Khimia_Polny_spravochnik_dlya_podgotovki_k_EGE

Все атомы одного элемента имеют одно и то же число протонов в ядре и число электронов в оболочке. Так, в атоме элемента водород Н находится 1р+ в ядре и на периферии 1е-; в атоме элемента кислород О находится 8р+ в ядре и 8е- в оболочке; атом элемента алюминий Аl содержит 13р+ в ядре и 13е- в оболочке.

Атомы одного элемента могут различаться числом нейтронов в ядре, такие атомы называются изотопами. Так, у элемента водород Н три изотопа: водород-1 (специальное

название и символ протий 1H) с 1 р+ в ядре и 1е- в оболочке; водород-2 (дейтерий 2Н, или D) с 1р+ и 1п0 в ядре и 1е- в оболочке; водород-3 (тритий 3Н, или Т) с 1р+ и 2п0 в ядре и 1е- в

оболочке. В символах 1Н, 2Н и 3Н верхний индекс указывает массовое число– сумму чисел протонов и нейтронов в ядре. Другие примеры:

Электронную формулу атома любого химического элемента в соответствии с его расположением в Периодической системе элементов Д. И. Менделеева можно определить по табл. 2.

Электронная оболочка любого атома делится на энергетические уровни (1, 2, 3-й и т. д.), уровни делятся на подуровни (обозначаются буквами s, р, d, f). Подуровни состоят из атомных орбиталей – областей пространства, где вероятно пребывание электронов. Орбитали обозначаются как 1s (орбиталь 1-го уровня s-подуровня), 2s, 2р, 3s, 3р, 3d, 4s… Число орбиталей в подуровнях:

Заполнение атомных орбиталей электронами происходит в соответствии с тремя условиями:

1) принцип минимума энергии

Электроны заполняют орбитали, начиная с подуровня с меньшей энергией.

Последовательность нарастания энергии подуровней:

1s < 2c < 2p < 3s < 3p < 4s ≤ 3d < 4p < 5s ≤ 4d < 5p < 6s…

2)правило запрета (принцип Паули)

Вкаждой орбитали может разместиться не более двух электронов.

Один электрон на орбитали называется неспаренным, два электрона – электронной парой:

3)принцип максимальной мультиплетности (правило Хунда)

Впределах подуровня электроны сначала заполняют все орбитали наполовину, а затем

–полностью.

Каждый электрон имеет свою собственную характеристику – спин (условно изображается стрелкой вверх или вниз). Спины электронов складываются как вектора, сумма спинов данного числа электронов на подуровне должна быть максимальной (мультиплетность):

Заполнение электронами уровней, подуровней и орбиталей атомов элементов от Н (Z = 1) до Kr (Z = 36) показано на энергетической диаграмме (номера отвечают последовательности заполнения и совпадают с порядковыми номерами элементов):

Из заполненных энергетических диаграмм выводятся электронные формулы атомов элементов. Число электронов на орбиталях данного подуровня указывается в верхнем индексе справа от буквы (например, 3d5 – это 5 электронов на Зd-подуровне); вначале идут электроны 1-го уровня, затем 2-го, 3-го и т. д. Формулы могут быть полными и краткими, последние содержат в скобках символ соответствующего благородного газа, чем передается его формула, и, сверх того, начиная с Zn, заполненный внутренний d-подуровень. Примеры:

1H = 1s1

2Не = 1s2

3Li = 1s22s1 = [2He]2s1

8O = 1s22s22p4 = [2He]2s22p4

13Al = 1s22s22p63s23p1 = [10Ne]3s23p1 17Cl = 1s22s22p63s23p5 = [10Ne]3s23p5 2OСа = 1s22s22p63s23p4s2 = [18Ar]4s2

21Sc = 1s22s22p63s23p63d14s2 = [18Ar]3d14s2 25Mn = 1s22s22p63s23p63d54s2 = [18Ar]3d54s2

26Fe = 1s22s22p63s23p63d64s2 = [18Ar]3d64s2 3OZn = 1s22s22p63s23p63d104s2 = [18Ar, 3d10]4s2

33As = 1s22s22p63s23p63d104s24p3 = [18Ar, 3d10]4s24p3 36Kr = 1s22s22p63s23p63d104s24p6 = [18Ar, 3d10]4s24p6

Электроны, вынесенные за скобки, называются валентными. Именно они принимают участие в образовании химических связей.

Исключение составляют:

24Cr = 1s22s22p63s23p63d54s1 = [18Аr]Зd54s1 (а не 3d44s2!), 29Cu = 1s22s22p63s23p63d104s1 = [18Ar]3d104s1 (а не 3d94s2!).

