1. Характеристи¬ка химического эле¬мента на основании его положения в Пе¬риодической системе Д. И. Менделеева

1. Характеристика химического элемента на основании его положения в
Периодической системе Д. И. Менделеева
Чтобы узнать значение слова мы обращаемся к словарю. Чтобы узнать
какое растение мы нашли, мы смотрим в каталог. Что же мы будем
использовать, если необходимо дать характеристику химическому элементу?
Основной источник познаний о химических элементах –
Периодическая система химических элементов Дмитрия Ивановича
Менделеева. Навыки описывать химический элемент, имея перед собой
только эту таблицу, крайне необходимы любому ученику и являются основой
познаний о химии.
Составим план описания химического элемента с помощью
Периодической системы Дмитрия Ивановича Менделеева.
1. Находим химический элемент в таблице и по его положению описываем
строение его атомов.
2. Все химические элементы в таблице делятся на металлы и неметаллы.
Отмечаем металл или неметалл, описываемый нами элемент.
3. Сравнение свойств нашего простого вещества металла или неметалла с
соседними по подгруппе элементами.
4. Сравнение свойств нашего простого вещества металла или неметалла с
соседними по периоду элементами.
5. Состав и характеристика высшего оксида описываемого элемента (то есть
относится к основным, кислотным или амфотерным).
6. Состав и характеристика высшего гидроксида (то есть он является
основанием, амфотерным гидроксидом, кислородосодержащей кислотой).
7. Если элемент неметалл, то состав летучего водородного соединения.
При описании химического элемента металла и неметалла следует
руководствоваться знаниями о строении химических элементов, а также
основными закономерностями изменения свойств атомов, простых веществ и
соединений, образованных химическими элементами главных подгрупп и
периодов Периодической системы Дмитрия Ивановича Менделеева, которые
были рассмотрены ранее.
Дадим описание одного химического элемента металла и одного
неметалла в соответствии с составленным планом.
Характеристика металла на примере кальция (Са).
1. Первый пункт - находим химический элемент в таблице и по его
положению описываем строение его атомов. РИСУНОК – Таблица
Менделеева, выделяем Кальций.
Кальций в Периодической системе находится под номером 20 и имеет
относительную атомную массу 40. Значит, порядковый номер кальция равен
20 и заряд его ядра +20 (Z (зэт) - число протонов, имеющих положительный
заряд). Массовое число равно 40 (А=40 (а равно 40)). Отсюда находим N (эн)
– число нейтронов, не имеющих заряда. N = А – Z (эн равно а минус зэт)
равно 20. Так как атом в целом электронейтрален (число протонов равно
числу электронов), то число электронов равно 20.
Химический элемент кальций находится в четвертом периоде
Периодической системы, значит, электроны расположены на четырех
энергетических уровнях. Записываем на основании этого электронную
формулу кальция:
20Ca 2e 8e 8e 2e (черточки над е) Это значит, что на первом
энергетическом уровне вокруг ядра атома кальция находится два электрона,
на втором – восемь, на третьем – тоже восемь, на четвертом – два электрона.
Из электронной формулы видно, что кальций имеет на внешнем
(четвертом) энергетическом уровне два электрона, то есть, отдавая внешние,
наименее устойчивые электроны, он будет проявлять восстановительные
свойства и иметь степень окисления +2. Восстановительные свойства
кальция будут выражены сильнее, чем у магния и бериллия, но слабее, чем у
стронция. Это обусловлено тем, что чем больше радиус атома (он возрастает
с увеличением количества энергетических уровней), тем легче внешние
электроны покидают атом, так как связь с ядром уменьшается. РИСУНОК
1.
Когда электроны покидают внешнюю оболочку атома, он превращается
в ион. В частности, кальций превращается в ион Са2+ (кальций-два-плюс).
2. Второй пункт плана описания. Отмечаем металл или неметалл,
описываемый нами элемент.
Атомы кальция образуют простое вещество, соединяясь металлической
связью в металлическую кристаллическую решетку. Значит, кальций металл,
обладающий такими металлическими свойствами как металлический блеск,
хорошая теплопроводность и электропроводность, пластичность, высокая
плотность и высокая температура плавления.
3. Третий пункт плана. Сравнение свойств простого вещества металла или
неметалла с соседними по подгруппе элементами.
