Propriétés éléments chimiques vous permettent de les combiner dans des groupes appropriés. Sur ce principe, un système périodique a été créé qui a changé l'idée des substances existantes et a permis de supposer l'existence de nouveaux éléments jusque-là inconnus.

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Système périodique de Mendeleïev

Le tableau périodique des éléments chimiques a été compilé par D. I. Mendeleïev dans la seconde moitié du XIXe siècle. Qu'est-ce que c'est et pourquoi est-ce nécessaire? Il combine tous les éléments chimiques par ordre de poids atomique croissant, et tous sont disposés de manière à ce que leurs propriétés changent de manière périodique.

Le système périodique de Mendeleev a réuni dans un seul système tous les éléments existants qui étaient auparavant considérés comme de simples substances séparées.

Sur la base de son étude, de nouvelles substances chimiques. L'importance de cette découverte pour la science ne peut être surestimée., il était très en avance sur son temps et a donné une impulsion au développement de la chimie pendant de nombreuses décennies.

Il existe trois options de table les plus courantes, qui sont classiquement appelées "courtes", "longues" et "extra longues". ». La table principale est considérée comme une longue table, elle approuvé officiellement. La différence entre eux est la disposition des éléments et la longueur des périodes.

Qu'est-ce qu'une période

Le système contient 7 périodes. Ils sont représentés graphiquement par des lignes horizontales. Dans ce cas, la période peut avoir une ou deux lignes, appelées rangées. Chaque élément suivant diffère du précédent en augmentant la charge nucléaire (le nombre d'électrons) de un.

Pour faire simple, un point est une ligne horizontale tableau périodique. Chacun d'eux commence par un métal et se termine par un gaz inerte. En fait, cela crée une périodicité - les propriétés des éléments changent au cours d'une période, se répétant à nouveau dans la suivante. Les première, deuxième et troisième périodes sont incomplètes, elles sont dites petites et contiennent respectivement 2, 8 et 8 éléments. Le reste est complet, ils ont 18 éléments chacun.

Qu'est-ce qu'un groupe

Le groupe est une colonne verticale, contenant des éléments de même structure électronique ou, plus simplement, de même . Le tableau long officiellement approuvé contient 18 groupes qui commencent par les métaux alcalins et se terminent par les gaz inertes.

Chaque groupe a son propre nom, ce qui facilite la recherche ou la classification des éléments. Les propriétés métalliques sont améliorées quel que soit l'élément dans le sens de haut en bas. Cela est dû à une augmentation du nombre d'orbites atomiques - plus il y en a, plus les liaisons électroniques sont faibles, ce qui rend le réseau cristallin plus prononcé.

Métaux dans le tableau périodique

Métaux dans le tableau Mendeleev a un nombre prédominant, leur liste est assez longue. Ils se caractérisent caractéristiques communes, selon leurs propriétés, ils sont hétérogènes et se répartissent en groupes. Certains d'entre eux ont peu en commun avec les métaux sens physique, tandis que d'autres ne peuvent exister que pendant des fractions de seconde et ne se trouvent absolument pas dans la nature (du moins sur la planète), puisqu'elles sont créées, plus précisément, calculées et confirmées dans des conditions de laboratoire, artificiellement. Chaque groupe a ses propres caractéristiques, le nom est assez sensiblement différent des autres. Cette différence est particulièrement prononcée dans le premier groupe.

La position des métaux

Quelle est la position des métaux dans le tableau périodique ? Les éléments sont arrangés en augmentant la masse atomique, ou le nombre d'électrons et de protons. Leurs propriétés changent périodiquement, il n'y a donc pas de placement individuel net dans le tableau. Comment déterminer les métaux et est-il possible de le faire selon le tableau périodique? Afin de simplifier la question, une astuce spéciale a été inventée: conditionnellement, une ligne diagonale est tracée de Bor à Polonius (ou à Astatine) aux jonctions des éléments. Ceux de gauche sont des métaux, ceux de droite sont des non-métaux. Ce serait très simple et génial, mais il y a des exceptions - le germanium et l'antimoine.

