gorbunov_a_i_filippov_g_g_fedin_v_i_himiya

Глава 19 s-ЭЛЕМЕНТЫ 1 И 2 ГРУПП

s-элементы расположены в 1 и 2 группах ПСЭМ. В 1 периоде находится только один s-элемент 1 группы – водород, остальные периоды содержат по два s-элемента. У s-элементов валентными являются s-электроны внешнего подуровня (ns). Число валентных электронов равно номеру группы. При химических реакциях их максимальная степень окисления соответствует числу валентных s-электронов и номеру группы:

1 группа, максимальная степень окисления (I): H, Li, Na, K, Rb, Cs, Fr;

2 группа, максимальная степень окисления (II): Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra.

Вкаждой группе орбитальные радиусы атомов возрастают с увеличением атомного номера элемента, соответственно уменьшаются энергия ионизации и сродство к электрону. Поэтому химическая активность s-элементов в каждой группе заметно увеличивается сверху вниз. В каждом периоде при переходе от первой группы ко второй орбитальные радиусы атомов уменьшаются, а энергия ионизации и сродство к электрону увеличиваются. Это приводит к снижению химической активности элементов второй группы по сравнению с первой в одном и том же периоде. Эти закономерности не монотонны, особенно в 5, 6 и 7 периодах, где сказывается влияние заполненных (n–1) d-подуровней, а в 7 периоде еще и заполненного 4f-подуровня.

Всоответствии со структурой электронной оболочки и значением ее констант s-элементы 1 группы могут терять один валентный s-электрон, а элементы 2 группы – терять два внешних s-электрона. При этом они приобретают устойчивую элктронную конфигурацию предшествующих благородных газов. Поэтому степень окисления (I) для s-элементов 1 группы и (II) для s-элементов 2 группы наиболее типичны. s-элементы 2 группы способны иногда терять один внеш-

Глава 21 d-ЭЛЕМЕНТЫ 3–12 ГРУПП

В длиннопериодном варианте ПСЭМ, начиная с 4 периода, в 3–12 группах расположены d-элементы. У них идет заполнение электронами предвнешнего (n–1) d-подуровня. В зависимости от количества (n–1) d-электронов d-элементы делят на три типа. К первому относятся d-элементы 3–7 групп. У них электроны последовательно заполняют по одному каждую из пяти (n–1) d- орбиталей. Их называют ранними d-элементами. Ко второму типу d-элементов относят элементы 8–10 групп, т. е. элементы семейств железа и платины, у которых идет дальнейшее заполнение (n–1) d- орбиталей. Их называют поздними d-элементами. К третьему типу d-элементов относят элементы 11–12 групп, у которых (n–1) d- орбитали заполнены полностью, и степени окисления определяются в основном внешними s-электронами.

Общими свойствами d-элементов являются сравнительно низкие значения первой энергии ионизации, которые немонотонно возрастают от 3 группы к 12. В каждой группе первая энергия ионизации немонотонно убывает сверху вниз. Радиусы атомов d-элементов в каждом периоде увеличиваются от 3 к 12 группе более плавно, чем для s- и p-элементов, а в каждой группе они возрастают от 4 к 5 периоду, в 5 и 6 периодах они практически одинаковы.

Все d-элементы являются металлами. Большинство из них проявляет переменные степени окисления. Для большинства из них характерна степень окисления (II). Максимальная степень окисления в периоде увеличивается от 3 группы к 8, затем уменьшается. Так, для скандия максимальная степень окисления – (III), для железа – (VIII), для цинка – (II). Для каждой группы устойчивость соединений с высокими степенями окисления увеличивается.

Глава 22 p-ЭЛЕМЕНТЫ

p-элементы расположены в 13–17 группах длиннопериодного варианта ПСЭМ, начиная со 2 периода. У них валентными являются s- и p-электроны внешнего слоя. В каждом периоде атомные радиусы p-элементов с увеличением атомного номера уменьшаются, а величина энергии ионизации увеличивается от 13 группы к 17. В группах картина обратная: с увеличением атомного номера атомные радиусы увеличиваются, а энергия ионизации атома уменьшается. Сродство к электрону в периодах для p-элементов увеличивается от 13 группы к 17. Наиболее электроотрицательный элемент – фтор. В группах сродство к электрону уменьшается сверху вниз. Это приводит к ослаблению неметаллических свойств

ик усилению металлических с увеличением атомного номера. Первые элементы в каждой группе – типичные неметаллы, а последние имеют заметные свойства металла.

