элементы побочной группы это: Cu, Ag, Au, Rg.
Ладлен 3 года назад Конечно существуют различные варианты расположения элементов в периодической системе. иногда применяются разные цвета. Но честно говоря меня просто удивляют, что в интернете большинство ответов не дают реального ответа. А ведь в названии и заложен ответ на данный вопрос. Так главные подгруппы и в них химические элементы расположены слева в своей клетке, а в побочных подгруппах расположены правее. как говорится с боку. Вот как это выглядит в таблице.
У элементов побочных подгрупп идет заполнение d и f уровней. А в главных подгруппах у химических элементов электроны находятся на S и P уровнях. и естественно в таблицы они изображены разными цветами.
Бекки Шарп 3 года назад Деление на главную и побочную подгруппы объясняется теорией строения атома (различии в заполнении электронами энергетических уровней). Главная подгруппа состоит из s-элементов и p-элементов. Число валентных электронов на внешнем уровне такое же как номер группы. Побочные подгруппы содержат d-элементы (переходные элементы и переходные металлы). Визуально элементы побочной подгруппы синего цвета. Атомы, имеющие одинаковое строение внешнего электронного уровня относятся к одной подгруппе.
В главной подгруппе одной укрупненной группы химических элементов, s и p элементы, побочная группа это элементы d. Определять их не нужно, нужно просто видеть разницу в цвете ячейки и расположение букв латинского алфавита названия элемента в главной группе буквы слева, в побочной — справа. И цвет побочной группы синий. Для это сделан таблица разноцветной, хотя можно было бы просто сделать черно-белой.
Марина Вологда 3 года назад Периодическая система химических элементов или по другому «Таблица Менделеева» — это такая таблица, в которой все химические элементы классифицируются по каким-либо свойствам. Интересен тот факт, что можно встретить несколько сотен вариантов данной таблицы, но чаще всего используется двумерная таблица. Рассматривая структуру таблицы, стоит выделить группы, которые подразделяются на главные и побочные. А теперь дадим характеристику понятия «группа». Группа состоит из главной (в таблице обозначается буквой «А») и побочной (в таблице обозначается буквой «В») подгрупп. А теперь рассмотрим таблицу, где видим, что каждая группа элементов подразделяется на главную и побочную подгруппы. Главные подгруппы образуют элементы малых и больших периодов, а побочные – только элементы больших периодов. На таблице это легко разобрать, ведь элементы главных подгрупп сдвинуты влево, а элементы побочных подгрупп сдвинуты в право (и ячейки окрашены в голубые цвета). В главной подгруппе — s-элементы и p-элементы, в побочной- d-элементы. Приведем пример:
TheSun 3 года назад В таблице Менделеева все элементы разделены на главную и побочную подгруппу. Сначала уточним, что называется группой в таблице Менделеева. Группой называется вертикальный ряд в периодической таблице Менделеева. Каждая группа подразделяется на главную подгруппу и побочную подгруппу. Теперь ответим на вопрос, какие элементы в таблице Менделеева относятся к главной и побочной подгруппам. В главную подгруппу входят s и p-элементы, а в побочную подгруппу входят d-элементы. Для удобства определения элементов по подгруппам, элементы имеют различное цветовое обозначение в таблице Менделеева. Элементы побочная подгруппы обозначается голубым (синим) цветом.
Бархатные лапки 3 года назад Все из нас знают таблицу Менделеева, она делится на главные и побочные подгруппы. Так в главную подгруппу входят s и p-элементы. Побочная подгруппа состоит из d-элементов. Определить какой элемент относится к какой подгруппе несложно, так элементы, которые относятся к побочной группе выделены синим цветом.
Знаете ответ? |
Все вещества состоят из мельчайших частиц. Они называются атомами. Все атомы состоят из элементарных частиц, но набор этих частиц у них различен.
Атомы с одинаковым набором электронов, нейтронов и протонов образуют отдельный вид. Этот определенный вид атомов и называется химическим элементом.
Строение атомов подробно рассмотрено в статье «Атомы» справочника.
Химические элементы
На данный момент известно более 118 химических элементов. Каждый из них занесен в таблицу Менделеева и имеет свой химический символ (химический знак). Он представляет собой одну или две буквы латинского алфавита и расположен в верхнем углу ячейки элемента в таблице Менделеева. Каждый химический элемент имеет и название, которое различно в каждом языке.
Шестой химический элемент таблицы Менделеева имеет химический символ С и название углерод.
Группы элементов в таблице Менделеева
В таблице Менделеева сходные по свойствам элементы объединены в 8 групп. Они представлены вертикальными столбцами, обозначенными римскими цифрами от I до VIII. Каждая группа делится на главную и побочную подгруппу. Как определить, к какой подгруппе относится элемент? Смотрим в каком углу ячейки находится первый элемент Н. Все элементы, которые расположены в таком же углу своих ячеек являются элементами главной подгруппы. Остальные элементы составляют побочную подгруппу.
