Tulajdonságok kémiai elemek lehetővé teszi, hogy megfelelő csoportokba vonja őket. Ezen az elven egy periodikus rendszer jött létre, amely megváltoztatta a létező anyagok elképzelését, és lehetővé tette új, korábban ismeretlen elemek létezésének feltételezését.

Kapcsolatban áll

Mengyelejev periódusos rendszere

A kémiai elemek periódusos rendszerét D. I. Mengyelejev állította össze a 19. század második felében. Mi ez, és miért van rá szükség? Az összes kémiai elemet az atomtömeg növekedésének sorrendjében egyesíti, és mindegyik úgy van elrendezve, hogy tulajdonságaik periodikusan változzanak.

Mengyelejev periodikus rendszere egyetlen rendszerbe foglalta az összes létező elemet, amelyet korábban egyszerűen külön anyagnak tekintettek.

Tanulmánya alapján új vegyi anyagok. Ennek a felfedezésnek a jelentőségét a tudomány számára nem lehet túlbecsülni., messze megelőzte korát, és hosszú évtizedeken át lendületet adott a kémia fejlődésének.

Három leggyakoribb asztali lehetőség létezik, amelyeket hagyományosan "rövid", "hosszú" és "extra hosszú" néven emlegetnek. ». A főasztalt egy hosszú asztalnak tekintik, ez hivatalosan jóváhagyták. A különbség köztük az elemek elrendezése és a periódusok hossza.

Mi az az időszak

A rendszer 7 periódusból áll. Grafikusan vízszintes vonalakként jelennek meg. Ebben az esetben a periódusnak egy vagy két sora lehet, ezeket soroknak nevezzük. Minden következő elem különbözik az előzőtől azáltal, hogy a magtöltést (az elektronok számát) eggyel növeli.

Az egyszerűség kedvéért a pont egy vízszintes vonal periódusos táblázat. Mindegyik fémmel kezdődik és inert gázzal végződik. Valójában ez periodicitást hoz létre - az elemek tulajdonságai az egyik perióduson belül megváltoznak, és ismétlődnek a következőben. Az első, a második és a harmadik periódus hiányos, kicsinek nevezik, és 2, 8 és 8 elemet tartalmaznak. A többi teljes, egyenként 18 elemből áll.

Mi az a csoport

A csoport egy függőleges oszlop, amely azonos elektronikus szerkezetű vagy egyszerűbben azonos magasabb . A hivatalosan jóváhagyott hosszú táblázat 18 csoportot tartalmaz, amelyek alkálifémekkel kezdődnek és inert gázokkal végződnek.

Minden csoportnak saját neve van, ami megkönnyíti az elemek megtalálását vagy osztályozását. A fémes tulajdonságok az elemtől függetlenül javulnak felülről lefelé haladva. Ennek oka az atomi pályák számának növekedése - minél több van, annál gyengébbek az elektronikus kötések, ami kifejezettebbé teszi a kristályrácsot.

Fémek a periódusos rendszerben

Fémek a táblázatban Mengyelejev túlsúlyban van, listájuk meglehetősen kiterjedt. Jellemzik őket közös vonásai, tulajdonságaik szerint heterogének és csoportokra oszlanak. Némelyiküknek kevés a közös a fémekkel fizikai érzék, míg mások csak a másodperc töredékéig létezhetnek, és egyáltalán nem találhatók meg a természetben (legalábbis a bolygón), mivel mesterségesen jönnek létre, pontosabban kiszámítják és laboratóriumi körülmények között igazolják. Minden csoportnak megvannak a maga sajátosságai, a név érezhetően eltér a többitől. Ez a különbség különösen szembetűnő az első csoportban.

A fémek helyzete

Mi a fémek helyzete a periódusos rendszerben? Az elemek az atomtömeg vagy az elektronok és protonok számának növelésével rendeződnek. Tulajdonságaik periodikusan változnak, így a táblázatban nincs tiszta egy-egy elhelyezés. Hogyan határozzuk meg a fémeket, és lehetséges-e ez a periódusos rendszer szerint? A kérdés leegyszerűsítése érdekében egy speciális trükköt találtak ki: feltételesen egy átlós vonalat húznak Bortól Poloniusig (vagy Asztatinig) az elemek találkozásánál. A bal oldaliak fémek, a jobb oldaliak nemfémek. Nagyon egyszerű és nagyszerű lenne, de vannak kivételek - germánium és antimon.

