Delle caratteristiche degli atomi elencate di seguito, cambiano periodicamente. Chimica
Lezione 2
I numeri quantici discussi sopra possono sembrare astratti e lontani dalla chimica. In effetti, possono essere utilizzati per calcolare la struttura di atomi e molecole reali solo con uno speciale addestramento matematico e un potente computer. Tuttavia, se aggiungiamo un altro principio ai concetti schematici della meccanica quantistica, i numeri quantici "prendono vita" per i chimici.
Nel 1924, Wolfgang Pauli formulò uno dei postulati più importanti della fisica teorica, che non seguiva le leggi conosciute: più di due elettroni non possono essere in un orbitale (in uno stato energetico) allo stesso tempo, e anche allora solo se il loro gli spin sono diretti in modo opposto. Altre formulazioni: due particelle identiche non possono trovarsi nello stesso stato quantico; in un atomo non possono esserci due elettroni con gli stessi valori di tutti e quattro i numeri quantici.
Proviamo a "creare" i gusci elettronici degli atomi, utilizzando l'ultima formulazione del principio di Pauli.
Il valore minimo del numero quantico principale n è 1. Corrisponde a un solo valore del numero orbitale l, pari a 0 (s-orbitale). La simmetria sferica degli orbitali s è espressa dal fatto che a l = 0 in un campo magnetico c'è un solo orbitale con m l = 0. Questo orbitale può contenere un elettrone con qualsiasi valore di spin (idrogeno) o due elettroni con spin opposto valori (elio) . Pertanto, a un valore di n = 1, non possono esserci più di due elettroni.
Ora iniziamo a riempire gli orbitali con n = 2 (ci sono già due elettroni nel primo livello). Il valore n = 2 corrisponde a due valori del numero orbitale: 0 (orbitale s) e 1 (orbitale p). A l = 0 c'è un orbitale, a l = 1 ci sono tre orbitali (con valori m l: -1, 0, +1). Ciascuno degli orbitali non può contenere più di due elettroni, quindi il valore n = 2 corrisponde a un massimo di 8 elettroni. Il numero totale di elettroni in un livello con un dato n può quindi essere calcolato utilizzando la formula 2n 2:
Designiamo ogni orbitale con una cella quadrata, elettroni - con frecce dirette in modo opposto. Per un'ulteriore "costruzione" dei gusci elettronici degli atomi, è necessario utilizzare un'altra regola formulata nel 1927 da Friedrich Hund (Hund): gli stati con lo spin totale più grande sono i più stabili per un dato l, ad es. il numero di orbitali pieni a un dato sottolivello dovrebbe essere massimo (un elettrone per orbitale).
L'inizio della tavola periodica sarà simile a questo:
Schema di riempimento del livello esterno degli elementi del 1° e 2° periodo con elettroni.
Continuando la "costruzione", si può arrivare all'inizio del terzo periodo, ma poi si dovrà introdurre come postulato l'ordine di riempimento degli orbitali d e f.
Dallo schema costruito sulla base di ipotesi minime, si può vedere che gli oggetti quantistici (atomi elementi chimici) avranno atteggiamenti diversi nei confronti dei processi di dare e ricevere elettroni. Gli oggetti He e Ne saranno indifferenti a questi processi a causa del guscio elettronico completamente occupato. È più probabile che l'oggetto F accetti attivamente l'elettrone mancante, mentre è più probabile che l'oggetto Li doni un elettrone.
L'oggetto C deve avere proprietà uniche: ha lo stesso numero di orbitali e lo stesso numero di elettroni. Forse tenderà a formare legami con se stesso a causa di una così alta simmetria del livello esterno.
È interessante notare che i concetti dei quattro principi di costruzione mondo materiale e il quinto, che li collega, sono noti da almeno 25 secoli. IN Grecia antica e nell'antica Cina, i filosofi parlavano di quattro principi primi (da non confondere con gli oggetti fisici): "fuoco", "aria", "acqua", "terra". Il principio di collegamento in Cina era "albero", in Grecia - "quintessenza" (la quinta essenza). La relazione del "quinto elemento" con gli altri quattro è dimostrata nell'omonimo film di fantascienza.
Gioco "Mondo parallelo"
Per comprendere meglio il ruolo dei postulati "astratti" nel mondo che ci circonda, è utile passare al "mondo parallelo". Il principio è semplice: la struttura dei numeri quantici è leggermente distorta, quindi, in base ai loro nuovi valori, costruiamo un sistema periodico di un mondo parallelo. Il gioco avrà successo se cambia solo un parametro, il che non richiede ulteriori ipotesi sulla relazione tra numeri quantici e livelli di energia.
Per la prima volta, un simile gioco di compiti è stato offerto agli scolari alle Olimpiadi di tutta l'Unione nel 1969 (grado 9):
"Come sarebbe il sistema periodico di elementi se il numero massimo di elettroni nello strato fosse determinato dalla formula 2n 2 -1, e non ci potessero essere più di sette elettroni al livello esterno? Disegna una tabella di un tale sistema per i primi quattro periodi (indicando gli elementi con i loro numeri atomici).Quali stati di ossidazione potrebbe mostrare l'elemento N 13?Quali proprietà della sostanza semplice corrispondente e dei composti di questo elemento potresti assumere?
