С увеличением порядкового номера, уменьшается относительная электроотрицательность (ОЭО). Химия. Краткая характеристика p – элементов IV - A группы

Общая характеристика элементов II - А группы

Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra – элементыII А группы, из них Ca, Sr, Ba, Ra – щелочноземельные металлы, т.к. их гидроксиды обладают щелочными свойствами.

Из всех этих элементов только бериллий – является моноизотопным, все остальные полиизотопны. Радий – единственный элемент этой подгруппы, для которого неизвестно ни одного устойчивого изотопа. Все 14 изотопов радиоактивны и среди них наиболее устойчив 226 Ra.

Атомы элементов на внешнем электронном уровне имеют по 2 электрона с противоположными спинами. В возбужденном состоянии один из двух внешних электронов занимает р-орбиталь ), за счет чего атомы могут быть двухвалентными.

Be 2s 2 Be* 2s 1 2p 1

Радиусы атомов их меньше, чем у атомов щелочных металлов, поэтому потенциал ионизации больше. От Be(Mg) к Ra увеличивается радиус атома и иона, в соответствии с этим усиливаются металлические свойства. Причем они менее выражены, чем у щелочных металлов.

У щелочноземельных металлов – тип металлических структур:Be, Mg – ГПУ (гексагональная плотная упаковка)

Ca, Sr – ГКУ (гранецентрированная кубическая упаковка)

Ba – ОЦКУ (объемно-центрированная кубическая упаковка)

Вопросы для самоконтроля

1. В чем заключается своеобразие строения атома водорода.

2. Физические и химические свойства атома водорода.

3. В чем заключается гидратация протона.

4. Гидриды щелочных и щелочно-земельных элементов.

5. Химические свойства воды.

6. Вода как растворитель и лиганд.

7. Сколько всего s -элементов (включая водород и гелий) периодической системе?

Литература:

ХИМИЯ P- ЭЛЕМЕНТОВ

III-А – подгруппа. Отличие электронного строения атомов бора и алюминия от строения других элементов подгруппы. Физико-химические свойства бора и алюминия и их кислородсодержащих соединений.

IV-А – подгруппа. Особенности химических связей углеродуглерод, углерода с водородом, азотом и кислородом. Кислородсодержащие соединения углерода и кремния.

V-А – подгруппа. Особенности строения атомов подгруппы, соединения их с водородом, кислородом. Химия молекулярного азота и фосфора и их соединений с другими элементами. Особенности азота и фосфора как биогенных элементов.

VI-А – подгруппа. Особенности строения атомов подгруппы, соединения их с водородом, углеродом. VII-А – подгруппа. Электронное строение атомов галогенов и закономерности изменения свойств галогенов в подгруппе. Природа образуемых галогенами химических связей. Степени окисления галогенов в соединениях. Причины отсутствия в природе ковалентных соединений галогенов.

VIII-А – подгруппа. Строение электронных оболочек атомов благородных газов как причина их низкой химической активности. Важнейшие соединения благородных газов: фториды ксенона, криптона и радона, триоксиды ксенона и радона, перксенаты. Области применения благородных газов.

III-А – подгруппа. Оксиды и гидроксиды алюминия, амфотерность этих соединений, реакции превращений.

IV-А – подгруппа. Соединения углерода в питании человека. Особенности химии германия, олова, свинца, применение этих элементов и их соединений.

V-А – подгруппа.Специфика химических связей азота и фосфора в биомолекулах. Важнейшие азот- и фосфорсодержащие биомолекулы, их значение в деятельности растительных и животных клеток. Значение азота и фосфора как элементов питания. Особенности химии мышьяка, сурьмы, висмута, применение этих элементов и их соединений.

VI-А – подгруппа.Химия молекулярного кислорода и серы и их соединений с другими элементами. Особенности химии селена, теллура и полония, применение этих элементов и их соединений.

Экологическая роль кислорода и озона атмосферы. Применение сульфатов и других соединений серы в сельском хозяйстве. Кремнезем, силикаты, алюмосиликаты как почвообразующие материалы, их значение для плодородия почв (по направлению «Агрономия»)

Пероксид водорода и другие пероксиды и надпероксиды.. Молекулярный кислород в биоэнергетике. Роль функциональных кислородсодержащих групп в биомолекулах.Сера как биогенный элемент. Экологическая опасность сернистого газа. Роль селена в питании человека и кормлении сельскохозяйственных животных. Особенность химии германия, олова и свинца, экологическая опасность свинца. (по направленияю: «Ветеринарно-санитарная экспертиза»).

VII-А – подгруппа.Химия молекулярного хлора и фтора и их соединений с другими элементами. Особенности хлора как биогенного элемента, роль хлора в живой клетке.Фтор как жизненно необходимый элемент и как элемент-загрязнитель окружающей среды. (по направленияю: «Ветеринарно-санитарная экспертиза»).

Применение соединений хлора в сельском хозяйстве (по направлению «Агрономия»)

VIII-А – подгруппа.Важнейшие соединения благородных газов: фториды ксенона, криптона и радона, триоксиды ксенона и радона, перксенаты. Области применения благородных газов.

В атомах р-элементов электроны заполняют р-подуровень внешнего уровня. В периодической системе есть 30 р-элементов. У атомов р-элементов, расположенных в главных подгруппах III - VIII групп. У р-элементов являются валентными не только р-, но и S-электроны внешнего уровня. Высшая степень окисления атомов р-элементов равна номеру группы.

Краткая характеристика p – элементов III-A группы

Элементы IIIА группы имеют электронную формулу ns 2 np 1 . Они являются значительно менее активными восстановителями, чем щелочноземельные металлы. Для них характерна степень окисления +3, и валентность 3. При образовании ковалентной связи происходит s®p возбуждение электрона и sp 2 гибридизация АО. В группе сверху вниз растут металлические свойства элементов, растут восстановительные свойства их атомов. Увеличиваются основные свойства гидроксидов и уменьшаются их кислотные свойства:

III-A группа – B, Al, Ga, In, Tl – характеризуются наличием 3-х электронов в наружном электронном слое атома.

III группа самая элементоемкая – содержит 37 элементов, включая лантаноиды и актиноиды. Все элементы - металлы, за исключением бора.

В невозбужденном состоянии имеется 1 неспаренный электрон, однако соединения большинства этих элементов, в которых их степень окисления +1, очень неустойчивы и наиболее характерна для них степень окисления +3 в возбужденном состоянии, т.к. на перевод электрона из s-состояния в р - надо немного энергии.

B – неметал, Al – еще не типичный металл, Ga, In, Tl –типичные металлы.

Образуют соединения с галогенами ЭГ 3 , серой Э 2 S 3 , азотом ЭN.

Краткая характеристика p – элементов IV - A группы

В IV-A группе находятся р - элементы C, Si, Ge, Sn, Pb. Конфигурация атома в невозбужденном состоянии ns 2 nр 2 , в возбужденном состоянии ns 1 nр 3 , все 4 электрона неспаренные в этом состоянии для них характерна s 1 p 3 -гибридизация.

