Российской федерации
Скачать 436.59 Kb.
|
М – nē → Мn+, превращаясь в положительно заряженные ионы. Присоединения электрона к таким атомам практически не происходит. В периодической системе большинство элементов – металлы (s,р,d и f-семейства). Неметаллы образуются элементами с большим содержанием электронов на внешнем уровне, малыми радиусами атомов, характеризующиеся большими значениями I1, F1, x. Атомы неметаллов способны присоединять электроны А + nē → An-, превращаясь в отрицательно заряженные ионы. Каждый период начинается типичным металлом (элементы s-семейства) и заканчивается неметаллом. Самый последний элемент в периоде – благородный газ. Внешний уровень электронной оболочки атома инертного газа имеет устойчивую конфигурацию из восьми электронов s2р6 (кроме Не ).В группы объединяются элементы с одинаковым числом валентных электронов. В главной и побочной подгруппах нет полного подобия в строении электронных оболочек атомов. В группах сверху вниз радиус атомов увеличивается, а величины I1, F1 и x уменьшаются. Вследствие этого в группах сверху вниз усиливаются металлические свойства: например, углерод С – типичный неметалл, а свинец Рb – металл. Форма и свойства соединений, образуемых элементом, определяются степенью окисления и спин-валентностью его атомов (числом непарных электронов, определяемым структурой внешнего и предвнешнего слоя). Например, хлор и марганец образуют соответственно хлорную НСlO4 и марганцовую НМnО4 кислоты, но соединение с водородом образует только хлор (НС1 – хлороводород). В оксидах р-элементов главных подгрупп сверху вниз более устойчивыми являются соединения с низшей степенью окисления, а в побочных (оксиды d-элементов) – с высшей, как например, РbО и НfО2 . У оксидов с низшей степенью окисления элемента более выражены основные свойства, а у оксидов с высшей степенью окисления – кислотные (НfO2 – ангидрид гафниевой кислоты Н2НfO3). Низшая степень окисления элементов побочных подгрупп, как правило, равна двум, а высшая – номеру группы. В случае образования трех и более оксидов, промежуточные соединения амфотерны. Например, изменение характера оксидов марганца происходит от основного (Мn +2 ) до кислотного (Мn +7):
Cвойства гидратных форм оксидов, оснований и кислот –зависят от положения элемента в периодической системе. В периодах слева направо сила оснований(степень и константа ионизации) уменьшается, а сила кислот возрастает: КОН более сильное основание, чем Са(ОН)2; Н3АsО4 - кислота меньшей силы, чем Н2SеО4. Если элемент проявляет различные степени окисления, то основание с меньшей степенью окисления – Fе(ОН)2 более сильное, чем с большей степенью окисления Fe(ОН)3. В кислотах – наоборот, например, Н2SО4 – более сильная кислота, чем H2SO3.Образование соединений с водородом характерно для элементов главных подгрупп. В гидридах,образованных типичными металлами ( s-элементами), водород имеет отрицательную степень окисления (LiH, СаН2), а в соединениях с р-элементами – положительную (НF, Н2S). 6.Примеры решения задач Пример 1. В каком порядке происходит заполнение электронами подуровней Зd , 4s, 4р ? Решение. Найдем сумму n + l для каждого из подуровней: n = 3, l = 2, n + l = 3 + 2 = 5 – для 3 d- подуровня ; n = 4, l = 0, n + l = 4 + 0 = 4 – для 4 s- подуровня; n = 4, l = I, n + l = 4 + 1 = 5 – для 4 p- подуровня . По первому правилу Клечковского сначала заполняется подуровень 4s (наименьшая сумма n + l), далее по второму правилу заполняется подуровень 3d (меньшее n при одинаковой сумме n + l) и последним заполняется подуровень 4p. Порядок заполнения подуровней 4s3d4p. Пример 2. Привести электронную и электронно-графическую формулы атома кремния и охарактеризовать значениями квантовых чисел его внешние электроны. Решение. В периодической системе атом кремния стоит под номером 14. В электронной оболочке атома 14 электронов. Используя правило наименьшей энергии и сведения о максимальном числе электронов на уровнях и подуровнях, составим электронную формулу Si :1s22s2 2р63s2 Зр2. Электронно-графическая формула отражает также распределение электронов на орбиталях согласно правилу Хунда: На внешнем уровне атома кремния содержится 4 электрона из них два на 3s- и два на 3р-подуровнях. Составим таблицу значений квантовых чисел, характеризующих эти электроны:
Пример 3. Привести электронные формулы ионов мышьяка с зарядами +3 и –1. Решение. При потере или присоединении электронов к атому происходит изменение структуры внешней электронной оболочки. Рассмотрим, как меняется электронная конфигурация мышьяка при переходе Аs0 →Аs3+. Появление положительного заряда связано с дефицитом электронов, т.е. имеет место процесс: Аs0 – 3ē → Аs3+ . Электронная формула Аs+3:1s22s22р63s23р63d104s24р0. При переходе Аs0→ Аs1- появляется избыток электронов за счет процесса Аs+ē→Аs1– электронная формула принимает вид Аs1–:1s22s22р63s23р63d104s24р4. Пример 4. Исходя из закономерностей периодической системы, определите, какие гидратные формы оксидов образует элемент титан. Какими свойствами обладают эти соединения? Решение. Титан – элемент № 22 – расположен в 4 периоде, IV побочной подгруппе, т.е. относится к 3d-элементам. У таких элементов валентные электроны расположены на предвнешнем d-подуровне и внешнем s-подуровне. Для атома титана в основном соcтоянии валентная конфигурация 3d24s2(спин-валентность 2, степень окисления +2 в оксиде TiO и в гидратной форме его Ti(OH)2); в возбужденном состоянии –3d24s4p (спин-валентность 4, степень окисления +4 в оксиде TiO2 и в гидратных формах его H4TiO4 и H2TiO3. Соединения титана с низшей степенью окисления +2 неустойчивы и имеют oсновные свойсва. Высшую степень окисления +4 титан проявляют в устойчивом оксиде TiO2 и в гидратных формах его с преимущественно кислотными свойствами. Пример 5. Составить электронную формулу атома элемента № 15, определить положение элемента в периодической системе (период, группа, подгруппа) и спин-валентность в основном и возбужденном состояниях. Решение. В первом периоде 2 элемента, во втором и третьем по 8 элементов. Следовательно, элемент № 15(фосфор) находится в 3 (малом) периоде, в котором заполнение имеющегося 3d –подуровня не происходит в соответствии с первым правилом Клечковского. Электронная формула атома фосфора: в основном состоянии 15 Р 1s22s22p63s23p3, в возбужденном состоянии (при поглощении кванта энергии hν) 15Р*1s22s22p63s3p33d в результате электронного перехода 3s→3d с увеличением спин-валентности от 3 до 5 и с изменением валентной конфигурации 3s23p3→ 3s3p33d. Фосфор находится в 3 периоде(заполняется электронами третий квантовый слой n=3), в Vгруппе(валентная конфигурация содержит 5 электронов), в главной подгруппе(заполняется р-подуровень внешнего третьего уровня). БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. М.: Высшая школа, 2003. 743 с. 2. Гринвуд Н., Эрншо А. Химия элементов . В двух томах. М.; БИНОМ, 2008. Т.1. 607с.; Т.2. 670 с. 3. Коровин Н.В.. Общая химия. М.: «Высшая школа», 2006 . 557 с. 4. А.В.Суворов, А.Б.Никольский. Общая химия. СПб., Химия, 1995. 624 с. 5. Н.Л.Глинка. Общая химия. М., Интеграл-ПРЕСС, 2002. 859 с. 6. Угай Я.А. Общая и неорганическая химия. М.: Высшая школа, 2004. 527 с. 7.Глинка Н.Л.Задачи и упражнения по общей химии. М.: «Интеграл-Пресс»; 2003.264 с. ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- Оглавление 1.Основные теории строения атома……………………………………3 2.Квантовые числа………………………………………………………10 3.Принципы и правила заполнения электронной оболочки атома….15 4.Периодический закон и периодичепская система элементов Д.И.Менделеева……………………………………………………….17 5.Периодичность физико-химических свойств элементов…………. 19 6.Примеры решения задач………………………………………………23 Библиографический список…………………………………………. 26 С о с т а в и т е л и: Школьников Евгений Васильевич Фомичева Татьяна Ивановна ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ СТРОЕНИЕ АТОМА И ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ЗАКОН Методические указания по самостоятельному изучению студентами учения о строении атома и периодического закона Отпечатано в авторской редакции с готового оригинал-макета ---------------------------------------------------------------------------------- Подписано в печать с оригинал-макета .10. Формат 60х84 1/16. Бумага офсетная. Печать трафаретная. Уч.-изд. л. 1,75. Печ. л. 1,75. Тираж 200 экз. Заказ № . С . Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия Издательско-полиграфический отдел СПбГЛТА 194021, Санкт-Петербург, Институтский пер., 3 |
Похожие:
 | Й федерации», «Статутами орденов Российской Федерации, положениями о знаках отличия Российской Федерации, медалях Российской Федерации,... |  | О праве граждан Российской Федерации на свободу передвижения, выбор места пребывания и жительства в пределах Российской Федерации... |
| Прокуратура Российской Федерации единая федеральная централизованная система органов, осуществляющих от имени Российской Федерации... | | Прокуратура Российской Федерации единая федеральная централизованная система органов, осуществляющих от имени Российской Федерации... |
| Закона Российской Федерации о поправке к Конституции Российской Федерации "о верховном Суде Российской Федерации и прокуратуре Российской... | | Указа Президента Российской Федерации от 13 марта 1997 г. N 232 "Об основном документе, удостоверяющем личность гражданина Российской... |
| Российской Федерации и (или) находящимися в их ведении бюджетными учреждениями, а также Центральным банком Российской Федерации бюджетных... | | Российской Федерации и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации и пунктом 53(52). 3 Положения о... |
| Российской Федерации и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации и пунктом 53(52). 3 Положения о... | | Указа Президента Российской Федерации от 13 марта 1997 г. N 232 "Об основном документе, удостоверяющем личность гражданина Российской... |