Svojstva hemijski elementi omogućavaju vam da ih kombinujete u odgovarajuće grupe. Na ovom principu stvoren je periodični sistem koji je promijenio ideju o postojećim supstancama i omogućio pretpostavku postojanja novih, ranije nepoznatih elemenata.

U kontaktu sa

Periodični sistem Mendeljejeva

Periodični sistem hemijskih elemenata sastavio je D. I. Mendeljejev u drugoj polovini 19. veka. Šta je to i zašto je potrebno? On kombinuje sve hemijske elemente po rastućoj atomskoj težini, a svi su raspoređeni tako da im se svojstva periodično menjaju.

Mendeljejevljev periodični sistem doveo je u jedan sistem sve postojeće elemente koji su se ranije smatrali jednostavno odvojenim supstancama.

Na osnovu svoje studije, novo hemijske supstance. Značaj ovog otkrića za nauku ne može se precijeniti., bila je daleko ispred svog vremena i dala je podsticaj razvoju hemije dugi niz decenija.

Postoje tri najčešće opcije stola, koje se konvencionalno nazivaju "kratki", "dugi" i "ekstra dugi". ». Glavni sto se smatra dugačkim stolom zvanično odobreno. Razlika između njih je raspored elemenata i dužina perioda.

Šta je period

Sistem sadrži 7 perioda. Oni su grafički predstavljeni kao horizontalne linije. U ovom slučaju, period može imati jedan ili dva reda, koji se nazivaju redovi. Svaki sljedeći element razlikuje se od prethodnog povećanjem nuklearnog naboja (broja elektrona) za jedan.

Da bi bilo jednostavno, tačka je vodoravna linija periodni sistem. Svaki od njih počinje metalom i završava inertnim plinom. Zapravo, ovo stvara periodičnost - svojstva elemenata se mijenjaju u jednom periodu, ponavljajući se u sljedećem. Prvi, drugi i treći period su nepotpuni, nazivaju se malim i sadrže 2, 8 i 8 elemenata. Ostali su kompletni, imaju po 18 elemenata.

Šta je grupa

Grupa je vertikalna kolona, koji sadrži elemente sa istom elektronskom strukturom ili, jednostavnije, sa istim višim . Službeno odobrena dugačka tablica sadrži 18 grupa koje počinju alkalnim metalima i završavaju inertnim plinovima.

Svaka grupa ima svoje ime, što olakšava pronalaženje ili klasifikaciju elemenata. Metalna svojstva su poboljšana bez obzira na element u smjeru odozgo prema dolje. To je zbog povećanja broja atomskih orbita - što ih je više, to su slabije elektronske veze, što kristalnu rešetku čini izraženijom.

Metali u periodnom sistemu

Metali u tabeli Mendeljejev ima dominantan broj, njihova lista je prilično opsežna. Oni su karakterizirani zajedničke karakteristike, prema svojim osobinama su heterogeni i dijele se u grupe. Neki od njih imaju malo zajedničkog sa metalima fizičkog čula, dok drugi mogu postojati samo djeliće sekunde i apsolutno se ne nalaze u prirodi (barem na planeti), jer su stvoreni, tačnije, proračunati i potvrđeni u laboratorijskim uvjetima, umjetno. Svaka grupa ima svoje karakteristike, ime se prilično uočljivo razlikuje od ostalih. Ova razlika je posebno izražena u prvoj grupi.

Položaj metala

Kakav je položaj metala u periodnom sistemu? Elementi su raspoređeni povećanjem atomske mase, odnosno broja elektrona i protona. Njihova svojstva se periodično mijenjaju, tako da nema urednog postavljanja jedan na jedan u tabeli. Kako odrediti metale i da li je to moguće učiniti prema periodnom sistemu? Da bi se pitanje pojednostavilo, izmišljen je poseban trik: uslovno, dijagonalna linija se povlači od Bora do Polonija (ili do Astatina) na spojevima elemenata. Oni lijevo su metali, oni desno su nemetali. Bilo bi vrlo jednostavno i sjajno, ali postoje izuzeci - germanij i antimon.

Takva "metoda" je neka vrsta varalice, izmišljena je samo da bi se pojednostavio proces pamćenja. Za precizniji prikaz, zapamtite to lista nemetala ima samo 22 elementa, dakle, odgovor na pitanje koliko je metala sadržano u periodnom sistemu

Na slici možete jasno vidjeti koji su elementi nemetali i kako su raspoređeni u tabeli po grupama i periodima.

Opća fizička svojstva

Postoje opća fizička svojstva metala. To uključuje:

• Plastika.
• karakterističan sjaj.
• Električna provodljivost.
• Visoka toplotna provodljivost.
• Sve osim žive je u čvrstom stanju.

Treba shvatiti da su svojstva metala veoma različita s obzirom na njihovu hemijsku ili fizičku prirodu. Neki od njih malo liče na metale u uobičajenom smislu te riječi. Na primjer, živa zauzima poseban položaj. U normalnim uslovima, u tečnom je stanju, nema kristalnu rešetku, čije prisustvo duguje svoja svojstva drugim metalima. Svojstva potonjeg u ovom slučaju su uvjetna, živa je povezana s njima u većoj mjeri po kemijskim karakteristikama.

Zanimljivo! Elementi prve grupe, alkalni metali, ne pojavljuju se u svom čistom obliku, već su u sastavu različitih jedinjenja.

Najmekši metal koji postoji u prirodi - cezijum - pripada ovoj grupi. On, kao i druge slične alkalne supstance, ima malo zajedničkog sa tipičnijim metalima. Neki izvori tvrde da je zapravo najmekši metal kalij, što je teško osporiti ili potvrditi, budući da ni jedan ni drugi element ne postoje sami – oslobađajući se kao rezultat kemijske reakcije, brzo oksidiraju ili reagiraju.

Druga grupa metala - zemnoalkalna - mnogo je bliža glavnim grupama. Naziv "alkalna zemlja" dolazi iz antičkih vremena, kada su oksidi nazivani "zemljama" jer imaju labavu mrvičastu strukturu. Manje ili više poznata (u svakodnevnom smislu) svojstva poseduju metali počev od 3. grupe. Kako se broj grupe povećava, količina metala se smanjuje.

dio I

1. Položaj nemetala (NM) u periodnom sistemu.

Na dijagonali B-At i iznad nje nemetali su locirani u 6 grupa. Ukupno, od 114 elemenata, 22 pripadaju NM.

2. Karakteristike strukture NM atoma:
1) mali atomski radijus
2) broj elektrona u vanjskom nivou je 4-8.

3. NM imaju svojstvo alotropije- fenomen postojanja jedne hem. element u obliku 2 ili više jednostavnih supstanci.

4. Popuniti tabelu "Uzroci alotropije".

5. NM - jednostavne supstance i slobodni atomi pokazuju i oksidirajuća i redukcijska svojstva.

Popuni tabelu" Hemijska svojstva nemetali“.

Zapišite jednadžbe reakcija, razmotrite ih u svjetlu oksidaciono-redukcionih procesa.

6. Popunite tabelu "Sastav vazduha".

Dio II

1. Zapišite redoslijed kojim se njegove glavne komponente „isključuju“ iz tekućeg zraka.
1) dušik N2 (tk) \u003d -196 ⁰S
2) argon Ar (tk) = -186 ⁰S
3) kiseonik O2 (tk) = -183 ⁰S

2. Molarna zapremina vazduha ima masu od 29 g. Vrednost koja pokazuje koliko je puta molarna masa bilo kog gasa teža od M vazduha naziva se relativna gustina ovog gasa u vazduhu i označava se Dair.
Pronađite Dair za:

3. Koja se zapremina svake od tri glavne komponente vazduha može dobiti iz 500 m3 vazduha?

4. Dopunite shemu "Uloga zraka u prirodi i životu čovjeka."

5. Povezati plin prikupljen metodom istiskivanja zraka sa lokacijom posude.

6. Odabrati pojave koje su uzrokovane prisustvom njegovih komponenti u vazduhu: 1) nasumične; 2) varijable. Od slova koja odgovaraju tačnim odgovorima sastavit ćete nazive kemijskih elemenata - nemetala:
1) azot; 2) sumpor.
a) smog - 1
b) efekat staklene bašte – 2
c) gripa - 1
d) ozonske rupe - 2
e) alergija na cvjetnice - 1
f) magla - 2
g) kisela kiša – 1
h) svež vazduh unutra borove šume – 2

ULAZNICA 5
Nemetali: položaj ovih hemijskih elemenata u periodnom sistemu, struktura njihovih atoma (na primjeru atoma hlora, kiseonika, azota). Razlika između fizičkih svojstava nemetala i svojstava metala. Reakcije nemetala sa jednostavnim supstancama: metali, vodonik, kiseonik.
Nemetaličnost je određena sposobnošću atoma da prihvate elektrone. Što je manje potrebno prihvatiti elektrona do osam i što ih je lakše zadržati, to su nemetalna svojstva atoma izraženija.
TABELA 1.

h)	NEMETALI					on)
	B))	C))	N))	o))	F))	ne))
	Al	Si)))	P)))	S)))	Cl)))	Ar)))
		Ge	kao))))	Se))))	br))))	Kr))))
			Sb	te)))))	ja))))	Xe)))))
				Po		Rn))))))

Nemetalni elementi imaju od 4 do 8 elektrona na zadnjem sloju (bor - 3 elektrona). U periodnom sistemu nemetalni elementi se nalaze u gornjem desnom uglu iznad dijagonale aluminijum-germanijum-antimon-polonijum. U periodu s povećanjem naboja atomskog jezgra, nemetalna svojstva se povećavaju, jer se povećava broj elektrona u posljednjem sloju. U podgrupi, sa povećanjem nuklearnog naboja, nemetalna svojstva slabe, jer se radijus atoma povećava i postaje teže zadržati elektrone. Najaktivniji nemetal je fluor.

Hemijska veza u jednostavnim supstancama, nemetalima, je kovalentna nepolarna. Kristalna rešetka može biti molekularna ili atomska. Određuje fizička svojstva nemetala. Mogu biti gasoviti, tečni, čvrsti, dok su metali svi čvrsti (osim žive).

Slika 1. Nemetali

Gaseous Solid

H 2 , O 2 , N 2 , Tečnost S 8 , P 4 , I 2 ,

Cl2, F2. Br 2 C n .
Nemetali imaju različite boje: fosfor je crven, sumpor je žut, čađ je crna, brom je crveno-braon; ili bezbojni: azot, kiseonik, vodonik. Metali variraju u tonovima od svijetlo do tamno sive (isključujući - zlato, bakar). Nemetali nemaju svojstva kao što su savitljivost, duktilnost, ne provode električnu energiju i toplinu i nemaju metalni sjaj. Razlog za razliku u fizičkim svojstvima nemetala i metala je njihova različita struktura. Svi metali imaju kristalnu rešetku, a prisustvo "elektronskog gasa" određuje njihova opšta svojstva: savitljivost, plastičnost, električnu i toplotnu provodljivost, boju i sjaj.

At hemijske interakcije nemetali pokazuju svojstva i oksidacijskih i redukcijskih sredstava. Većina nemetala reaguje sa kiseonikom i formira okside (1); O 2 - oksidant 2H 2 + O 2 = 2H 2 O + Q S + O 2 = SO 2 + Q C + O 2 = CO 2 + Q

4P + 5O 2 = 2P 2 O 5 + Q N 2 + O 2 \u003d 2 NO - Q

Vodik, sumpor, ugalj, fosfor sagorevaju u kiseoniku, azot stupa u interakciju sa kiseonikom u električnom pražnjenju.

Pod različitim uslovima, nemetali reaguju sa vodonikom i formiraju isparljiva vodonikova jedinjenja (2); H 2 - redukciono sredstvo H 2 + S == H 2 S (pri t 0 do 300 0) 3H 2 + N 2 == 2NH 3 (P, t 0, kat) H 2 + Cl 2 == 2HCl (svjetlo)

U interakciji s metalima, nemetali su uvijek oksidanti (3).

Kada se magnezij sagoreva u kiseoniku, nastaje magnezijum oksid: 2Mg + O 2 == 2MgO; kada gvožđe reaguje sa sumporom, nastaje gvožđe(II) sulfid Fe + S == FeS

Ca + Cl 2 == CaCl 2 - kalcijum hlorid 2Li + H 2 == 2LiH - litijum hidrid.

§ 12. Nemetalni elementi u D.I. Mendeljejeva iu prirodi

U procesu proučavanja hemije već ste se upoznali sa mnogim nemetalnim elementima i njihovim spojevima. Nemetali koji su vam najpoznatiji su vodonik, kiseonik i njihovo jedinstveno jedinjenje, voda. U 8. razredu, na primjeru grupe VII glavne podgrupe periodnog sistema, upoznali ste se sa porodicom nemetalnih elemenata - halogena, sa njihovim svojstvima. U ovom dijelu ćete dobiti holistički pogled na nemetalne elemente. S obzirom da imate određeno znanje o njima, znate kako koristiti D.I. Mendeljejev, promijenit ćemo uobičajeni redoslijed predstavljanja i krenuti u proučavanje nemetala ne od pojedinačnog ka opštem, već, naprotiv, od njihovog zajednička svojstva da se upoznaju sa njihovim grupama, a potom i sa konkretnim predstavnicima nemetalnih grupa. Ovaj pristup se zove deduktivan.

Razmotrite položaj nemetalnih elemenata u periodnom sistemu. Hajde da prvo razjasnimo njihovo mjesto u periodima. Nemetalni elementi nalaze se u gornjem desnom uglu periodnog sistema, zauzimaju većinu malih perioda i nalaze se na kraju neparnih redova velikih perioda. Sa povećanjem serijskih brojeva, poboljšana su nemetalna svojstva ovih elemenata. Razlog treba tražiti u promjeni elektronske strukture njihovih atoma: s povećanjem serijskog broja, njihov vanjski elektronski sloj se uzastopno povećava za jedan p-elektron, od p 1 do p 6, s izuzetkom elemenata prvi period H-He, u kojem elektroni ispunjavaju samo ls-orbitalu (tabela 9).

Imajte na umu da se u atomima prvih nemetalnih elemenata drugog perioda (B, C, N) povećava broj nesparenih p-elektrona, dostižući maksimum na dušiku, a zatim se smanjuje. U neonu, koji završava drugi period, svi elektroni vanjskog sloja (valentni elektroni) su upareni. Drugi atomi elemenata koji završavaju periode (Ar, Kr, Xe, Rn) imaju sličnu strukturu, u kojoj su sve S- i p-orbitale vanjskog sloja zauzete uparenim elektronima, formirajući stabilnu strukturu od osam elektrona ns 2 np 6 . U normalnim uslovima, njihove jednostavne supstance, po pravilu, ne ulaze hemijske reakcije i monoatomski su gasovi. Stoga se često nazivaju inertnim plinovima ili plemenitim plinovima. Potonji naziv je prikladniji, jer su poznati neki spojevi ovih elemenata (na primjer, XeO 4 , RnF 6 itd.).

Dakle, nemetalni elementi se nalaze u IIIA-VIIIA-grupama periodnog sistema.

Međutim, ne sastoje se sve A-grupe periodnog sistema od nemetalnih elemenata. Njihov broj u glavnoj podgrupi raste sa njenim brojem. Dakle, u IIIA-grupi postoji samo jedan nemetalni element (bor), u IVA-grupi su ih dva (ugljenik i silicijum), u VA-grupi - tri elementa, itd. U VIIA- grupe, svi elementi su nemetali. Ovo su halogeni koje znate. Grupa VTIIA je okupirana plemenitim gasovima. Takođe su klasifikovani kao nemetali.