Egy ilyen „módszer” egyfajta csalólap, csak a memorizálási folyamat egyszerűsítésére találták ki. A pontosabb ábrázolás érdekében ne feledje a nemfémek listája csak 22 elemből áll, ezért válaszolva arra a kérdésre, hogy hány fémet tartalmaz a periódusos rendszer

Az ábrán jól látható, hogy mely elemek nem fémek, és hogyan vannak elrendezve a táblázatban csoportok és periódusok szerint.

Általános fizikai tulajdonságok

A fémeknek vannak általános fizikai tulajdonságai. Ezek tartalmazzák:

• Műanyag.
• jellegzetes ragyogás.
• Elektromos vezetőképesség.
• Magas hővezető képesség.
• A higany kivételével minden szilárd állapotban van.

Meg kell érteni, hogy a fémek tulajdonságai nagyon eltérőek kémiai vagy fizikai természetüket tekintve. Némelyikük kevéssé hasonlít a kifejezés közönséges értelmében vett fémekre. Például a higany különleges helyet foglal el. Normál körülmények között folyékony halmazállapotú, nincs kristályrácsa, amelynek jelenléte tulajdonságait más fémeknek köszönheti. Utóbbiak tulajdonságai ebben az esetben feltételesek, a higany kémiai jellemzői alapján nagyobb mértékben kapcsolódik hozzájuk.

Érdekes! Az első csoport elemei, az alkálifémek, nem fordulnak elő tiszta formában, különféle vegyületek összetételében.

A természetben létező legpuhább fém - a cézium - ebbe a csoportba tartozik. Más lúgos hasonló anyagokhoz hasonlóan nem sok közös vonása van a tipikusabb fémekkel. Egyes források azt állítják, hogy valójában a legpuhább fém a kálium, amelyet nehéz vitatni vagy megerősíteni, mivel sem az egyik, sem a másik elem nem létezik önmagában - kémiai reakció eredményeként felszabadulva gyorsan oxidálódik vagy reagál.

A fémek második csoportja - az alkáliföldfémek - sokkal közelebb áll a fő csoportokhoz. Az "alkáliföld" név az ókorból származik, amikor az oxidokat "földeknek" nevezték, mert laza, morzsalékos szerkezetük van. A 3. csoporttól kezdve többé-kevésbé ismert (köznapi értelemben vett) tulajdonságokkal rendelkeznek a fémek. A csoportszám növekedésével a fémek mennyisége csökken.

I. rész

1. Nemfémek (NM) helyzete a periódusos rendszerben.

A B-At átlóján és felette a nemfémek 6 csoportban helyezkednek el. Összesen 114 elemből 22 tartozik az NM-hez.

2. Az NM atomok szerkezetének jellemzői:
1) kis atomsugár
2) a külső szinten lévő elektronok száma 4-8.

3. Az NM-ek allotrópiával rendelkeznek- egy kémia létezésének jelensége. elem 2 vagy több egyszerű anyag formájában.

4. Töltse ki az "Allotropia okai" táblázatot.

5. NM - egyszerű anyagokés szabad atomok oxidáló és redukáló tulajdonságokat is mutatnak.

Töltsd meg az asztalt" Kémiai tulajdonságok nem fémek".

Írja fel a reakcióegyenleteket, vegye figyelembe azokat az oxidációs-redukciós folyamatok tükrében!

6. Töltse ki a "Levegő összetétele" táblázatot.

rész II

1. Írja le, hogy a fő alkotóelemei milyen sorrendben „forrnak el” a folyékony levegőtől.
1) nitrogén N2 (tk) \u003d -196 ⁰С
2) argon Ar (tк) = -186 ⁰С
3) oxigén O2 (tk) = -183 ⁰С

2. A levegő moláris térfogatának tömege 29 g. Azt az értéket, amely megmutatja, hogy bármely gáz moláris tömege hányszor nehezebb, mint M levegő, ennek a gáznak a levegőben lévő relatív sűrűségének nevezzük, és Dair-nek jelöljük.
Keresse meg a Dairt a következőhöz:

