Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Саратовский Государственный Аграрный Университет им. Н.И. Вавилова

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Методичк Рязановой

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

30.04.2015

Размер:

6.89 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 67 / 187 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 > Следующая >>>

Раскрытие электронного строения атомов позволило понять сущность периодического закона и периодической системы. Применение этого закона в различных областях науки и техники, новые открытия подтверждают пророческие слова Д.И. Менделеева: «Периодическому закону будущее не грозит разрушением, а только надстройку и развитие обещает».

Значение периодического закона и периодической системы для решения учебных проблем

Необходимо научиться с помощью периодической системы характеризовать химические свойства элемента.

Для этого нужно уметь «читать» периодическую систему, использовать цифры периодической системы как шифр, который можно перевести на обычный язык, описывающий свойства элементов.

Характеризовать свойства элемента можно на разном уровне, в самых общих чертах или более детально.

Алгоритм характеристики строения атома:

1.Порядковый номер элемента (№).

2.Заряд ядра атома (Z).

3.Число протонов в ядре атома (р+).

4.Относительная атомная масса атома (Аr).

5.Число нейтронов в ядре атома (n0).

6.Общее число электронов в атоме (е–).

7.Номер периода → число энергетических уровней.

8.Номер группы, подгруппа (главная или побочная → число е– на внешнем уровне атома):

8.1.Главная подгруппа – число е– на внешнем уровне равно номеру группы.

8.2.Побочная подгруппа – число е– на внешнем уровне равно 2, независимо от номера группы (или 1).

9.Оценить, металлом или неметаллом является элемент.

10.Определить, к какому электронному семейству относится элемент (s, p или d)

икаким по счету среди элементов данного электронного семейства он является.

11.Составить электронную формулу, подчеркнуть валентные электроны:

11.1.Для элемента главной подгруппы – электроны внешнего уровня.

11.2.Для элемента побочной подгруппы – электроны внешнего уровня и d-подуровня предпоследнего уровня.

12.Составить электронно-графические формулы: показать распределение валентных электронов на уровнях и подуровнях (на основании правила Хунда) в нормальном

ивозбужденном состоянии.

13.Назвать степени окисления, характерные для элемента.

13.1.Для металла – положительная степень окисления, равная числу е–, ко-

торые он может отдавать.

13.2.Для неметалла – отрицательная степень окисления, равная числу е–, ко-

торые он принимает для завершения внешнего уровня до 8 е– (а также поло-

жительные степени окисления, если он может отдавать е–).

14.Написать формулы важнейших соединений, соответствующих степеням окисления элементов (оксидов и гидроксидов, водородных соединений).

15.Охарактеризовать свойства важнейших соединений.

16.Показать значение данного элемента и его соединений для растений, для сельского хозяйства, для промышленности.

Пример:

атом

1)№ 16

2)+16 (заряд ядра)

3)16 протонов (16 р+)

4)Аr = 32

5)16 нейтронов (16 n0)

6)Всего 16 е–

7)III период – 3 энергетических уровня

8)VI группа, главная подгруппа – 6 е– на внешнем уровне

9)неметалл (принимает электроны, но может и отдавать)

10)4-й р-элемент

11)Электронная формула: 1s22s22p63s23p4

вал. е–

12) Распределение валентных электронов на орбиталях:

Нормальное состояние

Возбужденное состояние

– – – – –

↑

–

↑↓ ↑ ↑

S•

↑

3 ↑↓

↑ ↑ – – –

S••

↑

3 ↑

13)Степени окисления: −2, +4, +6

14)Водородные соединения и их производные:

H2S	→	H2S (раствор) →	соли: сульфиды (Na2S)
газ		сероводородная кислота	гидросульфиды (NaHS)
		(слабая)	полисульфиды (CaS2, NaS2)
Кислородные соединения:
SО2	→	H2SО3 →	соли: сульфиты (Na2SО3)
сернистый		сернистая кислота	гидросульфиты (NaHSО3)
газ		(слабая)
SО3	→	H2SО4 →	соли: сульфаты (Na2SО4)
серный		серная кислота	гидросульфаты (NaHSО4)
ангидрид		(сильная)

15) Свойства серной кислоты Серная кислота проявляет кислотные свойства (взаимодействует с основаниями,

основными оксидами, солями, металлами). H2SО4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O H2SО4 + CuO = CuSO4 + H2O

Качественные реакции на серную кислоту и сульфаты: H2SО4 + ВaСl2 = ВaSO4↓ + 2HСl

Особенности взаимодействия с металлами:

1) Н2SO4 + Zn = ZnSO4 + H2↑

разб.

2) 2Н2SO4 + Zn = ZnSO4 + SO2 + 2H2O

конц.