Рассмотрим элементы второй группы периодической системы. В левом углу ячейки расположены элементы Be, Mg, Ca, Sr. Значит, они являются элементами главной подгруппы. Элементы Zn и Cd расположены в правом углу ячейки. Это – элементы побочной подгруппы.
Металлы и неметаллы
Из–за различий в строении атомов химические элементы делятся на металлы и неметаллы. Чтобы узнать к какой группе относится элемент, нужно в таблице Менделеева провести диагональ от пятого элемента В к восемьдесят пятому элементу At. Выше и правее этой линии располагаются неметаллы. Ниже и левее диагонали расположены металлы. Находящиеся рядом с проведенной линией элементы проявляют переходные свойства. Это относится к элементам главной подгруппы. Все элементы побочной подгруппы – металлы.
Элемент Na – это элемент главной подгруппы, который находится левее диагонали. Значит, он относится к металлам.
Элемент Br – это элемент главной подгруппы, который находится правее и выше диагонали. Br – неметалл.
Элемент Cu – это элемент побочной подгруппы. Независимо от того, как он расположен относительно диагонали, этот элемент является металлом.
Е.Н.ФРЕНКЕЛЬ
Самоучитель по химии
Пособие для тех, кто не знает, но хочет
узнать и понять химию
Продолжение. Начало см. в № 13, 18, 23/2007
Глава 3. Элементарные сведения о
строении атома.
Периодический закон Д.И.Менделеева
В с п о м н и т е, что такое атом, из чего состоит
атом, изменяется ли атом в химических
реакциях.
Атом – это электронейтральная частица,
состоящая из положительно заряженного ядра и
отрицательно заряженных электронов.
Число электронов в ходе химических процессов
может изменяться, но заряд ядра всегда остается
неизменным. Зная распределение электронов в
атоме (строение атома), можно предсказать многие
свойства данного атома, а также свойства простых
и сложных веществ, в состав которых он входит.
Строение атома, т.е. состав ядра и распределение
электронов вокруг ядра, несложно определить по
положению элемента в периодической системе.
В периодической системе Д.И.Менделеева
химические элементы располагаются в
определенной последовательности. Эта
последовательность тесно связана со строением
атомов этих элементов. Каждому химическому
элементу в системе присвоен порядковый номер,
кроме того, для него можно указать номер периода,
номер группы, вид подгруппы.
Спонсор публикации статьи интернет-магазин «Мегамех». В магазине Вы найдёте изделия из меха на любой вкус — куртки, жилетки и шубы из лисы, нутрии, кролика, норки, чернобурки, песца. Компания также предлагает Вам приобрести элитные меховые изделия и воспользоваться услугами индивидуального пошива. Меховые изделия оптом и в розницу — от бюджетной категории до класса люкс, скидки до 50%, гарантия 1 год, доставка по Украине, России, СНГ и странам Евросоюза, самовывоз из шоу-рума в г.Кривой Рог, товары от ведущих производителей Украины, России, Турции и Китая. Посмотреть каталог товаров, цены, контакты и получить консультацию Вы сможете на сайте, который располагается по адресу: «megameh.com».
Зная точный «адрес» химического элемента –
группу, подгруппу и номер периода, можно
однозначно определить строение его атома.
Период – это горизонтальный ряд химических
элементов. В современной периодической
системе семь периодов. Первые три периода – малые,
т.к. они содержат 2 или 8 элементов:
1-й период – Н, Не – 2 элемента;
2-й период – Li … Nе – 8 элементов;
3-й период – Na … Аr – 8 элементов.
Остальные периоды – большие. Каждый из них
содержит 2–3 ряда элементов:
4-й период (2 ряда) – K … Kr – 18 элементов;
6-й период (3 ряда) – Сs … Rn – 32 элемента. В этот
период входит ряд лантаноидов.
Группа – вертикальный ряд химических
элементов. Всего групп восемь. Каждая группа
состоит из двух подгрупп: главной подгруппы и
побочной подгруппы. Например:
Главную подгруппу образуют химические
элементы малых периодов (например, N, P) и больших
периодов (например, As, Sb, Bi).
Побочную подгруппу образуют химические
элементы только больших периодов (например, V, Nb,
Ta).
Визуально эти подгруппы различить легко.
Главная подгруппа «высокая», она начинается с
1-го или 2-го периода. Побочная подгруппа –
«низкая», начинается с 4-го периода.
Итак, каждый химический элемент периодической
системы имеет свой адрес: период, группу,
подгруппу, порядковый номер.
Например, ванадий V – это химический элемент
4-го периода, V группы, побочной подгруппы,
порядковый номер 23.
Задание 3.1. Укажите период, группу и
подгруппу для химических элементов с
порядковыми номерами 8, 26, 31, 35, 54.
Задание 3.2. Укажите порядковый номер и
название химического элемента, если известно,
что он находится:
а) в 4-м периоде, VI группе, побочной подгруппе;
б) в 5-м периоде, IV группе, главной подгруппе.
Каким образом можно связать сведения о
положении элемента в периодической системе со
строением его атома?
Атом состоит из ядра (оно имеет положительный
заряд) и электронов (они имеют отрицательный
заряд). В целом атом электронейтрален.
Положительный заряд ядра атома равен
порядковому номеру химического элемента.
Ядро атома – сложная частица. В ядре
сосредоточена почти вся масса атома. Поскольку
химический элемент – совокупность атомов с
одинаковым зарядом ядра, то около символа
элемента указывают следующие его координаты:
По этим данным можно определить состав ядра.
Ядро состоит из протонов и нейтронов.
Протон p имеет массу 1 (1,0073 а. е. м.) и заряд +1.
Нейтрон n заряда не имеет (нейтрален), а масса
его приблизительно равна массе протона (1,0087 а. е.
м.).
Заряд ядра определяют протоны. Причем число
протонов равно (по величине) заряду ядра
атома, т.е. порядковому номеру.
Число нейтронов N определяют по разности
между величинами: «масса ядра» А и
«порядковый номер» Z. Так, для атома алюминия:
N = А – Z = 27 –13 = 14n,
Задание 3.3. Определите состав ядер атомов,
если химический элемент находится в:
а) 3-м периоде, VII группе, главной подгруппе;
б) 4-м периоде, IV группе, побочной подгруппе;
в) 5-м периоде, I группе, главной подгруппе.
Внимание! При определении массового числа ядра
атома приходится округлять атомную массу,
указанную в периодической системе. Так поступают
потому, что массы протона и нейтрона практически
целочисленны, а массой электронов можно
пренебречь.
Определим, какие из приведенных ниже ядер
принадлежат одному и тому же химическому
элементу:
А (20р + 20n),
Б (19р + 20n),
В (20р + 19n).
Атомам одного химического элемента
принадлежат ядра А и В, поскольку они
содержат одинаковое число протонов, т. е. заряды
этих ядер одинаковые. Исследования показывают,
что масса атома не оказывает существенного
влияния на его химические свойства.
Изотопами называют атомы одного и того же
химического элемента (одинаковое число
протонов), различающиеся массой (разное число
нейтронов).
Изотопы и их химические соединения отличаются
друг от друга по физическим свойствам, но
химические свойства у изотопов одного
химического элемента одинаковы. Так, изотопы
углерода-14 (14С) имеют такие же химические
свойства, как и углерода-12 (12С), которые
входят в ткани любого живого организма. Отличие
проявляется только в радиоактивности (изотоп 14С).
Поэтому изотопы применяют для диагностики и
лечения различных заболеваний, для научных
исследований.
Вернемся к описанию строения атома.
Как известно, ядро атома в химических
процессах не изменяется. А что изменяется?
Переменным оказывается общее число электронов в
атоме и распределение электронов. Общее число
электронов в нейтральном атоме определить
несложно – оно равно порядковому номеру, т.е.
заряду ядра атома:
Электроны имеют отрицательный заряд –1, а масса
их ничтожна: 1/1840 от массы протона.
Отрицательно заряженные электроны
отталкиваются друг от друга и находятся на
разных расстояниях от ядра. При этом электроны,
имеющие приблизительно равный запас энергии,
находятся на приблизительно равном расстоянии
от ядра и образуют энергетический уровень.
Число энергетических уровней в атоме равно
номеру периода, в котором находится химический
элемент. Энергетические уровни условно
обозначают так (например, для Al):
Задание 3.4. Определите число энергетических
уровней в атомах кислорода, магния, кальция,
свинца.
На каждом энергетическом уровне может
находиться ограниченное число электронов:
• на первом – не более двух электронов;
• на втором – не более восьми электронов;
• на третьем – не более восемнадцати
электронов.
Эти числа показывают, что, например, на втором
энергетическом уровне может находиться 2, 5 или 7
электронов, но не может быть 9 или 12 электронов.
Важно знать, что независимо от номера
энергетического уровня на внешнем уровне
(последнем) не может быть больше восьми
электронов. Внешний восьмиэлектронный
энергетический уровень является наиболее
устойчивым и называется завершенным. Такие
энергетические уровни имеются у самых
неактивных элементов – благородных газов.
Как определить число электронов на внешнем
уровне остальных атомов? Для этого существует
простое правило: число внешних электронов
равно:
• для элементов главных подгрупп – номеру
группы;• для элементов побочных подгрупп оно не может
быть больше двух.
Например (рис. 5):
 |
Рис. 5.
|
Задание 3.5. Укажите число внешних
электронов для химических элементов с
порядковыми номерами 15, 25, 30, 53.
Задание 3.6. Найдите в периодической системе
химические элементы, в атомах которых имеется
завершенный внешний уровень.
Очень важно правильно определять число внешних
электронов, т.к. именно с ними связаны важнейшие
свойства атома. Так, в химических реакциях атомы
стремятся приобрести устойчивый, завершенный
внешний уровень (8е). Поэтому атомы, на внешнем
уровне которых мало электронов, предпочитают их
отдать.
Химические элементы, атомы которых способны
только отдавать электроны, называют металлами.
