Lastnosti kemični elementi omogoča združevanje v ustrezne skupine. Na tem principu je nastal periodični sistem, ki je spremenil predstavo o obstoječih snoveh in omogočil domnevo o obstoju novih, prej neznanih elementov.

V stiku z

Mendelejev periodni sistem

Periodični sistem kemijskih elementov je v drugi polovici 19. stoletja sestavil D. I. Mendelejev. Kaj je in čemu služi? Združuje vse kemične elemente po naraščajoči atomski masi in vsi so razporejeni tako, da se njihove lastnosti periodično spreminjajo.

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

Na podlagi njene študije so bile predvidene in nato sintetizirane nove. kemične snovi. Pomena tega odkritja za znanost ni mogoče preceniti, je bil bistveno pred svojim časom in je dolga desetletja dajal zagon razvoju kemije.

Obstajajo tri najpogostejše možnosti tabele, ki se običajno imenujejo "kratke", "dolge" in "zelo dolge". ». Glavna miza se šteje za dolgo mizo, it uradno odobren. Razlika med njima je razporeditev elementov in dolžina obdobij.

Kaj je obdobje

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

Če poenostavimo, 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 spremenijo v enem obdobju in se znova ponovijo v naslednjem. Prvo, drugo in tretje obdobje so nepopolne, imenujemo jih majhne in vsebujejo 2, 8 oziroma 8 elementov. Ostali so kompletni, imajo po 18 elementov.

Kaj je skupina

Skupina je navpični stolpec, ki vsebuje elemente z enako elektronsko strukturo ali, preprosteje, z enako višjo vrednostjo. Uradno odobrena dolga tabela vsebuje 18 skupin, ki se začnejo z alkalnimi kovinami in končajo z žlahtnimi plini.

Vsaka skupina ima svoje ime, kar olajša iskanje ali razvrščanje elementov. Kovinske lastnosti so izboljšane, ne glede na element, od zgoraj navzdol. To je posledica povečanja števila atomskih orbit – več kot 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, glede na lastnosti so heterogeni in jih delimo v skupine. Nekateri med njimi nimajo veliko skupnega s kovinami fizični čut, drugi pa lahko obstajajo le delčke sekunde in jih v naravi (vsaj na planetu) sploh ni, saj so bili ustvarjeni oziroma izračunani in potrjeni v laboratorijskih pogojih umetno. Vsaka skupina ima svoje značilnosti, je ime precej opazno drugačno od ostalih. Ta razlika je še posebej izrazita pri prvi skupini.

Položaj kovin

Kakšen je položaj kovin v periodnem sistemu? Elementi so razvrščeni glede na naraščajočo atomsko maso ali število elektronov in protonov. Njihove lastnosti se občasno spreminjajo, zato v tabeli ni pravilne razporeditve ena proti ena. Kako prepoznati kovine in ali je to mogoče storiti s pomočjo periodnega sistema? Da bi poenostavili vprašanje, je bila izumljena posebna tehnika: pogojno je na stičiščih elementov narisana diagonalna črta od Bora do Polonija (ali do Astata). Tisti na levi so kovine, tisti na desni pa nekovine. To bi bilo zelo preprosto in kul, vendar obstajajo izjeme - germanij in antimon.

Ta "metodologija" je neke vrste goljufija, izumljena je bila samo za poenostavitev procesa pomnjenja. Za natančnejšo predstavo si velja zapomniti, da seznam nekovin je samo 22 elementov, torej odgovor na vprašanje, koliko kovin je v periodnem sistemu?

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

Splošne fizikalne lastnosti

Obstajajo splošne fizikalne lastnosti kovin. Tej vključujejo:

• Plastika.
• Značilen sijaj.
• Električna prevodnost.
• Visoka toplotna prevodnost.
• Vsi razen živega srebra so v trdnem stanju.

Treba je razumeti, da se lastnosti kovin zelo razlikujejo glede na njihovo kemijsko ali fizikalno bistvo. Nekatere od njih so malo podobne kovinam v običajnem pomenu besede. Na primer, živo srebro zavzema poseben položaj. V normalnih pogojih je v tekočem stanju in nima kristalne mreže, prisotnosti katere druge kovine dolgujejo svoje lastnosti. Lastnosti slednjih so v tem primeru pogojne, živo srebro jim je po svojih kemičnih lastnostih bolj podobno.

zanimivo! Elementov prve skupine, alkalijskih kovin, ne najdemo v čisti obliki, temveč jih najdemo v različnih spojinah.