Радиусы атомов закономерно растут с увеличением порядкового номера, ионизационный потенциал соответственно уменьшается.

В большинстве неорганических соединений углерод и кремний проявляют степень окисления +4. Но от германия к свинцу прочность соединений со степенью окисления +4 уменьшается, более стабильна низкая степень окисления +2. Могут проявлять степени окисления - 4 в гидридах.

C - типичный неметалл

Si - типичный неметалл

Ge - есть металлические свойства

Sn - металлические свойства преобладают над неметаллическими

Pb - металлические свойства преобладают над неметаллическими

Главная подгруппа V группы периодической системы Д.И. Менделеева включает пять элементов: типичные p-элементы азот N, фосфор P, а также сходные с ними элементы больших периодов мышьяк As, сурьму Sb, и висмут Bi. Они имеют общее название пниктогены . Атомы этих элементов имеют на внешнем уровне по 5 электронов (конфигурация п s 2 п p 3 ).

В соединениях элементы проявляют степень окисления от -3 до 5. Наиболее характерны степени +3 и +5. Для висмута более характерна степень окисления +3.

При переходе от N к Bi радиус атома закономерно возрастает. С увеличением размеров атомов уменьшается энергия ионизации. Это значит, что связь электронов наружного энергетического уровня с ядром у атомов ослабевает, что приводит к ослаблению неметаллических и усилению металлических свойств в ряду от азота к Bi.

Азот и фосфор – типичные неметаллы, т.е. кислотообразователи. У мышьяка сильнее выражены неметаллические свойства. У сурьмы неметаллические и металлические свойства проявляются приближенно в одинаковой степени. Для висмута характерно преобладание металлических свойств.

Закономерно нарастает от N к Bi ионный радиус, но он много меньше атомного. Это связано с тем, что внешние электроны находятся на значительном расстоянии от ядра по сравнению с предвнешними, и когда атом теряет внешние электроны, переходит в ион, радиус иона соответственно ниже радиуса атома. Плотность закономерно нарастает.

Незакономерность изменения свойств (T пл и Т кип) обусловлена особенностью строения кристаллической решетки. Если азот – это газ, то последний элемент группы находится в твердом агрегатном состоянии.

Элементы этой группы образуют газообразные водородные соединения (гидриды) типа ЭН 3 , в которых степень их окисления -3.

NH 3 аммиак

PH 3 фосфин

AsH 3 арсин

SbH 3 стибин

BiH 3 висмутин

AsH 3 , SbH 3 газы с неприятным запахом, легко разлагаются. Чрезвычайно ядовиты.

В кислородных соединениях для элементов VА группы наиболее характерны степени окисления +3 и +5. Для висмута более характерна степень окисления +3.

Все элементы VА группы имеют оксиды типа Э 2 О 5 и гидроксиды НЭО 3 или Н 3 ЭО 4 , которые обладают кислотными свойствами. Кроме того для них характерны оксиды типа Э 2 О 3 и соответствующие гидроксиды НЭО 2 или Н 3 ЭО 3 , у азота и фосфора они имеют кислотные свойства, у мышьяка и сурьмы – амфотерные, а у висмута проявляют основной характер.

Характерно также образование галидов типа ЭГ 3 (тригалиды), которые (за исключением NF 3) гидролизуются по схеме:

ЭГ 3 + 3Н 2 О = Н 3 ЭО 3 + 3НГ

ЭCl 3 + H 2 O = H 3 ЭО 3 + 3НCl

Мышьяк и сурьма имеют ряд аллотропных форм. Наиболее устойчивые металлические формы серого (As) и серебристо-белого (Sb) цвета. Это хрупкие вещества, легко превращаемые в порошок. Висмут – металл серебристо-белого цвета с едва заметным розовым оттенком.

Соединения As, Sb, Bi ядовиты. Особо опасны соединения As 3+ (AsH 3 - арсин)

Краткая характеристика p – элементовVI-А группы

Элементы VI-A группы - это кислород, сера, селен, теллур и радиоактивный металл полоний. Кислород и сера – неметаллы. Полоний металл серебристо белого цвета, напоминающий по физическим свойствам свинец, селен и теллур, занимающие промежуточное положение, являются полупроводниками. Кислород, сера, селен, теллур – имеют неметаллический характер, называются «халькогены», т.е. образующие руды.

На внешнем уровне атомов этих элементов содержится 6 электронов: ns 2 np 4 . В атомах элементов Se, Te и Po электроны внешнего уровня экранируются от ядра десятью d-электронами предвнешнего уровня, что ослабляет их связь с ядром и способствует проявлению металлических свойств этих элементов.

Особенность строения атома кислорода – отсутствие d-подуровня, поэтому валентность кислорода равна 2, но за счёт неподелённых электронных пар кислород может быть донором электронных пар.

8 O 2s 2 2p 4

16 S 3s 2 3p 4

У серы и остальных халькогенов возможен переход p и s-электронов в d–состояние. Поэтому валентность их может быть 2,4,6.

С увеличением порядкового номера халькогенов понижается окислительная активность нейтральных атомов и растёт восстановительная активность отрицательных ионов.

Краткая характеристика p – элементов VII -А группы

(Галогены)

Элементы фтор, хлор, бром, иод, астат составляют главную подгруппу VII группы – семейство галогенов (в переводе с греческого соль рождающие). Объясняется их способностью образовывать бинарные соединения типа NaCl за счёт проявления ими окислительных свойств.

На внешнем уровне у них 7 электронов ns 2 np 5 , электронная конфигурация обусловливает характерную степень окисления всех элементов в их соединениях (-1). В то же время для хлора, брома и иода известны соединения, где их степени окисления имеют положительные значения: +1, +3, +5, +7.

До завершения оболочки не достаёт 1 электрона. Поэтому галогены – сильные окислители. Это типичные неметаллы (за исключением At, и отчасти иода). Обладают большим сродством к электрону (сродство к электрону – энергия, которая выделяется при присоединении к атому одного электрона).

Легко присоединяют электрон Э + е - = Э - , достраивая электронную оболочку до устойчивой оболочки атомов ближайших благородных газов. Радиус иона больше радиуса атома, так как при присоединении электронов радиус увеличивается. Окислительная способность (т.е. способность присоединять электроны у галогенов уменьшается от F к At). Поэтому фтор вытесняет все следующие за ним галогены, у йода и астата появляются металлические признаки.

При обычных условиях галогены существуют в виде простых веществ, состоящих из двухатомных молекул типа Наl 2 - F 2 , Cl 2 , Br 2 , I 2 .

Сила связи Э – Э уменьшается вниз по группе за исключением связи F – F, которая неожиданно слабее (причина этого, по-видимому, состоит в более близком расположении неподелённых электронных пар из-за малых размеров атома фтора, отталкивание неподелённых электронных пар ослабляет связь). В Cl 2 , Br 2 , I 2 – дативная связь дополнительная, за счёт спаренных p-электронов одного атома и вакантных d-орбиталей другого.Такие дополнительные связи называются дативными и приводят к упрочнению молекулы.