Концентрированная серная кислота пассивирует Аl, Fe, Cr:

3Н2SO4 + 2Fe = Fe2O3 + 3SO2 +6H2O

конц. пленка

Диссоциация серной кислоты: H2SO4 H+ + НSO−4

HSO−	H+ + SO2	−
4	4

16) Значение серы и ее соединений Сера входит в состав белков растений и животных.

Растения усваивают серу из сульфатов, в них происходит восстановление SO 24− (S ) до

S2−, в виде которой сера включается в состав белков. Сера убивает грибки и некоторых вредителей, ее используют для опыления растений и опрыскивания в виде водных коллоидных растворов.

Сероводород является продуктом разложения белковых веществ. Некоторые полисульфиды применяются как инсектициды (сольбар – BaS2, известково-серный раствор (ИСР) – смесь полисульфидов кальция).

	Таблица 9
	ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ЗАКОН Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА
Формулировка	Свойства простых тел, а также формы и свойства
Д.И. Менделеева	соединений элементов находятся в периодиче-
(1869 г.)	ской зависимости от величин атомных весов
	элементов
	Свойства элементов, а также формы и свойства
Современная	соединений элементов находятся в периодиче-
формулировка	ской зависимости от величин зарядов ядер их
	атомов

Будущее не грозит периодическому закону разрушением, а только надстройку и развитие обещает

Д.И. Менделеев

Постижение полного смысла системы представляет собой задачу бездонной глубины, к решению которой человек будет вечно стремиться, как к одной из недосягаемых и непостижимых до конца истин

С.А. Щукарев

Периодическую систему элементов следует рассматривать в конкретных условиях пространства и времени.

При сверхвысоких температурах атом лишается электронов, высокое давление меняет их расположение в атомах.

При этих условиях атомы перестают подчиняться периодическому закону.

Сернистый газ SO2 применяется для окуривания складов с целью уничтожения плесневых грибков.

Если сернистый газ является побочным продуктом производства (например, металлургического) и не улавливается полностью, то он загрязняет атмосферу, нарушает экологическое равновесие, способствует выпадению кислотных дождей. Организация малоотходного производства, улавливание сернистого газа и восстановление его до свободной серы позволяетрешатьэкологическиепроблемыинакапливатьсерудляполучениясернойкислоты.

В качестве макроудобрения используют сульфат калия, в качестве микроудобрений – сульфаты цинка, марганца и др.

Сульфат кальция (гипс) СаSO4·2H2O применяют для химической мелиорации щелочных и засоленных почв. Гипсование улучшает плодородие почвы.

Сульфаты FeSO4·7H2O и CuSO4·5H2O применяют в сельском хозяйстве как ядохимикаты.

Серную кислоту называют хлебом промышленности (производство минеральных удобрений, ядохимикатов, получение красителей, лекарственных веществ, применение в текстильной и кожевенной промышленности, в медицине и ветеринарии).

Таблица 10

ПЕРИОДИЧЕСКОЕ ИЗМЕНЕНИЕ РАДИУСОВ АТОМОВ ЭЛЕМЕНТОВ В ПЕРИОДАХ

Общая		В периоде с увеличением порядкового номера элемента
закономерность:			радиусы атомов (R) уменьшаются


	Увеличение заряда ядра			Количество электронных уровней
	Увеличение заряда ядра			постоянно
				постоянно

Усиление притяжения к ядру

В малых периодах тенденция к уменьшению радиусов проявляется четко

2 период

Элемент	Li	Be	B	C	N	O	F	∆ra = 0,091	Ne

R, нм	0,155	0,113	0,091	0,077	0,074	0,066	0,064		0,060
R, нм	0,155	0,113	0,091	0,077	0,074	0,066	0,064		0,060

3 период

Элемент

∆ra = 0,090

R, нм

0,189

0,160

0,143

0,134

0,130

0,104

0,099

0,192

Уменьшение радиуса в ряду

Уменьшение радиуса в ряду f-элементов

d-элементов называется

VI периода – лантаноидное сжатие

d-сжатием

VII периода – актиноидное сжатие

Таблица 11

ПЕРИОДИЧЕСКОЕ ИЗМЕНЕНИЕ РАДИУСОВ АТОМОВ ЭЛЕМЕНТОВ В ГРУППАХ

Общая	В группах с увеличением заряда ядра радиусы атомов
закономерность:	увеличиваются

Увеличение количества электронных уровней

В главных подгруппах		В подгруппах увеличение радиуса за счет нового
увеличение радиуса		уровня может компенсироваться лантаноидным
выражено сильнее		(или актиноидным) сжатием

