Svojstva kemijski elementi omogućuju vam da ih kombinirate u odgovarajuće skupine. Na tom je principu stvoren periodni sustav koji je promijenio ideju o postojećim tvarima i omogućio pretpostavku o postojanju novih, dosad nepoznatih elemenata.

U kontaktu s

Mendeljejev periodni sustav

Periodni sustav kemijskih elemenata sastavio je D. I. Mendeljejev u drugoj polovici 19. stoljeća. Što je to i zašto je potrebno? Kombinira sve kemijske elemente prema rastućoj atomskoj težini, a svi su raspoređeni tako da im se svojstva periodički mijenjaju.

Mendelejevljev periodični sustav doveo je u jedan sustav sve postojeće elemente koji su se prije smatrali jednostavno zasebnim tvarima.

Na temelju svoje studije novi kemijske tvari. Značaj ovog otkrića za znanost ne može se precijeniti., bila je daleko ispred svog vremena i dala je poticaj razvoju kemije kroz mnoga desetljeća.

Postoje tri najčešće opcije stolova, koje se konvencionalno nazivaju "kratke", "duge" i "ekstra duge". ». Glavnim stolom smatra se dugi stol, it odobren službeno. Razlika između njih je u rasporedu elemenata i duljini razdoblja.

Što je razdoblje

Sustav sadrži 7 razdoblja. Oni su grafički prikazani vodoravnim linijama. U ovom slučaju, točka može imati jedan ili dva retka, koji se nazivaju redovi. Svaki sljedeći element razlikuje se od prethodnog povećanjem nuklearnog naboja (broja elektrona) za jedan.

Da budemo jednostavniji, točka je vodoravna linija periodni sustav elemenata. Svaki od njih počinje metalom, a završava inertnim plinom. Zapravo, ovo stvara periodičnost - svojstva elemenata se mijenjaju unutar jednog razdoblja, ponavljajući se u sljedećem. Prva, druga i treća perioda su nepotpune, nazivaju se male i sadrže 2, 8 odnosno 8 elemenata. Ostali su kompletni, imaju po 18 elemenata.

Što je grupa

Grupa je okomiti stupac, koji sadrži elemente s istom elektroničkom strukturom ili, jednostavnije, s istim višim . Službeno odobrena dugačka tablica sadrži 18 skupina koje počinju s alkalnim metalima i završavaju s inertnim plinovima.

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

Metali u periodnom sustavu

Metali u tablici Mendeleev ima prevladavajući broj, njihov popis je prilično opsežan. Karakteriziraju se zajedničke značajke, prema svojstvima su heterogeni i dijele se u skupine. Neki od njih imaju malo toga zajedničkog s metalima fizički smisao, dok drugi mogu postojati samo djeliće sekunde i apsolutno ih nema u prirodi (barem na planeti), budući da su stvoreni, točnije, izračunati i potvrđeni u laboratorijskim uvjetima, umjetnim putem. Svaka grupa ima svoje karakteristike, naziv se prilično primjetno razlikuje od ostalih. Ta je razlika posebno izražena u prvoj skupini.

Položaj metala

Kakav je položaj metala u periodnom sustavu? Elementi se poredaju prema porastu atomske mase, odnosno broja elektrona i protona. Njihova se svojstva povremeno mijenjaju, tako da nema urednog rasporeda jedan na jedan u tablici. Kako odrediti metale i je li to moguće učiniti prema periodnom sustavu? Da bi se pitanje pojednostavilo, izmišljen je poseban trik: uvjetno, dijagonala se povlači od Bora do Polonija (ili do Astatina) na spojevima elemenata. Oni s lijeve strane su metali, oni s desne su nemetali. Bilo bi vrlo jednostavno i sjajno, ali postoje iznimke - Germanij i Antimon.

Takva "metoda" je vrsta varalice, izmišljena je samo kako bi se pojednostavio proces pamćenja. Za točniji prikaz zapamtite to popis nemetala sastoji se od samo 22 elementa, dakle, odgovarajući na pitanje koliko je metala sadržano u periodnom sustavu

Na slici se jasno vidi koji su elementi nemetali i kako su raspoređeni u tablici po skupinama i periodima.