Очевидно, что на внешнем уровне атома металла
должно быть мало электронов: 1, 2, 3.
Если на внешнем энергетическом уровне атома
много электронов, то такие атомы стремятся
принять электроны до завершения внешнего
энергетического уровня, т. е. до восьми
электронов. Такие элементы называют неметаллами.
В о п р о с. К металлам или неметаллам
относятся химические элементы побочных
подгрупп? Почему?
О т в е т. Металлы и неметаллы главных
подгрупп в таблице Менделеева отделяет линия,
которую можно провести от бора к астату. Выше
этой линии (и на линии) располагаются неметаллы,
ниже – металлы. Все элементы побочных подгрупп
оказываются ниже этой линии.
Задание 3.7. Определите, к металлам или
неметаллам относятся: фосфор, ванадий, кобальт,
селен, висмут. Используйте положение элемента в
периодической системе химических элементов и
число электронов на внешнем уровне.
Для того, чтобы составить распределение
электронов по остальным уровням и подуровням,
следует воспользоваться следующим а л г о р и т м
о м.
1. Определить общее число электронов в атоме (по
порядковому номеру).
2. Определить число энергетических уровней (по
номеру периода).
3. Определить число внешних электронов (по виду
подгруппы и номеру группы).
4. Указать число электронов на всех уровнях,
кроме предпоследнего.
5. Рассчитать число электронов на предпоследнем
уровне.
Например, согласно пунктам 1–4 для атома
марганца определено:
Всего 25е; распределили (2 + 8 + 2) = 12e;
значит, на третьем уровне находится: 25 – 12 = 13e.
Получили распределение электронов в атоме
марганца:
Задание 3.8. Отработайте алгоритм, составив
схемы строения атомов для элементов № 16, 26, 33, 37.
Укажите, металлы это или неметаллы. Ответ
поясните.
Составляя приведенные выше схемы строения
атома, мы не учитывали, что электроны в атоме
занимают не только уровни, но и определенные подуровни
каждого уровня. Виды подуровней обозначаются
латинскими буквами: s, p, d.
Число возможных подуровней равно номеру
уровня. Первый уровень состоит из одного
s-подуровня. Второй уровень состоит из двух
подуровней – s и р. Третий уровень – из
трех подуровней – s, p и d.
На каждом подуровне может находиться строго
ограниченное число электронов:
на s-подуровне – не больше 2е;
на р-подуровне – не больше 6е;
на d-подуровне – не больше 10е.
Подуровни одного уровня заполняются в строго
определенном порядке: s 
p d.
Таким образом, р-подуровнь не может начать
заполняться, если не заполнен s-подуровень
данного энергетического уровня, и т.д. Исходя из
этого правила, несложно составить электронную
конфигурацию атома марганца:
В целом электронная конфигурация атома марганца
записывается так:
25Мn 1s22s22p63s23p63d54s2.
Здесь и далее приняты следующие обозначения:
Задание 3.9. Составьте электронные
конфигурации атомов для химических элементов №
16, 26, 33, 37.
Для чего необходимо составлять электронные
конфигурации атомов? Для того, чтобы
определять свойства этих химических элементов.
Следует помнить, что в химических процессах
участвуют только валентные электроны.
Валентные электроны находятся на внешнем
энергетическом уровне и незавершенном
d-подуровне предвнешнего уровня.
Определим число валентных электронов для
марганца:
или сокращенно: Мn … 3d54s2.
Что можно определить по формуле электронной
конфигурации атома?
1. Какой это элемент – металл или неметалл?
Марганец – металл, т.к. на внешнем (четвертом)
уровне находится два электрона.
2. Какой процесс характерен для металла?
Атомы марганца в реакциях всегда только отдают
электроны.
3. Какие электроны и сколько будет отдавать атом
марганца?
В реакциях атом марганца отдает два внешних
электрона (они дальше всех от ядра и слабее
притягиваются им), а также пять предвнешних d-электронов.
Общее число валентных электронов – семь (2 + 5).
В этом случае на третьем уровне атома
останется восемь электронов, т.е. образуется
завершенный внешний уровень.
Все эти рассуждения и заключения можно
отразить при помощи схемы (рис. 6):
 |
Рис. 6.
|
Полученные условные заряды атома
называют степенями окисления.
Рассматривая строение атома, аналогичным
способом можно показать, что типичными степенями
окисления для кислорода является –2, а для
водорода +1.
В о п р о с. С каким из химических
элементов может образовывать соединения
марганец, если учесть полученные выше степени
его окисления?
О т в е т. Только с кислородом, т.к. его атом
имеет противоположную по заряду степень
окисления. Формулы соответствующих оксидов
марганца (здесь степени окисления соответствуют
валентностям этих химических элементов):
Строение атома марганца подсказывает, что
большей степени окисления у марганца быть не
может, т.к. в этом случае пришлось бы
затрагивать устойчивый, теперь уже завершенный
предвнешний уровень. Поэтому степень окисления +7
является высшей, а соответствующий оксид Мn2О7
– высшим оксидом марганца.