Une telle «méthode» est une sorte de feuille de triche, elle a été inventée uniquement pour simplifier le processus de mémorisation. Pour une représentation plus précise, rappelez-vous que la liste des non-métaux ne compte que 22 éléments, par conséquent, répondre à la question de savoir combien de métaux sont contenus dans le tableau périodique

Dans la figure, vous pouvez clairement voir quels éléments sont des non-métaux et comment ils sont disposés dans le tableau par groupes et périodes.

Propriétés physiques générales

Il existe des propriétés physiques générales des métaux. Ceux-ci inclus:

• Plastique.
• éclat caractéristique.
• Conductivité électrique.
• Haute conductivité thermique.
• Tout sauf le mercure est à l'état solide.

Il faut comprendre que les propriétés des métaux sont très différentes quant à leur nature chimique ou physique. Certains d'entre eux ont peu de ressemblance avec les métaux au sens ordinaire du terme. Par exemple, le mercure occupe une position particulière. Dans des conditions normales, il est à l'état liquide, ne possède pas de réseau cristallin dont la présence doit ses propriétés à d'autres métaux. Les propriétés de ces derniers dans ce cas sont conditionnelles, le mercure leur est davantage lié par des caractéristiques chimiques.

Intéressant! Les éléments du premier groupe, les métaux alcalins, n'apparaissent pas sous leur forme pure, étant dans la composition de divers composés.

Le métal le plus mou qui existe dans la nature - le césium - appartient à ce groupe. Lui, comme d'autres substances similaires alcalines, a peu de choses en commun avec des métaux plus typiques. Certaines sources affirment qu'en fait, le métal le plus mou est le potassium, ce qui est difficile à contester ou à confirmer, car ni l'un ni l'autre élément n'existe par lui-même - étant libéré à la suite d'une réaction chimique, ils s'oxydent ou réagissent rapidement.

Le deuxième groupe de métaux - alcalino-terreux - est beaucoup plus proche des groupes principaux. Le nom "alcalino-terreux" vient de l'Antiquité, lorsque les oxydes étaient appelés "terres" parce qu'ils avaient une structure lâche et friable. Des propriétés plus ou moins familières (au sens courant) sont possédées par les métaux à partir du 3ème groupe. À mesure que le nombre de groupes augmente, la quantité de métaux diminue.

Première partie

1. La position des non-métaux (NM) dans le système périodique.

Sur la diagonale de B-At et au-dessus, les non-métaux sont répartis en 6 groupes. Au total, sur 114 éléments, 22 appartiennent à NM.

2. Caractéristiques de la structure des atomes NM :
1) petit rayon atomique
2) le nombre d'électrons dans le niveau externe est de 4 à 8.

3. Les NM ont la propriété d'allotropie- le phénomène de l'existence d'un chem. élément sous forme de 2 substances simples ou plus.

4. Remplissez le tableau "Causes d'allotropie".

5. NM - substances simples et des atomes libres présentent à la fois des propriétés oxydantes et réductrices.

Remplir le tableau " Propriétés chimiques non-métaux ».

Écrivez les équations de réaction, considérez-les à la lumière des processus d'oxydo-réduction.

6. Complétez le tableau "Composition de l'air".

Partie II

1. Notez l'ordre dans lequel ses composants principaux "bouillint" de l'air liquide.
1) azote N2 (tk) \u003d -196 ⁰С
2) argon Ar (tк) = -186 ⁰С
3) oxygène O2 (tk) = -183 ⁰С

2. Le volume molaire de l'air a une masse de 29 g. La valeur indiquant combien de fois la masse molaire de tout gaz est plus lourde que M air est appelée densité relative de ce gaz dans l'air et est notée Dair.
Trouver Dair pour :