Najmehkejša kovina, ki obstaja v naravi, cezij, spada v to skupino. Tako kot druge alkalne snovi nima veliko skupnega z bolj značilnimi kovinami. Nekateri viri trdijo, da je v resnici najmehkejša kovina kalij, čemur je težko oporekati ali potrditi, saj ne eden ne drugi element ne obstajata sama po sebi – ko se sprostita kot posledica kemične reakcije, hitro oksidirata oziroma reagirata.

Druga skupina kovin - zemeljskoalkalijske kovine - so veliko bližje glavnim skupinam. Ime "alkalna zemlja" izhaja iz antičnih časov, ko so okside imenovali "zemlje", ker so imeli ohlapno, drobljivo strukturo. Kovine iz skupine 3 imajo bolj ali manj znane (v vsakdanjem smislu) lastnosti. Z večanjem števila skupin se količina kovin zmanjšuje

del I

1. Položaj nekovin (NM) v periodnem sistemu.

Vzdolž diagonale B-At in nad njo se nekovine nahajajo v 6 skupinah. Skupno je od 114 elementov 22 razvrščenih kot NM.

2. Značilnosti strukture atomov NM:
1) majhen atomski radij
2) število elektronov na zunanjem nivoju je 4-8.

3. NM imajo lastnost alotropije– pojav obstoja ene kemikalije. element v obliki 2 ali več enostavnih snovi.

4. Izpolni tabelo "Vzroki alotropije."

5. NM – preproste snovi in prosti atomi, kažejo tako oksidacijske kot redukcijske lastnosti.

Izpolni tabelo " Kemijske lastnosti nekovine."

Zapiši reakcijske enačbe in jih obravnavaj v luči oksidacijsko-redukcijskih procesov.

6. Izpolni tabelo “Sestava zraka”.

del II

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

2. Molska 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 jo označimo z Dair.
Najdi Dair za:

3. Kakšno prostornino vsake od treh glavnih sestavin zraka lahko dobimo iz 500 m3 zraka?

4. Dopolnite diagram "Vloga zraka v naravi in ​​življenju ljudi."

5. Povežite plin, zbran z izpodrivanjem zraka, z lokacijo posode.

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

VSTOPNICA 5
Nekovine: položaj teh kemičnih elementov v periodnem sistemu, zgradba njihovih atomov (na primer atomi 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. Čim manj elektronov morate sprejeti do osem in čim lažje jih zadržite, tem jasneje so izražene 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	Te)))))	JAZ)))))	Xe)))))
				Po		Rn))))))

Nekovinski elementi imajo v 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 z naraščajočim nabojem atomskega jedra se povečajo nekovinske lastnosti, saj se poveča število elektronov v zadnji plasti. V podskupini z večanjem naboja jedra oslabijo nekovinske lastnosti, saj se poveča polmer atoma in postane težje zadržati elektrone. Najbolj aktivna nekovina je fluor.

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

Slika 1. Nekovine

Plinasta trdna snov

H2, O2, N2 , Tekočina S 8, P 4, I 2,

Cl 2, F 2. Br 2 Cn.
Nekovine imajo različne barve: fosfor – rdeča, žveplo – rumena, saje – črna, brom – rdeče-rjava; 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 elektrike ali toplote in nimajo kovinskega leska. Razlog za razlike v fizikalnih lastnostih nekovin in kovin je njihova različna zgradba. Vse kovine imajo kristalno mrežo in prisotnost "elektronskega plina" določa njihove splošne lastnosti: kovnost, duktilnost, električno in toplotno prevodnost, barvo in sijaj.

pri kemične interakcije Nekovine imajo lastnosti oksidantov in redukcij. 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 = CO 2 + Q

4P + 5O 2 = 2P 2 O 5 + Q N 2 + O 2 = 2 NO – Q

Vodik, žveplo, premog, fosfor gorijo v kisiku, dušik med električnim praznjenjem reagira s kisikom.

Pod različnimi pogoji nekovine reagirajo z vodikom in tvorijo hlapne vodikove spojine (2); H 2 – reducent 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)

Pri interakciji s kovinami so nekovine vedno oksidanti (3).