Для закрепления всех этих понятий рассмотрим
строение атома теллура и некоторые его свойства:
Как неметалл, атом Te может принять 2 электрона
до завершения внешнего уровня и отдать «лишние» 6
электронов:
Задание 3.10. Изобразите электронные
конфигурации атомов Nа, Rb, Cl, I, Si, Sn. Определите
свойства этих химических элементов, формулы их
простейших соединений (с кислородом и водородом).
Практические выводы
1. В химических реакциях участвуют только
валентные электроны, которые могут находиться
только на двух последних уровнях.
2. Атомы металлов могут только отдавать
валентные электроны (все или несколько), принимая
положительные степени окисления.
3. Атомы неметаллов могут принимать электроны
(недостающие – до восьми), приобретая при этом
отрицательные степени окисления, и отдавать
валентные электроны (все или несколько), при этом
они приобретают положительные степени
окисления.
Сравним теперь свойства химических элементов
одной подгруппы, например натрия и рубидия:
Nа …3s1 и Rb …5s1.
Что общего в строении атомов этих элементов?
На внешнем уровне каждого атома по одному
электрону – это активные металлы. Металлическая
активность связана со способностью отдавать
электроны: чем легче атом отдает электроны, тем
сильнее выражены его металлические свойства.
Что удерживает электроны в атоме? Притяжение их
к ядру. Чем ближе электроны к ядру, тем сильнее
они притягиваются ядром атома, тем труднее их
«оторвать».
Исходя из этого, ответим на вопрос: какой
элемент – Nа или Rb – легче отдает внешний
электрон? Какой из элементов является более
активным металлом? Очевидно, рубидий, т.к. его
валентные электроны находятся дальше от ядра (и
слабее удерживаются ядром).
Вывод. В главных подгруппах сверху вниз
металлические свойства усиливаются, т.к.
возрастает радиус атома, и валентные электроны
слабее притягиваются к ядру.
Сравним свойства химических элементов VIIa
группы: Cl …3s23p5 и I …5s25p5.
Оба химических элемента – неметаллы, т.к. до
завершения внешнего уровня не хватает одного
электрона. Эти атомы будут активно притягивать
недостающий электрон. При этом чем сильнее
притягивает атом неметалла недостающий
электрон, тем сильнее проявляются его
неметаллические свойства (способность принимать
электроны).
За счет чего происходит притяжение электрона?
За счет положительного заряда ядра атома.
Кроме того, чем ближе электрон к ядру, тем сильнее
их взаимное притяжение, тем активнее неметалл.
В о п р о с. У какого элемента сильнее
выражены неметаллические свойства: у хлора или
йода?
О т в е т. Очевидно, у хлора, т.к. его валентные
электроны расположены ближе к ядру.
Вывод. Активность неметаллов в подгруппах
сверху вниз убывает, т.к. возрастает радиус
атома и ядру все труднее притянуть недостающие
электроны.
Сравним свойства кремния и олова: Si …3s23p2
и Sn …5s25p2.
На внешнем уровне обоих атомов по четыре
электрона. Тем не менее эти элементы в
периодической системе находятся по разные
стороны от линии, соединяющей бор и астат.
Поэтому у кремния, символ которого находится
выше линии В–At, сильнее проявляются
неметаллические свойства. Напротив, у олова,
символ которого находится ниже линии В–At,
сильнее проявляются металлические свойства. Это
объясняется тем, что в атоме олова четыре
валентных электрона удалены от ядра. Поэтому
присоединение недостающих четырех электронов
затруднено. В то же время отдача электронов
с пятого энергетического уровня происходит
достаточно легко. Для кремния возможны оба
процесса, причем первый (прием электронов)
преобладает.
Выводы по главе 3. Чем меньше внешних
электронов в атоме и чем дальше они от ядра, тем
сильнее проявляются металлические свойства.
Чем больше внешних электронов в атоме и чем
ближе они к ядру, тем сильнее проявляются
неметаллические свойства.
Основываясь на выводах, сформулированных в
этой главе, для любого химического элемента
периодической системы можно составить
«характеристику».
Алгоритм описания свойств
химического элемента по его положению
в периодической системе
1. Составить схему строения атома, т.е.
определить состав ядра и распределение
электронов по энергетическим уровням и
подуровням:
• определить общее число протонов, электронов
и нейтронов в атоме (по порядковому номеру и
относительной атомной массе);• определить число энергетических уровней (по
номеру периода);• определить число внешних электронов (по виду
подгруппы и номеру группы);• указать число электронов на всех
энергетических уровнях, кроме предпоследнего;• рассчитать число электронов на
предпоследнем уровне.
2. Определить число валентных электронов.
3. Определить, какие свойства – металла или
неметалла – сильнее проявляются у данного
химического элемента.
4. Определить число отдаваемых (принимаемых)
электронов.
5. Определить высшую и низшую степени окисления
химического элемента.
6. Составить для этих степеней окисления
химические формулы простейших соединений с
кислородом и водородом.
