Lastnosti kemični elementi vam omogočajo, da jih združite v ustrezne skupine. Na tem principu je bil ustvarjen periodični sistem, ki je spremenil predstavo o obstoječih snoveh in omogočil domnevo o obstoju novih, prej neznanih elementov.

V stiku z

Periodični sistem Mendelejeva

Periodični sistem kemičnih elementov je v drugi polovici 19. stoletja sestavil D. I. Mendelejev. Kaj je to in zakaj je potrebno? Združuje vse kemične elemente v vrstnem redu naraščajoče atomske teže in vsi so razporejeni tako, da se njihove lastnosti občasno spreminjajo.

Mendelejevski periodični sistem je združil v en sam sistem vse obstoječe elemente, ki so prej veljali za samo ločene snovi.

Na podlagi svoje študije novo kemične snovi. Pomena tega odkritja za znanost ni mogoče preceniti., je bila daleč pred svojim časom in je dala zagon razvoju kemije več desetletij.

Obstajajo tri najpogostejše možnosti tabele, ki jih običajno imenujemo "kratke", "dolge" in "izredno dolge". ». Glavna miza se šteje za dolgo mizo, it uradno odobreno. Razlika med njimi je razporeditev elementov in dolžina obdobij.

Kaj je obdobje

Sistem vsebuje 7 obdobij. Grafično so predstavljene kot vodoravne črte. V tem primeru ima lahko obdobje eno ali dve vrstici, imenovani vrstice. Vsak naslednji element se od prejšnjega razlikuje po povečanju jedrskega naboja (števila elektronov) za eno.

Da bi bilo preprosto, je pika vodoravna črta periodni sistem. Vsak od njih se začne s kovino in konča z inertnim plinom. Pravzaprav to ustvarja periodičnost - lastnosti elementov se spreminjajo v enem obdobju in se znova ponavljajo v naslednjem. Prvo, drugo in tretje obdobje so nepopolne, imenujemo jih majhne in vsebujejo 2, 8 oziroma 8 elementov. Preostali so popolni, imajo po 18 elementov.

Kaj je skupina

Skupina je navpični stolpec, ki vsebuje elemente z enako elektronsko strukturo ali, preprosteje, z enakim višjim . Uradno odobrena dolga tabela vsebuje 18 skupin, ki se začnejo z alkalijskimi kovinami in končajo z inertnimi plini.

Vsaka skupina ima svoje ime, kar olajša iskanje ali razvrščanje elementov. Kovinske lastnosti se izboljšajo ne glede na element v smeri od zgoraj navzdol. To je posledica povečanja števila atomskih orbit – več jih je, šibkejše so elektronske vezi, zaradi česar je kristalna mreža bolj izrazita.

Kovine v periodnem sistemu

Kovine v tabeli Mendelejev ima prevladujoče število, njihov seznam je precej obsežen. Zanje je značilno skupne značilnosti, so po svojih lastnostih heterogeni in se delijo v skupine. Nekateri od njih imajo malo skupnega s kovinami fizični občutek, drugi pa lahko obstajajo le delčke sekunde in jih v naravi (vsaj na planetu) absolutno ni, saj so ustvarjeni, natančneje, izračunani in potrjeni v laboratorijskih pogojih, umetno. Vsaka skupina ima svoje značilnosti, se ime precej opazno razlikuje od ostalih. Ta razlika je še posebej izrazita v prvi skupini.

Položaj kovin

Kakšen je položaj kovin v periodnem sistemu? Elementi so razporejeni glede na povečanje atomske mase oziroma števila elektronov in protonov. Njihove lastnosti se občasno spreminjajo, tako da v tabeli ni urejene postavitve ena proti ena. Kako določiti kovine in ali je to mogoče storiti po periodnem sistemu? Za poenostavitev vprašanja je bil izumljen poseben trik: pogojno je na stičišču elementov potegnjena diagonalna črta od Bora do Polonija (ali do Astatina). Tisti na levi so kovine, tisti na desni niso kovine. Bilo bi zelo preprosto in odlično, vendar obstajajo izjeme - germanij in antimon.