Questo compito è troppo difficile. Nella risposta, è necessario analizzare diverse combinazioni di postulati che stabiliscono i valori dei numeri quantici, con postulati sulla relazione tra questi valori. In un'analisi dettagliata di questo problema, siamo giunti alla conclusione che le distorsioni nel "mondo parallelo" sono troppo grandi e non possiamo prevedere correttamente le proprietà degli elementi chimici di questo mondo.
Noi della SASC MSU di solito usiamo un problema più semplice e più illustrativo, in cui i numeri quantici del "mondo parallelo" sono quasi uguali ai nostri. In questo mondo parallelo vivono analoghi di persone - omozoidi(non prendere sul serio la descrizione degli stessi omozoidi).
Legge periodica e struttura dell'atomo
Compito 1.
Gli omozoidi vivono in un mondo parallelo con il seguente insieme di numeri quantici:
n = 1, 2, 3, 4, ...
l= 0, 1, 2, ... (n - 1)
m l = 0, +1, +2,...(+ l)
m·s = ± 1/2
Traccia i primi tre periodi della loro tavola periodica, mantenendo i nostri nomi per gli elementi con i numeri corrispondenti.
1. Come si lavano gli omozoi?
2. Di cosa si ubriacano gli omozoi?
3. Scrivi l'equazione per la reazione tra il loro acido solforico e l'idrossido di alluminio.
Analisi della soluzione
A rigor di termini, uno dei numeri quantici non può essere modificato senza influenzare gli altri. Pertanto, tutto quanto descritto di seguito non è la verità, ma un compito di apprendimento.
La distorsione è quasi impercettibile: il numero quantico magnetico diventa asimmetrico. Tuttavia, ciò significa l'esistenza di magneti unipolari nel mondo parallelo e altre gravi conseguenze. Ma torniamo alla chimica. Nel caso degli elettroni s, non si verificano cambiamenti ( l= 0 e m 1 = 0). Pertanto, l'idrogeno e l'elio sono gli stessi lì. È utile ricordare che, secondo tutti i dati, sono l'idrogeno e l'elio gli elementi più comuni nell'universo. Questo ci permette di ammettere l'esistenza di tali mondi paralleli. Tuttavia, per gli elettroni p, l'immagine cambia. A l= 1 otteniamo due valori invece di tre: 0 e +1. Pertanto, ci sono solo due orbitali p che possono ospitare 4 elettroni. La durata del periodo è diminuita. Costruiamo "cellule-frecce":
Costruire la tavola periodica di un mondo parallelo:
I periodi, ovviamente, sono diventati più brevi (nei primi 2 elementi, nel secondo e nel terzo - 6 invece di 8 ciascuno. I ruoli cambiati degli elementi sono percepiti molto allegramente (salviamo apposta i nomi con i numeri): inerte gas O e Si, metallo alcalino F. Per non confonderci, indicheremo loro gli elementi sono solo simboli, e Nostro- parole.
L'analisi delle domande del problema consente di analizzare il significato della distribuzione degli elettroni a livello esterno per le proprietà chimiche dell'elemento. La prima domanda è semplice: idrogeno = H e ossigeno diventa C. Tutti concordano immediatamente sul fatto che un mondo parallelo non può fare a meno degli alogeni (N, Al, ecc.). La risposta alla seconda domanda è legata alla soluzione del problema: perché abbiamo il carbonio come "elemento della vita" e quale sarà la sua controparte parallela. Durante la discussione, scopriamo che un tale elemento dovrebbe dare i legami "più covalenti" con analoghi di ossigeno, azoto, fosforo, zolfo. Dobbiamo andare un po' oltre e analizzare i concetti di ibridazione, stato fondamentale ed eccitato. Quindi l'elemento della vita diventa un analogo del nostro carbonio in simmetria (B): ha tre elettroni in tre orbitali. Il risultato di questa discussione è un analogo dell'alcol etilico BH 2 BHCH.
Allo stesso tempo, diventa ovvio che nel mondo parallelo abbiamo perso gli analoghi diretti del nostro 3° e 5° (o 2° e 6°) gruppo. Ad esempio, gli elementi del periodo 3 corrispondono a:
Stati massimi di ossidazione: Na (+3), Mg (+4), Al (+5); tuttavia, le proprietà chimiche e il loro cambiamento periodico sono prioritari e anche la durata del periodo è diminuita.