Физические свойства галогенов существенно различаются: так, при нормальных условиях F 2 – зеленовато – жёлтый, трудно сжижаемый газ с резким запахом. Фтор крайне токсичен, при попадании а организм вызывает отёк лёгких, разрушение зубов, ногтей, ломкость кровеносных сосудов, повышает хрупкость костей.

Cl 2 – также газ желто – зеленого цвета, но сжижается легко; Br 2 – красно- коричневая густая жидкость со зловонным запахом, ядовит (единственный жидкий при обычных условиях неметалл). I 2 – фиолетовые кристаллы. Для человека смертельная доза 2-3 г йода, но в форме иодид - ионов безвреден.

Галоводороды - летучие водородные соединения галогенов, хорошо растворимы в воде, ведут себя в водных растворах как кислоты. Сила кислот (способность к диссоциации на ионы) растёт сверху вниз, т. к. уменьшается прочность связи Н – Э в молекулах от F к At.

Литература:

1.Ахметов, Н.С. Общая и неорганическая химия: учебник /Н.С. Ахметов. - М.: Высшая школа, 2005.

2. Хомченко, Г.П. Неорганическая химия: учебник для с.-х. вузов / Г.П. Хомченко, И.К. Цитович. – СПб.: ИТК Гранит: ООО ИПК «КОСТА», 2009. – 464 с.

3. Цитович, И.К. Курс аналитической химии: учебник / И.К. Цитович.- СПб.: Лань, 2007.

4. Саргаев, П.М. Неорганическая химия [Электронный ресурс]/ П.М. Саргаев.- СПб.: Лань, 2013.- Режим доступа: http://www.Lanbook.ru, свободный.

Вопросы для самоконтроля

1. Сколько р-элементов находится в периодической системе Д.И.Менделеева?

2. Какой подуровень внешнего электронного уровня заполняется у р-элементов?

3. Чему равна высшая степень окисления у р-элементов?

4. Какую общую электронную формулу имеют р-элементы III A-группы?

5. Какую общую электронную формулу имеют р-элементы IV A-группы?

6. Какую общую электронную формулу имеют р-элементы V A-группы?

7. Какую общую электронную формулу имеют р-элементы VI A-группы?

8. Охарактеризуйте возможные валентности и степени окисления атомов р-элементов VI групп на примерах кислорода и серы.

ХИМИЯ D-ЭЛЕМЕНТОВ

Вопросы, на которые необходимо обратить внимание при изучении темы (по лекционному материалу и рекомендуемой литературе):

Положение d-элементов в периодической системе. Металлы побочных подгрупп (переходные металлы), их свойства. Энергетические подуровни, которые заполняются электронами в атомах переходных элементов. Общие свойства и особенности переходных металлов. Зависимость свойств переходных металлов от электронных структур s-, p-, d- и f-подуровней атомов. Химические особенности d-металлов, отличающие их от s- металлов. Разнообразие устойчивых при обычных условиях степеней окисления. Соединения, в которых d-металлы проявляют высшие степени окисления. Физико-химические свойства хрома, молибдена, марганца, железа, кобальта, никеля, меди и их соединений

Вопросы темы, выносимые для самостоятельного изучения (сделать краткий конспект):

Особенности химии биогенных d-металлов строение и свойства их важнейших соединений. Химические особенности f-элементов. Понятие микроэлементов. Хлорофилл (по направлению «Агрономия»)

Роль соединений хрома, молибдена, марганца, железа, никеля, меди и цинка в жизнедеятельности человека и животных; соединения железа в степенях окисления +2 и +3, соединения кобальта в степенях окисления +2 и +3; соединения никеля в степени окисления +2; соединения меди в степенях окисления +1 и +2; соединения цинка, кадмия и ртути; роль соединений хрома, молибдена, марганца, железа, никеля, меди и цинка в жизнедеятельности человека и животных; токсичность соединений кадмия и ртути. Гемоглобин(по направленияю: «Ветеринарно-санитарная экспертиза»).

Краткая характеристика D – элементов

В атомах d-элементов (переходных элементов) заполняется электронами d-подуровень предвнешнего уровня . На внешнем уровне атомы d-элеметов имеют, как правило, два s-электрона. Близость строения валентных уровней атомов переходных элементов определяет их общие свойства. Все они являются металлами, имеют высокую прочность, твердость, высокую электро- и теплопроводность. Многие из них электроположительны и растворяются в минеральных кислотах, однако среди них есть металлы, не взаимодействующие обычным способом с кислотами. Большинство переходных металлов имеют переменную валентность. Максимальная валентность, как и максимальная степень окисления, как правило, равно номеру группы, в которой находится данный элемент.

Литература:

1.Ахметов, Н.С. Общая и неорганическая химия: учебник /Н.С. Ахметов. - М.: Высшая школа, 2005.

3. Цитович, И.К. Курс аналитической химии: учебник / И.К. Цитович.- СПб.: Лань, 2007.

Похожая информация.

Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева - богатое хранилище информации о химических элементах, их свойствах и свойствах их соединений, о закономерностях изменения этих свойств, о способах получения веществ, а также о нахождении их в природе. Так, например, известно, что с увеличением порядкового номера химического элемента в периодах электроотрицательность атомов увеличивается, а в группах - уменьшается.

Учитывая эти закономерности, расположите в порядке увеличения электроотрицательности следующие элементы: Запишите обозначения элементов в нужной последовательности.

Пояснение.

Электроотрицательность увеличивается с увеличением номера группы и уменьшением номера порядка в периодической таблице Менделеева, поэтому правильный ответ Ge, Si, C, N.

Ответ: Ge&Si&C&N

Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева - богатое хранилище информации о химических элементах, их свойствах и свойствах их соединений, о закономерностях изменения этих свойств, о способах получения веществ, а также о нахождении их в природе. Например, известно, что с увеличением порядкового номера химического элемента в периодах электроотрицательность атомов увеличивается, а в группах - уменьшается.

Учитывая эти закономерности, расположите в порядке уменьшения электроотрицательности следующие элементы: Запишите обозначения элементов в нужной последовательности.

В ответе укажите обозначения элементов разделяя &. Например, 11&22.

Пояснение.

Электроотрицательность уменьшается с уменьшением номера группы и увеличением номера порядка в периодической таблице Менделеева, поэтому правильный ответ N, C, B, Al.

Ответ: N&C&B&Al

Источник: Медведев Ю. Н. Химия ВПР 11 класс, типовые задания, 2017 год.

На основании предложенной схемы выполните следующие задания:

1) определите химический элемент, атом которого имеет такое электронное строение;

2) укажите номер периода и номер группы в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева, в которых расположен этот элемент;

3) определите, к металлам или неметаллам относится простое вещество, которое образует этот химический элемент.

Ответы запишите в таблицу.

Пояснение.

