Химия - учебно-практический справочник
Периодический закон и периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева - Общая химия
Современная формулировка периодического закона: свойства химических элементов, простых веществ, а также состав и свойства соединений находятся в периодической зависимости от значений зарядов ядер атомов.
Периодическая система имеет форму таблицы. Существуют краткий и полный варианты системы. Краткий вариант используют чаще, поскольку он удобнее и компактнее.
Составляющие периодической системы: семь периодов и восемь групп.
Период — горизонтальный ряд химических элементов, расположенных в порядке возрастания зарядов ядер их атомов, начинается со щелочных металлов и заканчивается инертными газами (первый период начинает водород).
|
Периоды |
|
|
малые |
большие |
|
1, 2, 3 периоды включают элементы только главных подгрупп |
4, 5, 6, 7 периоды включают элементы как главных, так и побочных подгрупп |
Периоды нумеруют арабскими цифрами.
Группа — столбик элементов в коротком варианте периодической системы или два столбика в длинном варианте. Периодическая система содержит восемь групп элементов. Их принято нумеровать римскими цифрами. Каждая группа состоит из двух подгрупп — главной и побочной. Главные подгруппы обозначены в периодической системе буквой а, побочные — буквой b.
По электронному строению атомов различают s-, р-, d- и f-элементы.
Номер периода, в котором размещен элемент, указывает на количество энергетических уровней в его атоме, а номер группы — на количество электронов на внешнем уровне и максимальное значение валентности.
Радиусы атомов элементов в периоде уменьшаются слева направо, а в группе (подгруппе) возрастают сверху вниз.
Химический характер элемента обусловлен химическими свойствами его простого вещества.
Металлический характер элементов и активность металлов усиливаются в периодах справа налево, а в главных подгруппах — сверху вниз.
Неметаллический характер элементов и активность неметаллов усиливаются в периодах слева направо, а в главных подгруппах — снизу вверх.
Типичные металлические элементы находятся в левом нижнем углу полного варианта периодической системы, а типичные неметаллические элементы — в правом верхнем углу.
Существует связь между химическими свойствами высших оксидов, соответствующих гидроксидов и размещением элементов в периодической системе.
Основные свойства высших оксидов и гидроксидов усиливаются в периодах справа налево, в главных подгруппах — сверху вниз, а кислотные свойства — в противоположных направлениях.
Соединения типичных металлических элементов с водородом имеют ионное строение и напоминают соли. Соединения типичных неметаллических элементов с водородом состоят из молекул. Их водные растворы являются кислотами.
Щелочные металлы. I группа, главная подгруппа, типичные металлы.
Температура кипения и плавления
Увеличиваются радиус атома, плотность, электроотрицательность, электропроводность, химическая активность
С водой образуют щелочи — растворимые основания с общей формулой М(ОН), где М — металл.
Щелочноземельные металлы составляют главную подгруппу II группы (Mg, Са, Sr, Ва, Ra) — сильные восстановители, однако слабее щелочных. С водой образуют щелочи — М(ОН)2;Mg(OH)2 к щелочам не относится.
Инертные газы (благородные), входящие в главную подгруппу VIII группы (Не, Ne, Ar, Кг, Хе, Rn), — неметаллы. Они состоят из атомов.
Галогены — неметаллы главной подгруппы VII группы (F, Cl, Br, I). Неметаллические свойства наиболее сильны у F. Реакционная способность галогенов ослабляется в ряду F—Сl—Вr—I. Поэтому предыдущий элемент способен вытеснять следующие в кислотах типа НГ (Г — галоген) и их солей. В таком случае активность F2 > Сl2 > Вr2 > I2. Закономерно изменяются физические свойства галогенов с ростом порядкового номера: фтор — газ, который трудно сжижается, хлор — легко сжижающийся газ, бром — жидкость, иод — твердое вещество.
Наивысшим результатом творческой деятельности Дмитрия Ивановича Менделеева (1834-1907) было открытие им в 1869 г. периодического закона и создание периодической системы элементов. Выдающейся работой Менделеева является его книга «Основы химии», в которой впервые вся неорганическая химия изложена с точки зрения периодического закона. Ученый предсказал существование новых и исправил атомную массу ряда известных элементов. Проводил исследования в различных областях химии.