Takšna "metoda" je neke vrste goljufija, izumljena je bila samo za poenostavitev postopka pomnjenja. Za natančnejšo predstavitev si zapomnite to seznam nekovin je samo 22 elementov, torej odgovor na vprašanje, koliko kovin je v periodnem sistemu

Na sliki lahko jasno vidite, kateri elementi so nekovine in kako so v tabeli razporejeni po skupinah in obdobjih.

Splošne fizikalne lastnosti

Obstajajo splošne fizikalne lastnosti kovin. Tej vključujejo:

• Plastični.
• značilen sijaj.
• Električna prevodnost.
• Visoka toplotna prevodnost.
• Vse razen živega srebra je v trdnem stanju.

Treba je razumeti, da so lastnosti kovin zelo različne glede na njihovo kemično ali fizikalno naravo. Nekateri od njih so malo podobni kovinam v običajnem pomenu besede. Na primer, živo srebro zavzema poseben položaj. V normalnih pogojih je v tekočem stanju, nima kristalne mreže, katere prisotnost dolguje svoje lastnosti drugim kovinam. Lastnosti slednjih so v tem primeru pogojne, živo srebro je z njimi v večji meri povezano s kemičnimi lastnostmi.

Zanimivo! Elementi prve skupine, alkalijske kovine, se ne pojavljajo v svoji čisti obliki, saj so v sestavi različnih spojin.

V to skupino spada najmehkejša kovina, ki obstaja v naravi - cezij. On, tako kot druge alkalne podobne snovi, ima malo skupnega z bolj tipičnimi kovinami. Nekateri viri trdijo, da je pravzaprav najmehkejša kovina kalij, kar je težko oporekati ali potrditi, saj niti eden niti drugi element ne obstajata sam po sebi - sproščajo se kot posledica kemične reakcije, hitro oksidirajo ali reagirajo.

Druga skupina kovin - zemeljskoalkalna - je veliko bližje glavnim skupinam. Ime "alkalna zemlja" izvira iz starih časov, ko so okside imenovali "zemlje", ker imajo ohlapno drobljivo strukturo. Bolj ali manj znane (v vsakdanjem smislu) lastnosti imajo kovine iz 3. skupine. Ko se število skupine povečuje, se količina kovin zmanjšuje.

I. del

1. Položaj nekovin (NM) v periodnem sistemu.

Na diagonali B-At in nad njo se nekovine nahajajo v 6 skupinah. Skupno od 114 elementov 22 pripada NM.

2. Značilnosti strukture atomov NM:
1) majhen atomski polmer
2) število elektronov na zunanji ravni je 4-8.

3. NM imajo lastnost alotropije- fenomen obstoja enega kem. element v obliki 2 ali več preprostih snovi.

4. Izpolnite tabelo »Vzroki alotropije«.

5. NM - preproste snovi in prosti atomi imajo tako oksidativne kot redukcijske lastnosti.

Napolni mizo " Kemijske lastnosti nekovine«.

Zapišite reakcijske enačbe, jih upoštevajte v luči oksidacijsko-redukcijskih procesov.

6. Izpolnite tabelo "Sestava zraka".

Del II

1. Zapišite vrstni red, v katerem njegove glavne sestavine »izvrejo« iz tekočega zraka.
1) dušik N2 (tk) \u003d -196 ⁰С
2) argon Ar (tк) = -186 ⁰С
3) kisik O2 (tk) = -183 ⁰С

2. Molarna prostornina zraka ima maso 29 g. Vrednost, ki kaže, kolikokrat je molska masa katerega koli plina težja od M zraka, se imenuje relativna gostota tega plina v zraku in se označuje Dair.
Najdi Dair za:

3. Kolikšen volumen vsake od treh glavnih sestavin zraka lahko dobimo iz 500 m3 zraka?

4. Izpolnite shemo "Vloga zraka v naravi in ​​človekovem življenju."

5. Povežite plin, zbran z metodo izpodrivanja zraka, z lokacijo posode.

6. Izberite pojave, ki jih povzroča prisotnost njegovih sestavin v zraku: 1) naključni; 2) spremenljivke. Iz črk, ki ustrezajo pravilnim odgovorom, boste sestavili imena kemičnih elementov - nekovin:
1) dušik; 2) žveplo.
a) smog - 1
b) učinek tople grede – 2
c) gripa - 1
d) ozonske luknje - 2
e) alergija na cvetoče rastline - 1
f) megla - 2
g) kisel dež – 1
h) svež zrak borovih gozdov – 2

VSTOPNICA 5
Nekovine: položaj teh kemičnih elementov v periodnem sistemu, struktura njihovih atomov (na primeru atomov klora, kisika, dušika). Razlika med fizikalnimi lastnostmi nekovin in lastnostmi kovin. Reakcije nekovin s preprostimi snovmi: kovine, vodik, kisik.
Nekovinskost je določena s sposobnostjo atomov, da sprejmejo elektrone. Manj ko je treba sprejeti elektronov do osem in jih lažje obdržati, bolj so izrazite nekovinske lastnosti atomov.
TABELA 1.

h)	NEKOVINE					on)
	B))	C))	N))	o))	F))	ne))
	Al	si)))	P)))	s)))	cl)))	Ar)))
		Ge	kot))))	Se))))	br))))	kr))))
			Sb	ti)))))	JAZ)))))	Xe)))))
				Po		Rn))))))

Nekovinski elementi imajo na zadnji plasti od 4 do 8 elektronov (bor - 3 elektrone). V periodnem sistemu se nekovinski elementi nahajajo v zgornjem desnem kotu nad diagonalo aluminij-germanij-antimon-polonij. V obdobju s povečanjem naboja atomskega jedra se nekovinske lastnosti povečajo, saj se število elektronov v zadnji plasti poveča. V podskupini z naraščajočim jedrskim nabojem nekovinske lastnosti oslabijo, saj se polmer atoma poveča in je težje zadržati elektrone. Najbolj aktivna nekovina je fluor.

Kemična vez v preprostih snoveh, nekovinah, je kovalentna nepolarna. Kristalna mreža je lahko molekularna ali atomska. Določa fizikalne lastnosti nekovin. Lahko so plinaste, tekoče, trdne, medtem ko so kovine vse trdne (razen živega srebra).

Slika 1. Nekovine

Plinasta trdna snov

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

Cl2, F2. Br 2 C n .
Nekovine imajo različne barve: fosfor je rdeč, žveplo rumeno, saje črne, brom rdeče-rjave barve; ali brezbarvni: dušik, kisik, vodik. Kovine se razlikujejo po tonu od svetlo do temno sive (razen - zlata, bakra). Nekovine nimajo lastnosti, kot so kovnost, duktilnost, ne prevajajo električne energije in toplote ter nimajo kovinskega leska. Razlog za razliko v fizikalnih lastnostih nekovin in kovin je njihova različna struktura. Vse kovine imajo kristalno mrežo, prisotnost "elektronskega plina" pa določa njihove splošne lastnosti: kovnost, plastičnost, električno in toplotno prevodnost, barvo in lesk.

Pri kemične interakcije nekovine kažejo lastnosti tako oksidacijskih kot redukcijskih sredstev. Večina nekovin reagira s kisikom in tvori okside (1); O 2 - oksidant 2H 2 + O 2 = 2H 2 O + Q S + O 2 = SO 2 + Q C + O 2 \u003d CO 2 + Q

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

Vodik, žveplo, premog, fosfor gorijo v kisiku, dušik sodeluje s kisikom v električni razelektritvi.