1) Номер химического элемента соответствует заряду ядра. На рисунке изображен элемент под номером 18 - аргон.

2) Количество электронных слоев соответствует номеру периода, в котором находится элемент, а количество электронов на последнем уровне - номеру группы. Таким образом, аргон находится в 3 периоде в 8 группе.

3) Аргон - это неметалл.

Ответ: Ar$3$8$неметалл

Источник: Демонстрационная версия ВПР по химии 11 класс 2018 год.

В ответе укажите обозначения элементов разделяя &. Например, 11&22.

Пояснение.

Атомный радиус увеличивается вниз по группе и влево по периоду. Самый наименьший атомный радиус из представленных химических элементов имеет азот, так как он относится ко второму периоду пятой группы. Далее идет углерод, он относится ко второму периоду четвертой группы, потом кремний - третий период четвертой группы и алюминий - третий период третьей группы.

Ответ: N&C&Si&Al

Источник: Демонстрационная версия ВПР по химии 11 класс 2017 год.

Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева - богатое хранилище информации о химических элементах, их свойствах и свойствах их соединений, о закономерностях изменения этих свойств, о способах получения веществ, а также о нахождении их в природе. Так, например, известно, что с увеличением порядкового номера химического элемента в периодах радиусы атомов уменьшаются, а в группах увеличиваются.

Учитывая эти закономерности, расположите в порядке увеличения радиусов атомов следующие элементы: Запишите обозначения элементов в нужной последовательности.

В ответе укажите обозначения элементов разделяя &. Например, 11&22.

Пояснение.

Самый наименьший атомный радиус из представленных химических элементов имеет кислород, так как он относится ко второму периоду шестой группы. Далее идет сера, он относится к третьему периоду шестой группы, потом фосфор третий период пятой группы и галлий - четвертый период третьей группы.

Ответ: O, S, P, Ga.

Ответ: O&S&P&Ga

Источник: РЕШУ ВПР

Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева - богатое хранилище информации о химических элементах, их свойствах и свойствах их соединений, о закономерностях изменения этих свойств, о способах получения веществ, а также о нахождении их в природе. Так, например, известно, что с увеличением порядкового номера химического элемента в периодах радиусы атомов уменьшаются, а в группах увеличиваются.

В ответе укажите обозначения элементов разделяя &. Например, 11&22.

Пояснение.

Самый наименьший атомный радиус из представленных химических элементов имеет гелий, так как он относится первому периоду восьмой группы. Далее идет фтор, он относится ко второму периоду седьмой группы, потом сера третий период шестой группы и кремний - третий период четвертой группы.

Ответ: He, F, S, Si.

Ответ: He&F&S&Si

Источник: РЕШУ ВПР

Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева - богатое хранилище информации о химических элементах, их свойствах и свойствах их соединений, о закономерностях изменения этих свойств, о способах получения веществ, а также о нахождении их в природе. Так, например, известно, что с увеличением порядкового номера химического элемента в периодах радиусы атомов уменьшаются, а в группах увеличиваются.

В ответе укажите обозначения элементов разделяя &. Например, 11&22.

Пояснение.

Самый наименьший атомный радиус из представленных химических элементов имеет углерод, так как он относится ко второму периоду четвертой группы. Далее идет бор, он относится ко второму периоду третьей группы, потом алюминий третий период третьей группы и кальций - четвертый период второй группы.

Ответ: C, B, Al, Ca.

Ответ: C&B&Al&Ca

Источник: РЕШУ ВПР

Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева - богатое хранилище информации о химических элементах, их свойствах и свойствах их соединений, о закономерностях изменения этих свойств, о способах получения веществ, а также о нахождении их в природе. Так, например, известно, что с увеличением порядкового номера химического элемента в периодах радиусы атомов уменьшаются, а в группах увеличиваются.

В ответе укажите обозначения элементов разделяя &. Например, 11&22.

Пояснение.

Самый наименьший атомный радиус из представленных химических элементов имеет азот, так как он относится ко второму периоду пятой группы. Далее идет магний, он относится к третьему периоду второй группы, потом натрий третий период первой группы и калий - четвертый период первой группы.

Ответ: N, Mg, Na, K.

Ответ: N&Mg&Na&K

Источник: РЕШУ ВПР

Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева - богатое хранилище информации о химических элементах, их свойствах и свойствах их соединений, о закономерностях изменения этих свойств, о способах получения веществ, а также о нахождении их в природе. Так, например, известно, что с увеличением порядкового номера химического элемента в периодах радиусы атомов уменьшаются, а в группах увеличиваются.

В ответе укажите обозначения элементов разделяя &. Например, 11&22.

Пояснение.

Самый наименьший атомный радиус из представленных химических элементов имеет хлор, так как он относится к третьему периоду седьмой группы. Далее идет фосфор, он относится к третьему периоду пятой группы, потом алюминий третий период третьей группы и барий - шестой период второй группы.

Ответ: Cl, P, Al, Ba.

Ответ: Cl&P&Al&Ba

Источник: РЕШУ ВПР

Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева - богатое хранилище информации о химических элементах, их свойствах и свойствах их соединений, о закономерностях изменения этих свойств, о способах получения веществ, а также о нахождении их в природе. Так, например, известно, что с увеличением порядкового номера химического элемента в периодах радиусы атомов уменьшаются, а в группах увеличиваются.

В ответе укажите обозначения элементов разделяя &. Например, 11&22.

Пояснение.

Самый наименьший атомный радиус из представленных химических элементов имеет литий, так как он относится ко второму периоду первой группы. Далее идет бром, он относится к четвертому периоду седьмой группы, потом германий четвертый период четвертой группы и цезий - шестой период первой группы.

Ответ: Li, Br, Ge, Cs.

Ответ: Li&Br&Ge&Cs

Источник: РЕШУ ВПР

Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева - богатое хранилище информации о химических элементах, их свойствах и свойствах их соединений, о закономерностях изменения этих свойств, о способах получения веществ, а также о нахождении их в природе. Так, например, известно, что с увеличением порядкового номера химического элемента в периодах радиусы атомов уменьшаются, а в группах увеличиваются.

Всероссийская проверочная работа

Химия, 11 класс

Пояснения к образцу всероссийской проверочной работы

При ознакомлении с образцом проверочной работы следует иметь в виду, что задания, включенные в образец, не отражают всех умений и вопросов содержания, которые будут проверяться в рамках всероссийской проверочной работы. Полный перечень элементов содержания и умений, которые могут проверяться в работе, приведен в кодификаторе элементов содержания и требований к уровню подготовки выпускников для разработки всероссийской проверочной работы по химии. Назначение образца проверочной работы заключается в том, чтобы дать представление о структуре всероссийской проверочной работы, количестве и форме заданий, об уровне их сложности.

Образец всероссийской проверочной работы по истории

Инструкция по выполнению работы

Проверочная работа включает в себя 15 заданий. На выполнение работы по истории отводится 1 час 30 минут (90 минут).