ПРОВЕРЬТЕ СЕБЯ
1. Высший оксид химического элемента I группы имеет относительную молекулярную массу 94. Назовите элемент.
2. Относительная молекулярная масса гидроксида металла, который находится во II группе главной подгруппы, равна 56. Назовите этот металл.
3. Назовите по два элемента, наиболее подобных
А стронцию
Б хлору
В калию
Г гелию
4. Элемент VI группы образует оксид, его содержание в оксиде составляет 50%. Определите этот элемент.
5. При взаимодействии двухвалентного металла массой 2 г с кислородом образовался оксид массой 2,8 г. Определите этот металл.
6. Реагируют ли между собой высшие оксиды элементов с порядковыми номерами 4 и 19? Запишите уравнение реакции.
7. Трехвалентный металл массой 0,9 г при взаимодействии с соляной кислотой вытеснил водород объемом 1,12 л (при н. у.). Определите, какой это металл.
8. На основании каких общих свойств элементы-галогены объединены в естественную группу? Ответ объясните уравнениями реакций (где это возможно).
9. В результате взаимодействия двухвалентного металла массой 6 г с соляной кислотой выделился водород с количеством вещества 0,25 моль. Назовите этот металл, найдите его относительную атомную массу.
10. Какой из элементов — литий или калий — имеет более выраженные металлические свойства?
11. Какие соединения с водородом образуют элементы главной подгруппы VI группы? Назовите наиболее и наименее сильное из этих соединений.
12. Один из элементов, предсказанных Д. И. Менделеевым, образует оксид, массовая доля кислорода в котором составляет 0,305. Элемент проявляет в этом оксиде степень окисления, равную +4. Определите относительную атомную массу этого элемента и назовите его.
13. Элемент образует высший оксид состава EO3. С водородом этот же элемент образует летучее соединение, в котором массовая доля водорода составляет 5,88%. Вычислите относительную атомную массу элемента, назовите его.
14. Высший оксид химического элемента V группы имеет относительную молекулярную массу 142. Назовите химический элемент, составьте формулу оксида и соответствующей кислоты.
15. Назовите элемент И группы, массовая доля которого в гидроксиде составляет 54,05%.
ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ
1. Укажите элемент, металлические свойства которого выражены в наибольшей степени.
А сера
Б фтор
В калий
Г железо
Д литий
2. Укажите элемент, неметаллические свойства которого выражены в наибольшей степени.
А углерод
Б сера
В хлор
Г азот
Д фтор
3. Формула высшего оксида элемента E2O3. Среди приведенных формул оксидов элементов укажите те, которые образуют высшие оксиды такого же состава в зависимости от размещения элементов в периодической системе.
А Р2O3
Б Аl2O3
В Сr2O3
Г В2O3
Д Fe2O3
4. Летучее соединение с водородом имеет формулу НE. Среди приведенных формул соединений элементов укажите те, которые образуют летучие соединения с водородом такого же состава в зависимости от размещения элементов в периодической системе.
A LiH
Б HI
В КН
Г HCl
Д НВr
5. Укажите ряд химических элементов, расположенных в порядке возрастания их атомного радиуса.
A Na, Mg, Al S
Б Li, Na, К, Rb
В P, S, Cl, Ar
Г V, Cr, Mn, Fe
6. Сколько электронов в ионе Be2+?
А 4
Б 2
В 3
Г 1
7. Укажите элемент, атом которого имеет наименьшее количество протонов.
А С
Б Мg
В К
Г Аr
8. Укажите элемент, атом которого имеет наибольшее количество нейтронов.
A Sc
Б As
В Мn
Г Са
9. Укажите нуклонное число кальция.
А 20
Б 30
В 40
Г 10
10. Какое значение протонного числа имеет элемент фтор?
А 18
Б 19
В 9
Г 10
11. Суммарное количество протонов в ионе Na+ составляет
А 10
Б 11
В 9
Г 8
12. Суммарное количество электронов в ионе Мg2+ составляет
А 10
Б 11
В 9
Г 8
13. Укажите элемент кобальт с соответствующими протонным и нуклонным числами.
14. Укажите элемент, атом которого имеет наибольшее количество электронов.
A Si
Б N
В О
Г Cl
15. Сколько электронов в ионе S2-?
А 16
Б 17
В 18
Г 14