3. A levegő három fő összetevőjének egyenként mekkora térfogata nyerhető 500 m3 levegőből?

4. Töltse ki a "Levegő szerepe a természetben és az emberi életben" című sémát.

5. Korrelálja a légkiszorításos módszerrel összegyűjtött gázt az edény helyével.

6. Válassza ki azokat a jelenségeket, amelyeket összetevőinek levegőben való jelenléte okoz: 1) véletlenszerű; 2) változók. A helyes válaszoknak megfelelő betűkből összeállítja a kémiai elemek - nem fémek - nevét:
1) nitrogén; 2) kén.
a) szmog – 1
b) Üvegházhatás – 2
c) influenza - 1
d) ózonlyukak - 2
e) virágzó növények allergia - 1
f) köd - 2
és) savas eső – 1
h) friss levegő be fenyvesek – 2

JEGY 5
Nemfémek: ezeknek a kémiai elemeknek a helyzete a periódusos rendszerben, atomjaik szerkezete (a klór-, oxigén-, nitrogénatomok példájával). A nemfémek fizikai tulajdonságai és a fémek tulajdonságai közötti különbség. Nemfémek reakciói egyszerű anyagokkal: fémek, hidrogén, oxigén.
A nemfémességet az atomok elektronfogadó képessége határozza meg. Minél kevesebb elektront kell befogadni nyolcig, és minél könnyebb megtartani őket, annál hangsúlyosabbak az atomok nemfémes tulajdonságai.
ASZTAL 1.

h)	NEM FÉMEK					Ő)
	B))	C))	N))	O))	F))	Nem))
	Al	Si)))	P)))	S)))	Cl)))	Ar)))
		Ge	Mint))))	Se))))	Br))))	Kr))))
			Sb	Te))))))	ÉN)))))	Xe))))))
				Po		Rn))))))

A nemfémes elemek az utolsó rétegen 4-8 elektront tartalmaznak (bór - 3 elektron). A periódusos rendszerben a nem fém elemek a jobb felső sarokban, az alumínium-germánium-antimon-polónium átló felett helyezkednek el. Az atommag töltésének növekedésével járó időszakban a nemfémes tulajdonságok javulnak, mivel az utolsó rétegben lévő elektronok száma nő. Egy alcsoportban a magtöltés növekedésével a nemfémes tulajdonságok gyengülnek, mivel az atom sugara megnő, és nehezebbé válik az elektronok megtartása. A legaktívabb nemfém a fluor.

Az egyszerű anyagokban, a nem fémekben lévő kémiai kötés kovalens, nem poláris. A kristályrács lehet molekuláris vagy atomi. Meghatározza a nemfémek fizikai tulajdonságait. Lehetnek gázneműek, folyékonyak, szilárd halmazállapotúak, míg a fémek mind szilárd halmazállapotúak (kivéve a higanyt).

1. ábra Nemfémek

Gáznemű szilárd

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

Cl2, F2. Br 2 C n.
A nemfémek sokféle színűek: a foszfor vörös, a kén sárga, a korom fekete, a bróm vörös-barna; vagy színtelen: nitrogén, oxigén, hidrogén. A fémek tónusa a világostól a sötétszürkig változó (kivéve - arany, réz). A nemfémek nem rendelkeznek olyan tulajdonságokkal, mint az alakíthatóság, a hajlékonyság, nem vezetik az elektromosságot és a hőt, és nincs fémes fényük. A nemfémek és a fémek fizikai tulajdonságainak különbségének oka eltérő szerkezetük. Minden fémnek van kristályrácsa, és az „elektrongáz” jelenléte meghatározza általános tulajdonságaikat: alakíthatóság, plaszticitás, elektromos és hővezető képesség, szín és fény.

Nál nél kémiai kölcsönhatások a nemfémek oxidáló és redukálószer tulajdonságait egyaránt mutatják. A legtöbb nemfém oxigénnel reagálva oxidokat képez (1); O 2 - oxidálószer 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 NO - Q

Hidrogén, kén, szén, foszfor ég az oxigénben, a nitrogén elektromos kisülésben kölcsönhatásba lép az oxigénnel.

