Периодическая система элементов Д. И. Менделеева

Пример 1. Какую высшую и низшую степени окисления проявляют мышьяк, селен и бром? Составьте формулы соединений данных элементов, отвечающих этим степеням окисления.

Решение. Высшую степень окисления элемента определяет номер группы периодической системы Д.И. Менделеева, в которой он находится. Низшая степень окисления определяется тем условным зарядом, который приобретает атом при присоединении того количестве электронов, которое необходимо для образования устойчивой восьмиэлектронной оболочки (ns²np⁶).

Данные элементы находятся в VA, VIA, VIIA -группах и имеют структуру внешнего энергетического уровня s²p³, s²p⁴, и s²p⁵. ответ на вопрос см. табл. 3.

Таблица 3. Степени окисления мышьяка, селена, брома
Элемент	Степень окисления	Соединения
высшая	низшая
As Se Br	+5 +6 +7	-3 -2 -1	H3AsO4,H3As SeO3,Na2Se KBrO4,KBr

Пример 2. У какого из элементов четвертого периода — марганца или брома — сильнее выражены металлические свойства?

Решение. Электронные формулы данных элементов

₂₅Mg 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁵4s²

₃₅Br 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁵

Марганец — d-элемент VIIB-группы, а бром — р - элемент VIIA-группы. На внешнем (энергетическом уровне у атома марганца два электрона, а у атома брома – семь). Атомы типичных металлов характеризуются наличием небольшого числа электронов на внешнем энергетическом уровне, а следовательно, тенденцией терять эти электроны. Они обладают только восстановительнымисвойствами и не образуют элементарных отрицательных ионов. Элементы, атомы которых на внешнем энергетическом уровне одержат более трех электронов, обладают определенным сродством к электрону, а следовательно, приобретают отрицательную степень окисления и даже образуют элементарные отрицательные ионы. Таким образом, марганец, как и все металлы, обладает только восстановительными свойствами, тогда как для брома, проявляющего слабые восстановительные свойства, более свойственны окислительные функции. Общей закономерностью для всех групп, содержащих р- и d-элементы, является преобладание металлических свойств у d-элементов. Следовательно, металлические свойства у марганца сильнее выражены, чем у брома.

Пример 3. Как зависят кислотно-основные свойства оксидов и гидроксидов от степени окисления атомов элементов, их образующих? Какие гидроксиды называются амфотерными (амфолитами)?

Решение. Если данный элемент проявляет переменную степень окисления и образует несколько оксидов и гидроксидов то с увеличением степени окисления свойства последних меняются от основных к амфотерным и кислотным. Это объясняется характером электролитической диссоциации (ионизации) гидроксидов ЭОН, которая в зависимости от сравнительной прочности и полярности связей Э — О и О — Н может протекать по двум типам:

Полярность связей, в свою очередь определяется разностью электропроницательностей компонентов, размерами и эффективными зарядами атомов. Диссоциация по кислотному типу (II) протекает, если Е_О-Н<Е_Э-О (высокая степень окисления), а по основному типу, если Е_О-Н>Е_Э-О (низкая степень окисления). Если прочности связей О-Н и Э-О близки или равны, диссоциация гидроксида может одновременно протекать и по (I), и по (II) типам. В этом случае речь идет об амфотерных электролитах (амфолитах):

как основание как кислота

Э — элемент, п — его положительная степень окисления. В кислой среде амфолит проявляет основной характер, а в щелочной среде — кислый характер:

Ga(OH)₃+ 3HCl=GaCl₃ + 3H₂O

Ga(OH)₃ + 3 NaOH = Na₃GaO₃ + 3 Н₃О

Контрольные вопросы

41. Исходя из положения германия и технеция в периодической системе, составьте формулы мета-, ортогерманиевой кислот и оксида технеция, отвечающие их высшей степени окисления. Изобразите формулы этих соединений графически.

42. Что такое энергия ионизации? В каких единицах она выражается? Как изменя­ется восстановительная активность и р- элементов в группах периодической системы с увеличением порядкового номера? Почему?

43. Что такое электроотрицательность? Как изменяется электроотрицательность р-элементов в периоде, в группе периодической системы с увеличением порядкового номера? Почему?