Analiza položaja nemetalnih elemenata u periodnom sistemu D.I. Mendeljejev vam dozvoljava da uradite sledeće zaključci.

Razmotrimo periodičnu promjenu nekih svojstava nemetalnih elemenata na primjeru trećeg perioda (tablica 10).

Ove elemente karakteriziraju plinoviti vodikovi spojevi i jedinjenja više kiselog kisika. Oblici i svojstva jedinjenja vodika i višeg kiseonika zavise od karakterističnih oksidacionih stanja datog elementa.

Analiza svojstava nemetalnih elemenata po njihovom položaju u glavnim podgrupama.

Svi nemetalni elementi iste A-grupe imaju isti broj vanjskih elektrona s različitim brojem elektronskih slojeva u atomima. Broj elektrona u vanjskom sloju atoma elemenata jedne A-grupe jednak je broju grupe u kojoj se nalaze. Njihov broj odgovara najviši stepen oksidacija elementa u kisikovim spojevima, kao i oblik potonjeg.

Razmotrite obrasce promjene nekih svojstava nemetalnih elemenata na primjeru podgrupe halogena koju ste već proučavali (tablica 11).

- ovo je sposobnost polarizacije hemijske veze, povlačenja zajedničkih elektronskih parova prema sebi.
22 elementa su klasifikovana kao nemetali.
Položaj nemetalnih elemenata u periodnom sistemu hemijskih elemenata

Grupa	I	III	IV	V	VI	VII	VIII
1. period	H						On
2. period		IN	OD	N	O	F	Ne
3. period			Si	P	S	CL	Ar
4. period				As	Se	Br	kr
5. period					Te	I	Xe
6. period						At	Rn

Kao što se može vidjeti iz tabele, nemetalni elementi se uglavnom nalaze u gornjem desnom dijelu periodnog sistema.

Struktura atoma nemetala

Karakteristična karakteristika nemetala je veći (u poređenju sa metalima) broj elektrona na vanjskom energetskom nivou njihovih atoma. Ovo određuje njihovu veću sposobnost da dodaju dodatne elektrone i pokažu veću oksidativnu aktivnost od metala. Posebno jaka oksidaciona svojstva, odnosno sposobnost vezivanja elektrona, pokazuju nemetali koji se nalaze u 2. i 3. periodu grupa VI-VII. Ako uporedimo raspored elektrona u orbitalama u atomima fluora, hlora i drugih halogena, onda možemo suditi i o njihovim karakterističnim svojstvima. Atom fluora nema slobodne orbitale. Dakle, atomi fluora mogu pokazati samo valenciju I i oksidaciono stanje - 1. Najjači oksidant je fluor. U atomima drugih halogena, na primjer, u atomu hlora, postoje slobodne d-orbitale na istom energetskom nivou. Zbog toga se odvajanje elektrona može dogoditi na tri različita načina. U prvom slučaju, hlor može pokazati oksidaciono stanje +3 i formirati hlorovodoničnu kiselinu HClO 2 , što odgovara solima - hloritima, na primer kalijum hlorit KClO 2 . U drugom slučaju, hlor može formirati jedinjenja u kojima je oksidaciono stanje hlora +5. Takva jedinjenja uključuju kloridnu kiselinu HClO 3 i njene soli, hlorate, na primjer, kalijum hlorat KClO 3 (Bertoletova so). U trećem slučaju, hlor pokazuje oksidaciono stanje od +7, na primer, u perhlornoj kiselini HClO 4 iu njenim solima, perhloratima (u kalijum perhloratu KClO 4).

Strukture molekula nemetala. Fizička svojstva nemetala

U gasovitom stanju na sobnoj temperaturi su:

· vodonik - H 2 ;

· dušik, N 2 ;

· kiseonik - O 2 ;

· fluor - F 2 ;

· hlor - CI 2 .

I inertni gasovi:

· helijum - He;

· neon - Ne;

· argon - Ar;

· kripton, Kr;

· ksenon - Xe;

· radon - Rn).

IN tečnost- brom - Br.
IN solidan:
Telur - Te;

· jod - I;

· astatin - At.

