ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Связь между свойством элемента и его местом в периодической системе из "Неорганическая химия" По размерам атомов элемента можно косвенно судить об его окислительно-восстанбвительных свойствах, т. е. о том, является ли он металлом или неметаллом. Чем больше атом, тем ближе расположены к ядру электроны и тем их связь с ядром прочнее. Следовательно, такой элемент предпочтительнее будет проявлять окислительные свойства и являться неметаллом, так как небольшие размеры атомов соответствуют элементам концов периодов,- у которых заполнение орбиталей электронами близко к завершению. Ориентировочно можно считать, что элемент является неметаллом, если орбитальный радиус его атомов не превышает 0,1 нм. Связывая металличность свойств простого вещества со строением электронной оболочки его атомов, необходимо отметить, что у атомов металлов в наружном слое не бывает более четырех электронов (за исключением висмута), а у атомов неметаллов — менее пяти электронов (за исключением водорода, бора, углерода и кремния). [c.204] Прямую характеристику окислительно-восстановительных свойств элементов дают значения их электроотрицательностей ЭО, зависящих от первых потенциалов ионизации / атомов и от их сродства к электрону е. Периодичность в изменении этих показателей представлена на рис. 51. [c.205] В пределах одного периода по мере роста заряда ядра и уменьшения размеров атомов они более прочно удерживают свои электроны, их потенциалы ионизации увеличиваются и восстановительные свойства элементов сменяются окислительными — происходит переход от металлов к неметаллам. Симметричное или полное заполнение электронами подслоев упрочняет электронную оболочку атома, что проявляется в пиковых значениях /1 на представленной зависимости / от Z. Это наблюдается у элементов ПА-группы (л5 -заполнение), УА-группы (пз пр ), И В-группы [( — и особенно у элементов УИ1 А-группы (п5 пр ) — благородных газов. [c.205] В пределах одной группы по мере роста числа электронных слоев в атоме и увеличения его радиуса связь валентных электронов с ядром ослабевает, и восстановительные свойства у элементов проявляются сильнее, а окислительные — ослабевают. Сопоставляя электроотрицательность элемента с его положением в периодической системе, можно указать, что наиболее типичные неметаллы, являющиеся сильными окислителями, находятся в конце начальных периодов, а типичные металлы, являющиеся сильными восстановителями, занимают места в начале больших периодов (рис. 52). [c.205] Элементы, промежуточные между металлами и неметаллами, как по положению в периодической системе, так и по свойствам являются полупроводниками. К ним можно отнести 9 элементов на долю неметаллов приходится 15 элементов, а металлами являются все остальные, т. е. из известных в настоящее время — 83 элемента. [c.206] Кислотно-основный характер вещества зависит от электроотрицательности и степени окисления элемента, являющегося главным для данного вещества. Рассмотрим влияние этих показателей на примере оксидов. Оксиды элементов с высокой электроотрицательностью, т. е. неметаллов, имеют кислотный характер, и соответствующие им гидроксиды являются кислотами . Характер оксидов металлов зависит от содержания в них кислорода. Чем более окислен металл, т. е. чем выше его степень окисления, тем более кислотным характером обладает оксид. Ориентировочно можно судить о характере оксидов и соответствующих им гидроксидов металлов по степеням окисления последних следующим образом при степени окисления меньше 3 оксид имеет основный характер, при степени окисления, равной 3- 4, — амфотерный и при степени окисления больше 4 — кислотный. [c.207] На основании взаимосвязи строения электронных оболочек атомов (см. гл. II, 6) с положением элементов в периодической системе (см. гл. И, 7) и сведений о периодичности в изменении свойств элемента предскажем главные химические свойства некоторых элементов. [c.207] Пример 1. Элемент 7 (азот). Расположение в атоме семи электронов описывается формулой ls 2s 2p . Два, электронных слоя определяют период, в котором находится азот, — второй. Сумма внешних 5-электронов и р-электронов определяют группу — пятую. Это — р-элемент, н он располагается в А-группе (т. е. в главной подгруппе). Итак, его адрес азот находится во втором периоде VA-группе. [c.208] Пример 2. Элемент 25 (марганец). Расположение в атоме 25 электронов описывается формулой ls 2s 2p 3s 3p 3d 4s . Символ элемента Мп находится в четвертом периоде (четыре электронных слоя в атоме), в VII группе (сумма внешних s-электронов и d-электронов предвнешнего уровня), в В-подгруппе ( -элемент). [c.208] Это — металл (на внешнем уровне — два электрона). Максимальная степень окисления равна +7, промежуточные степени окисления равны +2 (как у всех -металлов групп с высокими номерами) и +4 (7 2=3,5 с округлением до 4). Формулы соответствующих оксидов МпгО , МпО и МпОг, первый из которых имеет кислотный характер (степень окисления больше 4), второй — основный (степень окисления меньше 3) и третий — амфотерный. Формулы отвечающих им гидроксидов НМПО4, Мп(ОН)2 и Мп (ОН),. [c.208] На основании периодичности в изменении свойств элементов и их соединений можно рассчитывать те или иные показатели свойств данного элемента на основании значений, известных для его соседей по группе или по периоду. [c.208] Периодичность в изменении свойств элементов и их соединений позволяет вскрыть закономерности в проявлении элементом определенных не только химических, но и физических и механических свойств. Это можно иллюстрировать зависимостью плотности q простых веществ в твердом состоянии от зарядов ядер атомов элементов (рис. 54). Необходимо отметить высокую плотность у веществ, образованных элементами середин больших периодов, т. е. d-метал-лами. Это объясняется плотной упаковкой атомов в металлических кристаллах, характеризующихся высокими значениями координационных чисел и большими массами самих атомов. При переходе к элементам концов периодов, к р-элементам, атомы которых склонны к объединению в молекулы, наблюдается понижение плотности простых веществ из-за более рыхлой структуры молекулярных кристаллов. [c.208] Вернуться к основной статье