Pod različnimi pogoji nekovine reagirajo z vodikom in tvorijo hlapne vodikove spojine (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 (lahka)

Nekovine so pri interakciji s kovinami vedno oksidanti (3).

Ko magnezij zgorevamo v kisiku, nastane magnezijev oksid: 2Mg + O 2 == 2MgO; ko železo reagira z žveplom, nastane železov(II) sulfid Fe + S == FeS

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

§ 12. Nekovinski elementi v D.I. Mendelejeva in v naravi

V procesu študija kemije ste se že seznanili s številnimi nekovinskimi elementi in njihovimi spojinami. Nekovine, ki so vam najbolj znane, so vodik, kisik in njihova edinstvena spojina, voda. V 8. razredu ste se na primeru skupine VII glavne podskupine periodnega sistema seznanili z družino nekovinskih elementov - halogenov z njihovimi lastnostmi. V tem razdelku boste dobili celosten pogled na nekovinske elemente. Glede na to, da imate nekaj znanja o njih, znate uporabljati D.I. Mendelejeva, bomo spremenili običajni vrstni red predstavitve in preučevali nekovine ne od posebnega k splošnemu, ampak, nasprotno, od njihovega skupne lastnosti da se seznanijo z njihovimi skupinami, nato pa še s specifičnimi predstavniki nekovinskih skupin. Ta pristop se imenuje deduktivno.

Razmislite o položaju nekovinskih elementov v periodnem sistemu. Najprej razjasnimo njihovo mesto v obdobjih. Nekovinski elementi se nahajajo v zgornjem desnem kotu periodnega sistema, zavzemajo večino majhnih obdobij in se nahajajo na koncu lihih vrstic velikih obdobij. S povečanjem serijskih številk se izboljšajo nekovinske lastnosti teh elementov. Razlog je treba iskati v spremembi elektronske strukture njihovih atomov: s povečanjem serijske številke se njihova zunanja elektronska plast zaporedno poveča za en p-elektron, od p 1 do p 6, z izjemo elementov prvo obdobje H-He, v katerem elektroni zapolnijo samo ls-orbitalo (tabela 9).

Upoštevajte, da se v atomih prvih nekovinskih elementov drugega obdobja (B, C, N) število neparnih p-elektronov poveča in doseže maksimum pri dušiku, nato pa se zmanjša. V neonu, ki zaključi drugo obdobje, so vsi elektroni zunanje plasti (valenčni elektroni) parni. Podobno strukturo imajo tudi drugi atomi elementov, ki dopolnjujejo obdobja (Ar, Kr, Xe, Rn), v kateri so vse S- in p-orbitale zunanje plasti zasedene s parnimi elektroni, ki tvorijo stabilno osemelektronsko strukturo ns 2 np 6 . V normalnih pogojih njihove preproste snovi praviloma ne vstopijo kemične reakcije in so enoatomski plini. Zato jih pogosto imenujemo inertni plini ali žlahtni plini. Slednje ime je bolj primerno, saj so znane nekatere spojine teh elementov (na primer XeO 4 , RnF 6 itd.).

Torej se nekovinski elementi nahajajo v IIIA-VIIIA-skupinah periodnega sistema.

Vendar pa niso vse A-skupine periodnega sistema sestavljene iz nekovinskih elementov. Njihovo število v glavni podskupini narašča z njenim številom. Torej, v skupini IIIA je samo en nekovinski element (bor), v skupini IVA sta dva (ogljik in silicij), v skupini VA - trije elementi itd. V VIIA- skupine, vsi elementi niso kovine. To so halogeni, ki jih poznate. Skupino VTIIA zasedajo žlahtni plini. Uvrščamo jih tudi med nekovine.

Analiza položaja nekovinskih elementov v periodnem sistemu D.I. Mendelejev vam omogoča, da naredite naslednje ugotovitve.

Razmislite o periodični spremembi nekaterih lastnosti nekovinskih elementov na primeru tretjega obdobja (tabela 10).

Za te elemente so značilne plinaste vodikove spojine in višje kisle kisikove spojine. Oblike in lastnosti spojin vodika in višjega kisika so odvisne od značilnih oksidacijskih stanj danega elementa.

Analiza lastnosti nekovinskih elementov po njihovem položaju v glavnih podskupinah.

Vsi nekovinski elementi iste A-skupine imajo enako število zunanjih elektronov z različnim številom elektronskih plasti v atomih. Število elektronov v zunanji plasti atomov elementov ene A-skupine je enako številu skupine, v kateri se nahajajo. Njihovo število ustreza najvišja stopnja oksidacija elementa v kisikovih spojinah, pa tudi oblika slednjega.

Razmislite o vzorcih spreminjanja nekaterih lastnosti nekovinskih elementov na primeru podskupine halogenov, ki ste jo že preučevali (tabela 11).

- to je sposobnost polariziranja kemične vezi, vlečenja skupnih elektronskih parov k sebi.
22 elementov je razvrščenih med nekovine.
Položaj nekovinskih elementov v periodnem sistemu kemičnih elementov

Skupina	jaz	III	IV	V	VI	VII	VIII
1. obdobje	H						On
2. obdobje		AT	Z	N	O	F	Ne
3. obdobje			Si	P	S	CL	Ar
4. obdobje				Kot	Se	Br	kr
5. obdobje					Te	jaz	Xe
6. obdobje						Pri	Rn

Kot je razvidno iz tabele, se nekovinski elementi nahajajo predvsem v zgornjem desnem delu periodnega sistema.

Struktura atomov nekovin

Značilna lastnost nekovin je večje (v primerjavi s kovinami) število elektronov na zunanji energijski ravni njihovih atomov. To določa njihovo večjo sposobnost dodajanja dodatnih elektronov in kažejo večjo oksidativno aktivnost kot kovine. Posebno močne oksidacijske lastnosti, to je sposobnost vezanja elektronov, imajo nekovine, ki so v 2. in 3. obdobju skupin VI-VII. Če primerjamo razporeditev elektronov v orbitalah v atomih fluora, klora in drugih halogenov, potem lahko sodimo tudi o njihovih značilnih lastnostih. Atom fluora nima prostih orbital. Zato lahko atomi fluora kažejo le valenco I in oksidacijsko stanje - 1. Najmočnejši oksidant je fluor. V atomih drugih halogenov, na primer v atomu klora, so proste d-orbitale na isti energijski ravni. Zaradi tega lahko pride do razpadanja elektronov na tri različne načine. V prvem primeru lahko klor kaže oksidacijsko stanje +3 in tvori klorovodikovo kislino HClO 2 , kar ustreza soli - kloritom, na primer kalijevemu kloritu KClO 2 . V drugem primeru lahko klor tvori spojine, v katerih je oksidacijsko stanje klora +5. Takšne spojine vključujejo kloronovo kislino HClO 3 in njene soli, klorate, na primer kalijev klorat KClO 3 (Bertoletova sol). V tretjem primeru ima klor oksidacijsko stanje +7, na primer v perklorni kislini HClO 4 in v njenih solih, perkloratih (v kalijevem perkloratu KClO 4).

Strukture nekovinskih molekul. Fizikalne lastnosti nekovin

V plinastem stanju pri sobni temperaturi so:

· vodik - H2;

· dušik, N2;

· kisik - O 2 ;

· fluor - F 2 ;

· klor - CI 2 .

In inertni plini:

· helij - He;

· neon - Ne;

· argon - Ar;

· kripton, Kr;

· ksenon - Xe;

· radon - Rn).

AT tekočina- brom - Br.
AT trdna:
Telur - Te;

· jod - I;

· astat - At.