Взависимости от заполнения электронами np-подуровней p-эле- менты проявляют различные степени окисления. Элементы 13 группы имеют только положительные степени окисления, они склонны отдавать валентные электроны. Элементы 14–17 групп способны

иотдавать, и присоединять электроны, т. е. они могут иметь как положительные, так и отрицательные степени окисления, кроме фтора. Фтор всегда проявляет только одну степень окисления (–I), поскольку присоединение одного электрона создает у него наиболее устойчивую конфигурацию электронной оболочки ближайщего благородного газа – неона. В каждом периоде значение максимальной степени окисления увеличивается, а абсолютное значение отрицательных степеней окисления в целом немонотонно уменьшается в соответствии с заполненностью валентных орбиталей. Так, степени окисления у p-элементов в 13 группе (–III), (III); в 14 груп-

пе (–IV), (II), (IV); в 15 группе (–III), (III), (V); в 16 группе (–II),

Глава 23

БЛАГОРОДНЫЕ ГАЗЫ 18 ГРУППЫ

18 группа состоит из шести благородных (инертных) газов

(табл. 23.1):

№2, гелий He (лат. Helium от греч. «гелиос» – бог Солнца);

№10, неон Ne (лат. Neonum от греч. «неос» – новый);

№18, аргон Ar (лат. Argonum от греч. «аргос» – инертный);

№36, криптон Kr (лат. Kryptonum от греч. «криптос» – скрыт-

ный);

№54, ксенон Xe (лат. Xenonum от греч. «ксенос» – чуждый);

№86, радон Rn, (лат. Radonum от греч. «радиос» – из радия). Эти элементы в обычных условиях не образуют никаких хими-

ческих соединений. Низкие tкип указывают на то, что и межмолекулярные силы у них очень слабы. С увеличением атомной массы элемента tкип и tпл повышаются (табл. 23.2). В химическом отношении благородные газы все же отличаются друг от друга: различная летучесть, растворимость, сорбционные свойства и т. д. Все инертные газы бесцветны и состоят из одноатомных молекул.

Список литературы

Общая

1.Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. Общая и неорганическая химия. − M.:

Химия, 2000.

2.Коровин Н.В. Общая химия. − М.: Высш. шк., 2002.

3.Степин Б.Д., Цветков А.А. Неорганическая химия. − М.: Высш. шк., 1994

4.Коржуков Н.Г. Неорганическая химия. – М.: МИСИС, ИНФРА-М, 2004.

5.Горбунов А.И., Гуров А.А., Филиппов Г.Г., Шаповал В.Н. Теоретические основы общей химии. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003.

6.Фролов В.В. Химия. − М.: Высш. шк., 1986.

Дополнительная

1.Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. В 2-х т. − М.: Высш.

шк., 2002.

2.Угай Я.А. Общая и неорганическая химия. − М.: Высш. шк., 1997.

3.Cуворов А.В., Никольский А.Б. Общая химия. − СПб.: Химия, 1995.

4.Cтромберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия. − М.: Высш. шк., 1999.

5.Воробьев А.Ф., Кузнецов Н.Т., Цивадзе А.Ю. и др. Общая и неоргани-

ческая химия. Т. 1. – Теоретические основы химии. – М.: ИКЦ, Академкнига, 2004.

6.Гуров А.А., Бадаев Ф.З., Овчаренко Л.П., Шаповал В.Н. Химия. – М.:

Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005.

Справочная

1.Физические величины: Cправочник / Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. – М.: Энергоиздат, 1991.

2.Лидин Р.А., Андреева Л.Л., Молочко В.А. Справочник по неорганиче-

ской химии. − М.: Химия, 1987.

3.Свойства неорганических соединений: Cправочник / А.И. Ефимов, Л.П. Белорукова, И.В. Василькова, В.П. Чечев. – Л.: Химия, 1983.

4.Краткий справочник физико-химических величин / Под ред. А.А. Равделя, А.М. Пономаревой. – CПб.: Иван Федоров, 2002.

5.Радциг А.А., Смирнов Б.М. Параметры атомов и атомных ионов: Справочник. – М.: Энергоатомиздат, 1986.