Часть 1. Введение в неорганическую химию. Общие закономерности.

Принципы классификации химических элементов на основе периодической системы Менделеева

Периодический закон является фундаментальным законом природы, отражающим единство количественной(заряд ядра, число электронов, атомная масса) и качественной ( распределение электронов, совокупность свойств) характеристик элементов.

Существуют 2 типа периодичности:

1)Горизонтальная (групповая, типовая, электронная, контракционная аналогии);

2)Вертикальная (лонтаноидное сжатие, триады металлов);

1.1.Групповая аналогия формируется по наиболее общему признаку – одинаковому числу валентных электронов – без учета типа валентных орбиталей(s, p, d, f). Групповая аналогия наблюдается в высшей степени окисления, соответствующей номеру группы. В групповой аналогии объединяются главная и побочные группы.

Например. IIIгруппу объединены эл-ты B, Al, Ga, In, Tl (ns2np1) и эл-ты подгруппы скандия [ns2(n-1)d1], имеющие одинаковое число вал-х эл-в, равное 3. Такое же положение характерно и для других групп системы.

1.2.Типовая аналогия (аналогия между элементами в подгруппах), характеризует более глубокую аналогию между элементами по сравнению с групповой, что находит свое отражение в закономерностях изменения свойств, как самих элементов, так и их соединений. Типовая аналогия характеризуется одинаковым числом валентных электронов, одним типом орбиталей и проявляется в высшей и промежуточных степенях окисления.

Например. В IIIгруппе B, Al, Ga, In, Tl образующие главную подгруппу-А , являются тип-аналогами, по сколько для них характерен один тип валентных электронов (ns2np1). Элементы группы скандия(Sc, Y, La, Ac) – побочная группа – В, также является тип-аналогами с [ns2(n-1)d1] вал. эл. Конфигурацией.

1.3.Электронна аналогия.

Элементы малых периодов(2ого и 3ого) с точки зрения электронного строения характеризуются качественным своеобразием по сравнению со всеми остальными элементами. Оно заключается в том, что у элементов 2ого и 3ого периодов отсутствуют d и f уровни. Что касается s-элементов (1ый период) то аналогичная ситуация наблюдается для элементов больших периодов.

Полные электронные аналогии имеют сходное чтроение во всех степенях окисления. Характерно для элементов малых периодов(1, 2, 3).

Например: подгруппа элементов( главная, побочная)

Неполные электронные аналоги имеют полное сходство в электронных структурах только в некоторых степенях окисления.

Например.

S – [Ne]10s2sp4 Se – [Ar]183d104s24p4

S+6 – [Ne]10 Se+6 – [Ar]183d10

S+4 – [Ne]103s03p2 Se+4 [Ar]18 3d104s04p2

1.4. Контракционная аналогия характерна для периодов 5 и 6. Характеризуется близостью химических свойств из-за d и f сжатия.

2.1 Лантаноидное сжатие — явление уменьшения ионных радиусов химических элементов, входящих в группу лантаноидов (атомный номер 58—71), которое приводит к меньшим, по сравнению с ожидаемыми, величинам ионных радиусов последующих элементов, начиная с 72 (гафний). Характерно для d и f элементов. Характерна близость свойств электронов.

2.2. Триады металлов – характерно для VIII группы(d)

Fe – Co – Ni Ru – Rh – Pd

Os – Ir – Pt Ge – As Pb – Bi

При заполнении электронами с анти параллельными спинами происходит малое изменение энергетических и размерных характеристик атомов.

Периодичность изменения степеней окисления.

1)Высш. Ст. окисления=№группы

2)Низш. Ст. ок. = 8- №гр.

3)Отриц. Ст. ок. имеют только неМет.

4)Четные группы имеют четные степени окисления( S -2, +4, +6)

5) для нечет. Групп – нечетные ст. ок. ( Cl -1, +1, +3, +5, +7)

Классификация простых веществ: Металлы(98) и неметаллы(22).

Условная граница между металлами и неметаллами лежит на диагонали

B-Al

Si – Ge

As- Sb

Te-Po

Граница Цинтля

Находится между IIIA и IVA групп, слева - элементы с дефицитом вал. электронов, справа – с избытком.