7. Определить характер оксида и составить
уравнение его реакции с водой.
8. Для указанных в пункте 6 веществ составить
уравнения характерных реакций (см. главу 2).
Задание 3.11. По приведенной выше схеме
составить описания атомов серы, селена, кальция и
стронция и свойства этих химических элементов.
Какие общие свойства проявляют их оксиды и
гидроксиды?
Если вы выполнили упражнения 3.10 и 3.11, то
легко заметить, что не только атомы элементов
одной подгруппы, но и их соединения имеют общие
свойства и похожий состав.
Периодический закон Д.И.Менделеева:
свойства химических элементов, а также свойства
простых и сложных веществ, образованных ими,
находятся в периодической зависимости от заряда
ядер их атомов.
Физический смысл периодического закона: свойства
химических элементов периодически повторяются
потому, что периодически повторяются
конфигурации валентных электронов
(распределение электронов внешнего и
предпоследнего уровней).
Так, у химических элементов одной и той же
подгруппы одинаковое распределение валентных
электронов и, значит, похожие свойства.
Например, у химических элементов пятой группы
пять валентных электронов. При этом в атомах
химических элементов главных подгрупп – все
валентные электроны находятся на внешнем уровне:
… ns2np3, где n – номер
периода.
У атомов элементов побочных подгрупп на
внешнем уровне находятся только 1 или 2 электрона,
остальные – на d-подуровне предвнешнего
уровня: … (n – 1)d3ns2, где n
– номер периода.
Задание 3.12. Составьте краткие электронные
формулы для атомов химических элементов № 35 и 42,
а затем составьте распределение электронов в
этих атомах по алгоритму. Убедитесь, что ваше
предсказание сбылось.
Упражнения к главе 3
1. Сформулируйте определения понятий
«период», «группа», «подгруппа». Что общего у
химических элементов, которые составляют: а)
период; б) группу; в) подгруппу?
2. Что такое изотопы? Какие свойства –
физические или химические – совпадают у
изотопов? Почему?
3. Сформулируйте периодический закон
Д.И.Менделеева. Поясните его физический смысл и
проиллюстрируйте примерами.
4. В чем проявляются металлические
свойства химических элементов? Как они
изменяются в группе и в периоде? Почему?
5. В чем проявляются неметаллические
свойства химических элементов? Как они
изменяются в группе и в периоде? Почему?
6. Составьте краткие электронные формулы
химических элементов № 43, 51, 38. Подтвердите свои
предположения описанием строения атомов этих
элементов по приведенному выше алгоритму.
Укажите свойства этих элементов.
7. По кратким электронным формулам
а) …4s24p1;
б) …4d15s2;
в) …3d54s1
определите положение соответствующих
химических элементов в периодической системе
Д.И.Менделеева. Назовите эти химические элементы.
Свои предположения подтвердите описанием
строения атомов этих химических элементов по
алгоритму. Укажите свойства этих химических
элементов.
Продолжение следует
В статье рассмотрена расшифровка таблицы Менделеева, с помощью которой можно быстро в ней разобраться. Из таблицы Менделеева можно почерпнуть огромное количество информации о каждом химическом элементе. Ее можно использовать на ЕГЭ, если уметь грамотно ей пользоваться.
- Периодическая система Менделеева систематизирует элементы и их свойства. В ней все элементы упорядочены с учетом их атомного числа и повторяющихся химических свойств.
- Периодический закон: свойства простых веществ, а также свойства и формы соединений элементов находятся в периодической зависимости от заряда ядра атомов элементов (порядкового номера).
Расшифровка обозначений элементов
Каждому химическому элементу в таблице отведена одна клеточка, в которой указаны символ и название элемента, порядковый номер и относительная атомная масса.
Расшифровка обозначений элементов таблицы Менделеева:
- Обозначение: одной или двумя латинскими буквами.
- Порядковый номер элемента или атомный номер равен числу протонов в его ядре. Обычно пишется в левом верхнем углу.
- Относительная атомная масса (сумма масс протонов и нейтронов). Это усреднённая величина, для расчёта которой используются атомные массы всех изотопов элемента с учетом их содержания в природе. Поэтому обычно она является дробным числом.
- Если округлить атомную массу до ближайшего целого, мы получим так называемое массовое число.
- Разность массового числа и атомного числа дает количество нейтронов в ядре. Так, число нейтронов в ядре гелия равно двум, а у лития – четырем.
- Число положительных протонов, как правило, равно числу отрицательных электронов в атоме (за исключением изотопов).
- Электронная конфигурация — формула расположения электронов по различным электронным оболочкам атома химического элемента или молекулы.
-
Чтобы узнать количество нейтронов в ядре элемента, необходимо из относительной атомной массы (массового числа) вычесть порядковый номер.
Элементы периодической таблицы Менделеева
Металлы расположены в левом нижнем углу таблицы, неметаллы — в правом верхнем углу. Между ними находятся полуметаллы. Все периоды, кроме первого, начинается щелочным металлом. Каждый период заканчивается инертным газом.