Nemetali takođe imaju mnogo bogatiji spektar boja: crvena za fosfor, smeđa za brom, žuta za sumpor, žuto-zelena za hlor, ljubičasta za pare joda itd.
Najtipičniji nemetali imaju molekularnu strukturu, dok oni manje tipični imaju nemolekularnu strukturu. Ovo objašnjava razliku u njihovim svojstvima.
Sastav i svojstva jednostavnih supstanci - nemetala
Nemetali formiraju i jednoatomne i dvoatomne molekule. TO jednoatomski Nemetali uključuju inertne plinove koji praktički ne reagiraju čak ni s najaktivnijim tvarima. Inertni gasovi se nalaze u grupi VIII periodnog sistema, a hemijske formule odgovarajućih jednostavnih supstanci su sledeće: He, Ne, Ar, Kr, Xe i Rn.
Neki nemetali se formiraju dijatomski molekule. To su H 2, F 2, Cl 2, Br 2, Cl 2 (elementi VII grupe periodnog sistema), kao i kiseonik O 2 i azot N 2. Od triatomski molekule se sastoje od plina ozona (O 3). Za nemetalne supstance koje su u čvrstom stanju, prilično je teško napraviti hemijsku formulu. Atomi ugljika u grafitu povezani su jedni s drugima na različite načine. Teško je izolovati pojedinačni molekul u datim strukturama. Prilikom pisanja hemijske formule takve supstance, kao u slučaju metala, uvodi se pretpostavka da se takve supstance sastoje samo od atoma. Istovremeno, hemijske formule se pišu bez indeksa: C, Si, S, itd. Takve jednostavne supstance kao što su ozon i kiseonik, koje imaju isti kvalitativni sastav (oboje se sastoje od istog elementa - kiseonika), ali se razlikuju po broju atoma u molekulu imaju razna svojstva. Dakle, kiseonik nema miris, dok ozon ima oštar miris koji osećamo tokom grmljavine. Svojstva čvrstih nemetala, grafita i dijamanta, koji također imaju isti kvalitativni sastav, ali različitu strukturu, oštro se razlikuju (grafit je krhak, dijamant je tvrd). Dakle, svojstva tvari nisu određena samo njenim kvalitativnim sastavom, već i brojem atoma sadržanim u molekuli tvari i načinom na koji su međusobno povezani. Nemetali u obliku jednostavnih tijela nalaze se u čvrstom ili plinovitom stanju (isključujući brom - tečnost). Oni nemaju fizička svojstva metala. Čvrsti nemetali nemaju karakterističan sjaj metala, obično su krti, slabo provode struju i toplotu (osim grafita). Kristalni bor B (kao kristalni silicijum) ima vrlo visoke temperature tačka topljenja (2075°C) i visoka tvrdoća. Električna provodljivost bora se uvelike povećava s povećanjem temperature, što omogućava njegovu široku primjenu u tehnologiji poluvodiča. Dodatak bora čeliku i legurama aluminijuma, bakra, nikla, itd. poboljšava njihova mehanička svojstva. Boridi (spoji bora sa određenim metalima, kao što je titan: TiB, TiB 2) su neophodni u proizvodnji delova mlaznih motora, lopatica gasnih turbina. Kao što se može vidjeti iz sheme 1, ugljenik je C, silicijum je Si, a bor je B imaju sličnu strukturu i imaju neka zajednička svojstva. Kao jednostavne tvari, javljaju se u dvije modifikacije - kristalnoj i amorfnoj. Kristalne modifikacije ovih elemenata su veoma tvrde, sa visokim tačkama topljenja. Kristalni silicijum ima svojstva poluprovodnika. Svi ovi elementi formiraju spojeve sa metalima - karbide, silicide i boride (CaC 2 , Al 4 C 3 , Fe 3 C, Mg 2 Si, TiB, TiB 2). Neki od njih imaju veću tvrdoću, kao što su Fe 3 C, TiB. Kalcijum karbid se koristi za proizvodnju acetilena.