Proprietăți elemente chimice vă permit să le combinați în grupuri adecvate. Pe acest principiu, a fost creat un sistem periodic, care a schimbat ideea de substanțe existente și a făcut posibilă asumarea existenței unor elemente noi, necunoscute anterior.

In contact cu

Sistemul periodic al lui Mendeleev

Tabelul periodic al elementelor chimice a fost întocmit de D. I. Mendeleev în a doua jumătate a secolului al XIX-lea. Ce este și de ce este nevoie? Combină toate elementele chimice în ordinea creșterii greutății atomice și toate sunt aranjate astfel încât proprietățile lor să se schimbe periodic.

Sistemul periodic al lui Mendeleev a adus într-un singur sistem toate elementele existente care anterior erau considerate pur și simplu substanțe separate.

Pe baza studiului său, nou substanțe chimice. Semnificația acestei descoperiri pentru știință nu poate fi supraestimată., a fost cu mult înaintea timpului său și a dat impuls dezvoltării chimiei timp de multe decenii.

Există trei opțiuni de tabel cele mai comune, care sunt denumite în mod convențional „scurt”, „lung” și „extra lung”. ». Masa principală este considerată a fi o masă lungă aprobat oficial. Diferența dintre ele este aspectul elementelor și lungimea perioadelor.

Ce este o perioadă

Sistemul conține 7 perioade. Ele sunt reprezentate grafic ca linii orizontale. În acest caz, perioada poate avea una sau două linii, numite rânduri. Fiecare element ulterior diferă de cel anterior prin creșterea sarcinii nucleare (numărul de electroni) cu unul.

Pentru a rămâne simplu, un punct este o linie orizontală tabelul periodic. Fiecare dintre ele începe cu un metal și se termină cu un gaz inert. De fapt, acest lucru creează periodicitate - proprietățile elementelor se schimbă într-o perioadă, repetându-se din nou în următoarea. Prima, a doua și a treia perioadă sunt incomplete, se numesc mici și conțin 2, 8 și, respectiv, 8 elemente. Restul sunt complete, au câte 18 elemente fiecare.

Ce este un grup

Grupul este o coloană verticală, conținând elemente cu aceeași structură electronică sau, mai simplu, cu aceeași mai mare . Tabelul lung aprobat oficial conține 18 grupe care încep cu metale alcaline și se termină cu gaze inerte.

Fiecare grup are propriul nume, ceea ce facilitează găsirea sau clasificarea elementelor. Proprietățile metalice sunt îmbunătățite indiferent de element în direcția de sus în jos. Acest lucru se datorează creșterii numărului de orbite atomice - cu cât sunt mai multe, cu atât legăturile electronice sunt mai slabe, ceea ce face ca rețeaua cristalină să fie mai pronunțată.

Metalele din tabelul periodic

Metale în tabel Mendeleev au un număr predominant, lista lor este destul de extinsă. Ele sunt caracterizate aspecte comune, după proprietățile lor, sunt eterogene și sunt împărțite în grupuri. Unele dintre ele au puține în comun cu metalele simțul fizic, în timp ce altele pot exista doar fracțiuni de secundă și nu se găsesc absolut în natură (cel puțin pe planetă), întrucât sunt create, mai exact, calculate și confirmate în condiții de laborator, în mod artificial. Fiecare grup are propriile sale caracteristici, numele este destul de vizibil diferit de celelalte. Această diferență este mai ales pronunțată în primul grup.

Poziția metalelor

Care este poziția metalelor în tabelul periodic? Elementele sunt aranjate prin creșterea masei atomice sau a numărului de electroni și protoni. Proprietățile lor se schimbă periodic, astfel încât nu există o plasare ordonată unu-la-unu în tabel. Cum se determină metalele și este posibil să se facă acest lucru conform tabelului periodic? Pentru a simplifica problema, a fost inventată o tehnică specială: în mod convențional, se trasează o linie diagonală de la Bor la Polonius (sau la Astatine) la joncțiunile elementelor. Cele din stânga sunt metale, cele din dreapta sunt nemetale. Ar fi foarte simplu și grozav, dar există și excepții - germaniu și antimoniu.