Különféle körülmények között a nemfémek hidrogénnel reagálva illékony hidrogénvegyületeket képeznek (2); H 2 - redukálószer H 2 + S == H 2 S (t 0 és 300 0 között) 3H 2 + N 2 == 2NH 3 (P, t 0, kat) H 2 + Cl 2 == 2HCl (könnyű)

Fémekkel való kölcsönhatás során a nemfémek mindig oxidálószerek (3).

A magnézium oxigénben történő elégetésekor magnézium-oxid keletkezik: 2Mg + O 2 == 2MgO; amikor a vas kénnel reagál, vas(II)-szulfid keletkezik Fe + S == FeS

Ca + Cl 2 == CaCl 2 - kalcium-klorid 2Li + H 2 == 2LiH - lítium-hidrid.

12. § Nem fém elemek a D.I. Mengyelejev és a természetben

A kémia tanulmányozása során számos nemfémes elemet és azok vegyületeit ismerhette meg. Az Ön számára legismertebb nemfémek a hidrogén, az oxigén és egyedi vegyületük, a víz. A 8. osztályban a periódusos rendszer fő alcsoportjának VII. csoportjának példáján megismerkedett a nemfémes elemek családjával - a halogénekkel, azok tulajdonságaival. Ebben a részben holisztikus képet kap a nem fémes elemekről. Tekintettel arra, hogy van némi ismerete róluk, tudja, hogyan kell használni a D.I. Mengyelejev, megváltoztatjuk a szokásos bemutatási sorrendet, és a nemfémek tanulmányozásában nem az egyeditől az általános felé haladunk, hanem éppen ellenkezőleg, közös tulajdonságok megismerkedni a csoportjaikkal, majd a nem fémes csoportok konkrét képviselőivel. Ezt a megközelítést ún deduktív.

Tekintsük a nemfémes elemek helyzetét a periódusos rendszerben. Először tisztázzuk helyük az időszakokban. A nem fémes elemek a periódusos rendszer jobb felső sarkában helyezkednek el, a kis periódusok nagy részét elfoglalva, és a nagy periódusok páratlan sorainak végén helyezkednek el. A sorozatszámok növekedésével ezen elemek nem fémes tulajdonságai javulnak. Az okot az atomjaik elektronszerkezetének változásában kell keresni: a sorszám növekedésével a külső elektronrétegük szekvenciálisan egy p-elektronnal növekszik, p 1-ről p 6-ra, kivéve az atomsor elemeit. első periódus H-He, amelyben az elektronok csak az ls-pályát töltik ki (9. táblázat).

Felhívjuk figyelmét, hogy a második periódus első nemfémes elemeinek (B, C, N) atomjaiban a párosítatlan p-elektronok száma növekszik, nitrogénnél éri el a maximumot, majd csökken. A neonban, amely befejezi a második periódust, a külső réteg összes elektronja (valenciaelektronok) párosul. A periódusokat befejező elemek más atomjai (Ar, Kr, Xe, Rn) hasonló szerkezetűek, amelyekben a külső réteg összes S- és p-pályáját páros elektronok foglalják el, stabil nyolcelektronos szerkezetet alkotva ns 2 np 6. Normál körülmények között egyszerű anyagaik általában nem lépnek be kémiai reakciókés egyatomos gázok. Ezért gyakran inert gázoknak vagy nemesgázoknak nevezik őket. Ez utóbbi elnevezés a megfelelőbb, mivel ezen elemek néhány vegyülete ismert (például XeO 4, RnF 6 stb.).

Tehát a nemfémes elemek a periódusos rendszer IIIA-VIIIA-csoportjaiban helyezkednek el.

A periódusos rendszer nem minden A-csoportja azonban nem fémes elemekből áll. Számuk a fő alcsoportban a számával nő. Tehát a IIIA csoportban csak egy nemfém elem van (bór), az IVA csoportban kettő (szén és szilícium), a VA csoportban - három elem stb. A VIIA csoportban az összes az elemek nem fémek. Ezeket a halogéneket ismered. A VTIIA csoportot a nemesgázok foglalják el. Nem fémek közé is sorolják őket.

A nemfémes elemek helyzetének elemzése a D.I. periodikus rendszerében. Mengyelejev a következőket teszi lehetővé következtetéseket.