Nekovine imajo tudi veliko bogatejši spekter barv: rdeča za fosfor, rjava za brom, rumena za žveplo, rumeno-zelena za klor, vijolična za hlape joda itd.
Najbolj tipične nekovine imajo molekularno strukturo, manj tipične pa nemolekularno. To pojasnjuje razliko v njihovih lastnostih.
Sestava in lastnosti preprostih snovi - nekovin
Nekovine tvorijo tako enoatomske kot dvoatomske molekule. Za enoatomski Nekovine vključujejo inertne pline, ki praktično ne reagirajo niti z najbolj aktivnimi snovmi. Inertni plini se nahajajo v skupini VIII periodnega sistema, kemijske formule ustreznih enostavnih snovi pa so naslednje: He, Ne, Ar, Kr, Xe in Rn.
Nastanejo nekatere nekovine diatomski molekule. To so H 2, F 2, Cl 2, Br 2, Cl 2 (elementi skupine VII periodnega sistema), pa tudi kisik O 2 in dušik N 2. Od triatomski molekule je sestavljen iz plina ozona (O 3). Za nekovinske snovi, ki so v trdnem stanju, je precej težko narediti kemično formulo. Ogljikovi atomi v grafitu so med seboj povezani na različne načine. Težko je izolirati posamezno molekulo v danih strukturah. Pri pisanju kemične formule take snovi, kot pri kovinah, se uvede predpostavka, da so take snovi sestavljene samo iz atomov. Hkrati so kemične formule zapisane brez indeksov: C, Si, S itd. Takšne preproste snovi, kot sta ozon in kisik, ki imata enako kakovostno sestavo (oba sta sestavljena iz istega elementa - kisika), vendar se razlikujeta po številu atomov v molekuli imajo različne lastnosti. Torej kisik nima vonja, medtem ko ima ozon oster vonj, ki ga čutimo med nevihto. Lastnosti trdnih nekovin, grafita in diamanta, ki imajo prav tako enako kakovostno sestavo, a različno strukturo, se močno razlikujejo (grafit je krhek, diamant je trd). Tako lastnosti snovi niso določene le z njeno kvalitativno sestavo, temveč tudi s tem, koliko atomov je v molekuli snovi in ​​kako so med seboj povezani. Nekovine v obliki enostavnih teles so v trdnem ali plinastem stanju (razen broma - tekočega). Nimajo fizikalnih lastnosti kovin. Trdne nekovine nimajo značilnega sijaja kovin, običajno so krhke, slabo prevajajo elektriko in toploto (z izjemo grafita). Kristalni bor B (kot kristalni silicij) ima zelo visoka temperatura tališče (2075°C) in visoka trdota. Električna prevodnost bora se močno poveča z naraščanjem temperature, kar omogoča široko uporabo v polprevodniški tehnologiji. Dodatek bora jeklu in zlitinam aluminija, bakra, niklja itd. izboljša njihove mehanske lastnosti. Boridi (spojine bora z nekaterimi kovinami, na primer s titanom: TiB, TiB 2) so potrebni pri izdelavi delov reaktivnih motorjev, lopatic plinske turbine. Kot je razvidno iz sheme 1, imajo ogljik C, silicij Si in bor B podobno strukturo in imajo nekaj skupnih lastnosti. Kot preproste snovi se pojavljajo v dveh modifikacijah - kristalni in amorfni. Kristalne modifikacije teh elementov so zelo trde, z visokimi tališči. Kristalni silicij ima polprevodniške lastnosti. Vsi ti elementi tvorijo spojine s kovinami - karbide, silicide in boride (CaC 2 , Al 4 C 3 , Fe 3 C, Mg 2 Si, TiB, TiB 2). Nekateri od njih imajo večjo trdoto, na primer Fe 3 C, TiB. Kalcijev karbid se uporablja za proizvodnjo acetilena.