Записывайте ответы на задания в отведенном для этого месте в работе. В случае записи неверного ответа зачеркните его и напишите рядом новый.

При выполнении работы разрешается использовать следующие дополнительные материалы:

Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева;

Таблица растворимости солей, кислот и оснований в воде;

Электрохимический ряд напряжений металлов;

Непрограммируемый калькулятор.

При выполнении заданий Вы можете использовать черновик. Записи в черновике проверяться и оцениваться не будут.

Советуем выполнить задания в том порядке, в котором они даны. Для экономии времени пропускайте задание, которое не удается выполнить сразу, и переходите к следующему. Если после выполнения всей работы у Вас останется время, Вы сможете вернуться к пропущенным заданиям.

Баллы, полученные за выполненные задания, суммируются. Постарайтесь выполнить как можно больше заданий и набрать наибольшее количество балов.

1. Из курса химии Вам известны следующие способы разделения смесей: отстаивание, фильтрование, дистилляция (перегонка), действие магнитом, выпаривание, кристаллизация. На рисунках 1-3 представлены примеры использования некоторых из перечисленных способов.

Какие из названных способов разделения смесей можно применить для очищения:

1. Стальных кнопок от древесных опилок;

2. Воздуха от распыленных в помещении мелких капель водоэмульсионной краски?

Запишите в таблицу номер рисунка и название соответствующего способа разделения смеси.

Ответ:

2. На рисунке изображена схема распределения электронов по энергетическим уровням атома некоторого химического элемента.

На основании предложенной схемы выполните следующие задания:

1. Определите химический элемент, атом которого имеет такое электронное строение;

2. Укажите номер периода и номер группы в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева, в которых расположен этот элемент;

3. Определите, к металлам или неметаллам относится простое вещество, которое образует этот химический элемент.

Ответы запишите в таблицу.

Ответ:

3. Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева - богатое хранилище информации о химических элементах, их свойствах и свойствах их соединений, о закономерностях изменения этих свойств, о способах получения веществ, а также о нахождении их в природе. Так, например, известно, что с увеличением порядкового номера химического элемента в периодах радиусы атомов уменьшаются, а в группах увеличиваются.

Учитывая эти закономерности, расположите в порядке уменьшения радиуса атомов следующие элементы: N, Al, C, Si. Запишите обозначения элементов в нужной последовательности.

Ответ: Al - Si - C - N.

4. В приведенной ниже таблице перечислены характерные свойства веществ с молекулярной и атомной кристаллическими решетками.

Характерные свойства веществ

Используя данную информацию, определите, какую кристаллическую решетку имеет:

1. Кварц (SiO2);

2. Углекислый газ (СО2).

Запишите ответ:

Кварц имеет ________________

Углекислый газ имеет _________________

Ответ: кварц (SiO2) имеет атомную кристаллическую решетку; углекислый газ (СО2) имеет молекулярную кристаллическую решетку.

Прочитайте текст и выполните задания 5-7.

Оксид серы (IV) используют в пищевой промышленности в качестве консерванта (пищвая добавка Е220). Поскольку этот газ убивает микроорганизмы, им окуривают овощехранилища и склады. Это вещество также используют для отбеливания соломы, шёлка и шерсти, то есть материалов, которые нельзя отбеливать хлором.

Промышленный способ получения этого вещества заключается в сжигании серы или сульфидов. В лабораторных условиях его получают воздействием сильных кислот на сульфиты, например, взаимодействием серной кислоты с сульфитом натрия.

При взаимодействии оксида серы (IV) с гидроксидом кальция образуется соль сульфит кальция. Это вещество применяется в промышленности как пищевая добавка Е226, консервант, для приготовления желе, мармелада, мороженого, напитков и фруктовых соков.

5. Сложные неорганические вещества условно можно распределить, то есть классифицировать, по четырем группам, как показано на схеме. В эту схему для каждой из четырех групп впишите по одной химической формуле веществ, упоминаемых в приведенном выше тексте.

Сложные вещества:

оксид -

основание -

кислота -

соль -

Ответ: оксид - SO2

основание - Ca(OH)2

кислота - H2SO4

соль - Na2SO3 или CaSO3.

6. 1. Составьте молекулярное уравнение реакции сжигания серы, о которой говорилось в тексте.

Ответ: S + O2 = SO2

2. Укажите, с каким тепловым эффектом (с поглощением или выделением теплоты) протекает эта реакция.

Ответ: реакция протекает с выделением энергии (экзотермическая).

7. 1. Составьте молекулярное уравнение упомянутой в тексте реакции между оксидом серы (IV) и гидроксидом кальция.

Ответ: Ca(OH)2 + SO2 = CaSO3 + H2O

2. Опишите признаки протекающей реакции между оксидом серы (IV) и раствором гидроксида кальция.

Ответ: в результате реакции образуется нерастворимое вещество - сульфит кальция; наблюдается помутнение исходного раствора (выпадение осадка).

8. При исследовании минерализации бутиллированной воды в ней были обнаружены следующие катионы металлов: Ag2+, Na+, Mg2+. Для проведения качественного анализа к этой воде добавили раствор CaCl2.

1. Какие изменения можно наблюдать в растворе при проведении данного опыта (концентрация вещества достаточная для проведения анализа)?

Ответ: наблюдается выпадение белого творожистого осадка.

2. Запишите сокращенное ионное уравнение произошедшей химической реакции.

Ответ: Ag+ + Cl- = AgCl↓

9. Дана схема окислительно-восстановительной реакции.

HNO3 + Cu = Cu(NO3)2 + NO2 + H2O

1. Составьте электронный баланс этой реакции.

Ответ: составлен электронный баланс.

2| N+5 +e → N+ 4

1| Cu0 -2e → Cu+2

2. Укажите окислитель и восстановитель.

Ответ: указано, что медь в степени окисления 0 является восстановителем, а HNO3 (или азот в степени окисления +5) - окислителем.

3. Расставьте коэффициенты в уравнении реакции.

Ответ: составлено уравнение реакции: 4HNO3 + Cu = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

10. Дана схема превращений:

Na2S → H2S → SO2 → BaSO3

Напишите молекулярные уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить указанные превращения.

Ответ:

1. Na2S + 2HCl = 2NaCl + H2S

2. 2H2S + 3O2 = 2SO2 + 2H2O

3.SO2 + Ba(OH)2 = BaSO3 + H2O

(Допускаются иные, не противоречащие условию задания уравнения реакций.)

Для выполнения заданий 11-13 используйте вещества, приведенные в перечне:

1. Этан

2. Ацетилен

3. Толуол

4. Метанол

5. Ацетальдегид

11. Из приведенного перечня выберите вещества, которые соответствуют указанным классам/группам органических соединений. Запишите номера структурных формул этих веществ в соответствии с названиями.

Предельный углеводород -

Одноатомный спирт -

Ответ:

Предельный углеводород - этан С2Н6

Одноатомный спирт - метанол СН3ОН.