Металлические свойства кальция сильнее, чем у бериллия и магния, но
слабее, чем у стронция. Металлические свойства веществ обусловлены
способностью атомов, входящих в эти вещества отдавать внешние
электроны. Из предыдущего пункта известно, что атом кальция гораздо
быстрее отдает свои внешние электроны, чем бериллий и магний.
4. Четвертый пункт плана. Сравнение свойств нашего простого вещества
металла или неметалла с соседними по периоду элементами.
Металлические свойства кальция выражены слабее, чем у калия. Калий
на внешнем энергетическом уровне содержит только один электрон, а
кальций два. Так как металлические свойства обусловлены устойчивостью
электронов на внешнем энергетическом уровне атома (чем менее устойчивы
электроны, тем выше металлические свойства), то один электрон у калия
будет менее устойчив, а значит, его металлические свойства будут выше.
5. Пятый пункт плана. Состав и характеристика высшего оксида
описываемого элемента.
Оксид кальция СаО (кальций-о) является основным оксидом и
проявляет такие свойства основного оксида как взаимодействие с водой с
образованием щелочи, взаимодействие с кислотным оксидом с образованием
соли, взаимодействие с кислотой с образованием соли и воды.
6. Шестой пункт плана. Состав и характеристика высшего гидроксида.
В качестве гидроксида кальцию соответствует основание Са(ОН)2
(кальций-о-аш-два). Он проявляет типичные свойства оснований: мылкость
на ощупь, изменение окраски индикаторов, взаимодействие с кислотами с
образованием соли и воды, взаимодействие с оксидом неметалла с
образованием соли и воды, взаимодействие с солью с образованием новой
соли и нового основания.
7. Последний, седьмой пункт - состав летучего водородного соединения.
Металл кальций летучего водородного соединения не образует.
Характеристика неметалла фосфора Р (пэ) в соответствии с планом.
1. Фосфор – элемент VA-группы Периодической системы, 3-го периода.
Порядковый номер фосфора равен 15 и заряд его ядра +15 (число
протонов Z (зэт)). Так как атом в целом электронейтрален (число
протонов равно числу электронов), то число электронов равно 15.
Массовое число 30 (А=30 (а равно 30)). Отсюда находим N (эн) – число
нейтронов. N = А – Z (эн равно а минус зэт) равно 15. Записываем
строение электронной оболочки фосфора.
- - (черточки над е). Это значит, что на первом
15Р 2е 8е 5е
энергетическом уровне вокруг ядра атома кальция находится два электрона,
на втором – восемь, на третьем – пять электронов.
Атомы фосфора проявляют как окислительные (степень окисления при
этом -3), так и восстановительные свойства (степени окисления +3 и +5).
Фосфор – менее сильный окислитель, чем азот, но более сильный, чем
мышьяк. Это связано с тем, что радиус атомов от азота к мышьяку
увеличивается. По этой же причине восстановительные свойства пятой
группы, главной подгруппы при переходе от азота к мышьяку усиливаются.
2. Фосфор относится к типичным неметаллам. Строение кристаллической
решетки фосфора зависит от его аллотропной модификации. Есть белый,
красный и черный фосфор. У наиболее распространенного белого
фосфора молекулы имеют вид тэтраэдра. Красный и черный фосфор
имеют иное строение кристаллической решетки.
3. Неметаллические свойства фосфора выражены слабее, чем у азота, но
сильнее, чем у мышьяка.
4. Неметаллические свойства у фосфора выражены сильнее, чем у кремния,
но слабее, чем у серы.
5. Высший оксид фосфора имеет формулу Р2О5 (пэ-два-о-пять). Это
кислотный оксид, который проявляет все типичные свойства кислотных
оксидов. Например, такие как при взаимодействии со щелочью
образовывать соль и воду, при взаимодействии с основным оксидом
образовывать соль, при взаимодействии с водой образовывать кислоту.
6. Высший гидроксид фосфора – фосфорная кислота Н3РО4 (аш-три-пэ-очетыре), раствор которой проявляет все типичные свойства кислот.
Например, такие как кислый вкус, изменение окраски индикаторов,
взаимодействие с основаниями и оксидами металлов с образованием соли
и воды.
7. С водородом фосфор образует летучее соединение фосфин РН3 (пэ-аштри).
При помощи Периодической системы Дмитрия Ивановича Менделеева
можно дать характеристику большинству элементов-металлов и элементовнеметаллов главных подгрупп.