Pri gorenju magnezija 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 periodnem sistemu D.I. Mendelejeva in v naravi

V procesu učenja kemije ste se že seznanili s številnimi nekovinskimi elementi in njihovimi spojinami. Nekovine, ki jih najbolj poznate, so vodik, kisik in njihova edinstvena spojina, voda. V 8. razredu ste se na primeru VII. skupine glavne podskupine periodnega sistema seznanili z družino nekovinskih elementov – halogenov in njihovimi lastnostmi. V tem razdelku boste pridobili celostno razumevanje nekovinskih elementov. Glede na to, da imate nekaj znanja o njih, znate uporabljati periodni sistem D.I. Mendelejeva, bomo spremenili običajni vrstni red predstavitve in pri preučevanju nekovin ne bomo šli od posameznega k splošnemu, ampak, nasprotno, od njihovega splošne lastnosti seznaniti se z njihovimi skupinami, nato pa še s posebnimi predstavniki skupin nekovin. Ta pristop se imenuje deduktivno.

Oglejmo si položaj nekovinskih elementov v periodnem sistemu. Najprej razčistimo njihovo mesto v obdobjih. Nekovinski elementi se nahajajo v zgornjem desnem kotu periodnega sistema, zasedajo večino manjših period in se nahajajo na koncu lihih vrstic velikih period. Z naraščajočimi serijskimi številkami se povečujejo nekovinske lastnosti teh elementov. Razlog je treba iskati v spremembi elektronske strukture njihovih atomov: s povečanjem atomskega števila se njihova zunanja elektronska plast zaporedno poveča za en p-elektron, od p 1 do p 6, z izjemo elementov prvo periodo H-He, v kateri elektroni zapolnijo samo ls-orbitalo (tabela 9).

Upoštevajte, da se v atomih prvih nekovinskih elementov druge dobe (B, C, N) poveča število neparnih p-elektronov, ki dosežejo največ v dušiku, nato pa se zmanjša. Pri neonu, ki zaključi drugo periodo, so vsi elektroni v zunanji plasti (valentni elektroni) seznanjeni. Drugi atomi elementov, ki zaključujejo periode (Ar, Kr, Xe, Rn), imajo podobno zgradbo, 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.).

Nekovinski elementi se torej nahajajo v skupinah IIIA-VIIIA periodnega sistema.

Vendar niso vse A-skupine periodnega sistema sestavljene iz nekovinskih elementov. Njihovo število v glavni podskupini narašča z njenim številom. Tako je v skupini IIIA samo en nekovinski element (bor), v skupini IVA dva (ogljik in silicij), v skupini VA trije elementi itd. V skupini VIIA so vsi elementi nekovine. 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 nam omogoča naslednje zaključki.

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

Za te elemente so značilne plinaste vodikove spojine in višje kisikove spojine kisle narave. Oblike in lastnosti vodikovih in višjih kisikovih spojin so odvisne od značilnih oksidacijskih stanj danega elementa.

Analiza lastnosti nekovinskih elementov glede na njihov položaj 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 oksidacijo elementa v kisikovih spojinah, pa tudi obliko slednjih.

Razmislimo o vzorcih sprememb nekaterih lastnosti nekovinskih elementov na primeru podskupine halogenov, ki ste jih že preučevali (tabela 11).

― to je sposobnost polarizacije kemične vezi, privabljanja skupnih elektronskih parov.
Med nekovine je uvrščenih 22 elementov.
Položaj nekovinskih elementov v periodnem sistemu kemijskih elementov

skupina	jaz	III	IV	V	VI	VII	VIII
1. obdobje	n						On
2. obdobje		IN	Z	n	O	F	ne
3. obdobje			Si	p	S	C.L.	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.

Zgradba atomov nekovin

Značilnost nekovin je večje (v primerjavi s kovinami) število elektronov na zunanji energijski ravni njihovih atomov. To določa njihovo večjo sposobnost vezave dodatnih elektronov in večjo oksidativno aktivnost kot kovine. Posebno močne oksidacijske lastnosti, to je sposobnost dodajanja elektronov, imajo nekovine, ki se nahajajo v 2. in 3. periodi skupin VI-VII. Če primerjamo razporeditev elektronov v orbitalah v atomih fluora, klora in drugih halogenov, potem lahko ocenimo njihove značilne lastnosti. 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 enaki energijski ravni. Zahvaljujoč temu lahko pride do združevanja elektronov na tri različne načine. V prvem primeru ima klor lahko oksidacijsko stanje +3 in tvori klorovato kislino HClO 2, ki 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 perklorovo kislino HClO 3 in njene soli - klorate, na primer kalijev klorat KClO 3 (Bertholletova sol). V tretjem primeru ima klor oksidacijsko stanje +7, na primer v perklorovi kislini HClO 4 in v njenih soli, perkloratih (v kalijevem perkloratu KClO 4).