Примеры заданий части А

1.Название, не относящееся к изотопам водорода, – это 1) дейтерий 2) оксоний 3) протий 4) тритий

2.Формула валентных подуровней атома металла – это

1) 4s24p4

2) 3d54s2

3) 2s22p1

4) 3s23p6

3.Число неспаренных электронов в основном состоянии атома железа равно

1) 2

2) 3

3) 4

4) 8

4.В возбужденном состоянии атома алюминия число неспаренных электронов равно

1) 1

2) 2

3) 3

4) 4

5.Электронная формула [Ar]3d94s0 отвечает катиону

1)Ti2+

2)Cu2+

3)Cr2+

4)Zn2+

6.Электронная формула аниона Э2- [Ne] 3s23p6 отвечает элементу 1) аргон 2) хлор 3) сера 4) фосфор

7.Суммарное число электронов в катионе Mg2+ и анионе F- равно

1) 9

2) 10

3) 20

4) 21

2. Периодический закон. Периодическая система. Электроотрицательность. Степени окисления

Современная формулировка Периодического закона, открытого Д. И. Менделеевым в

1869 г.:

Свойства элементов находятся в периодической зависимости от порядкового номера.

Периодически повторяющийся характер изменения состава электронной оболочки атомов элементов объясняет периодическое изменение свойств элементов при движении по периодам и группам Периодической системы.

Проследим, например, изменение высших и низших степеней окисления у элементов IA – VIIA-групп во втором – четвертом периодах по табл. 3.

Положительные степени окисления проявляют все элементы, за исключением фтора. Их значения увеличиваются с ростом заряда ядер и совпадают с числом электронов на последнем энергетическом уровне (за исключением кислорода). Эти степени окисления называют высшими степенями окисления. Например, высшая степень окисления фосфора Р равна +V.

Отрицательные степени окисления проявляют элементы, начиная с углерода С, кремния Si и германия Ge. Значения их равны числу электронов, недостающих до восьми. Эти степени окисления называют низшими степенями окисления. Например, у атома фосфора Р на последнем энергетическом уровне недостает трех электронов до восьми, значит, низшая степень окисления фосфора Р равна – III.

Значения высших и низших степеней окисления повторяются периодически, совпадая по группам; например, в IVA-группе углерод С, кремний Si и германий Ge имеют высшую степень окисления +IV, а низшую степень окисления – IV.

Эта периодичность изменения степеней окисления отражается на периодическом изменении состава и свойств химических соединений элементов.

Аналогично прослеживается периодическое изменение электроотрицательности элементов в 1–6-м периодах IA– VIIA-групп (табл. 4).

В каждом периоде Периодической системы электроотрицательность элементов увеличивается при возрастании порядкового номера (слева направо).

В каждой группе Периодической системы электроотрицательность уменьшается при возрастании порядкового номера (сверху вниз). Фтор F обладает наивысшей, а цезий Cs – наинизшей электроотрицательностью среди элементов 1–6-го периодов.

У типичных неметаллов – высокая электроотрицательность, а у типичных металлов – низкая.

Примеры заданий частей А, В

1.В 4-м периоде число элементов равно

1) 2

2) 8

3) 18

4) 32

2.Металлические свойства элементов 3-го периода от Na до Сl 1) силиваются 2) ослабевают

3) не изменяются

4) не знаю

3.Неметаллические свойства галогенов с увеличением порядкового номера 1) возрастают 2) понижаются

3) остаются без изменений

4) не знаю

4.В ряду элементов Zn – Hg – Со – Cd один элемент, не входящий в группу, – это

1) Са

2) Cs

3) Cd

4) Со

5.Металлические свойства элементов повышаются по ряду

1) In – Ga – Al

2) К – Rb – Sr

3) Ge – Ga – Tl

4) Li – Be – Mg

6.Неметаллические свойства в ряду элементов Аl – Si – С – N 1) увеличиваются 2) уменьшаются 3) не изменяются 4) не знаю

7.В ряду элементов О – S – Se – Те размеры (радиусы) атома 1) уменьшаются 2) увеличиваются 3) не изменяются 4) не знаю

8.В ряду элементов Р – Si – Аl – Mg размеры (радиусы) атома 1) уменьшаются 2) увеличиваются 3) не изменяются 4) не знаю

9.Для фосфора элемент с меньшей электроотрицательностью – это

1) N

2) S

3) Сl

4) Mg

10.Молекула, в которой электронная плотность смещена к атому фосфора, – это

1) PF3

2) РН3

3)P2S3

4)Р2O3

11. Высшая степень окисления элементов проявляется в наборе оксидов и фторидов

1)СlO2, РСl5, SeCl4, SO3

2)PCl, Аl2O3, КСl, СО

3)SeO3, ВСl3, N2O5, СаСl2

4)AsCl5, SeO2, SCl2, Cl2O7

12. Низшая степень окисления элементов – в их водородных соединениях и фторидах набора

1)ClF3, NH3, NaH, OF2

2)H3S+, NH+, SiH4, H2Se

3)CH4, BF4, H3O+, PF3

4)PH3, NF+, HF2, CF4

13. Валентность для многовалентного атома одинакова в ряду соединений