3. Quel volume de chacun des trois composants principaux de l'air peut être obtenu à partir de 500 m3 d'air ?

4. Complétez le schéma "Le rôle de l'air dans la nature et la vie humaine".

5. Corréler le gaz recueilli par la méthode de déplacement d'air avec l'emplacement du navire.

6. Sélectionnez les phénomènes qui sont causés par la présence de ses composants dans l'air : 1) aléatoire ; 2) variables. A partir des lettres correspondant aux bonnes réponses, vous composerez les noms des éléments chimiques - non-métaux :
1) azote; 2) soufre.
a) smog - 1
b) Effet de serre – 2
c) grippe - 1
d) trous d'ozone - 2
e) allergie aux plantes à fleurs - 1
f) brouillard - 2
et) pluie acide – 1
h) air frais dans forêts de pins – 2

BILLET 5
Non-métaux: la position de ces éléments chimiques dans le système périodique, la structure de leurs atomes (en prenant l'exemple des atomes de chlore, d'oxygène, d'azote). La différence entre les propriétés physiques des non-métaux et les propriétés des métaux. Réactions des non-métaux avec des substances simples : métaux, hydrogène, oxygène.
La non métallicité est déterminée par la capacité des atomes à accepter les électrons. Moins il est nécessaire d'accepter des électrons jusqu'à huit et plus il est facile de les conserver, plus les propriétés non métalliques des atomes sont prononcées.
TABLEAU 1.

h)	NON MÉTAUX					Il)
	B))	C))	N))	O))	F))	Ne))
	Al	Si)))	P)))	S)))	Cl)))	Ar)))
		Ge	Comme))))	Se))))	Br))))	Kr))))
			qn	Te)))))	JE)))))	Xe)))))
				Po		Rn)))))))

Les éléments non métalliques ont de 4 à 8 électrons sur la dernière couche (bore - 3 électrons). Dans le tableau périodique, les éléments non métalliques sont situés dans le coin supérieur droit au-dessus de la diagonale aluminium-germanium-antimoine-polonium. Dans une période d'augmentation de la charge du noyau atomique, les propriétés non métalliques sont améliorées, car le nombre d'électrons dans la dernière couche augmente. Dans un sous-groupe, avec une charge nucléaire croissante, les propriétés non métalliques s'affaiblissent, car le rayon de l'atome augmente et il devient plus difficile de retenir les électrons. Le non-métal le plus actif est le fluor.

La liaison chimique dans les substances simples, les non-métaux, est covalente non polaire. Le réseau cristallin peut être moléculaire ou atomique. Il détermine les propriétés physiques des non-métaux. Ils peuvent être gazeux, liquides, solides, alors que les métaux sont tous des solides (sauf le mercure).

Figure 1. Non-métaux

Solide gazeux

H2, O2, N2 , Liquide S 8 , P 4 , I 2 ,

Cl2, F2. Br2Cn.
Les non-métaux ont une variété de couleurs : le phosphore est rouge, le soufre est jaune, la suie est noire, le brome est rouge-brun ; ou incolore : azote, oxygène, hydrogène. Les métaux varient du gris clair au gris foncé (sauf - or, cuivre). Les non-métaux n'ont pas de propriétés telles que la malléabilité, la ductilité, ne conduisent pas l'électricité et la chaleur et n'ont pas d'éclat métallique. La raison de la différence dans les propriétés physiques des non-métaux et des métaux est leur structure différente. Tous les métaux ont un réseau cristallin, et la présence d'un « gaz électronique » détermine leurs propriétés générales : malléabilité, plasticité, conductivité électrique et thermique, couleur et lustre.

À interactions chimiques les non-métaux présentent les propriétés d'agents oxydants et réducteurs. La plupart des non-métaux réagissent avec l'oxygène pour former des oxydes (1); O 2 - agent oxydant 2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O + Q S + O 2 \u003d SO 2 + Q C + O 2 \u003d CO 2 + Q

4P + 5O 2 \u003d 2P 2 O 5 + Q N 2 + O 2 \u003d 2 NON - Q

L'hydrogène, le soufre, le charbon, le phosphore brûlent dans l'oxygène, l'azote interagit avec l'oxygène dans une décharge électrique.