Tekintsük a nemfémes elemek egyes tulajdonságainak periodikus változását a harmadik periódus példáján (10. táblázat).

Ezeket az elemeket a gáznemű hidrogénvegyületek és a magasabb savasságú oxigénvegyületek jellemzik. A hidrogén és a magasabb oxigéntartalmú vegyületek alakja és tulajdonságai az adott elem jellemző oxidációs állapotától függenek.

A nemfémes elemek tulajdonságainak elemzése a fő alcsoportokban elfoglalt helyzetük alapján.

Ugyanazon A-csoportba tartozó összes nemfém elemben ugyanannyi külső elektron van, és az atomokban eltérő számú elektronréteg található. Az egyik A-csoport elemeinek atomjainak külső rétegében lévő elektronok száma megegyezik annak a csoportnak a számával, amelyben elhelyezkednek. Számuk megfelel legmagasabb fokozat egy elem oxidációja az oxigénvegyületekben, valamint az utóbbi formája.

Tekintse meg a nemfémes elemek egyes tulajdonságainak változási mintázatait a halogének már tanulmányozott alcsoportjának példáján (11. táblázat).

- ez a képesség egy kémiai kötés polarizálására, közös elektronpárok önmaga felé húzására.
22 elem nem fémnek minősül.
A nemfémes elemek helyzete a kémiai elemek periódusos rendszerében

Csoport	én	III	IV	V	VI	VII	VIII
1. periódus	H						Ő
2. periódus		NÁL NÉL	TÓL TŐL	N	O	F	Ne
3. periódus			Si	P	S	CL	Ar
4. periódus				Mint	Se	Br	kr
5. periódus					Te	én	Xe
6. periódus						Nál nél	Rn

A táblázatból látható, hogy a nem fémes elemek főként a periódusos rendszer jobb felső részében helyezkednek el.

A nemfémek atomjainak szerkezete

A nemfémek jellemző tulajdonsága, hogy atomjaik külső energiaszintjén (a fémekhez képest) nagyobb számú elektron található. Ez meghatározza, hogy nagyobb képességük van további elektronok hozzáadására, és nagyobb oxidációs aktivitást mutatnak, mint a fémek. Különösen erős oxidáló tulajdonságokat, azaz elektronkötő képességet mutatnak azok a nemfémek, amelyek a VI-VII. csoport 2. és 3. periódusába tartoznak. Ha összehasonlítjuk az elektronok elrendezését pályán a fluor, klór és más halogének atomjaiban, akkor megítélhetjük megkülönböztető tulajdonságaikat is. A fluoratomnak nincs szabad pályája. Ezért a fluoratomok csak I. vegyértéket és 1 oxidációs állapotot mutathatnak. A legerősebb oxidálószer a fluor. Más halogénatomok atomjaiban, például a klóratomban, azonos energiaszinten vannak szabad d-pályák. Emiatt az elektronok leépülése három különböző módon történhet. Az első esetben a klór +3 oxidációs állapotot mutathat, és HClO 2 sósavat képezhet, amely megfelel a sóknak - kloritoknak, például kálium-kloritnak KClO 2 . A második esetben a klór olyan vegyületeket képezhet, amelyekben a klór oxidációs foka +5. Ilyen vegyületek a klórsav HClO 3 és sói, klorátok, például kálium-klorát KClO 3 (Bertolet-só). A harmadik esetben a klór +7 oxidációs állapotot mutat, például perklórsavban HClO 4 és sóiban, perklorátokban (kálium-perklorátban KClO 4).

Nemfém molekulák szerkezete. A nemfémek fizikai tulajdonságai

Szobahőmérsékleten gáz halmazállapotúak:

· hidrogén - H2;

· nitrogén, N2;

· oxigén - O 2;

· fluor - F2;

· klór - CI 2 .

És inert gázok:

· hélium - Ő;

· neon - Ne;

· argon - Ar;

· kripton, Kr;

· xenon - Xe;

· radon - Rn).

NÁL NÉL folyékony- bróm - Br.
NÁL NÉL szilárd:
Tellúr - Te;

· jód - I;

· asztatin – At.