Opća fizikalna svojstva

Postoje opća fizikalna svojstva metala. To uključuje:

• Plastični.
• karakterističan sjaj.
• Električna provodljivost.
• Visoka toplinska vodljivost.
• Sve osim žive je u čvrstom stanju.

Treba imati na umu da su svojstva metala vrlo različita s obzirom na njihovu kemijsku ili fizikalnu prirodu. Neki od njih imaju malo sličnosti s metalima u uobičajenom smislu riječi. Na primjer, živa zauzima poseban položaj. U normalnim uvjetima, on je u tekućem stanju, nema kristalnu rešetku, čija prisutnost duguje svoja svojstva drugim metalima. Svojstva potonjeg u ovom su slučaju uvjetna, živa je s njima u većoj mjeri povezana kemijskim svojstvima.

Zanimljiv! Elementi prve skupine, alkalijski metali, ne pojavljuju se u svom čistom obliku, već se nalaze u sastavu različitih spojeva.

Ovoj skupini pripada najmekši metal koji postoji u prirodi – cezij. On, kao i druge alkalne slične tvari, ima malo zajedničkog s 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 za sebe - oslobađajući se kao rezultat kemijske reakcije, brzo oksidiraju ili reagiraju.

Druga skupina metala - zemnoalkalijski - mnogo je bliža glavnim skupinama. Naziv "alkalna zemlja" dolazi iz davnih vremena, kada su oksidi nazivani "zemljama" jer imaju labavu mrvičastu strukturu. Više ili manje poznata (u svakodnevnom smislu) svojstva posjeduju metali počevši od 3. skupine. Kako se broj grupa povećava, količina metala se smanjuje.

dio I

1. Položaj nemetala (NM) u periodnom sustavu.

Na dijagonali B-At i iznad nje nalaze se nemetali u 6 skupina. Ukupno, od 114 elemenata, 22 pripadaju NM.

2. Strukturne značajke atoma NM:
1) mali atomski radijus
2) broj elektrona u vanjskoj razini je 4-8.

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

4. Ispunite tablicu "Uzroci alotropije".

5. NM - jednostavne tvari i slobodnih atoma pokazuju i oksidirajuća i redukcijska svojstva.

Ispuni tablicu" Kemijska svojstva nemetali".

Zapišite jednadžbe reakcija, razmotrite ih u svjetlu oksidacijsko-redukcijskih procesa.

6. Ispunite tablicu "Sastav zraka".

Dio II

1. Zapišite redoslijed kojim njegove glavne komponente "iskujevaju" iz tekućeg zraka.
1) dušik N2 (tk) \u003d -196 ⁰S
2) argon Ar (tk) = -186 ⁰S
3) kisik O2 (tk) = -183 ⁰S

2. Molarni volumen zraka ima masu 29 g. Vrijednost koja pokazuje koliko je puta molarna masa bilo kojeg plina teža od M zraka naziva se relativna gustoća tog plina u zraku i označava se Dair.
Pronađite Dair za:

3. Koliki se volumen svake od tri glavne komponente zraka može dobiti iz 500 m3 zraka?

4. Ispunite shemu "Uloga zraka u prirodi i ljudskom životu."

5. Povežite plin sakupljen metodom istiskivanja zraka s lokacijom posude.

6. Odaberite pojave koje su uzrokovane prisutnošću njegovih komponenti u zraku: 1) slučajne; 2) varijable. Od slova koja odgovaraju točnim odgovorima sastavit ćete nazive kemijskih elemenata – nemetala:
1) dušik; 2) sumpor.
a) smog - 1
b) Efekt staklenika – 2
c) gripa - 1
d) ozonske rupe - 2
e) alergija na cvjetnice - 1
f) magla - 2
i) kisela kiša – 1
h) svježi zrak u borove šume – 2

ULAZNICA 5
Nemetali: položaj ovih kemijskih elemenata u periodnom sustavu, struktura njihovih atoma (na primjeru atoma klora, kisika, dušika). Razlika između fizikalnih svojstava nemetala i svojstava metala. Reakcije nemetala s jednostavnim tvarima: metali, vodik, kisik.
Nemetaličnost je određena sposobnošću atoma da prihvate elektrone. Što je manje potrebno prihvatiti elektrone do osam i što ih je lakše zadržati, to su nemetalna svojstva atoma izraženija.
STOL 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))))))

Elementi nemetali imaju od 4 do 8 elektrona na zadnjem sloju (bor - 3 elektrona). U periodnom sustavu nemetalni elementi nalaze se u gornjem desnom kutu iznad dijagonale aluminij-germanij-antimon-polonij. U razdoblju s povećanjem naboja atomske jezgre, nemetalna svojstva se poboljšavaju, jer se povećava broj elektrona u posljednjem sloju. U podskupini, s povećanjem nuklearnog naboja, nemetalna svojstva slabe, jer se radijus atoma povećava i postaje teže držati elektrone. Najaktivniji nemetal je fluor.