O astfel de „metodă” este un fel de foaie de cheat, a fost inventată doar pentru a simplifica procesul de memorare. Pentru o reprezentare mai exactă, rețineți că lista de nemetale este de doar 22 de elemente, prin urmare, răspunzând la întrebarea câte metale sunt conținute în tabelul periodic

În figură, puteți vedea clar care elemente sunt nemetale și cum sunt aranjate în tabel pe grupuri și perioade.

Proprietăți fizice generale

Există proprietăți fizice generale ale metalelor. Acestea includ:

• Plastic.
• strălucirea caracteristică.
• Conductivitate electrică.
• Conductivitate termică ridicată.
• Totul, cu excepția mercurului, este în stare solidă.

Trebuie înțeles că proprietățile metalelor sunt foarte diferite în ceea ce privește natura lor chimică sau fizică. Unele dintre ele seamănă puțin cu metalele în sensul obișnuit al termenului. De exemplu, mercurul ocupă o poziție specială. În condiții normale, este în stare lichidă, nu are o rețea cristalină, a cărei prezență își datorează proprietățile altor metale. Proprietățile acestora din urmă în acest caz sunt condiționate; mercurul este legat de ele într-o mai mare măsură prin caracteristicile chimice.

Interesant! Elementele din primul grup, metalele alcaline, nu se găsesc în forma lor pură, fiind în compoziția diverșilor compuși.

Cel mai moale metal care există în natură - cesiul - aparține acestui grup. El, ca și alte substanțe similare alcaline, are puține în comun cu metalele mai tipice. Unele surse susțin că, de fapt, cel mai moale metal este potasiul, care este greu de contestat sau de confirmat, deoarece nici unul, nici celălalt element nu există de la sine - fiind eliberați ca urmare a unei reacții chimice, se oxidează sau reacționează rapid.

Al doilea grup de metale - alcalino-pământos - este mult mai aproape de grupurile principale. Denumirea de „pământ alcalin” vine din cele mai vechi timpuri, când oxizii erau numiți „pământuri” deoarece au o structură sfărâmicioasă. Proprietăți mai mult sau mai puțin familiare (în sensul de zi cu zi) sunt posedate de metale începând cu grupa a 3-a. Pe măsură ce numărul grupului crește, cantitatea de metale scade.

Partea I

1. Poziția nemetalelor (NM) în sistemul Periodic.

Pe diagonala lui B-At și deasupra acesteia, nemetalele sunt situate în 6 grupuri. În total, din 114 elemente, 22 aparțin NM.

2. Caracteristici ale structurii atomilor NM:
1) rază atomică mică
2) numărul de electroni la nivelul exterior este 4-8.

3. NM au proprietatea alotropiei- fenomenul existenței unei chimice. element sub forma a 2 sau mai multe substante simple.

4. Completați tabelul „Cauzele alotropiei”.

5. NM - substanțe simpleși atomi liberi prezintă atât proprietăți oxidante, cât și reducătoare.

Umple tabelul" Proprietăți chimice nemetale”.

Notați ecuațiile reacției, considerați-le în lumina proceselor de oxido-reducere.

6. Completați tabelul „Compoziția aerului”.

Partea a II-a

1. Scrieți ordinea în care componentele sale principale „fierbă” de aerul lichid.
1) azot N2 (tk) \u003d -196 ⁰С
2) argon Ar (tк) = -186 ⁰С
3) oxigen O2 (tk) = -183 ⁰С

2. Volumul molar al aerului are o masă de 29 g. Valoarea care arată de câte ori masa molară a oricărui gaz este mai grea decât M aerul se numește densitatea relativă a acestui gaz în aer și se notează Dair.
Găsiți Dair pentru:

3. Ce volum din fiecare dintre cele trei componente principale ale aerului se poate obține din 500 m3 de aer?

4. Completați schema „Rolul aerului în natură și viața umană”.

5. Corelați gazul colectat prin metoda deplasării aerului cu locația vasului.

6. Selectați fenomenele care sunt cauzate de prezența componentelor sale în aer: 1) aleatoriu; 2) variabile. Din literele corespunzătoare răspunsurilor corecte, veți alcătui denumirile elementelor chimice - nemetale:
1) azot; 2) sulf.
a) smog - 1
b) Efect de sera – 2
c) gripa - 1
d) găuri de ozon - 2
e) alergie la plantele cu flori - 1
f) ceață - 2
și) ploaie acidă – 1
h) aer proaspăt înăuntru păduri de pini – 2

BILET 5
Nemetale: poziția acestor elemente chimice în sistemul periodic, structura atomilor lor (folosind exemplul atomilor de clor, oxigen, azot). Diferența dintre proprietățile fizice ale nemetalelor și proprietățile metalelor. Reacții ale nemetalelor cu substanțe simple: metale, hidrogen, oxigen.
Nemetalicitatea este determinată de capacitatea atomilor de a accepta electroni. Cu cât este mai puțin necesar să acceptați electroni până la opt și cu cât este mai ușor să îi păstrați, cu atât sunt mai pronunțate proprietățile nemetalice ale atomilor.
TABELUL 1.

h)	NEMETALELE					El)
	B))	C))	N))	O))	F))	nu))
	Al	Si)))	P)))	S)))	Cl)))	Ar)))
		GE	La fel de))))	Se))))	Br))))	Kr))))
			Sb	Te)))))	eu)))))	Xe)))))
				Po		Rn))))))

Elementele nemetalice au de la 4 la 8 electroni pe ultimul strat (bor - 3 electroni). În tabelul periodic, elementele nemetalice sunt situate în colțul din dreapta sus deasupra diagonalei aluminiu-germaniu-antimoniu-poloniu. Într-o perioadă cu creșterea sarcinii nucleului atomic, proprietățile nemetalice sunt îmbunătățite, deoarece numărul de electroni din ultimul strat crește. Într-un subgrup, cu sarcina nucleară în creștere, proprietățile nemetalice slăbesc, deoarece raza atomului crește și devine mai dificil să țină electronii. Cel mai activ non-metal este fluorul.

Legătura chimică în substanțele simple, nemetale, este covalentă nepolară. Rețeaua cristalină poate fi moleculară sau atomică. Determină proprietățile fizice ale nemetalelor. Ele pot fi gazoase, lichide, solide, în timp ce metalele sunt toate solide (cu excepția mercurului).

Figura 1. Nemetale

Solid gazos

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

CI2, F2. Br 2 C n .
Nemetalele au o varietate de culori: fosforul este roșu, sulful este galben, funinginea este neagră, bromul este roșu-maro; sau incolor: azot, oxigen, hidrogen. Metalele variază în ton de la gri deschis la gri închis (excl. - aur, cupru). Nemetalele nu au proprietăți precum maleabilitatea, ductilitatea, nu conduc electricitatea și căldura și nu au un luciu metalic. Motivul diferenței în proprietățile fizice ale nemetalelor și metalelor este structura lor diferită. Toate metalele au o rețea cristalină, iar prezența unui „gaz de electroni” le determină proprietățile generale: maleabilitatea, plasticitatea, conductivitatea electrică și termică, culoarea și strălucirea.

La interacțiuni chimice nemetalele prezintă proprietățile agenților oxidanți și reducători. Majoritatea nemetalelor reacţionează cu oxigenul pentru a forma oxizi (1); O 2 - agent de oxidare 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

Hidrogenul, sulful, cărbunele, fosforul arde în oxigen, azotul interacționează cu oxigenul într-o descărcare electrică.

În diferite condiții, nemetalele reacționează cu hidrogenul pentru a forma compuși volatili de hidrogen (2); H2 - agent reducător H2 + S == H2S (la t 0 până la 300 0) 3H 2 + N 2 == 2NH 3 (P, t 0, kat) H 2 + Cl 2 == 2HCl (uşoară)

Atunci când interacționează cu metalele, nemetalele sunt întotdeauna agenți de oxidare (3).