12. В предложенные схемы химических реакций впишите структурные формулы пропущенных веществ, выбрав их из приведенного выше перечня. Расставьте коэффициенты в полученные схемы, чтобы получилось уравнение химической реакции.

1. ....... + Cl2 = CH3CH2Cl + HCl

2. ........ + Cu(OH)2 = CH3COOH + Cu2O + H2O

Ответ:

13. Толуол является сырьем для производства компонентов моторных топлив с высоким октановым числом, для получения взрывчатых веществ (тринитротолуола), фармацевтических препаратов, красителей и растворителей. Получить толуол можно в соответствии с приведенной ниже схемой превращений.

Впишите в заданную схему превращений структурную формулу вещества Х, выбрав его из предложенного выше перечня.

Запишите уравнения двух реакций, с помощью которых можно осуществить эти превращения. При записи уравнений реакций используйте структурные формулы веществ.

Ответ:

14. Одним из важных понятий в экологии и химии является "предельно допустимая концентрация" (ПДК). ПДК - это такое содержание вредного вещества в окружающей среде, присутствуя в которой постоянно данное вещество не оказывает в течение всей жизни прямого или косвенного неблагоприятного влияния на настоящее или будущее поколение, не снижает работоспособности человека, не ухудшает его самочувствия и условий жизни.

ПДК формальдегида в воздухе составляет 0.003 мг/м3. В помещении площадью 40 кв. м с высотой потолка 2,5 м с поверхности дверей, изготовленных из древесно-стружечных плит (ДСП), пропитанных фенолформальдегидной смолой, испарилось 1,2 мг формальдегида. Определите, превышена ли ПДК формальдегида в воздухе данного помещения. Предложите способ, позволяющий снизить концентрацию формальдегида в помещении.

Ответ: 1. Определен объем помещения, и определена концентрация формальдегида в нем:

V (помещения) = 40 х 2,5 = 100 куб. м

2. Сформулирован вывод о превышении ПДК; значение ПДК формальдегида в помещении превышает показатель 0,003 мг/ куб. м;

3. Сформулировано одно предложение по снижению содержания формальдегида в помещении.

Возможные варианты: замена дверей на новые, сделанные из другого материала (например, древесины); покрытие поверхности дверей пленкой, слоем лака или краски; регулярное проветривание (вентиляция) помещений.

15. Для обработки обожжённых кожных покровов применяют 5%-ный раствор перманганата калия. Рассчитайте массы перманганата калия и воды, котоые необходимы для приготовления 120 г такого раствора. Запишите подробное решение задачи.

Ответ: m(KMnO4) = 0,05 x 120 = 6 г

m(воды) = 120-6 = 114 г

ОСНОВЫ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ХИМИИ

4. Периодический закон Д. И. Менделеева и периодическая система элементов

Периодический закон Д. И. Менделеева и его обоснование с точки зрения электронного строения атомов.

Открытие периодического закона и разработка периодической системы химических элементов Д. И. Менделеевым явились вершиной развития химии в XIX в. Обширная сумма знаний о свойствах 63 элементов, известных к тому времени, была приведена в стройный порядок.

Менделеев считал, что основной характеристикой элементов являются

их атомные веса, и в 1869 г. впервые сформулировал периодический закон:

Свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины атомных весов элементов.

Несмотря на всю огромную значимость такого открытия, периодический закон и система Менделеева представляли лишь гениальное эмпирическое обобщение фактов, а

их физический смысл долгое время оставался непонятным. Причина этого заключалась в том, что в XIX в . совершенно отсутствовали какие-либо представления о сложности строения атома.

Данные о строении ядра и о распределении электронов в атомах позволяют рассмотреть периодический закон и периодическую систему элементов с фундаментальных физических позиций. На базе современных представлений периодический закон формулируется так:

Свойства простых веществ, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины заряда ядра атома (порядкового номера).

Периодическая таблица и электронные конфигурации атомов. В настоящее время известно более 500 вариантов изображения периодической системы: это различные формы передачи периодического закона.

Первым вариантом системы элементов, предложенным Д. И. Менделеевым 1 марта 1869 г., был так называемый вариант длинной формы. В этом варианте периоды располагались одной строкой. В декабре 1870 г. он опубликовал второй вариант периодической системы - так называемую короткую форму. В этом варианте периоды разбиваются на ряды, а группы - на подгруппы (главную и побочную).

В периодической системе по горизонтали имеется 7 периодов, из них первые три называются малыми, а остальные - большими. В первом периоде находится 2 элемента, во втором и третьем - по 8, в четвертом и пятом - по 18, в шестом - 32, в седьмом (незавершенном) -

2 1 элемент. Каждый период, за исключением первого” начинается щелочным металлом и заканчивается благородным газом (7-й период - незаконченный).

Все элементы периодической системы пронумерованы в том порядке, в каком они следуют друг за другом. Номера элементов называются порядковыми или атомными номерами.

В системе 10 рядов. Каждый малый период состоит из одного ряда, каждый большой период - из двух рядов: четного (верхнего) и нечетного (нижнего). В четных рядах больших периодов (четвертом, шестом, восьмом и десятом) находятся одни металлы, и свойства элементов в ряду слева направо изменяются слабо. В нечетных рядах больших периодов (пятого, седьмого и девятого) свойства элементов в ряду слева направо изменяются, как у типических элементов

Основным признаком, по которому элементы больших периодов разделены на два ряда, является их степень окисления. Их одинаковые значения дважды повторяются в периоде с ростом атомных масс элементов. Например, в четвертом периоде степени окисления элементов от К до Mn изменяются от +1 до +7, затем следует триада Fe, Со, Ni (это элементы четного ряда), после чего наблюдается такое же возрастание степеней окисления у элементов от Cu до Br (это элементы нечетного ряда). То же мы видим в остальных больших периодах, исключая седьмой, который состоит из одного (четного) ряда. Дважды повторяются в больших периодах и формы соединений элементов.

В шестом периоде вслед за лантаном располагаются 14 элементов с порядковыми номерами 58-71, называемых лантаноидами (слово “лантаноиды” означает подобные лантану”, а “актиноиды” - “подобные актинию”). Иногда их называют лантанидами и актинидами, что означает следующие за лантаном, следующие за актинием)

. Лантаноиды помещены отдельно внизу таблицы, а в клетке звездочкой указано на последовательность их расположения в системе: La-Lu. Химические свойства лантаноидов очень сходны. Например, все они являются реакционно-способными металлами, реагируют с водой с образованием гидроксида и водорода. Из этого следует, что у лантаноидов сильно выражена горизонтальная аналогия.

В седьмом периоде 14 элементов с порядковыми номерами 90-103 составляют семейство актиноидов. Их также помещают отдельно - под лантаноидами, а в соответствующей клетке двумя звездочками указано на последовательность их расположения в системе: Ас-Lr. Однако в отличие от лантаноидов горизонтальная аналогия у актиноидов выражена слабо. Они в своих соединениях проявляют больше различных степеней окисления. Например, степень окисления актиния +3, а урана +3, +4, +5 и +6. Изучение химических свойств актиноидов крайне сложно вследствие неустойчивости их ядер.