Kemijska veza u jednostavnim tvarima, nemetalima, je kovalentna nepolarna. Kristalna rešetka može biti molekularna ili atomska. Određuje fizikalna svojstva nemetala. Mogu biti plinoviti, tekući, čvrsti, dok su metali svi čvrsti (osim žive).

Slika 1. Nemetali

Plinovita krutina

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

Cl2, F2. Br 2 C n .
Nemetali imaju različite boje: fosfor je crven, sumpor je žut, čađa je crna, brom je crveno-smeđi; ili bezbojni: dušik, kisik, vodik. Metali variraju u tonu od svijetlo do tamno sive (osim - zlata, bakra). Nemetali nemaju takva svojstva kao što su savitljivost, duktilnost, ne provode struju i toplinu i nemaju metalni sjaj. Razlog razlika u fizikalnim svojstvima nemetala i metala je njihova različita struktura. Svi metali imaju kristalnu rešetku, a prisutnost "elektroničkog plina" određuje njihova opća svojstva: savitljivost, plastičnost, električnu i toplinsku vodljivost, boju i sjaj.

Na kemijske interakcije nemetali pokazuju svojstva i oksidirajućih i redukcijskih sredstava. Većina nemetala reagira s kisikom stvarajući okside (1); O 2 - oksidans 2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O + Q S + O 2 = SO 2 + Q C + O 2 = CO 2 + Q

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

Vodik, sumpor, ugljen, fosfor izgaraju u kisiku, dušik stupa u interakciju s kisikom u električnom pražnjenju.

Pod različitim uvjetima, nemetali reagiraju s vodikom i stvaraju hlapljive spojeve vodika (2); H 2 - redukcijsko 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 oksidansi (3).

Pri izgaranju magnezija u kisiku nastaje magnezijev oksid: 2Mg + O 2 == 2MgO; kada željezo reagira sa sumporom, nastaje željezo(II) sulfid Fe + S == FeS

Ca + Cl 2 == CaCl 2 - kalcijev klorid 2Li + H 2 == 2LiH - litijev hidrid.

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

U procesu učenja kemije već ste se upoznali s mnogim nemetalnim elementima i njihovim spojevima. Nemetali koji su vam najpoznatiji su vodik, kisik i njihov jedinstveni spoj, voda. U 8. razredu ste se na primjeru VII skupine glavne podskupine periodnog sustava upoznali s obitelji nemetalnih elemenata - halogena s njihovim svojstvima. U ovom odjeljku dobit ćete holistički pogled na nemetalne elemente. S obzirom na to da imate nešto znanja o njima, znate kako koristiti D.I. Mendeljejeva, promijenit ćemo uobičajeni redoslijed izlaganja i krenuti u proučavanju nemetala ne od pojedinačnog prema općem, već, naprotiv, od njihovog zajednička svojstva upoznati njihove skupine, a potom i pojedine predstavnike skupina nemetala. Ovaj pristup se zove deduktivni.

Razmotrite položaj nemetalnih elemenata u periodnom sustavu. Prvo da razjasnimo njihovo mjesto u razdobljima. Nemetalni elementi nalaze se u gornjem desnom kutu periodnog sustava, zauzimaju većinu malih perioda i nalaze se na kraju neparnih redova velikih perioda. S povećanjem serijskih brojeva poboljšavaju se nemetalna svojstva ovih elemenata. Razlog treba tražiti u promjeni elektronske strukture njihovih atoma: s porastom atomskog broja njihov vanjski elektronski sloj se uzastopno povećava za jedan p-elektron, od p 1 do p 6, s izuzetkom elemenata iz prva perioda H-He, u kojoj elektroni ispunjavaju samo ls-orbitalu (tablica 9).