Când magneziul este ars în oxigen, se formează oxid de magneziu: 2Mg + O 2 == 2MgO; când fierul reacţionează cu sulful, se formează sulfura de fier(II) Fe + S == FeS

Ca + Cl 2 == CaCl 2 - clorură de calciu 2Li + H 2 == 2LiH - hidrură de litiu.

§ 12. Elemente nemetalice în D.I. Mendeleev și în natură

În procesul de studiu a chimiei, v-ați familiarizat deja cu multe elemente nemetalice și compușii acestora. Nemetalele cele mai cunoscute pentru tine sunt hidrogenul, oxigenul și compusul lor unic, apa. În clasa a 8-a, folosind exemplul grupei VII a subgrupului principal al sistemului periodic, v-ați familiarizat cu familia elementelor nemetalice - halogeni, cu proprietățile lor. În această secțiune, veți obține o vedere holistică a elementelor nemetalice. Având în vedere că ai un stoc de cunoștințe despre ele, știi să folosești D.I. Mendeleev, vom schimba ordinea obișnuită de prezentare și vom merge în studiul nemetalelor nu de la particular la general, ci, dimpotrivă, de la lor. proprietăți comune să se familiarizeze cu grupurile lor și apoi cu reprezentanții specifici ai grupurilor nemetalice. Această abordare se numește deductiv.

Luați în considerare poziția elementelor nemetalice în sistemul periodic. Să clarificăm mai întâi locul lor în perioade. Elementele nemetalice sunt situate în colțul din dreapta sus al tabelului periodic, ocupând majoritatea perioadelor mici și fiind situate la sfârșitul rândurilor impare ale perioadelor mari. Odată cu creșterea numerelor de serie, proprietățile nemetalice ale acestor elemente sunt îmbunătățite. Motivul ar trebui căutat în schimbarea structurilor electronice ale atomilor lor: odată cu creșterea numărului de serie, stratul lor electronic exterior crește secvențial cu un electron p, de la p 1 la p 6, cu excepția elementelor din prima perioadă H-He, în care electronii umplu doar orbitalul ls (Tabelul 9).

Vă rugăm să rețineți că în atomii primelor elemente nemetalice din a doua perioadă (B, C, N), numărul de electroni p nepereche crește, atingând un maxim la azot, apoi scade. În neon, care completează a doua perioadă, toți electronii stratului exterior (electronii de valență) sunt perechi. Alți atomi de elemente care completează perioade (Ar, Kr, Xe, Rn) au o structură similară, în care toți orbitalii S și p ai stratului exterior sunt ocupați de electroni perechi, formând o structură stabilă de opt electroni ns 2 np 6 . În condiții normale, substanțele lor simple, de regulă, nu intră în reacții chimiceși sunt gaze monoatomice. Prin urmare, ele sunt adesea denumite gaze inerte sau gaze nobile. Această ultimă denumire este mai potrivită, deoarece sunt cunoscuți unii compuși ai acestor elemente (de exemplu, XeO4, RnF6 etc.).

Deci, elementele nemetalice sunt situate în grupele IIIA-VIIIA ale sistemului periodic.

Cu toate acestea, nu toate grupurile A ale sistemului periodic constau din elemente nemetalice. Numărul lor în subgrupul principal crește odată cu numărul său. Deci, în grupul IIIA există un singur element nemetal (bor), în grupul IVA există două dintre ele (carbon și siliciu), în grupul VA - trei elemente etc. În grupul VIIA- grup, toate elementele sunt nemetale. Aceștia sunt halogenii pe care îi cunoașteți. Grupul VTIIA este ocupat de gazele nobile. Ele sunt, de asemenea, clasificate ca nemetale.

Analiza poziției elementelor nemetalice în sistemul periodic al D.I. Mendeleev vă permite să faceți următoarele concluzii.