Dans diverses conditions, les non-métaux réagissent avec l'hydrogène pour former des composés hydrogène volatils (2); H 2 - agent réducteur H 2 + S == H 2 S (à t 0 à 300 0) 3H 2 + N 2 == 2NH 3 (P, t 0, kat) H 2 + Cl 2 == 2HCl (léger)

Lorsqu'ils interagissent avec des métaux, les non-métaux sont toujours des agents oxydants (3).

Lorsque le magnésium est brûlé dans l'oxygène, il se forme de l'oxyde de magnésium : 2Mg + O 2 == 2MgO ; lorsque le fer réagit avec le soufre, il se forme du sulfure de fer(II) Fe + S == FeS

Ca + Cl 2 == CaCl 2 - chlorure de calcium 2Li + H 2 == 2LiH - hydrure de lithium.

§ 12. Éléments non métalliques en D.I. Mendeleev et dans la nature

Au cours de vos études de chimie, vous vous êtes déjà familiarisé avec de nombreux éléments non métalliques et leurs composés. Les non-métaux qui vous sont les plus familiers sont l'hydrogène, l'oxygène et leur composé unique, l'eau. En 8e année, en utilisant l'exemple du groupe VII du sous-groupe principal du système périodique, vous vous êtes familiarisé avec la famille des éléments non métalliques - les halogènes, avec leurs propriétés. Dans cette section, vous obtiendrez une vue globale des éléments non métalliques. Considérant que vous avez un certain stock de connaissances à leur sujet, vous savez comment utiliser le D.I. Mendeleev, nous allons changer l'ordre habituel de présentation et aller dans l'étude des non-métaux non pas du particulier au général, mais, au contraire, de leur propriétés communes pour se familiariser avec leurs groupes, puis avec des représentants spécifiques de groupes non métalliques. Cette approche est appelée déductif.

Considérez la position des éléments non métalliques dans le système périodique. Précisons d'abord leur place dans les périodes. Les éléments non métalliques sont situés dans le coin supérieur droit du tableau périodique, occupant la plupart des petites périodes et étant situés à la fin des rangées impaires de grandes périodes. Avec une augmentation des numéros de série, les propriétés non métalliques de ces éléments sont améliorées. La raison doit être recherchée dans le changement des structures électroniques de leurs atomes: avec une augmentation du numéro de série, leur couche électronique externe augmente séquentiellement d'un électron p, de p 1 à p 6, à l'exception des éléments du première période H-He, dans laquelle les électrons ne remplissent que l'orbitale ls (tableau 9).

Veuillez noter que dans les atomes des premiers éléments non métalliques de la deuxième période (B, C, N), le nombre d'électrons p non appariés augmente, atteignant un maximum à l'azote, puis diminue. Dans le néon, qui complète la deuxième période, tous les électrons de la couche externe (électrons de valence) sont appariés. D'autres atomes d'éléments qui complètent des périodes (Ar, Kr, Xe, Rn) ont une structure similaire, dans laquelle toutes les orbitales S et p de la couche externe sont occupées par des électrons appariés, formant une structure stable à huit électrons ns 2 np 6 . Dans des conditions normales, leurs substances simples, en règle générale, n'entrent pas en réactions chimiques et sont des gaz monoatomiques. Par conséquent, ils sont souvent appelés gaz inertes ou gaz nobles. Cette dernière appellation est plus appropriée, car certains composés de ces éléments sont connus (par exemple, XeO 4 , RnF 6, etc.).

Ainsi, les éléments non métalliques sont situés dans les groupes IIIA-VIIIA du système périodique.

Cependant, tous les groupes A du système périodique ne sont pas constitués d'éléments non métalliques. Leur nombre dans le sous-groupe principal augmente avec son nombre. Ainsi, dans le groupe IIIA, il n'y a qu'un seul élément non métallique (bore), dans le groupe IVA, il y en a deux (carbone et silicium), dans le groupe VA - trois éléments, etc. Dans le groupe VIIA, tous les les éléments sont des non-métaux. Ce sont les halogènes que vous connaissez. Le groupe VTIIA est occupé par les gaz nobles. Ils sont également classés comme non-métaux.