- Металлы обладают хорошей электро- и теплопроводностью, способны отражать яркий свет, имеют высокую температуру плавления (остаются твердыми при нормальных значениях окружающей среды, исключение — ртуть).
- Неметаллы встречаются в природе в трех состояниях: газ (например, водород), жидкость (например, бром) и твердые вещества (например, фосфор). Он не способны проводить тепло и электричество. Имеют более низкую температуру плавления в сравнении с металлами, более хрупкие и ломкие. Могут иметь разнообразный внешний вид (элементы с низкой плотностью и яркостью).
- Металлоиды имеют смешанные свойства металлов и неметаллов (например, кремний). Они имеют среднюю тепло- и электропроводность. Различаются между собой по температуре плавления, плотности, цвету и форме. Внешний вид может быть схож с металлами или неметаллами.
Расшифровка групп и периодов таблицы Менделеева
В таблице химические вещества расположены в специальном порядке: слева направо по мере роста их атомных масс. Все они в периодической системе объединены в периоды и группы.
Периоды — это горизонтальные ряды в таблице. У всех элементов одного периода одинаковое количество заполненных электронами энергетических уровней.
Номер периода, в котором находится элемент, совпадает с номером его валентной оболочки. Эта валентная оболочка постепенно заполняется от начала к концу периода.
Закономерности периодов:
- Металлические свойства убывают, неметаллические и окислительные -возрастают. Каждый период начинается активным металлом и заканчивается инертным газом.
- Уменьшается атомный радиус.
- Увеличивается электроотрицательность.
Группы — это столбцы. Элементы во всех группах имеют одинаковое электронное строение внешних электронных оболочек. В каждой группе на внешнем энергетическом атома одинаковое число электронов, то есть номер группы совпадает с числом валентных электронов, которые могут участвовать в образовании химических связей. Поэтому номер группы часто совпадает с валентностью элементов. Например, номер группы совпадает с валентностью s-элементов и с наибольшей возможной валентностью p-элементов.
Закономерности групп:
- Металлические свойства увеличиваются, неметаллические и окислительные- убывают.
- Увеличивается радиус атома элементов в рамках одной группы.
- Уменьшается электроотрицательность.
Атомное число показывает, сколько протонов содержит ядро атома элемента и сколько электронов в атоме находятся вокруг него. Атом каждого последующего элемента содержит на один протон больше, чем предыдущий.
Валетность — это свойство элементов образовывать химические связи. То есть это количество химических связей, которые образует атом или число атомов, которое может присоединить или заместить атом данного элемента. Валентность бывает: постоянная и переменная (зависит от состава вещества, в которое входит элемент).
Определить валентность:
— Постоянная валентность идентична номеру группы главной подгруппы. Номера групп в таблице изображаются римскими цифрами.
— Переменная валентность (часто бывает у неметаллов) определяется по формуле: 8 вычесть № группы, в которой находится вещество.
Расшифровка периодов и групп периодической таблицы Менделеева
Каждый элемент имеет свой порядковый (атомный) номер, располагается в определённом периоде и определённой группе.
Периоды
- Малые периоды: первый, второй и третий периоды. В них содержится соответственно 2, 8 и 8 элементов;
- Большие периоды: остальные элементы. В четвёртом и пятом периодах расположены по 18 элементов, в шестом — 32, а в седьмом (пока незавершенном) — 31 элемент.
В таблице 7 периодов. В каждом содержится определённое число элементов:
1-й период — 2 элемента (малый период),
2-й период — 8 элементов (малый период),
3-й период — 8 элементов (малый период),
4-й период — 18 элементов (большой период),
5-й период — 18 элементов (большой период),
6-й период — 32 элемента (18+14) (большой период),
7-й период — 32 элемента (18+14) (большой период).
Группы и подгруппы
- Главные подгруппы включают в себя элементы малых периодов и одинаковые с ним по свойствам элементы больших периодов.
- Побочные подгруппы состоят только из элементов больших периодов. Химические свойства элементов главных и побочных подгрупп значительно различаются.
В Периодической таблице может использоваться разное обозначение групп. Поэтому согласно такому обозначению бывает разная расшифровка групп таблицы менделеева:
- 18 групп, пронумерованных арабскими цифрами.
- 8 групп, пронумерованных цифрами с добавлением букв A или B.
Группы A — это главные подгруппы.
Группы B — это побочные подгруппы в больших периодов. Это только металлы.
IA, VIIIA — по 7 элементов;
IIA — VIIA — по 6 элементов;
IIIB — 32 элемента (4+14 лантаноидов +14 актиноидов);
VIIIB — 12 элементов;
IB, IIB, IVB — VIIB — по 4 элемента.
Римский номер группы, как правило, показывает высшую валентность в оксидах (но для некоторых элементов не выполняется).
Элементы с порядковыми номерами 58–71 (лантаноиды) и 90–103 (актиноиды) вынесены из таблицы и располагаются под ней. Это элементы IIIB группы. Лантаноиды относятся к шестому периоду, а актиноиды — к седьмому.