Zgradbe nekovinskih molekul. Fizikalne lastnosti nekovin

V plinastem stanju pri sobni temperaturi so:

· vodik - H 2;

· dušik - N 2;

· kisik - O 2;

· fluor - F 2;

· klor - CI 2.

In inertni plini:

· helij - On;

· neon - Ne;

· argon - Ar;

· kripton - Kr;

· ksenon - Xe;

· radon - Rn).

IN tekočina- brom - Br.
IN težko:
telur - Te;

· jod - I;

· astatin - At.

Barvni spekter nekovin je veliko bogatejši: rdeča za fosfor, rjava za brom, rumena za žveplo, rumeno-zelena za klor, vijolična za jodove pare itd.
Najbolj značilne nekovine imajo molekulsko zgradbo, manj tipične pa nemolekularno. To pojasnjuje razliko v njihovih lastnostih.
Sestava in lastnosti enostavnih snovi – nekovin
Nekovine tvorijo enoatomske in dvoatomske molekule. TO enoatomsko Nekovine vključujejo inertne pline, ki praktično ne reagirajo niti z najbolj aktivnimi snovmi. Žlahtni plini se nahajajo v skupini VIII periodnega sistema, kemijske formule pripadajočih 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 VII. skupine periodnega sistema), pa tudi kisik O 2 in dušik N 2 . Od triatomski molekule sestoji iz plina ozona (O3). Za nekovinske snovi, ki so v trdnem stanju, je precej težko ustvariti kemijsko formulo. Ogljikovi atomi v grafitu so med seboj povezani na različne načine. V danih strukturah je težko izolirati eno samo molekulo. Pri pisanju kemijske formule take snovi, kot pri kovinah, je uvedena predpostavka, da so take snovi sestavljene le iz atomov. Kemijske formule so v tem primeru zapisane brez indeksov: C, Si, S, itd. Enostavne snovi, kot sta ozon in kisik, ki imata enako kakovostno sestavo (oba sestojita iz istega elementa - kisika), vendar se razlikujeta po številu atomov v molekuli imeti različne lastnosti. Tako kisik nima vonja, ozon pa ima oster vonj, ki ga zavohamo med nevihto. Lastnosti trdih nekovin, grafita in diamanta, ki imata prav tako enako kakovostno sestavo, a različno zgradbo, se močno razlikujejo (grafit je krhek, diamant pa trd). Tako lastnosti snovi ne določa le njena kvalitativna sestava, temveč tudi to, koliko atomov vsebuje molekula snovi in ​​kako so med seboj povezani. Nekovine v obliki preprostih teles so v trdnem ali plinastem stanju (razen broma, ki je tekočina). Nimajo fizikalnih lastnosti, značilnih za kovine. Trdne nekovine nimajo sijaja, značilnega za kovine, običajno so krhke in slabo prevajajo elektriko ali toploto (z izjemo grafita). Kristalni bor B (kot kristalni silicij) ima zelo visoka temperatura taljenje (2075°C) in visoka trdota. Električna prevodnost bora se z naraščanjem temperature močno poveča, kar omogoča njegovo široko uporabo v polprevodniški tehniki. Dodatek bora jeklu in zlitinam aluminija, bakra, niklja itd. izboljša njihove mehanske lastnosti. Boridi (spojine bora z nekaterimi kovinami, na primer titanom: TiB, TiB 2) so potrebni pri izdelavi delov reaktivnih motorjev in lopatic plinskih turbin. Kot je razvidno iz sheme 1, imajo ogljik - C, silicij - Si, bor - B podobno strukturo in nekatere skupne lastnosti. Kot enostavne snovi jih najdemo v dveh oblikah – kristalni in amorfni. Kristalne oblike teh elementov so zelo trde, z visokimi tališči. Kristalni silicij ima polprevodniške lastnosti. Vsi ti elementi tvorijo spojine s kovinami - karbidi, silicidi in boridi (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.