Периодическая система элементов
И изменение свойств элементов
Пример 1. У какого из атомов, строение энергетических уровней которых: 1) …3s2 3p2; 2) …3s2 3p4; 3) …3s2 3p6; 4) …3s2, сильнее выражены неметаллические свойства?
Решение. Рассмотрим строение внешних энергетических уровней:
1) имеет 4 электрона;
2) имеет 6 электронов;
3) имеет 8 электронов – благородный газ;
4) имеет 2 электрона.
Неметаллические свойства проявляют атомы в том случае, когда на внешнем уровне содержится высокое число электронов (5, 6, 7), причем большая неметалличность у атома с большим числом электронов. Следовательно, у второго атома будут самые сильные неметаллические свойства.
Пример 2. Как изменяются свойства оксидов и гидроксидов в периодах и группах периодической системы?
Решение. Атомы элементов с положительной степенью окисления образуют оксиды и гидроксиды, которые могут проявлять основные кислотные и амфотерные свойства, закономерно изменяющиеся как внутри периода, так и внутри группы.
В периоде слева направо основные свойства оксидов и гидроксидов постепенно сменяются амфотерными и затем, к концу периода, кислотными. Каждый период начинается элементом, оксид и гидроксид которого обладает ярко выраженными основными свойствами, и заканчивается элементами, гидроксиды которых при максимальной степени окисления центрального атома являются сильными кислотами.
В каждой главной подгруппе всех групп, кроме VIII, сверху вниз усиливается основной характер оксидов и гидроксидов, а кислотные свойства ослабевают. В главных подгруппах II-VI групп содержатся также элементы, оксиды которых обладают амфотерными свойствами.
Если данный элемент проявляет переменную степень окисления и образует несколько оксидов и гидроксидов, то с увеличением степени окисления свойства последних меняются от основных через амфотерные к кислотным. Например, для оксидов хрома:
| CrO | Cr2O3 | CrO3 |
| основной | Амфотерный | кислотный |
Задания
41. Какие высшие степени окисления проявляют элементы третьего периода периодической системы: Na, Mg, Al, P, Cl? Напишите формулы оксидов и гидроксидов этих элементов в высшей степени окисления. Как изменяются в периоде кислотно-основные свойства оксидов и гидроксидов с увеличением заряда ядра атомов этих элементов? Почему?
42. Как изменяются кислотно-основные свойства оксидов и гидроксидов элементов II А подгруппы периодической системы? Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения, доказывающие амфотерность бериллия.
43. Какие степени окисления проявляет марганец? Напишите формулы оксидов и гидроксидов. Как и почему изменяются их кислотно-основные свойства с возрастанием степени окисления марганца? С какими степенями окисления марганца вещество может проявлять а) только окислительные свойства; б) только восстановительные свойства; в) как окислительные, так и восстановительные свойства? Приведите примеры соответствующих веществ.
44. Какие высшие и низшие степени окисления проявляют элементы третьего периода периодической системы: Si, P, S, Cl? Приведите примеры – напишите формулы соответствующих веществ. Как изменяются окислительно-восстановительные свойства простых веществ в этом ряду? Почему?
45. Марганец образует соединения, в которых он проявляет степень окисления +2, +3, +4, +6, +7. Составьте формулы его оксидов и гидроксидов, отвечающих этим степеням окисления. Укажите характер оксидов. Напишите уравнения реакций, доказывающие амфотерность гидроксида марганца (IV).
46. Почему марганец проявляет металлические свойства, а хлор – неметаллические? Ответ мотивируйте строением атомов этих элементов. Напишите формулы оксидов и гидроксидов хлора и марганца.
47. Какую низшую и высшую степени окисления проявляет углерод, фосфор, сера, йод? Почему? Составьте формулы соединений данных элементов, отвечающих этим степеням окисления.
48. Что называется энергией ионизации и потенциалом ионизации? Как изменяется первый потенциал ионизации в подгруппе с увеличением порядкового номера элемента? Как изменяются восстановительные свойства элементов II A подгруппы от Be к Ra? Приведите обоснованные ответы.
49. Составьте формулы оксидов и гидроксидов элементов второго периода (Li, Be, B, C, N) в их высших степенях окисления. Как изменяется в этом ряду кислотно-основной характер гидроксидов? Приведите обоснованный ответ.
50. Какую низшую и высшую степени окисления проявляют кремний, фосфор, сера и хлор? Почему? Приведите примеры соединений этих элементов в высшей и низшей степенях окисления.
51. Какие степени окисления проявляет хром? Напишите формулы его оксидов и гидроксидов. Как и почему изменяются их кислотно-основные свойства с возрастанием степени окисления хрома? Вещества с какими степенями окисления хрома могут проявлять свойства: а) только окислительные; б) только восстановительные; в) как окислительные, так и восстановительные. Приведите примеры соответствующих веществ.
52. Какие высшие степени окисления проявляют элементы четвертого периода периодической системы: Ca, Ga, Ge, As, Se? Напишите формулы оксидов и гидроксидов этих элементов в высшей степени окисления. Как изменяются в этом ряду кислотно-основные свойства оксидов и гидроксидов? Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения, доказывающие амфотерность гидроксида галлия.
53. Что называется энергией сродства к электрону и электроотрицательностью? Как изменяется электроотрицательность p-элементов в подгруппе с увеличением порядкового номера элемента? Окислительные свойства какого из элементов – фосфора или сурьмы – выражены сильнее? Приведите обоснованный ответ.
54. Какой из двух сравниваемых элементов обладает более выраженными металлическими свойствами: а) ванадий или мышьяк; б) галлий или мышьяк; в) висмут или мышьяк? Почему?
55. Как изменяются в ряду NH3, PH3, AsH3, SbH3 восстановительная активность и термическая устойчивость соединений? Почему?
56. Какую низшую и высшую степени окисления проявляют водород, хлор, фтор, кислород, сера? Дайте обоснованный ответ. Определите степени окисления атомов этих элементов в соединениях: CaH2, OF2, HF, H2S, SO3, H2O, Cl2O7.
57. Какой из двух сравниваемых гидроксидов и почему проявляет в большей степени основные свойства: а) CuOH или Cu(OH)2; б) CuOH или KOH; в) Cu(OH)2 или Ca(OH)2?
58. Каковы для s- и p-элементов одного периода тенденции изменения радиуса атомов, энергии ионизации, энергии сродства к электрону, электроотрицательности с увеличением порядкового номера элемента? Как изменяются окислительные и восстановительные свойства элементов третьего периода от натрия к хлору? Почему?
59. Приведите современную формулировку периодического закона. Объясните, почему первопричиной периодичности является заряд атома элемента, а не атомная масса или массовое число.
60. Как изменяется сила кислот в водных растворах галогено-водородов в ряду HF, HCl, HBr, HI? Как изменяются восстановительные свойства анионов в ряду F–, Cl–, Br–, I–? Могут ли эти анионы проявлять окислительные свойства? Приведите обоснованный ответ.