В периодической системе по вертикали расположены восемь групп (обозначены римскими цифрами). Номер группы связан со степенью окисления элементов, проявляемой ими в соединениях. Как правило, высшая положительная степень окисления элементов равна номеру группы. Исключением являются фтор - его степень окисления равна -1; медь, серебро, золото проявляют степень окисления +1, +2 и +3; из элементов VIII группы степень окисления +8

известна только для осмия, рутения и ксенона.

В VIII группе размещены благородные газы. Ранее считалось, что они не способны образовывать химические соединения.

Каждая группа делится на две подгруппы - главную и побочную, что в периодической системе -подчеркивается смещением одних вправо, а других влево. Главную подгруппу составляют типические элементы (элементы второго и третьего периодов) и сходные с ними по химическим свойствам элементы больших периодов. Побочную подгруппу составляют только металлы

- элементы больших периодов. VIII группа отличается от остальных. Кроме главной подгруппы гелия она содержит три побочные подгруппы: подгруппу железа, подгруппу кобальта и подгруппу никеля.

Химические свойства элементов главных и побочных подгрупп значительно различаются. Например, в VII группе главную подгруппу составляют неметаллы

F , С1, Вг, I, А t, побочную - металлы М n , Т c, R е. Таким образом, подгруппы объединяют наиболее сходные между собой элементы.

Все элементы, кроме гелия, неона и аргона, образуют кислородные соединения; существует всего 8 форм кислородных соединений. В периодической системе их часто изображают общими формулами, расположенными под каждой группой в порядке возрастания степени окисления элементов:

R 2 O, R О, R 2 O 3 , RO 2 , R 2 O 5 , R О 3 , R 2 O 7 , RO 4 , где R - элемент данной группы. Формулы высших оксидов относятся ко всем элементам группы (главной и побочной), кроме тех случаев, когда элементы не проявляют степени окисления, равной номеру группы.

Элементы главных подгрупп, начиная с IV группы, образуют газообразные водородные соединения, форм таких соединений 4. Их также изображают общими формулами в последовательности

R Н 4 , R Н 3 , R Н 2 , R Н. Формулы водородных соединений располагаются под элементами главных подгрупп и только к ним относятся.

Свойства элементов в подгруппах закономерно изменяются: сверху вниз усиливаются металлические свойства и ослабевают неметаллические. Очевидно, металлические свойства наиболее сильно

выражены у ф ранция, затем у цезия; неметаллические - у фтора, затем - у кислорода.

Наглядно проследить периодичность свойств элементов можно и исходя из рассмотрения электронных конфигураций атомов.

Число электронов, находящихся на внешнем уровне в атомах элементов, располагающихся в порядке увеличения порядкового номера, периодически повторяется. Периодическое изменение свойств элементов с увеличением порядкового номера объясняется периодическим изменением строения их атомов, а именно числом электронов на их внешних энергетических уровнях. По числу энергетических уровней в электронной оболочке атома элементы делятся на семь периодов. Первый период состоит из атомов, в которых электронная оболочка состоит из одного энергетического уровня, во втором периоде - из двух, в третьем - из трех, в четвертом - из четырех и т. д. Каждый новый период начинается тогда, когда начинает заполняться новый энергетический уровень.

В периодической системе каждый период начинается элементами, атомы которых на внешнем уровне имеют один электрон, - атомами щелочных металлов - и заканчивается элементами, атомы которых на внешнем Уровне имеют

2 (в первом периоде) или 8 электронов (во всех последующих) - атомами благородных газов.

Далее мы видим, что внешние электронные оболочки сходны у атомов элементов (Li, Na, К, Rb, Cs); (Ве, Mg, Са, Sr); (F, Сl, Вг, I); (Не, Nе, Аг, Kr, Хе) и т. д. Именно поэтому каждая из вышеприведенных групп элементов

оказывается в определенной главной подгруппе периодической таблицы: Li, Na, К, Rb, Cs в I группе, F, Сl, Вг, I - в VII и т. д. Именно вследствие сходства строения электронных оболочек атомов сходны их физические и химические свойства.

Число главных подгрупп определяется максимальным числом элементов на энергетическом уровне и равно 8. Число переходных элементов (элементов побочных подгрупп) определяется максимальным числом электронов на d-подуровне и равно 10 в каждом из больших периодов.

Поскольку в периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева одна из побочных подгрупп содержит сразу три переходных элемента, близких по химическим свойствам (так называемые триады Fe-Со-Ni, Ru-Rh-Pd, Os-Ir-Pt), то число побочных подгрупп, так же как и главных, равно 8.

По аналогии с переходными элементами число лантаноидов и актиноидов, вынесенных внизу периодической системы в виде самостоятельных рядов, равно максимальному числу электронов на

f-подуровне, т. е. 14.

Период начинается элементом, в атоме которого на внешнем уровне находится один s-электрон: в первом периоде это водород, в остальных - щелочные металлы. Завершается период благородным газом: первый - гелием (1

s 2 ), остальные периоды - элементами, атомы которых на внешнем уровне имеют электронную конфигурацию ns 2 np 6 .

Первый период содержит два элемента: водород (Z=1) и гелий (Z= 2). Второй период начинается элементом литием

(Z= 3) и завершается неоном (Z = 10). Во втором периоде восемь элементов. Третий период начинается с натрия (Z= 11), электронная конфигурация которого 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 . С него началось заполнение третьего энергетического уровня. Завершается оно у инертного газа аргона (Z = 18), Зs- и 3p-подуровни которого полностью заполнены. Электронная формула аргона: 1s 2 2s 2 2p 6 Зs 2 3p 6 . Натрий - аналог лития, аргон - неона. В третьем периоде, как и во втором, восемь элементов.

Четвертый период начинается калием (Z= 19), электронное строение которого выражается формулой 1s

2 2s 2 2p 6 3s 2 3p64s 1 . Его 19-й электрон занял 4s-подуровень, энергия которого ниже энергии Зd-подуровня. Внешний 4s-электрон придает элементу свойства, сходные со свойствами натрия. У кальция (Z = 20) 4s-подуро-вень заполнен двумя электронами: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3р 6 4s 2 . С элемента скандия (Z = 21) начинается заполнение Зd-подуровня, так как он энергетически более выгоден, чем 4р-подуровень. Пять орбиталей 3d-подуровня могут быть заняты десятью электронами, что осуществляется у атомов от скандия до цинка (Z = 30). Поэтому электронное строение Sc соответствует формуле 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 1 4s 2 , а цинка - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 . В атомах последующих элементов вплоть до инертного газа криптона (Z=36) идет заполнение 4p-подуровня. В четвертом периоде 18 элементов.

Пятый период содержит элементы от рубидия (Z=37) до инертного газа ксенона (Z = 54). Заполнение их энергетических уровней идет так же, как у элементов четвертого периода: после Rb и Sr у десяти элементов от иттрия

(Z = 39) до кадмия (Z=48) заполняется 4d-подуровень, после чего электроны занимают 5p-подуровень. В пятом периоде как и в четвертом, 18 элементов.