Нормальное изменение радиуса I A группы

Элемент	Li	Na	K	Rb	Cs	Fr

R, нм	0,155	0,189	0,236	0,248	0,268	0,280

Нарушение закономерности изменения радиуса

(влияние лантаноидного сжатия)

Элемент	Cu	Ag	Au

R, нм	0,128	0,144	0,144

Нарушение закономерности изменения радиуса (влияние d-сжатия)

Элемент	B	Al	Ca

R, нм	0,092	0,143	0,122

( I, ) ,

I						I

(			):			(				):

								Cu	Ag	Au
								Cu	Ag	Au

					p		I,
								7,73	7,57	9,22
								7,73	7,57	9,22


							R,	0,128	0,144	0,144
	2		2
	2	s	2	s




I,
I,	9,32		8,30

Таблица 13

ПЕРИОДИЧЕСКОЕ ИЗМЕНЕНИЕ СРОДСТВА К ЭЛЕКТРОНУ АТОМОВ ЭЛЕМЕНТОВ

Сродство к электрону (Е, эВ) – это энергия, которая выделяется при присоединении к атому одного электрона

Характеризует неметаллические, окислительные свойства элементов

Общая закономерность:

В периоде слева направо	В группе сверху вниз
Е увеличивается	Е уменьшается

Нарушение закономерностей зависит от экранирования ядра атома, от особенностей построения электронных уровней

Элемент	F	Cl	Br	I

E, эВ	3,62	3,82	3,54	3,24

Таблица 14

ПЕРИОДИЧЕСКОЕ ИЗМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРООТРИЦАТЕЛЬНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ

Электроотрицательность (χ) есть способность атомов в молекуле притягивать к себе электроны

Общая закономерность:

Электроотрицательность	Электроотрицательность
в периоде увеличивается	в группе уменьшается

Элементы по своей природе двойственны; чем больше неметаллические свойства, тем меньше металлические свойства

Мерой электроотрицательности (χ) считают энергию, равную полусумме энергий ионизации (I) и сродства к электрону (Е)

χ = I +2 E

Электроотрицательность атомов некоторых элементов

Элемент	Na		Mg	Al	Ge	Cl	F

χ	1,01		1,23	1,47	2,02	2,83	4,10

				металлы		неметаллы
		χ = 2 – условная граница металлов и неметаллов

Таблица 15

ПЕРИОДИЧЕСКОЕ ИЗМЕНЕНИЕ СТЕПЕНИ ОКИСЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ

Степень окисления – это условный заряд атома в соединении, вычисленный исходя из предположения, что молекула состоит из ионов

Высшая степень окисления (наибольшее положительное значение) равна номеру группы

Степень окисления атома элемента равна нулю (атом электронейтрален)

Металлы в соединениях имеют только положительную степень окисления

Неметаллы в соединениях проявляют отрицательную, могут иметь положительную степень окисления

Исключения:

Элемент	Сu

Номер группы	1

Высшая степень окисления	+3

Ag	Au	O	F

1	1	6	7

+3	+3	−2	−1
		(+2)

Таблица 16

ЗАВИСИМОСТЬ СВОЙСТВ ОКСИДОВ И ГИДРОКСИДОВ ОТ СВОЙСТВ МЕТАЛЛА И ВЕЛИЧИНЫ ЕГО СТЕПЕНИ ОКИСЛЕНИЯ

Номер	Подгруппа	Активность	Элемент		Степень		Оксид	Гидроксид		Раствори-	Свойства
группы	Подгруппа	Активность	Элемент		окисления		Оксид	Гидроксид		мость	Свойства

I	главная	очень	2311	Na	+1		Na2O		NaOH	P	сильноосновные
		активный
II	главная	активный	2040	Сa	+2		СаO	Са(ОН)2		М	сильноосновные

I	побочная	малоактивный	2940	Сu	+2		СuO	Cu(OH)2↓		Н	слабоосновные
											слабоамфотерные
II	побочная	средняя	66	Zn	+2		ZnO	Zn(OH)↓		Н	амфотерные
		активность	30	Zn				H2ZnO2
		активность						H2ZnO2
III	главная	средняя	2713 Al		+3		Al2O3	Al(OH)3		Н	амфотерные
		активность						H3AlO3
								H2O	HAlO2

IV	главная	малоактивный	76	Ge	+2		+2	Э(ОН)2↓		Н	амфотерные
		элемент	32	Ge	+2		Э О		Н2ЭО2
		(Э)	119	Sn	+4		+4	Э(ОН)4↓		Н
			119				+4	Э(ОН)4↓		Н
			50				ЭО		Н4ЭО4
									Н4ЭО4
			20882 Pb					H2O	H2ЭO3
								H2O	H2ЭO3

						67