A nemfémek színskálája is sokkal gazdagabb: piros a foszfor, barna a bróm, sárga a ként, sárga-zöld a klór, lila a jódgőz stb.
A legtipikusabb nemfémek molekuláris szerkezetűek, míg a kevésbé jellemzőek nem molekuláris szerkezetűek. Ez magyarázza a tulajdonságaik különbségét.
Egyszerű anyagok - nem fémek - összetétele és tulajdonságai
A nemfémek egy- és kétatomos molekulákat is alkotnak. Nak nek monatomikus a nemfémek közé tartoznak az inert gázok, amelyek gyakorlatilag még a legaktívabb anyagokkal sem reagálnak. Az inert gázok a periódusos rendszer VIII. csoportjában helyezkednek el, és a megfelelő egyszerű anyagok kémiai képlete a következő: He, Ne, Ar, Kr, Xe és Rn.
Néhány nemfém képződik kétatomos molekulák. Ezek a H 2, F 2, Cl 2, Br 2, Cl 2 (a periódusos rendszer VII. csoportjának elemei), valamint az oxigén O 2 és a nitrogén N 2. Tól től háromatomos molekulák ózongázból (O 3) állnak. A szilárd halmazállapotú nemfémes anyagok esetében meglehetősen nehéz kémiai képletet készíteni. A grafitban lévő szénatomok különböző módon kapcsolódnak egymáshoz. Az adott struktúrákban nehéz izolálni egy egyedi molekulát. Íráskor kémiai képletek ilyen anyagoknál, mint a fémeknél, bevezetik azt a feltételezést, hogy az ilyen anyagok csak atomokból állnak. Ugyanakkor a kémiai képleteket indexek nélkül írják fel: C, Si, S stb. Az olyan egyszerű anyagok, mint az ózon és az oxigén, amelyek minőségi összetétele azonos (mindkettő ugyanabból az elemből áll - oxigén), de atomok száma különbözik. egy molekulában van különféle tulajdonságok. Tehát az oxigénnek nincs szaga, míg az ózonnak csípős szaga van, amit zivatar idején érzünk. A szintén azonos minőségi összetételű, de eltérő szerkezetű szilárd nemfémek, a grafit és a gyémánt tulajdonságai élesen különböznek (a grafit törékeny, a gyémánt kemény). Így egy anyag tulajdonságait nemcsak minőségi összetétele határozza meg, hanem az is, hogy hány atomot tartalmaz egy anyagmolekula, és hogyan kapcsolódnak egymáshoz. Az egyszerű testek formájában lévő nemfémek szilárd vagy gáz halmazállapotúak (kivéve a brómot - folyékony). Nem rendelkeznek a fémek fizikai tulajdonságaival. A szilárd nemfémek nem rendelkeznek a fémekre jellemző fényességgel, általában törékenyek, rosszul vezetik az áramot és a hőt (a grafit kivételével). A kristályos bór B (mint a kristályos szilícium) nagyon magas hőmérsékletű olvadáspontja (2075°C) és nagy keménysége. A bór elektromos vezetőképessége a hőmérséklet emelkedésével nagymértékben növekszik, ami lehetővé teszi széles körű alkalmazását a félvezető technológiában. A bór hozzáadása acélhoz és alumínium, réz, nikkel stb. ötvözetekhez javítja ezek mechanikai tulajdonságait. A boridok (bór vegyületei egyes fémekkel, például titánnal: TiB, TiB 2) szükségesek a sugárhajtóművek alkatrészeinek, gázturbina lapátjainak gyártásában. Amint az 1. reakcióvázlatból látható, a szén jelentése C, a szilícium jelentése Si, és a bór jelentése B, hasonló szerkezettel és néhány közös tulajdonsággal rendelkeznek. Egyszerű anyagokként két módosulatban fordulnak elő - kristályos és amorf formában. Ezen elemek kristályos módosulatai nagyon kemények, magas olvadáspontúak. A kristályos szilícium félvezető tulajdonságokkal rendelkezik. Mindezek az elemek fémekkel - karbidokkal, szilicidekkel és boridokkal (CaC 2, Al 4 C 3, Fe 3 C, Mg 2 Si, TiB, TiB 2) alkotnak vegyületeket. Némelyikük nagyobb keménységű, mint például a Fe 3 C, TiB. A kalcium-karbidot acetilén előállítására használják.