Сущность явления периодичности
Периодичность означает повторение физических и химических свойств элементов и их соединений через определенные интервалы.
Например, щелочные металлы (элементы IА подгруппы) располагаются в таблице через каждые 8 или 18 элементов. Во всех атомах щелочных металлов на последнем электронном слое находится по 1 электрону, который они легко отдают, выступая в роли восстановителей. Элементы галогены располагаются в периодической системе в VIIА подгруппе, на внешнем слое в их атомах находится 7 электронов. Галогены – типичные неметаллы, сильные окислители, причем сходны состав и свойства образуемых ими не только простых, но и сложных веществ.
Следовательно, периодичность свойств элементов и их соединений обусловлена повторением электронных конфигураций атомов. В этом заключается физический смысл периодического закона.
Изменение свойств элементов в периодах
В периодах с увеличением заряда ядра происходит последовательное увеличение числа электронов на внешнем уровне и уменьшение радиусов атомов. Рис. 1.
Рис. 1. Изменение радиуса атомов в периоде
Так как возрастает притяжение электронов к ядру, увеличивается относительная электроотрицательность. Металлические и восстановительные свойства простых веществ, образуемых атомами этих элементов, убывают, все труднее становится атомам отдавать электроны. Неметаллические и окислительные свойства нарастают (Таблица 1).
Таблица 1. Некоторые свойства элементов второго периода и образованных ими веществ
|
Группа |
I |
II |
III |
IV |
V |
VI |
VII |
VIII |
|
1. Элемент, поряд. номер |
3Li |
4Be |
5B |
6C |
7N |
8O |
9F |
10Ne |
|
2. Строение внешнего энергетического уровня |
2s1 |
2s2 |
2s22p1 |
2s22p2 |
2s22p3 |
2s22p4 |
2s22p5 |
2s22p6 |
|
3. Радиус атома, нм |
0,159 |
0,104 |
0,078 |
0,062 |
0,052 |
0,045 |
0,040 |
0,035 |
|
4. Относительная электроотрицательность |
1,0 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
3,5 |
4,0 |
- |
|
5. Свойства простого вещества |
Щелочной металл |
Металл |
Неметалл |
Неметалл |
Неметалл |
Активный неметалл |
Очень активный неметалл |
Благородный газ |
|
6. Окислительно-восстановительные свойства простого вещества |
Сильный восстановитель |
Восстановитель |
Слабый окислитель |
Слабый окислитель |
Окислитель |
Сильный окислитель |
Очень сильный окислитель |
Химически инертен |
|
7. Кислотно-основные свойства высших оксида и гидроксида |
+1 Li2O основный оксид
LiOH сильное основание |
+2 BeO амфотерный оксид
Be(OH)2 амфотерный гидроксид |
+3 B2O3 кислотный оксид
H3BO3 очень слабая кислота |
+4 CO2 кислотный оксид
H2CO3 слабая кислота |
+5 N2O5 кислотный оксид
HNO3 сильная кислота |
----- |
----- |
----- |
|
8. Свойства водных растворов газообразных водородных соединений |
--- |
--- |
--- |
СН4 безразличные |
NH3 основные |
H2O амфотерные |
HF кислотные |
|
Изменение свойств элементов в группах
В главных подгруппах с увеличением заряда ядра атомов (сверху вниз) радиусы атомов увеличиваются, следовательно, электроотрицательность, окислительные и неметаллические свойства ослабевают.
Рассмотрим некоторые закономерности изменения свойств элементов и их соединений на примере элементов главной подгруппы II группы (Таблица 2). Во IIА подгруппе с увеличением заряда ядра сверху вниз увеличивается радиус атомов, т. к. при неизменном количестве внешних электронов увеличивается число занятых электронами энергетических уровней. Относительная электроотрицательность уменьшается. Свойства оксидов и гидроксидов этих элементов изменяются от амфотерных к основным.
Таблица 2. Некоторые свойства элементов IIА подгруппы и их соединений
|
Период |
Элемент и поряд. номер |
Строение внешнего энерг. уровня |
Радиус атома, нм |
Относительная электроотрицательность |
Кислотно-основные св-ва оксида и гидроксида |
|
|
2 |
4Be |
2s2 |
0,104 |
1,5 |
BeO амфотерный |
Be(OH)2 амфотерный гидроксид |
|
3 |
12Mg |
3s2 |
0,148 |
1,2 |
MgO основный |
Mg(OH)2 основание средней силы |
|
4 |
20Ca |
4s2 |
0,169 |
1,0 |
CaO основный |
Ca(OH)2 сильное основание |
|
… |
… |
… |
… |
… |
… |
… |
|
6 |
56Ba |
6s2 |
0,206 |
0,9 |
BaO основный |
Ba(OH)2 сильное основание |
Для элементов VIIА подгруппы и их соединений наблюдаются те же закономерности (Таблица 3).
Таблица 3. Некоторые свойства элементов VIIА подгруппы и их соединений
|
Пе-риод |
Элемент и поряд. номер |
Строение внешнего энерг. уровня |
Радиус атома, нм |
Относит. электроотрицательность |
Свойства водного раствора газообразного водородного соединения |
|
2 |
9F |
2s22р5 |
0,040 |
4,0 |
HF кислота средней силы |
|
3 |
17Cl |
3s23р5 |
0,073 |
2,83 |
HCl сильная кислота |
|
4 |
35Br |
4s24р5 |
0,085 |
2,74 |
HBr сильная кислота |
|
5 |
53I |
5s25р5 |
0,105 |
2,21 |
HI сильная кислота |
Подведение итогов урока
На данном уроке была рассмотрена периодическая зависимость наиболее важных свойств атомов химических элементов и их соединений от зарядов ядер атомов. Вы узнали, как предсказать свойства элементов и образованных ими веществ на основании их положения в Периодической системе.
Список литературы
- Новошинский И.И., Новошинская Н.С. Химия. Учебник для 10 класса общеобр. учрежд. Профильный уровень. – М.: ООО «ТИД «Русское слово – РС», 2008. (§§ 6, 7)
- Рудзитис Г.Е. Химия. Основы общей химии. 11 класс: учеб. для общеобраз. учрежд.: базовый уровень / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – М.: Просвещение, ОАО «Московские учебники», 2010. (§ 3)
- Радецкий А.М. Химия. Дидактический материал. 10–11 классы. – М.: Просвещение, 2011.
- Хомченко И.Д. Сборник задач и упражнений по химии для средней школы. – М.: РИА «Новая волна»: Издатель Умеренков, 2008. (с. 35–36)
Домашнее задание
- с. 35 №№ 6.2, 6.6, 6.11 из Сборника задач и упражнений по химии для средней школы (Хомченко И.Д.), 2008.
- Напишите формулы летучих водородных соединений химических элементов третьего периода. Выберите их них вещество, которое наиболее активно реагирует: а) со щелочью; б) с кислотой.
Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет
