Неметаллические свойства с точки зрения строения атома

а) Закономерности, связанные с металлическими и неметаллическими свойствами элементов.

1. При перемещении вдоль периода СПРАВА НАЛЕВО металлические свойства элементов УСИЛИВАЮТСЯ. В обратном направлении возрастают неметаллические.

Слева направо в периоде также увеличивается и заряд ядра. Следовательно, увеличивается притяжение к ядру валентных электронов и затрудняется их отдача.

2. При перемещении СВЕРХУ ВНИЗ вдоль групп УСИЛИВАЮТСЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ свойства элементов. Это связано с тем, что ниже в группах расположены элементы, имеющие уже довольно много заполненных электронных оболочек. Их внешние оболочки находятся дальше от ядра.

б) Закономерности, связанные с окислительно-восстановительными свойствами. Изменения электроотрицательности элементов.

1. СЛЕВА НАПРАВО УСИЛИВАЮТСЯ ОКИСЛИТЕЛЬНЫЕ свойства, а при движении СВЕРХУ ВНИЗ — ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ свойства элементов.

2. ЭЛЕКТРООТРИЦАТЕЛЬНОСТЬ ВОЗРАСТАЕТ тоже СЛЕВА НАПРАВО, достигая максимума у галогенов.

3. При перемещении СВЕРХУ ВНИЗ по группам ЭЛЕКТРООТРИЦАТЕЛЬНОСТЬ УМЕНЬШАЕТСЯ. Это связано с возрастанием числа электронных оболочек, на последней из которых электроны притягиваются к ядру все слабее и слабее.

в) Закономерности, связанные с размерами атомов.

1. Размеры атомов (АТОМНЫЕ РАДИУСЫ) при перемещении СЛЕВА НАПРАВО вдоль периода УМЕНЬШАЮТСЯ.

2. При перемещении СВЕРХУ ВНИЗ АТОМНЫЕ РАДИУСЫ элементов РАСТУТ, потому что заполнено больше электронных оболочек.

Вопрос 3.

Строение вещества. Гибридизация орбиталей. Типы химических связей. Потенциал ионизации и электроотрицательность.

Все тела состоят из отдельных частиц — молекул и атомов. Молекулы — это наименьшие частицы вещества. Молекулы состоят из атомов.

Основные сведения о составе вещества:

1) Все тела состоят из отдельных частиц (молекул и атомов), между которыми есть промежутки.

2) Молекулы непрерывно и хаотично движутся.

3) Молекулы взаимодействуют между собой (притягиваются и отталкиваются).

1) Молекулы одного и того же вещества одинаковы.

2) При нагревании промежутки между молекулами увеличиваются, а при охлаждении — уменьшаются.

3) С увеличением температуры, скорость движения молекул возрастает.

По типу строения все вещества делятся на молекулярные и немолекулярные. Среди органических веществ преобладают молекулярные вещества, среди неорганических — немолекулярные.

По типу химической связи вещества делятся на вещества с ковалентными связями, вещества с ионными связями (ионные вещества) и вещества с металлическими связями (металлы).

Вещества с ковалентными связями могут быть молекулярными и немолекулярными. Это существенно сказывается на их физических свойствах.

Молекулярные вещества состоят из молекул, связанных между собой слабыми межмолекулярными связями, к ним относятся: H₂, O₂, N₂, Cl₂, Br₂, S₈, P₄ и другие простые вещества; CO₂, SO₂, N₂O₅, H₂O, HCl, HF, NH₃, CH₄, C₂H₅OH, органические полимеры и многие другие вещества. Эти вещества не обладают высокой прочностью, имеют низкие температуры плавления и кипения, не проводят электрический ток, некоторые из них растворимы в воде или других растворителях.

Немолекулярные вещества с ковалентными связями или атомные вещества (алмаз, графит, Si, SiO₂, SiC и другие) образуют очень прочные кристаллы (исключение — слоистый графит), они нерастворимы в воде и других растворителях, имеют высокие температуры плавления и кипения, большинство из них не проводит электрический ток (кроме графита, обладающего электропроводностью, и полупроводников — кремния, германия и пр.)

Все ионные вещества, естественно, являются немолекулярными. Это твердые тугоплавкие вещества, растворы и расплавы которых проводят электрический ток. Многие из них растворимы в воде.

Гибридизация орбиталей

Гибридизация орбиталей — это изменение формы некоторых орбиталей при образовании ковалентной связи для достижения более эффективного перекрывания орбиталей.

sp 3 — Гибридизация. Одна s- орбиталь и три p- орбитали превращаются в четыре одинаковые «гибридные» орбитали, угол между осями которых равен 109°28′. Молекулы, в которых осуществляется sp 3 — гибридизация, имеют тетраэдрическую геометрию (CH₄, NH₃).
sp 2 — Гибридизация. Одна s- орбиталь и две p- орбитали превращаются в три одинаковые «гибридные» орбитали, угол между осями которых равен 120°.
Молекулы, в которых осуществляется sp 2 — гибридизация, имеют плоскую геометрию.
sp- Гибридизация. Одна s- орбиталь и одна p- орбиталь превращаются в две одинаковые «гибридные» орбитали, угол между осями которых равен 180°. Молекулы, в которых осуществляется sp- гибридизация, имеют линейную геометрию.

Типы химических связей.

1) Ионная (металл + неметалл)

2) Ковалентная (неметалл + неметалл с помощью общих электронных пар)
Виды: * полярная (разные неметаллы)
* неполярная (одинаковые неметаллы)
Виды: * образована обменным механизмом
* образована донорно-акцепторным механизмом

Обменный механизм — в образовании связи участвуют одноэлектронные атомные орбитали, т.е. Каждый из атомов предоставляет в общее пользование по одному электрону:

Донорно-акцепторный механизм (координационная связь) — химическая связь между двумя атомами или группой атомов, осуществляемая за счет неподеленной пары электронов одного атома (донора) и свободной орбитали другого атома (акцептора) .

3) Металлическая (между атомами металлов, между ионами металлов и общими свободными электронами)

4) Водородная (между водородом одной молекулы и другим более электроотрицательным элементом (O, S, N, F) и с другой молекулой)

Потенциал ионизации атома — минимальная разность потенциалов U, которую должен пройти электрон в ускоряющем электрическом поле, чтобы приобрести кинетическую энергию, достаточную для ионизации атома.

Электроотрицательность (ЭО)– относительная способность атомов притягивать электроны при связывании с другими атомами. Электроотрицательность характеризует способность атома к поляризации химических связей.

Вопрос 4.

Последнее изменение этой страницы: 2017-02-05; Нарушение авторского права страницы

Контрольная работа 1

1.1. Составьте эмпирические формулы оксидов

Эмпирическая формула — запись простейшего выражения относительного числа каждого типа атомов в нём. Она представляет собой линейную запись из символов химических элементов, сопровождающуюся подстрочными индексами, указывающими отношение элементов в соединении.

Известно, что в оксиде молибден шестивалентный. Кислород двухвалентный. Соотношение Mo : O = 2 : 6 = 1 : 3.

Поэтому эмпирическая формула имеет вид MoO3.

2.2. Определите электронное семейство элементов, указанных в разделе 2.1, распределите валентные электроны по квантовым ячейкам в не возбужденном состоянии атома. Поясните, металлические или неметаллические свойства имеет данный элемент с точки зрения строения атома

У атома брома происходит заполнение 4p-подуровня, поэтому он принадлежит к семейству p-элементов.

Распределение электронов по квантовым ячейкам:

Бром имеет почти заполненный внешний электронный уровень (7 электронов). С этой точки зрения он является неметаллом и проявляет окислительные свойства. В то же время, поскольку валентные электроны расположены далеко от ядра, атом брома может отдавать от 1 до 7 электронов и проявлять восстановительные свойства.

2.3. Сравните свойства указанных элементов (радиусы атомов (r), их энергии ионизации (I), энергии сродства к электрону E), электроотрицательности (ЭО), а также химические свойства: металл – неметалл, восстановитель – окислитель) на основании строения атома

Для удобства составим таблицу, в которую занесём свойства атомов указанных элементов.

Энергия ионизации, эВ

Сродство к электрону, эВ

Анализ представленных данных позволяет сделать вывод о близкой химической природе алюминия и галлия. Атомы этих веществ имеют близкие энергетические характеристики — энергию ионизации, энергию сродства к электрону и электроотрицательность.

Внешний электронный уровень алюминия и галлия содержит 3 электрона:

13Al: 1s2 2s22p6 3s23p1

31Ga: 1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s24p1

Поэтому алюминий и галлий являются металлами, а в химических реакциях проявляют восстановительные свойства.

2.5. Рассмотрите образование химических связей в молекулах с точки зрения метода валентных связей (МВС)

В молекуле BF3 имеет место sp2-гибридизация центрального атома, что определяет треугольную форму молекулы.

Атом бора в основном состоянии имеет электронную конфигурацию 1s22s22p1, а в возбужденном состоянии — 1s22s12p2. В основном состоянии валентность бора равна 1, в возбужденном состоянии — 3.

Атом фтора в основном и возбужденном состояниях имеет электронную конфигурацию 1s22s22p5. Валентность фтора равна 1.

В результате гибридизации орбиталей бора образуется три гибридные орбитали с осями, расположенными в одной плоскости и направленными к вершинам треугольника под углом 120 градусов.

Эти гибридные орбитали взаимодействуют с p-орбиталями атомов фтора:

В молекуле BF3 после образования трех σ-связей у атома бора остается вакантная 2р-орбиталь. Негибридная p-атомная орбиталь перпендикулярна плоскости.

Связи B—F в молекуле полярны. В целом молекула неполярна, так как центры положительного и отрицательного зарядов совпадают.

3.2. Напишите выражение константы химического равновесия обратимой реакции. В соответствии с принципом Ле-Шателье, обоснуйте, в каком направлении сместится равновесие реакции при понижении температуры

332. 2HCl(г) D H2(г) + Cl2(г); DН0 = 184,6 кДж

2HCl(г) D H2(г) + Cl2(г); DН0 = 184,6 кДж

Выражение константы равновесия:

Понижение температуры смещает равновесие в сторону экзотермической реакции.

Тепловой эффект реакции положителен, — теплота поглощается, реакция эндотермическая. Значит, при понижении температуры равновесие сместится влево (в сторону образования HCl).

Литература

1. Глинка химия. – М.: КноРус, 2013. – 752 с.

2. Коровин химия. – М.: Высшая школа, 2008. – 560 с.

3. , Смарыгин химия. – М.: Дрофа, 2005. – 592 с.

4. Угай и неорганическая химия. – М.: Высшая школа, 2004. – 528 с.

5. Лидин по общей и неорганической химии. – М.: КолосС, 2008. – 352 с.

Общая и неорганическая химия

Определите электронное семейство элементов, распределите валентные электроны по квантовым ячейкам в не возбужденном состоянии атома. Поясните, металлические или неметаллические свойства имеет данный элемент с точки зрения строения атома.

Лучший ответ по мнению автора

Федор Жуков

Вольфрам W (Z = +74)

В соответствии с рядом Клечковского, электронная формула вольфрама:

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d4

на внешнем энергетическом уровне вольфрама 2 электрона (6s2), вольфрам проявляет металлические свойства.

Оцените, пожалуйста, ответ. Если он Вас устраивает, отметьте как лучший. Если желаете, оставьте отзыв о работе эксперта. Спасибо

Тема №2 «Закономерности изменения химических свойств элементов»

В данном уроке рассматриваются основные законы периодичности таблицы Менделеева, изменения свойств элементов по группам и периодам, основные свойства различных групп.

Закономерности изменения химических свойств элементов.

Периодичность свойств химических элементов

Радиусы атомов, их периодические изменения в системе химических элементов

В одной и той же группе с увеличением номера периода атомные радиусы возрастают, т. к. увеличение заряда атома оказывает противоположный эффект. С точки зрения теории строения атомов принадлежность элементов к металлам или неметаллам определяется способностью их атомов отдавать или присоединять электроны. Атомы металлов сравнительно легко отдают электроны и не могут их присоединять для достраивания своего внешнего электронного слоя.

Радиусы атомов

Закономерности изменения химических свойств элементов и их соединений по периодам и группам

a) Закономерности, связанные с металлическими и неметаллическими свойствами элементов.

При перемещении СПРАВА НАЛЕВО вдоль ПЕРИОДА МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ свойства р-элементов УСИЛИВАЮТСЯ. В обратном направлении — возрастают неметаллические. Это объясняется тем, что правее находятся элементы, электронные оболочки которых ближе к октету. Элементы в правой части периода менее склонны отдавать свои электроны для образования металлической связи и вообще в химических реакциях.
Например, углерод — более выраженный неметалл, чем его сосед по периоду бор, а азот обладает еще более яркими неметаллическими свойствами, чем углерод. Слева направо в периоде также увеличивается и заряд ядра. Следовательно, увеличивается притяжение к ядру валентных электронов и затрудняется их отдача. Наоборот, s-элементы в левой части таблицы имеют мало электронов на внешней оболочке и меньший заряд ядра, что способствует образованию именно металлической связи. За понятным исключением водорода и гелия (их оболочки близки к завершению или завершены!), все s-элементы являются металлами; p-элементы могут быть как металлами, так и неметаллами, в зависимости от того — в левой или правой части таблицы они находятся.
У d- и f-элементов, как мы знаем, есть «резервные» электроны из «предпоследних» оболочек, которые усложняют простую картину, характерную для s- и p-элементов. В целом d- и f-элементы гораздо охотнее проявляют металлические свойства.
Подавляющее число элементов является металлами и только 22 элемента относят к неметаллам: H, B, C, Si, N, P, As, O, S, Se, Te, а также все галогены и инертные газы. Некоторые элементы в связи с тем, что они могут проявлять лишь слабые металлические свойства, относят к полуметаллам. Что такое полуметаллы? Если выбрать из Периодической таблицы p-элементы и записать их в отдельный «блок» (это сделано в “длинной” форме таблицы), то обнаружится закономерность, показанная на Левая нижняя часть блока содержит типичные металлы, правая верхняя — типичные неметаллы. Элементы, занимающие места на границе между металлами и неметаллами, называются полуметаллами.
Полуметаллы расположены примерно вдоль диагонали, проходящей по p-элементам от левого верхнего к правому нижнему углу Периодической таблицы
Полуметаллы имеют ковалентную кристаллическую решетку при наличии металлической проводимости (электропроводности). Валентных электронов у них либо недостаточно для образования полноценной «октетной» ковалентной связи (как в боре), либо они не удерживаются достаточно прочно (как в тeллуре или полонии) из-за больших размеров атома. Поэтому связь в ковалентных кристаллах этих элементов имеет частично металлический характер. Некоторые полуметаллы (кремний, германий) являются полупроводниками. Полупроводниковые свойства этих элементов объясняются многими сложными причинами, но одна из них — существенно меньшая (хотя и не нулевая) электропроводность, объясняемая слабой металлической связью. Роль полупроводников в электронной технике чрезвычайно важна.
При перемещении СВЕРХУ ВНИЗ вдоль групп УСИЛИВАЮТСЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ свойства элементов. Это связано с тем, что ниже в группах расположены элементы, имеющие уже довольно много заполненных электронных оболочек. Их внешние оболочки находятся дальше от ядра. Они отделены от ядра более толстой «шубой» из нижних электронных оболочек и электроны внешних уровней удерживаются слабее.

Перечисленные выше причины объясняют, почему СЛЕВА НАПРАВО УСИЛИВАЮТСЯ ОКИСЛИТЕЛЬНЫЕ свойства, а при движении СВЕРХУ ВНИЗ — ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ свойства элементов.
Последняя закономерность распространяется даже на такие необычные элементы, как инертные газы. У «тяжелых» благородных газов криптона и ксенона, которые находятся в нижней части группы, удается «отобрать» электроны и получить их соединения с сильными окислителями (фтором и кислородом), а для «легких» гелия, неона и аргона это осуществить не удается.
В правом верхнем углу таблицы находится самый активный неметалл-окислитель фтор (F), а в левом нижнем углу — самый активный металл-восстановитель цезий (Cs). Элемент франций (Fr) должен быть еще более активным восстановителем, но его химические свойства изучать крайне трудно из-за быстрого радиоактивного распада.
По той же причине, что и окислительные свойства элементов, их ЭЛЕКТРООТРИЦАТЕЛЬНОСТЬ ВОЗРАСТАЕТ тоже СЛЕВА НАПРАВО, достигая максимума у галогенов. Не последнюю роль в этом играет степень завершенности валентной оболочки, ее близость к октету.
При перемещении СВЕРХУ ВНИЗ по группам ЭЛЕКТРООТРИЦАТЕЛЬНОСТЬ УМЕНЬШАЕТСЯ. Это связано с возрастанием числа электронных оболочек, на последней из которых электроны притягиваются к ядру все слабее и слабее.
в) Закономерности, связанные с размерами атомов.
Размеры атомов (АТОМНЫЕ РАДИУСЫ) при перемещении СЛЕВА НАПРАВО вдоль периода УМЕНЬШАЮТСЯ. Электроны все сильнее притягиваются к ядру по мере возрастания заряда ядра. Даже увеличение числа электронов на внешней оболочке (например, у фтора по сравнению с кислородом) не приводит к увеличению размеров атома. Наоборот, размеры атома фтора меньше, чем атома кислорода.
При перемещении СВЕРХУ ВНИЗ АТОМНЫЕ РАДИУСЫ элементов РАСТУТ, потому что заполнено больше электронных оболочек.

г) Закономерности, связанные с валентностью элементов.

Элементы одной и той же ПОДГРУППЫ имеют аналогичную конфигурацию внешних электронных оболочек и, следовательно, одинаковую валентность в соединениях с другими элементами.
s-Элементы имеют валентности, совпадающие с номером их группы.
p-Элементы имеют наибольшую возможную для них валентность, равную номеру группы. Кроме того, они могут иметь валентность, равную разности между числом 8 (октет) и номером их группы (число электронов на внешней оболочке).
d-Элементы обнаруживают много разных валентностей, которые нельзя точно предсказать по номеру группы.
Не только элементы, но и многие их соединения — оксиды, гидриды, соединения с галогенами — обнаруживают периодичность. Для каждой ГРУППЫ элементов можно записать формулы соединений, которые периодически «повторяются» (то есть могут быть записаны в виде обобщенной формулы).

Итак, подытожим закономерности изменения свойств, проявляемые в пределах периодов:

Изменение некоторых характеристик элементов в периодах слева направо:

заряд ядер атомов увеличивается;
радиус атомов уменьшается;
электроотрицательность элементов увеличивается;
количество валентных электронов увеличивается от 1 до 8 (равно номеру группы);
высшая степень окисления увеличивается (равна номеру группы);
число электронных слоев атомов не изменяется;
металлические свойства уменьшается;
неметаллические свойства элементов увеличивается.

Изменение некоторых характеристик элементов в группе сверху вниз:

заряд ядер атомов увеличивается;
радиус атомов увеличивается;
число энергетических уровней (электронных слоев) атомов увеличивается (равно номеру периода);
число электронов на внешнем слое атомов одинаково (равно номеру группы);
прочность связи электронов внешнего слоя с ядром уменьшается;
электроотрицательность уменьшается;
металличность элементов увеличивается;
неметалличность элементов уменьшается.

Z — порядковый номер, равен числу протонов; R — радиус атома; ЭО — электроотрицательность; Вал е- —количество валентных электронов; Ок. св. — окислительные свойства; Вос. св. — востановительные свойства; Эн. ур. — энергитические уровни; Ме — металические свойства; НеМе — неметаллические свойства; ВСО — высшая степень окисления

Шпаргалки

Справочный материал для прохождения тестирования:

Характеристика элемента по его положению в Периодической системе Д. И. Менделеева с точки зрения строения атома

Название	Характеристика элемента по его положению в Периодической системе Д. И. Менделеева с точки зрения строения атома
Дата	21.02.2014
Размер	26.33 Kb.
Тип	Документы
скачать

Характеристика элемента по его положению

в Периодической системе Д. И. Менделеева

с точки зрения строения атома

Магний имеет порядковый номер Z = 12, следовательно, заряд ядра его атома +12. Элемент магний находится в третьем малом периоде, значит, его 12 электронов располагаются по трем энергетическим уровням. Магний находится во второй группе главной подгруппе, следовательно, на внешнем энергетическом уровне атома содержатся 2 электрона.

Относительная атомная масса магния Ar = 24. В ядре атома магния содержатся 12 протонов, так как заряд ядра +12. Кроме протонов в ядре содержатся 24 – 12 = 12 нейтронов. Так как атом электронейтрален, то вокруг ядра атома магния вращаются 12 электронов, которые располагаются по энергетическим уровням и подуровням следующим образом:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2

Магний — это типичный металл, так как он находится в начале периода. У магния металлические свойства выражены ярче, чем у алюминия, но слабее, чем у натрия, так как в периоде с возрастанием заряда ядра металлические свойства ослабевают, а неметаллические усиливаются. У магния металлические свойства выражены ярче, чем у бериллия, но слабее, чем у кальция, так как в группе в главной подгруппе с возрастанием заряда ядра металлические свойства усиливаются, а неметаллические — ослабевают.

Соединения магния (оксид и гидроксид) носят основный характер.

Оксид магния — MgO.

Гидроксид магния — Mg(OH)₂.

Водородное соединение — MgH₂ (гидрид магния).

Магний проявляет в соединениях валентность II.

Характеристика элемента по его положению

в Периодической системе Д. И. Менделеева

с точки зрения строения атома

Сера имеет порядковый номер Z = 16, следовательно, заряд ядра его атома +16. Элемент сера находится в третьем малом периоде, значит, ее 16 электронов располагаются по трем энергетическим уровням. Сера находится в шестой группе главной подгруппе, следовательно, на внешнем энергетическом уровне атома содержатся 6 электронов.

Относительная атомная масса серы Ar = 32. В ядре атома серы содержатся 16 протонов, так как заряд ядра +16. Кроме протонов в ядре содержатся 32 – 16 = 16 нейтронов. Так как атом электронейтрален, то вокруг ядра атома серы вращаются 16 электронов, которые располагаются по энергетическим уровням и подуровням следующим образом:

Сера — это типичный неметалл, так как он находится в конце периода. У серы неметаллические свойства выражены ярче, чем у фосфора, но слабее, чем у хлора, так как в периоде с возрастанием заряда ядра металлические свойства ослабевают, а неметаллические усиливаются. У серы неметаллические свойства выражены ярче, чем у селена, но слабее, чем у кислорода, так как в группе в главной подгруппе с возрастанием заряда ядра металлические свойства усиливаются, а неметаллические — ослабевают.

Соединения серы (оксид и гидроксид) носят кислотный характер.

Высший оксид серы — SO₃.

Водородное соединение —H₂S (сероводород).

1. Общая характеристика элементов-неметаллов

Химических элементов-неметаллов всего 16, но два из них, кислород и кремний составляют 76% от массы земной коры. Неметаллы составляют 98,5 % от массы растений и 97,6 % от массы человека. Из углерода, водорода, кислорода, серы, фосфора и азота состоят все важнейшие органические вещества, они являются элементами жизни. Водород и гелий – основные элементы Вселенной из них состоят все космические объекты, включая наше Солнце. Без соединений неметаллов невозможно представить нашу жизнь, особенно если вспомнить, что жизненно важное химическое соединение – вода – состоит из водорода и кислорода.

Неметаллы – это химические элементы, атомы которых принимают электроны для завершения внешнего энергетического уровня, образуя при этом отрицательно заряженные ионы.

Практически все неметаллы имеют сравнительно малые радиусы и большое число электронов на внешнем энергетическом уровне от 4 до 7, для них характерны высокие значения электроотрицательности и окислительные свойства.

1.1. Положение элементов-неметаллов в Периодической системе химических элементов Менделеева

Если в Периодической системе провести диагональ от бора к астату, то справа вверх по диагонали будут находиться элементы-неметаллы, а слева снизу – металлы, к ним же относятся элементы всех побочных подгрупп, лантаноиды и актиноиды. Элементы, расположенные вблизи диагонали, например, бериллий, алюминий, титан, германий, сурьма, обладают двойственным характером и относятся к металлоидам. Элементы-неметаллы: s-элемент – водород; р-элементы 13 группы – бор; 14 группы – углерод и кремний; 15 группы – азот, фосфор и мышьяк, 16 группы – кислород, сера, селен и теллур и все элементы 17 группы – фтор, хлор, бром, йод и астат. Элементы 18 группы – инертные газы, занимают особое положение, они имеют полностью завершенный внешний электронный слой и занимают промежуточное положение между металлами и неметаллами. Их иногда относят к неметаллам, но формально, по физическим признакам.

1.2. Электронное строение элементов-неметаллов

Практически все элементы-неметаллы на внешнем энергетическом уровне имеют большое число электронов – от 4 до 7. Элемент бор – аналог алюминия, у него всего 3 электрона на внешнем энергетическом уровне, но он имеет малый радиус, прочно удерживает свои электроны и имеет свойства неметалла. Особо отметим электронное строение водорода. Это s-элемент, но он довольно легко принимает один электрон, образует гидрид-ион и проявляет окислительные свойства металла.

Электронные конфигурации валентных электронов элементов-неметаллов приведены в таблице:

Положение неметаллов в периодической системе.

Самой первой научной классификацией химических элементов было деление их на металлы и неметаллы. Эта классификация не потеряла своей значимости и в настоящее время.

Из 118 известных на данный момент химических элементов 22 элемента образуют простые вещества, обладающие неметаллическими свойствами.

Неметаллы располагаются в III-VII группах. По физическим свойствам к неметаллам следует отнести также VIIIА группу, или группу благородных газов. Неметаллы образуют p-элементы, а также водород и гелий, являющиеся s-элементами. В длиннопериодной таблице p-элементы, образующие неметаллы, располагаются правее и выше условной границы B—At.

Группа	I	III	IV	V	VI	VII	VIII
1-й период	H	He
2-й период	B	C	N	O	F	Ne
3-й период	Si	P	S	Cl	Ar
4-й период	As	Se	Br	Kr
5-й период	Te	I	Xe
6-й период	At	Rn

Неметаллы — это химические элементы, для атомов которых характерна способность принимать электроны до завершения внешнего слоя благодаря наличию, как правило, на внешнем электронном слое четырех и более электронов и малому радиусу атомов по сравнению с атомами металлов.

2. Особенности строения атомов неметаллов.

У большинства атомов неметаллов от четырех до восьми валентных электронов во внешнем слое, но у атома водорода — один, у атома гелия — два, а у атома бора — три валентных электрона, небольшой радиус атома (орбитальный радиус меньше 0,1 нм). Поэтому атомы неметаллов стремятся довести недостающие до 8е. Это свойство атомов характеризуется электроотрицательностью. Для атомов неметаллов характерны высокие значения электроотрицательности. Она изменяется в пределах от 2 до 4.

В соответствии с ним неметаллы образуют особый ряд:

Фтор − самый сильный окислитель, его атомы в химических реакциях не способны отдавать электроны, то есть проявлять восстановительные свойства.

У атомов неметаллов преобладают окислительные свойства, то есть способность присоединять электроны. Эту способность характеризует значение электроотрицательности, которая закономерно изменяется в периодах и подгруппах.

Неметаллы могут проявлять восстановительные свойства, хотя и в значительно более слабой степени по сравнению с металлами: в периодах и подгруппах их восстановительная способность изменяется в обратном порядке по сравнению с окислительной.

Характеристики элементов неметаллов и их соединений закономерно изменяются в группах и периодах.

В периодах (с увеличением порядкового номера, т.е. слева и направо):

· увеличивается заряд ядра,

· увеличивается число внешних электронов,

· уменьшается радиус атомов,

· увеличивается прочность связи электронов с ядром (энергия ионизации),

· усиливаются окислительные свойства простых веществ («неметалличность») (кроме элементов VIIIA группы),

· ослабевают восстановительные свойства простых веществ («металличность») (кроме элементов VIIIA группы),

· ослабевает основный характер гидроксидов и соответствующих оксидов,

· возрастает кислотный характер гидроксидов и соответствующих оксидов,

· валентность в соединении с кислородом возрастает от 3 до 7, высшая валентность равна номеру группы.

В группах (с увеличением порядкового номера, т.е. сверху вниз):

· увеличивается заряд ядра,

· увеличивается радиус атомов (только в главных подгруппах),

· уменьшается прочность связи электронов с ядром (энергия ионизации; только в главных подгруппах),

· уменьшается электроотрицательность (только в главных подгруппах),

· ослабевают окислительные свойства простых веществ («неметалличность»; только в главных подгруппах) (кроме элементов VIIIA группы),

· усиливаются восстановительные свойства простых веществ («металличность»; только в главных подгруппах) (кроме элементов VIIIA группы),

· возрастает основный характер гидроксидов и соответствующих оксидов (только в главных подгруппах),

· ослабевает кислотный характер гидроксидов и соответствующих оксидов (только в главных подгруппах),

· снижается устойчивость водородных соединений (повышается их восстановительная активность; только в главных подгруппах),

· валентность элементов не изменяется и равна номеру группы.

Вида связи, характерные для неметаллов:

· ионная (КСI);

· ковалентная (неполярная − в простых веществах (С1₂)

· полярная − в соединениях неметаллов (SCl₂).

Однако следует особо остановиться на двойственном положении водорода в Периодической системе: в I и VII группах главных подгрупп. Это не случайно. С одной стороны, атом водорода, подобно атомам щелочных металлов, имеет на внешнем (и единственном для него) электронном слое один электрон (электронная конфигурация 1s 1 ), который он способен отдавать, проявляя свойства восстановителя.

В большинстве своих соединений водород, как и щелочные металлы, проявляет степень окисления +1, Но отдача электрона атомом водорода происходит труднее, чем у атомов щелочных металлов. С другой стороны, атому водорода, как и атомам галогенов, для завершения внешнего электронного слоя недостает одного электрона, поэтому атом водорода может принимать один электрон, проявляя свойства окислителя и характерную для галогена степень окисления -1 в гидридах − соединениях с металлами, подобных соединениям металлов с галогенами − галогенидам. Но присоединение одного электрона к атому водорода происходит труднее, чем у галогенов.

При обычных условиях водород Н₂ − газ. Его молекула, подобно галогенам, двухатомна.

Элементы VIII группы главной подгруппы − инертные или благородные газы, атомы которых имеют завершенный внешний электронный слой. Электронная конфигурация атомов этих элементов такова, что их нельзя отнести ни к металлам, ни к неметаллам. Они являются теми объектами, которые в естественной системе четко разделяют элементы на металлы и неметаллы, занимая между ними пограничное положение. Инертные или благородные газы («благородство» выражается в инертности) иногда относят к неметаллам, но чисто формально, по физическим признакам. Эти вещества сохраняют газообразное состояние вплоть до очень низких температур.

Инертность в химическом отношении у этих элементов относительна. Для ксенона и криптона известны соединения с фтором и кислородом. Несомненно, в образовании этих соединений инертные газы выступали в роли восстановителей.

3. Распространённость элементов-неметаллов.

Кислород и кремний являются наиболее распространенными элементами, на их долю приходится около 70% массы земной коры. К числу редких элементов относятся йод, селен, теллур и некоторые другие, на их долю приходятся тысячные доли процента массы земной коры. Многие соединения неметаллов являются обязательной составной частью растительных и животных организмов. К элементам-органогенам («рождающие» органические вещества: белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты) относятся: кислород О (на его долю приходится около 60% массы тела человека), С, Н, N, Р и S. В небольших количествах в организмах животных и растений содержатся F, О, I.

Два элемента-неметалла составляют 76% от массы земной коры. Это кислород (49%) и кремний (27%). В атмосфере содержится 0,03% от массы кислорода в земной коре. Неметаллы составляют 98,5% от массы растений, 97,6% от массы тела человека. В состав воздуха, которым мы дышим, входят простые и сложные вещества, также образованные элементами-неметаллами (кислород О₂, азот, углекислый газ СО₂, водяные пары Н₂О и др.).

Водород − главный элемент Вселенной. Многие космические объекты (газовые облака, звезды, в том числе и Солнце) более чем наполовину состоят из водорода. На Земле его, включая атмосферу, гидросферу и литосферу, только 0,88%. Но это по массе, а атомная масса водорода очень мала. Поэтому небольшое содержание его только кажущееся, и из каждых 100 атомов на Земле 17 − атомы водорода.

4. Неметаллы − простые вещества. Строение.

В простых веществах атомы неметаллов связаны ковалентной неполярной связью; в благородных газах химических связей нет. Благодаря этому формируется более устойчивая электронная система, чем у изолированных атомов. При этом образуются одинарные (например, в молекулах водорода Н₂, галогенов Cl₂, Вг₂), двойные (например, в молекулах кислорода) тройные (например, в молекулах азота) ковалентные связи.

Перейдем к рассмотрению строения молекул неметаллов. Неметаллы образуют как одноатомные, так и двухатомные молекулы.

К одноатомным неметаллам относятся инертные газы, практически не реагирующие даже с самыми активными веществами. Инертные газы расположены в VIII группе Периодической системы, а химические формулы соответствующих простых веществ следующие: He, Ne, Ar, Kr, Xe и Rn.

Некоторые неметаллы образуют двухатомные молекулы. Это галогены − F₂, Cl₂, Br₂, I₂ (элементы VII группы Периодической системы), а также H₂, N₂, O₂. Атомы озона, фосфора, серы — из большего числа атомов (O₃, Р₄, S₈), инертных газов – из одного атома (Не,Ne,Ar,Kr).

Для веществ неметаллов, находящихся в твердом состоянии, составить химическую формулу довольно сложно. Атомы углерода в графите соединены друг с другом различным образом. Выделить отдельную молекулу в приведенных структурах затруднительно. При написании химических формул таких веществ, как и в случае с металлами, вводится допущение, что такие вещества состоят только из атомов. Химические формулы, при этом, записываются без индексов — C, Si, S и т.д.

Самые типичные неметаллы имеют молекулярное строение, а менее типичные – немолекулярное. Этим и объясняется отличие их свойств.

1. Молекулярное строение. У этих неметаллов в твердом состоянии молекулярные кристаллические решетки. В этом случае в каждой молекуле атомы соединены достаточно прочно ковалентной связью, а вот отдельные молекулы друг с другом в кристаллах вещества связаны очень слабо. Поэтому при обычных условиях большинство таких веществ представляют собой газы или твердые вещества с низкими температурами плавления и лишь единственный бром (Вг₂) является жидкостью. Все эти вещества молекулярного строения, поэтому летучи. В твердом состоянии они легкоплавки из-за слабого межмолекулярвого взаимодействия, удерживающего их молекулы в кристалле, и способны к возгонке.

Молекулярные неметаллы: H₂, N₂, P₄ (белый фосфор), As₄, O₂, O₃, S₈, F₂, Cl₂, I₂. К ним же можно отнести и благородные газы (He, Ne, Ar, Kr, Kx, Rn), атомы которых являются как бы «одноатомными молекулами».

2. Атомное строение. У этих неметаллов атомные кристаллические решетки, поэтому они обладают большой твердостью и очень высокими температурами плавления.Эти вещества образованы длинными цепями атомов. Из-за большой прочности ковалентных связей они, как правило, имеют высокую твердость, и любые изменения, связанные с разрушением ковалентной связи в их кристаллах (плавление, испарение), совершаются с большой затратой энергии. Многие такие вещества имеют высокие температуры плавления и кипения, а летучесть их весьма мала.

Немолекулярные неметаллы: B (несколько аллотропных модификаций), C(графит), C(алмаз), Si, Ge, P(красный), P(черный), As, Se, Te. Все они твердые вещества, кремний, германий, селен и некоторые другие обладают полупроводниковыми свойствами.

Причина большого разнообразия физических свойств неметаллов кроется в различном строении кристаллических решёток этих веществ.

Часть неметаллов имеет атомную кристаллическую решетку. Кристаллы таких веществ состоят из атомов, соединённых между собой прочными ковалентными связями. Такие неметаллы находятся в твёрдом агрегатном состоянии и являются нелетучими. Примерами таких веществ служат алмаз, графит, красный фосфор и кремний.

Модели кристаллических решёток алмаза (слева) и графита. Кристаллы этих аллотропных видоизменений состоят из атомов углерода, соединённых между собой ковалентными связями. Кристаллы графита, в отличие от кристаллов алмаза, сложены из отдельных слоёв, которые располагаются друг по отношению к другу подобно тому, как листы бумаги в книге.

Многие элементы-неметаллы образуют несколько простых веществ − аллотропных модификаций.

Аллотропия – это способность атомов одного химического элемента образовывать несколько простых веществ. а эти простые вещества – аллотропными видоизменениями или модификациями.

Аллотропия может быть связана и с разным составом молекул − различным числом атомов в молекуле (O₂ и O₃), и с разным строением кристаллов. Аллотропные видоизменения, образуемые одним и тем же химическим элементом, существенно отличаются между собой как по строению, так и по свойствам.

\|	следующая лекция ==>
Статья 86 УК РФ. Судимость.	\|	Агрегатное состояние

Дата добавления: 2017-06-02 ; просмотров: 10620 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

3 Определите электронное семейство элемента гафния, распределите валентные электроны по квантовым ячейкам в не возбужденном состоянии атома. Поясните, металлические или неметаллические свойства имеет данный элемент с точки зрения строения атома

Название	3 Определите электронное семейство элемента гафния, распределите валентные электроны по квантовым ячейкам в не возбужденном состоянии атома. Поясните, металлические или неметаллические свойства имеет данный элемент с точки зрения строения атома
Дата публикации	21.10.2013
Размер	46.06 Kb.
Тип	Документы

skachate.ru > Физика > Документы

3.3. Определите электронное семейство элемента гафния, распределите валентные электроны по квантовым ячейкам в не возбужденном состоянии атома. Поясните, металлические или неметаллические свойства имеет данный элемент с точки зрения строения атома.