44. Исходя из положения германия, молибдена и рения в периодической системе, составьте формулы водородного соединения германия, оксида молибдена и рениевой кислоты, отвечающих высшей степени окисления. Изобразите формулы этих соединений графически.

46. Что такое сродство к электрону? В каких единицах оно выражается? Как изменяется окислительная активность неметаллов в периоде и в группе периодической системы с увеличением порядкового номере? Ответ мотивируйте строением атома соответствующего элемента.

46. Составьте формулы оксидов и гидроксидов элементов третьего периода периодической системы, отвечающих их высшей степени окисления. Как изменяется кислотно-основной характер этих соединений при переходе от натрия к хлору? Напишите уравнения реакций, доказывающих амфотерность гидроксида алюминия.

47. Какой из элементов четвертого периода - ванадий или мышьяк - обладает более выраженными металлическими свойствами? Какой из этих элементов образует газообразное соединение с водородом? Ответ мотивируйте, исходя из строения атомов

48. Марганец образует соединения, в которых он проявляет степень окисления +2, +3, +4, +6, +7. Составьте формулы его оксидов и гидроксидов. отвечающих этим степеням окисления. Напишите уравнения реакций, доказывающих амфотерность гидроксида марганца (IV).

49. У какого элементе четвертого периода хрома или селена - сильнее выраже­ны металлические свойства?.Какой из этих элементов образует газообразное соединение с водородом? Ответ мотивируйте строение атомов хрома и селена.

50. Какую наивысшую степень окисления проявляют хлор, сера, азот и углерод? Почему? Составьте формулы соединений алюминия с данными элементами в этой степени окисления. Как называются соответствующие соединения?

51. У какого из р - элементов пятой группы периодической системы - фосфора или сурьмы - сильнее выражены неметаллические свойства? Какое из водородных соединений данных элементов более сильный восстановитель? Ответ мотивируйте строением атома этих элементов.

52. Исходя из положения металла в периодической системе, дайте мотивирован­ный ответ на вопрос, какой из двух гидроксидов более сильное основание: Ва (ОН)₂ или Мg(ОН)₂; Са(ОН)₂ или Fe(OH)₂;Cd(OH)₂ или Sr(OH)₂?

53. Исходя из степени окисления атомов соответствующих элементов, дайте моти­вированный ответ на вопрос: какой из двух гидроксидов является более сильным основанием: СuОН или Cu(OH)₂; Fe(OH)₂ или Fe(OH)₃;Sn(OH)₂ или Sn(OH)₄? Напишите уравнения реакций, доказывающих амфотерность гидроксида олова (II).

54. Какую низшую степень окисления проявляют водород, фтор, сера и азот? Почему? Составьте формулы соединений кальция с данными элементами в этой степени окисления. Как называются соответствующие соединения?

55. Какую низшую и высшую степени окисления проявляют кремний, мышьяк, селен и хлор? Почему? Составьте формулы соединений данных элементов, отвечающих этим степеням окисления.

56. Хром образует соединения, в которых он проявляет степени окисления +2,+3,+6. Составьте формулы его оксидов и гидроксидов, отвечающих этим степеням окисления. Напишите уравнения реакций, доказывающих амфотерность гидроксида хрома (III).

57. Атомные массы элементов в периодической системе непрерывно увеличиваются, тогда как свойства простых тел изменяются периодически. Чем это можно пояснить? Дайте мотивированный ответ.

58. Какова современная формулировка периодического закона? Объясните, почему в периодической системе элементов аргон, кобальт, теллур и торий помещены соответственно перед калием, никелем, йодом и протактинием, хотя и имеют большую атомную массу?

59. Какую низшую и высшую степени окисления проявляют углерод, фосфор, сера и йод? Почему? Составьте формулы соединений данных элементов, отвечающих этим степеням окисления.

60. Атомы каких элементов четвертого периода периодической системы образуют оксид, отвечающий их высшей степени окисления Э₂O₅? Какой из них дает газообразное соединение с водородом? Составьте формулы кислот, отвечающих этим оксидам, и изобразите их графически?

Дата добавления: 2014-10-23