Imajte na umu da se u atomima prvih nemetalnih elemenata druge periode (B, C, N) povećava broj nesparenih p-elektrona, dosežući maksimum na dušiku, a zatim opada. U neonu, koji završava drugu periodu, svi elektroni vanjskog sloja (valentni elektroni) su spareni. Ostali 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, tvoreći stabilnu strukturu od osam elektrona ns 2 np 6 . U normalnim uvjetima, njihove jednostavne tvari, u pravilu, ne ulaze kemijske reakcije i jednoatomni su plinovi. Stoga se često nazivaju inertnim plinovima ili plemenitim plinovima. Potonji naziv je prikladniji, budući da su neki spojevi ovih elemenata poznati (na primjer, XeO 4 , RnF 6 i drugi).

Dakle, nemetalni elementi se nalaze u IIIA-VIIIA-skupinama periodnog sustava.

Međutim, ne sastoje se sve A-skupine periodnog sustava od nemetalnih elemenata. Njihov broj u glavnoj podskupini raste s njezinim brojem. Dakle, u IIIA-skupini postoji samo jedan nemetalni element (bor), u IVA-skupini ih ima dva (ugljik i silicij), u VA-skupini - tri elementa, itd. U VIIA- skupini, svi elementi su nemetali. Ovo su halogeni koje poznajete. VTIIA skupinu zauzimaju plemeniti plinovi. Također se klasificiraju kao nemetali.

Analiza položaja nemetalnih elemenata u periodnom sustavu D.I. Mendeljejev vam omogućuje sljedeće zaključke.

Razmotrimo periodičku promjenu nekih svojstava nemetalnih elemenata na primjeru treće periode (tablica 10).

Ove elemente karakteriziraju plinoviti spojevi vodika i spojevi višeg kiselog kisika. Oblici i svojstva spojeva vodika i višeg kisika ovise o karakterističnim oksidacijskim stanjima pojedinog elementa.

Analiza svojstava nemetalnih elemenata prema njihovom položaju u glavnim podskupinama.

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

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

- ovo je sposobnost polarizacije kemijske veze, povlačenja zajedničkih elektronskih parova prema sebi.
22 elementa su klasificirana kao nemetali.
Položaj nemetalnih elemenata u periodnom sustavu kemijskih elemenata

Skupina	ja	III	IV	V	VI	VII	VIII
1. razdoblje	H						On
2. razdoblje		U	S	N	O	F	ne
3. razdoblje			Si	P	S	CL	Ar
4. razdoblje				Kao	Se	Br	kr
5. razdoblje					Te	ja	Xe
6. razdoblje						Na	Rn

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

Struktura atoma nemetala

Karakteristična značajka nemetala je veći (u usporedbi s metalima) broj elektrona na vanjskoj energetskoj razini njihovih atoma. To određuje njihovu veću sposobnost dodavanja dodatnih elektrona i pokazivanja veće oksidativne aktivnosti od metala. Osobito jaka oksidacijska svojstva, odnosno sposobnost vezivanja elektrona, pokazuju nemetali koji se nalaze u 2. i 3. periodi VI-VII skupine. Ako usporedimo raspored elektrona u orbitalama u atomima fluora, klora i drugih halogena, tada također možemo prosuditi njihova posebna svojstva. Atom fluora nema slobodnih orbitala. Dakle, atomi fluora mogu pokazati samo valenciju I i oksidacijski stupanj - 1. Najjače oksidacijsko sredstvo je fluor. U atomima drugih halogena, na primjer, u atomu klora, postoje slobodne d-orbitale na istoj energetskoj razini. Zbog toga se rasparivanje elektrona može dogoditi na tri različita načina. U prvom slučaju, klor može pokazati oksidacijsko stanje +3 i formirati klorovodičnu kiselinu HClO 2, što odgovara solima - kloritima, na primjer, kalijev klorit KClO 2 . U drugom slučaju, klor može tvoriti spojeve u kojima je oksidacijsko stanje klora +5. Takvi spojevi uključuju kloridnu kiselinu HClO 3 i njezine soli, klorate, na primjer, kalijev klorat KClO 3 (Bertoletova sol). U trećem slučaju, klor pokazuje oksidacijsko stanje +7, na primjer, u perklornoj kiselini HClO 4 iu njenim solima, perkloratima (u kalijevom perkloratu KClO 4).