3.4. Напишите значения четырех квантовых чисел для валентных электронов атома гафния.

3.5. Сравните свойства указанных элементов (радиусы атомов, их энергии ионизации, энергии сродства к электрону, электроотрицательности, а также химические свойства: металл – неметалл, восстановитель – окислитель) на основании строения атома:

08 – цезия и астата;

^ 3.6. Распределите валентные электроны по квантовым ячейкам в возбужденном состоянии атома элемента гафния.

3.7. Рассмотрите образование химических связей в молекулах с точки зрения метода валентных связей (МВС):

08 – NF₃

^ С этой целью определите:

Валентные электроны взаимодействующих атомов, распределите их по квантовым ячейкам;

механизм образования связей в молекуле,

тип гибридизации центрального атома,

геометрическую форму молекулы,

число и тип связей ( или  — связи) в молекуле,

полярность отдельных связей в молекуле (полярны или неполярны),

полярность молекулы в целом (полярна или неполярна).

^ 4.5. Вычислите изменение стандартной энергии Гиббса, (кДж), и определите возможность осуществления в стандартных условиях следующих реакций:

^ 9.1. Напишите уравнения реакций электролитической диссоциации следующих электролитов:

08 – гидроксида стронция;

9.6.2. Составьте в молекулярной форме уравнения реакций, которые выражаются следующими краткими ионно-молекулярными уравнениями:

9.7.1. Напишите молекулярные и ионно-молекулярные уравнения гидролиза и укажите рН (>7,  7, + , Ag + , к.ч.=6

10.5.Запишите молекулярные и ионно-молекулярные уравнения

реакций ионного обмена:

11.2. Составьте уравнения полуреакций окисления и восстановления с учетом характера среды; назовите процессы:

11.3.Закончите уравнения реакций, расставив коэффициенты методом электронно-ионного баланса:

As + HNO₃ (конц.)  NO₂ + HAsO₂ + H₂O

Составьте схемы, напишите уравнения электродных процессов и токообразующих реакций для гальванических элементов, составлен-

ных при стандартных условиях из следующих пар металлов (Ме₁и Ме₂), опущенных в растворы собственных солей:

12.2. Рассчитайте ЭДС гальванических элементов, указанных в

12.3.Рассчитайте ЭДС гальванических элементов (Т=298 К) при

следующих концентрациях ионов металлов в растворе указанных в разделе 12.1.

12.4.Составьте уравнения реакций, протекающих на электродах при электролизе растворов солей:

а) с инертным анодом

б) с активным (растворимым) анодом

12.5.Составьте уравнения реакций, протекающих на электродах при электролизе расплавов следующих солей:

12.6. Для пары металлов, находящихся в контакте в аэрированной

1) составьте схему коррозионного элемента (короткозамкнутого ГЭ);

2) определите возможность коррозии металла из данной пары с водородной или кислородной деполяризацией;

3) напишите уравнения анодного и катодного процессов;

4) укажите продукты коррозии.

Вариант	Пары металлов	рН
8	Zn – Ag	10

12.7. Определите термодинамическую возможность самопроизвольного

протекания реакций. Составьте уравнения реакций, используя ионно-

Химия (2 задания)

Пример готовой контрольной работы по предмету: Химия

Содержание

1. Составьте электронную формулу атомов гафния. Определите электронное семейство данных элементов, распределите валентные электроны по квантовым ячейкам в не возбужденном состоянии атома. Поясните, металлические или неметаллические свойства имеет данный элемент с точки зрения строения атома. Определите валентность в основном состоянии атомов данных элементов. Распределите валентные электроны по квантовым ячейкам в возбужденном состоянии атомов элементов и определите их валентность.

2. Рассмотрите образование химических связей в молекулах с точки зрения метода валентных связей (МВС): NF3. Определите валентные электроны взаимодействующих атомов, распределите их по квантовым ячейкам в основном или возбужденном состояниях; валентность элементов в основном или возбужденном состояниях; механизм образования связей в молекуле; тип гибридизации центрального атома; геометрическую форму молекулы; число и тип связей ( или  — связи) в молекуле; полярность отдельных связей в молекуле (полярны или неполярны); полярность молекулы в целом (полярна или неполярна)

Выдержка из текста

Поясните, металлические или неметаллические свойства имеет данный элемент с точки зрения строения атома. Определите валентность в основном состоянии атомов данных элементов. Распределите валентные электроны по квантовым ячейкам в возбужденном состоянии атомов элементов и определите их валентность.

Источники:

http://pandia.ru/text/80/327/19550.php
http://www.liveexpert.ru/topic/view/555180-obshaya-i-neorganicheskaya-himiya
http://www.chem-mind.com/2017/03/05/%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B8%D0%BE%D0%B4%D0%B8%D1%87%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C-%D1%81%D0%B2%D0%BE%D0%B9%D1%81%D1%82%D0%B2-%D1%85%D0%B8%D0%BC%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D1%85-%D1%8D%D0%BB/
http://uz.denemetr.com/docs/1267/index-4294.html
http://studfiles.net/preview/6327915/
http://helpiks.org/9-20224.html
http://skachate.ru/fizika/127763/index.html
http://referatbooks.ru/kontrolnaya-rabota/himiya-zadaniya/