Элементы главной подгруппы
1 группа главная подгруппа элементов (IA) — щелочные металлы.
Это мягкие металлы, серебристого цвета, хорошо режутся ножом. Все они обладают одним электроном на внешней оболочке и прекрасно вступают в реакцию.
Литий Li (3), Натрий Na (11), Калий K (19), Рубидий Rb (37), Цезий Cs (55), Франций Fr (87).
2 группа главная подгруппа (IIА) -щелочноземельными металлами.
Имеют серебристый оттенок. На внешнем уровне помещено по два электрона, и, соответственно, эти металлы менее охотно взаимодействуют с другими элементами. По сравнению со щелочными металлами, щелочноземельные металлы плавятся и кипят при более высоких температурах.
Кальций Ca (20), Стронций Sr (38), Барий Ba (56), Радий Ra (88).
3 группа главная подгруппа (IIIА).
Все элементы данной подгруппы, за исключением бора, металлы. Главную подгруппу составляют составляют бор, алюминий, галлий, индий и таллий. На внешнем электронном уровне элементов по три электрона. Они легко отдают эти электроны или образуют три неспаренных электрона.
4 группа главная подгруппа (IVА) .
Углерод и кремний обладают всеми свойствами неметаллов, германий и олово занимают промежуточную позицию, а свинец имеет выраженные металлические свойства. Большинство элементов подгруппы углерода — полупроводники (проводят электричество за счёт примесей, но хуже, чем металлы).
5 группа главная подгруппа (VA).
Физические свойства элементов подгруппы азота различны. Азот является бесцветным газом. Фосфор, мягкое вещество, образует несколько вариантов аллотропных модификаций — белый, красный и чёрный фосфор. Мышьяк — твёрдый полуметалл, способный проводить электрический ток. Висмут — блестящий серебристо-белый металл с радужным отливом.
6 группа главной подгруппы (VIA) .
Для завершения внешнего электронного уровня атомам этих элементов не хватает лишь двух электронов, поэтому они проявляют сильные окислительные (неметаллические) свойства.
7 группа главная подгруппа (VIIA) — галогены .
(F, Cl, Br, I, At). Имеют семь электронов на внешнем электронном слое атома. Это сильнейшие окислители, легко вступающие в реакции. Галогены («рождающие соли») назвали так потому, что они реагируют со многими металлами с образованием солей.
Самый активный из галогенов — фтор. Он способен разрушать даже молекулы воды, за что и получил своё грозное имя (слово «фтор» переводится на русский язык как «разрушительный»). А его «близкий родственник» — иод — используется в медицине в виде спиртового раствора для обработки ран.
8 группа главная подгруппа (VIIIA) — инертные (благородные) газы.
(He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn, Og). У них полностью заполнен внешний электронный уровень. Они практически не способны участвовать в реакциях. Поэтому их иногда называют «благородными». У инертных газов есть способность: они светятся под действием электромагнитного излучения, поэтому используются для создания ламп. Так, неон используется для создания светящихся вывесок и реклам, а ксенон — в автомобильных фарах и фотовспышках.
Элементы побочной подгруппы
Элементы побочных подгрупп кроме лантаноидов и актиноидов — переходные металлы.
Твёрдые (исключение жидкая ртуть), плотные, обладают характерным блеском, хорошо проводят тепло и электричество.
Переходные металлы занимают группы 3—12 в периодической таблице. Большинство из них плотные, твердые, с хорошей электро- и теплопроводностью. Их валентные электроны (при помощи которых они соединяются с другими элементами) находятся в нескольких электронных оболочках.
3 группа побочная подгруппа (IIIB) шестого и седьмого периодов — лантаноиды и актиноиды.
Для удобства их помещают под основной таблицей.
- Лантаноиды иногда называют «редкоземельными элементами», поскольку они были обнаружены в небольшом количестве в составе редких минералов и не образуют собственных руд.
- Актиноиды имеют одно важное общее свойство — радиоактивность. Все они, кроме урана, практически не встречаются в природе и синтезируются искусственно.
Неметаллы
Правый верхний угол таблицы до инертных газов -неметаллы.
Неметаллы плохо проводят тепло и электричество и могут существовать в трёх агрегатных состояниях: твёрдом (как углерод или кремний), жидком (как бром) и газообразном (как кислород и азот). Водород может проявлять как металлические, так и неметаллические свойства, поэтому его относят как к первой, так и к седьмой группе.
Кислородные и водородные соединения
Все элементы, кроме гелия, неона и аргона, образуют кислородные соединения.
Существует 8 форм кислородных соединений: R2O, RO, R2O3, RO2, R2O5, RO3, R2O7, RO4,
где R — элемент группы.
Элементы главных подгрупп, начиная с IV группы, образуют газообразные водородные соединения. Существуют 4 формы водородных соединений: RH4, RH3, RH2, RH.
Характер соединений: RH — сильнокислый; RH2 — слабокислый; RH3 — слабоосновный; RH4 — нейтральный.