Strukture molekula nemetala. Fizikalna svojstva nemetala

U plinovitom stanju na sobnoj temperaturi su:

· vodik - H2;

· dušik, N2;

· kisik - O 2 ;

· fluor - F2;

· klor - CI 2 .

I inertni plinovi:

· helij - On;

· neon - Ne;

· argon - Ar;

· kripton, Kr;

· ksenon - Xe;

· radon - Rn).

U tekućina- brom - Br.
U čvrsta:
Telur - Te;

· jod - I;

· astatin - At.

Nemetali također imaju puno bogatiji spektar boja: crvena za fosfor, smeđa za brom, žuta za sumpor, žutozelena za klor, ljubičasta za jodnu paru itd.
Najtipičniji nemetali imaju molekularnu strukturu, dok oni manje tipični imaju nemolekularnu strukturu. To objašnjava razliku u njihovim svojstvima.
Sastav i svojstva jednostavnih tvari – nemetala
Nemetali tvore jednoatomne i dvoatomne molekule. DO jednoatomski nemetali uključuju inertne plinove koji praktički ne reagiraju čak ni s najaktivnijim tvarima. Inertni plinovi nalaze se u VIII skupini periodnog sustava, a kemijske formule odgovarajućih jednostavnih tvari su sljedeće: He, Ne, Ar, Kr, Xe i Rn.
Neki nemetali nastaju dvoatomski molekule. To su H 2, F 2, Cl 2, Br 2, Cl 2 (elementi VII skupine periodnog sustava), kao i kisik O 2 i dušik N 2. Iz troatomski molekula se sastoji od plina ozona (O 3). Za nemetalne tvari koje su u krutom stanju prilično je teško napraviti kemijsku formulu. Atomi ugljika u grafitu međusobno su povezani na različite načine. Teško je izolirati pojedinačnu molekulu u zadanim strukturama. Prilikom pisanja kemijske formule takve tvari, kao i kod metala, uvodi se pretpostavka da se takve tvari sastoje samo od atoma. Istodobno, kemijske formule su napisane bez indeksa: C, Si, S itd. Takve jednostavne tvari kao što su ozon i kisik, koje imaju isti kvalitativni sastav (oboje se sastoje od istog elementa - kisika), ali se razlikuju u broju atoma u molekuli imaju razna svojstva. Dakle, kisik nema miris, dok ozon ima oštar miris koji osjećamo za vrijeme grmljavinske oluje. Svojstva čvrstih nemetala, grafita i dijamanta, koji također imaju isti kvalitativni sastav, ali različitu strukturu, oštro se razlikuju (grafit je krt, dijamant je tvrd). Dakle, svojstva tvari određena su ne samo njezinim kvalitativnim sastavom, već i time koliko atoma sadrži molekula tvari i kako su međusobno povezani. Nemetali u obliku jednostavnih tijela su u krutom ili plinovitom stanju (isključujući brom – tekući). Nemaju fizikalna svojstva metala. Čvrsti nemetali nemaju karakterističan sjaj metala, obično su krti, slabo provode struju i toplinu (iznimka je grafit). Kristalni bor B (poput kristalnog silicija) ima vrlo visoka temperatura talište (2075°C) i velika tvrdoća. Električna vodljivost bora jako se povećava s porastom temperature, što omogućuje njegovu široku primjenu u tehnologiji poluvodiča. Dodatak bora čeliku i legurama aluminija, bakra, nikla itd. poboljšava njihova mehanička svojstva. Boridi (spojevi bora s nekim metalima, na primjer, s titanom: TiB, TiB 2) neophodni su u proizvodnji dijelova mlaznih motora, lopatica plinskih turbina. Kao što se može vidjeti iz sheme 1, ugljik je C, silicij je Si, a bor je B imaju sličnu strukturu i imaju neka zajednička svojstva. Kao jednostavne tvari, javljaju se u dvije modifikacije - kristalne i amorfne. Kristalne modifikacije ovih elemenata su vrlo tvrde, s visokim talištem. Kristalni silicij ima svojstva poluvodiča. Svi ti elementi grade spojeve s 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. Kalcijev karbid se koristi za proizvodnju acetilena.