Luați în considerare o modificare periodică a unor proprietăți ale elementelor nemetalice folosind exemplul celei de-a treia perioade (Tabelul 10).

Aceste elemente sunt caracterizate prin compuși gazoși cu hidrogen și compuși cu oxigen mai acizi. Formele și proprietățile hidrogenului și ale compușilor cu oxigen superior depind de stările de oxidare caracteristice ale unui element dat.

Analiza proprietăților elementelor nemetalice după poziția lor în principalele subgrupe.

Toate elementele nemetalice ale aceluiași grup A au același număr de electroni externi cu un număr diferit de straturi de electroni în atomi. Numărul de electroni din stratul exterior al atomilor elementelor unui grup A este egal cu numărul grupului în care se află. Numărul lor corespunde cel mai înalt grad oxidarea unui element din compușii de oxigen, precum și forma acestora din urmă.

Luați în considerare modelele de modificare a unor proprietăți ale elementelor nemetalice folosind exemplul subgrupului de halogeni pe care l-ați studiat deja (Tabelul 11).

- aceasta este capacitatea de a polariza o legătură chimică, de a trage perechile de electroni comune spre sine.
22 de elemente sunt clasificate ca nemetale.
Poziția elementelor nemetalice în tabelul periodic al elementelor chimice

grup	eu	III	IV	V	VI	VII	VIII
prima perioada	H						El
a 2-a perioadă		LA	DIN	N	O	F	Ne
a 3-a perioadă			Si	P	S	CL	Ar
a 4-a perioadă				La fel de	Se	Br	kr
a 5-a perioadă					Te	eu	Xe
a 6-a perioadă						La	Rn

După cum se poate observa din tabel, elementele nemetalice sunt situate în principal în partea dreaptă sus a tabelului periodic.

Structura atomilor de nemetale

O trăsătură caracteristică a nemetalelor este un număr mai mare (comparativ cu metalele) de electroni la nivelul de energie externă a atomilor lor. Acest lucru determină capacitatea lor mai mare de a adăuga electroni suplimentari și de a prezenta o activitate oxidativă mai mare decât metalele. Proprietăți oxidante deosebit de puternice, adică capacitatea de a atașa electroni, sunt prezentate de nemetale care se află în perioadele a 2-a și a 3-a din grupele VI-VII. Dacă comparăm aranjarea electronilor în orbitali în atomii de fluor, clor și alți halogeni, atunci putem judeca și proprietățile lor distincte. Atomul de fluor nu are orbiti liberi. Prin urmare, atomii de fluor pot prezenta doar valența I și starea de oxidare - 1. Cel mai puternic agent de oxidare este fluor. În atomii altor halogeni, de exemplu, în atomul de clor, există orbitali d liberi la același nivel de energie. Din acest motiv, degenerarea electronilor poate avea loc în trei moduri diferite. În primul caz, clorul poate prezenta o stare de oxidare de +3 și poate forma acid clorhidric HClO2, care corespunde sărurilor - cloriți, de exemplu, cloritul de potasiu KClO2. În al doilea caz, clorul poate forma compuși în care starea de oxidare a clorului este +5. Astfel de compuși includ acidul cloric HCIO3 și sărurile sale, clorații, de exemplu, cloratul de potasiu KCl03 (sarea lui Bertolet). În al treilea caz, clorul prezintă o stare de oxidare de +7, de exemplu, în acidul percloric HClO 4 și în sărurile sale, perclorații (în perclorat de potasiu KClO 4).

Structuri ale moleculelor nemetalice. Proprietățile fizice ale nemetalelor

În stare gazoasă la temperatura camerei sunt:

· hidrogen - H2;

· azot, N2;

· oxigen - O2;

· fluor - F2;

· clor - CI 2 .

Și gaze inerte:

· heliu - El;

· neon - Ne;

· argon - Ar;

· cripton, Kr;

· xenon - Xe;

· radon - Rn).

LA lichid- brom - Br.
LA solid:
Telur - Te;

· iod - I;

· astatine - At.