В атомах элементов шестого периода цезия

(Z= 55) и бария (Z = 56) заполняется 6s-подуровень. У лантана (Z= 57) один электрон поступает на 5d-подуровень, после чего заполнение этого подуровня приостанавливается, а начинает заполняться 4f-поАуровень, семь орбиталей которого могут быть заняты 14 электронами. Это происходит у атомов элементов лантаноидов с Z = 58 - 71. Поскольку у этих элементов заполняется глубинный 4f-подуровеиь третьего снаружи уровня, они обладают весьма близкими химическими свойствами. С гафния (Z = 72) возобновляется заполнение d-подуровня и заканчивается у ртути (Z = 80), после чего электроны заполняют 6p - подуровень. Заполнение уровня завершается у благородного газа радона (Z= 86). В шестом периоде 32 элемента.

Седьмой период - незавершенный. Заполнение электронами электронных уровней аналогично шестому периоду. После заполнения 7s-подуровня у Франция (Z = 87) и радия

(Z = 88) электрон актиния поступает на 6d-подуровень, после которого начинает заполняться 5f-подуровень 14 электронами. Это происходит у атомов элементов актиноидов с Z = 90 - 103. После 103-го элемента идет заполнение б d-подуровня: у курчатовия (Z = 104), нильсбория (Z = 105), элементов Z = 106 и Z = 107. Актиноиды, как и лантаноиды, обладают многими сходными химическими свойствами.

Хотя 3 d-подуровень заполняется после 4s-подуровня, в формуле он ставится раньше, так как последовательно записываются все подуровни данного уровня.

В зависимости от того, какой подуровень последним заполняется электронами, все элементы делят на четыре типа (семейства).

s-Элементы : заполняется электронами s-подуровень внешнего уровня. К ним относятся первые два элемента каждого периода. р-Элементы: заполняется электронами р-подуровень внешнего уровня. Это последние 6 элементов каждого периода (кроме первого и седьмого). d-Элементы: заполняется электронами d-подуровень второго снаружи уровня, а на внешнем уровне остается один или два эле трона (у Pd - нуль). К ним относятся элементы вставных декад больших периодов, расположенных между s- и р-элементами (их также называют переходными элементами). f-Элементы: заполняется электронами f-подуровень третьего снаружи уровня, а на внешнем уровне остается два электрона. Это лантаноиды и актиноиды.

В периодической системе s-элементов 14, р-элементов 30, d-элементов 35, f-элементов 28. Элементы одного типа имеют ряд общих химических свойств.

Периодическая система Д. И. Менделеева является естественной классификацией химических элементов по электроны структуре их атомов. Об электронной структуре атома, а значит, и свойствах элемента судят по положению элемента в соответствующем периоде и подгруппе периодической системы. Закономерностями заполнения электронных уровней объясняется различное число элементов в периодах.

Таким образом, строгая периодичность расположения элементов в периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева полностью объясняется последовательным характером заполнения энергетических уровней.

Теория строения атомов объясняет периодическое изменение свойств элементов. Возрастание положительных зарядов атомных ядер от 1 до 107 обусловливает периодическое повторение строения внешнего энергетического уровня. А поскольку свойства элементов в основном зависят от числа электронов на внешнем уровне, то и они периодически повторяются. В этом - физический смысл периодического закона.

В малых периодах с ростом положительного заряда ядер атомов возрастает число электронов на внешнем уровне (от 1 до 2 - в первом периоде, и от 1 до 8 - во втором и третьем периодах), что объясняет изменение свойств элементов: в начале периода (кроме первого периода) находится щелочной металл, затем металлическиесвойства постепенно ослабевают и усиливаются свойства неметаллические.

В больших периодах с ростом заряда ядер заполнение уровней электронами происходит сложнее, что объясняет и более сложное изменение свойств элементов по сравнению с элементами малых периодов. Так, в четных рядах больших периодов с ростом заряда число электронов на внешнем уровне остается постоянным и равно 2 или 1. Поэтому, пока идет заполнение электронами следующего за внешним (второго снаружи) уровня, свойства элементов в этих рядах изменяются крайне медленно. Лишь в нечетных рядах, когда с ростом заряда ядра увеличивается число электронов на внешнем уровне (от 1 до 8), свойства элементов начинают изменяться так же, как у типических.

В свете учения о строении атомов становится обоснованным разделение Д.И. Менделеевым всех элементов на семь периодов. Номер периода соответствует числу энергетических уровней атомов, заполняемых электронами. Поэтому s-элементы имеются во всех периодах, р-элементы - во втором и последующих, d-элементы - в четвертом и последующих и f-элементы - в шестом и седьмом периодах.

Легко объяснимо и деление групп на подгруппы, основанное на различии в заполнении электронами энергетических уровней. У элементов главных подгрупп заполняются или s-подуровни (это s-элементы), или р-подуровни (это р-элементы) внешних уровней. У элементов побочных подгрупп заполняется (d-подуровень второго снаружи уровня (это d-элементы). У лантаноидов и актиноидов заполняются соответственно 4f- и 5f-подуровни (это f-элементы). Таким образом, в каждой подгруппе объединены элементы, атомы которых имеют сходное строение внешнего электронного уровня. При этом атомы элементов главных подгрупп содержат на внешних уровнях число электронов, равное номеру группы. В побочные же подгруппы входят элементы, атомы которых имеют на внешнем уровне по д ва или по одному электрону.

Различия в строении обусловливают и различия в свойствах элементов разных подгрупп одной группы. Так, на внешнем уровне атомов элементов подгруппы галогенов имеется по семь электронов подгруппы марганца - по два электрона. Первые - типичные металлы, а вторые - металлы.

Но у элементов этих подгрупп есть и общие свойства: вступая в химические реакции, все они (за исключением фтора F) могут отдавать по 7 электронов на образование химических связей. При этом атомы подгруппы марганца отдают 2 электрона с внешнего и 5 электронов со следующего за ним уровня. Таким образом, у элементов побочных подгрупп валентными являются электроны не только внешних, но и предпоследних (вторых снаружи) уровней, в чем состоит основное различие в свойствах элементов главных и побочных подгрупп.

Отсюда же следует, что номер группы, как правило, указывает число электронов, которые могут участвовать в образовании химических связей. В этом - физический смысл номера группы.

Итак, строение атомов обусловливает две закономерности: 1) изменение свойств элементов по горизонтали - в периоде слева право ослабляются металлические и усиливаются неметаллические свойства; 2) изменение свойств элементов по вертикали - в подгруппе с ростом порядкового номера усиливаются металлические свойства и ослабевают неметаллические. В таком случае элемент (и клетка системы) находится на пересечении горизонтали и вертикали, что определяет его свойства. Это помогает находить и писывать свойства элементов, изотопы которых получают искусственным путем.