L'analyse de la position des éléments non métalliques dans le système périodique de D.I. Mendeleev vous permet de faire ce qui suit conclusion.

Considérons un changement périodique de certaines propriétés d'éléments non métalliques en utilisant l'exemple de la troisième période (tableau 10).

Ces éléments sont caractérisés par des composés d'hydrogène gazeux et des composés d'oxygène plus acides. Les formes et les propriétés de l'hydrogène et des composés à oxygène supérieur dépendent des états d'oxydation caractéristiques d'un élément donné.

Analyse des propriétés des éléments non métalliques par leur position dans les principaux sous-groupes.

Tous les éléments non métalliques du même groupe A ont le même nombre d'électrons externes avec un nombre différent de couches d'électrons dans les atomes. Le nombre d'électrons dans la couche externe des atomes des éléments d'un groupe A est égal au nombre du groupe dans lequel ils se trouvent. Leur nombre correspond à plus haut degré oxydation d'un élément en composés oxygénés, ainsi que la forme de ces derniers.

Considérez les modèles de changement de certaines propriétés des éléments non métalliques en utilisant l'exemple du sous-groupe d'halogènes que vous avez déjà étudié (tableau 11).

- c'est la capacité de polariser une liaison chimique, de tirer vers elle-même des paires d'électrons communes.
22 éléments sont classés comme non-métaux.
La position des éléments non métalliques dans le tableau périodique des éléments chimiques

Groupe	je	III	IV	V	VI	VII	VII
1ère période	H						Il
2ème période		À	DE	N	O	F	Ne
3ème période			Si	P	S	CL	Ar
4ème période				Comme	Se	BR	kr
5ème période					Te	je	Xe
6ème période						À	Rn

Comme le montre le tableau, les éléments non métalliques sont principalement situés dans la partie supérieure droite du tableau périodique.

La structure des atomes de non-métaux

Une caractéristique des non-métaux est un plus grand nombre (par rapport aux métaux) d'électrons au niveau d'énergie externe de leurs atomes. Cela détermine leur plus grande capacité à ajouter des électrons supplémentaires et à présenter une activité oxydative plus élevée que les métaux. Des propriétés oxydantes particulièrement fortes, c'est-à-dire la capacité de fixer des électrons, sont présentées par les non-métaux qui se trouvent dans les 2e et 3e périodes des groupes VI-VII. Si nous comparons la disposition des électrons dans les orbitales des atomes de fluor, de chlore et d'autres halogènes, nous pouvons également juger de leurs propriétés distinctives. L'atome de fluor n'a pas d'orbitales libres. Par conséquent, les atomes de fluor ne peuvent montrer que la valence I et l'état d'oxydation - 1. L'agent oxydant le plus puissant est fluor. Dans les atomes d'autres halogènes, par exemple dans l'atome de chlore, il existe des orbitales d libres au même niveau d'énergie. Pour cette raison, le désappariement des électrons peut se produire de trois manières différentes. Dans le premier cas, le chlore peut présenter un degré d'oxydation de +3 et former de l'acide chlorhydrique HClO 2 , qui correspond à des sels - chlorites, par exemple le chlorite de potassium KClO 2 . Dans le second cas, le chlore peut former des composés dans lesquels l'état d'oxydation du chlore est de +5. De tels composés comprennent l'acide chlorique HClO 3 et ses sels, les chlorates, par exemple le chlorate de potassium KClO 3 (sel de Bertolet). Dans le troisième cas, le chlore présente un état d'oxydation de +7, par exemple, dans l'acide perchlorique HClO 4 et dans ses sels, les perchlorates (dans le perchlorate de potassium KClO 4).

Structures de molécules non métalliques. Propriétés physiques des non-métaux

A l'état gazeux à température ambiante sont :

· hydrogène - H 2 ;

· azote, N 2 ;

· oxygène - O 2 ;

· fluor - F 2 ;

· chlore - CI 2 .

Et les gaz inertes :

· hélium - He;

· néon - Ne;

· argon-Ar;

· krypton, Kr;

· xénon - Xe;

· radon-Rn).