Nemetalele au și un spectru mult mai bogat de culori: roșu pentru fosfor, maro pentru brom, galben pentru sulf, galben-verde pentru clor, violet pentru vapori de iod etc.
Cele mai tipice nemetale au o structură moleculară, în timp ce cele mai puțin tipice au o structură nemoleculară. Aceasta explică diferența dintre proprietățile lor.
Compoziția și proprietățile substanțelor simple - nemetale
Nemetalele formează atât molecule monoatomice, cât și molecule diatomice. La monoatomic nemetalele includ gaze inerte care practic nu reactioneaza nici cu cele mai active substante. Gazele inerte sunt situate în grupa VIII a sistemului periodic, iar formulele chimice ale substanțelor simple corespunzătoare sunt următoarele: He, Ne, Ar, Kr, Xe și Rn.
Se formează unele nemetale diatomic molecule. Acestea sunt H 2, F 2, Cl 2, Br 2, Cl 2 (elemente din grupa VII a sistemului periodic), precum și oxigenul O 2 și azotul N 2. Din triatomic moleculele constă din ozon gazos (O 3). Pentru substanțele nemetalice care sunt în stare solidă, este destul de dificil să se facă o formulă chimică. Atomii de carbon din grafit sunt legați între ei în diferite moduri. Este dificil să izolați o moleculă individuală în structurile date. Când scriu formule chimice astfel de substanțe, ca și în cazul metalelor, se introduce presupunerea că astfel de substanțe constau numai din atomi. În același timp, formulele chimice sunt scrise fără indici: C, Si, S etc. Substanțe simple precum ozonul și oxigenul, care au aceeași compoziție calitativă (ambele constau din același element - oxigen), dar diferă ca număr de atomi. într-o moleculă au proprietăți diverse. Deci, oxigenul nu are miros, în timp ce ozonul are un miros înțepător pe care îl simțim în timpul unei furtuni. Proprietățile nemetalelor solide, grafitul și diamantul, care au, de asemenea, aceeași compoziție calitativă, dar structură diferită, diferă puternic (grafitul este casant, diamantul este dur). Astfel, proprietățile unei substanțe sunt determinate nu numai de compoziția sa calitativă, ci și de câți atomi sunt conținuti într-o moleculă de substanță și de modul în care sunt interconectați. Nemetalele sub formă de corpuri simple sunt în stare solidă sau gazoasă (cu excepția bromului - lichid). Nu au proprietățile fizice ale metalelor. Nemetalele solide nu au luciul caracteristic metalelor, sunt de obicei fragile, conduc slab electricitatea și căldura (cu excepția grafitului). Borul cristalin B (precum siliciul cristalin) are un foarte temperatura ridicata punct de topire (2075°C) și duritate mare. Conductivitatea electrică a borului crește foarte mult odată cu creșterea temperaturii, ceea ce face posibilă utilizarea pe scară largă în tehnologia semiconductoarelor. Adăugarea de bor în oțel și aliaje de aluminiu, cupru, nichel etc. îmbunătățește proprietățile mecanice ale acestora. Borurile (compuși de bor cu unele metale, de exemplu, cu titan: TiB, TiB 2) sunt necesare în fabricarea pieselor motoarelor cu reacție, palelor turbinelor cu gaz. După cum se poate observa din Schema 1, carbonul este C, siliciul este Si și borul este B au o structură similară și au unele proprietăți comune. Ca substanțe simple, ele apar în două modificări - cristaline și amorfe. Modificările cristaline ale acestor elemente sunt foarte dure, cu puncte de topire ridicate. Siliciul cristalin are proprietăți semiconductoare. Toate aceste elemente formează compuși cu metale - carburi, siliciuri și boruri (CaC 2 , Al 4 C 3 , Fe 3 C, Mg 2 Si, TiB, TiB 2 ). Unele dintre ele au duritate mai mare, cum ar fi Fe3C, TiB. Carbura de calciu este folosită pentru a produce acetilenă.