À liquide- brome - Br.
À solide:
Tellure - Te;

· iode - I;

· astate - At.

Les non-métaux ont également un spectre de couleurs beaucoup plus riche : rouge pour le phosphore, marron pour le brome, jaune pour le soufre, jaune-vert pour le chlore, violet pour la vapeur d'iode, etc.
Les non-métaux les plus typiques ont une structure moléculaire, tandis que les moins typiques ont une structure non moléculaire. Ceci explique la différence de leurs propriétés.
Composition et propriétés des substances simples - non-métaux
Les non-métaux forment à la fois des molécules monoatomiques et diatomiques. À monoatomique les non-métaux comprennent les gaz inertes qui ne réagissent pratiquement pas même avec les substances les plus actives. Les gaz inertes sont situés dans le groupe VIII du système périodique et les formules chimiques des substances simples correspondantes sont les suivantes : He, Ne, Ar, Kr, Xe et Rn.
Certains non-métaux forment diatomique molécules. Ce sont H 2, F 2, Cl 2, Br 2, Cl 2 (éléments du groupe VII du système périodique), ainsi que l'oxygène O 2 et l'azote N 2. De triatomique molécules se compose de gaz d'ozone (O 3). Pour les substances non métalliques qui sont à l'état solide, il est assez difficile de faire une formule chimique. Les atomes de carbone du graphite sont reliés les uns aux autres de diverses manières. Il est difficile d'isoler une molécule individuelle dans les structures données. Lors de l'écriture formules chimiques de telles substances, comme dans le cas des métaux, l'hypothèse est introduite que ces substances ne sont constituées que d'atomes. Dans le même temps, les formules chimiques sont écrites sans indices: C, Si, S, etc. Des substances simples telles que l'ozone et l'oxygène, qui ont la même composition qualitative (les deux sont constituées du même élément - l'oxygène), mais diffèrent en nombre d'atomes dans une molécule ont diverses propriétés. Ainsi, l'oxygène n'a pas d'odeur, tandis que l'ozone a une odeur âcre que nous ressentons lors d'un orage. Les propriétés des non-métaux solides, graphite et diamant, qui ont également la même composition qualitative mais une structure différente, diffèrent fortement (le graphite est cassant, le diamant est dur). Ainsi, les propriétés d'une substance sont déterminées non seulement par sa composition qualitative, mais également par le nombre d'atomes contenus dans une molécule de substance et la manière dont ils sont interconnectés. Les non-métaux sous forme de corps simples sont à l'état solide ou gazeux (hors brome - liquide). Ils n'ont pas les propriétés physiques des métaux. Les non-métaux solides n'ont pas l'éclat caractéristique des métaux, ils sont généralement cassants, conduisent mal l'électricité et la chaleur (à l'exception du graphite). Le bore B cristallin (comme le silicium cristallin) a une très haute température point de fusion (2075°C) et dureté élevée. La conductivité électrique du bore augmente considérablement avec l'augmentation de la température, ce qui permet de l'utiliser largement dans la technologie des semi-conducteurs. L'ajout de bore à l'acier et aux alliages d'aluminium, de cuivre, de nickel, etc. améliore leurs propriétés mécaniques. Les borures (composés du bore avec certains métaux, par exemple avec le titane : TiB, TiB 2) sont nécessaires à la fabrication de pièces de moteurs à réaction, d'aubes de turbines à gaz. Comme on peut le voir sur le schéma 1, le carbone est C, le silicium est Si et le bore est B ont une structure similaire et ont certaines propriétés communes. En tant que substances simples, ils se présentent sous deux formes - cristalline et amorphe. Les modifications cristallines de ces éléments sont très dures, avec des points de fusion élevés. Le silicium cristallin a des propriétés semi-conductrices. Tous ces éléments forment des composés avec les métaux - carbures, siliciures et borures (CaC 2 , Al 4 C 3 , Fe 3 C, Mg 2 Si, TiB, TiB 2). Certains d'entre eux ont une plus grande dureté, comme Fe 3 C, TiB. Le carbure de calcium est utilisé pour produire de l'acétylène.