Quindi la risposta alla terza domanda (se non esiste un analogo dell'alluminio):
Acido solforico + idrossido di alluminio = solfato di alluminio + acqua
H 2 MgC 3 + Ne(CH) 2 = NeMgC 3 + 2 H 2 C
O come opzione (non esiste un analogo diretto del silicio):
H 2 MgC 3 + 2 Na(CH) 3 = Na 2 (MgC 3) 3 + 6 H 2 C
Il risultato principale del descritto "viaggio verso un mondo parallelo"- capire che l'infinita diversità del nostro mondo deriva da non molto grande insieme leggi relativamente semplici. Un esempio di tali leggi sono i postulati analizzati della meccanica quantistica. Anche un piccolo cambiamento in uno di essi cambia radicalmente le proprietà del mondo materiale.
controllati
Scegli la risposta (o le risposte) corrette
La struttura dell'atomo, la legge periodica
1. Elimina il concetto extra:
1) protone; 2) neutrone; 3) elettrone; 4) ione
2. Il numero di elettroni in un atomo è:
1) il numero di neutroni; 2) il numero di protoni; 3) numero del periodo; 4) numero del gruppo;
3. Delle seguenti caratteristiche degli atomi degli elementi, cambiano periodicamente man mano che il numero ordinale dell'elemento cresce:
1) il numero di livelli energetici in un atomo; 2) massa atomica relativa;
3) il numero di elettroni nel livello energetico esterno;
4) la carica del nucleo di un atomo
4. Al livello esterno di un atomo di un elemento chimico, ci sono 5 elettroni nello stato fondamentale. Che elemento potrebbe essere?
1) boro; 2) azoto; 3) zolfo; 4) arsenico
5. L'elemento chimico si trova nel 4° periodo, gruppo IA. La distribuzione degli elettroni nell'atomo di questo elemento corrisponde a una serie di numeri:
1) 2, 8, 8, 2 ; 2) 2, 8, 18, 1 ; 3) 2, 8, 8, 1 ; 4) 2, 8, 18, 2
6. Gli elementi p includono:
1) potassio; 2) sodio; 3) magnesio; 4) alluminio
7. Gli elettroni dello ione K + possono trovarsi nei seguenti orbitali?
1) 3p; 2) 2f; 3) 4s; 4) 4p
8. Scegli le formule delle particelle (atomi, ioni) con configurazione elettronica 1s 2 2s 2 2p 6:
1) Na + ; 2) K + ; 3) Ne; 4) F-
9. Quanti elementi ci sarebbero nel terzo periodo se il numero quantico di spin avesse un unico valore di +1 (gli altri numeri quantici hanno i soliti valori)?
1) 4 ; 2) 6 ; 3) 8 ; 4) 18
10. In quale riga sono disposti gli elementi chimici in ordine crescente del loro raggio atomico?
1) Li, Sii, Si, Do;
2) Be, Mg, Ca, Sr;
3) N, O, FA, Ne;
4) Na, Mg, Al, Si
© VV Zagorsky, 1998-2004
RISPOSTE
- 4) ione
- 2) il numero di protoni
- 3) il numero di elettroni nel livello energetico esterno
- 2) azoto; 4) arsenico
- 3) 2, 8, 8, 1
- 4) alluminio
- 1) 3p; 3) 4s; 4) 4p
- 1) Na + ; 3) Ne; 4) F-
- 2) Be, Mg, Ca, Sr
- Zagorskij V.V. Una variante della presentazione nella scuola fisica e matematica dell'argomento "Struttura dell'atomo e legge periodica", Russian Chemical Journal (JRHO intitolato a D.I. Mendeleev), 1994, v. 38, N 4, p.37-42
- Zagorskij V.V. La struttura dell'atomo e la Legge Periodica / "Chimica" N 1, 1993 (appendice al giornale "Primo di Settembre")
L'esame n. 2 contiene compiti sui seguenti argomenti:
- Sistema periodico
- La frequenza dei cambiamenti nelle proprietà degli elementi e dei loro composti.
- Legame chimico. Metodo VS.
- Legame chimico. Metodo MO.
- Legame chimico. Legame ionico.
- Legame chimico in composti complessi.
Prova di conoscenza:
1. Delle caratteristiche degli atomi degli elementi elencati di seguito, periodicamente cambia
(1) la carica del nucleo di un atomo;
(2) massa atomica relativa;
(3) il numero di livelli di energia in un atomo;
(4) il numero di elettroni nel livello energetico esterno.
2. All'interno di un periodo, di solito è accompagnato da un aumento del numero ordinale di un elemento
(1) una diminuzione del raggio atomico e un aumento dell'elettronegatività dell'atomo;
(2) un aumento del raggio atomico e una diminuzione dell'elettronegatività dell'atomo;
(3) una diminuzione del raggio atomico e una diminuzione dell'elettronegatività dell'atomo;
(4) un aumento del raggio atomico e un aumento dell'elettronegatività dell'atomo.
3. Un atomo di quale elemento cede più facilmente un elettrone (i numeri indicano il numero ordinale dell'elemento):
(1) sodio,11; (2) magnesio, 12; (3) alluminio, 13; (4) silicio, 14?
4. Gli atomi degli elementi del gruppo 1A del sistema periodico degli elementi hanno lo stesso numero
(1) elettroni nel livello elettronico esterno;
(2) neutroni;
(3) tutti gli elettroni.
5. Gli elementi sono disposti in ordine crescente di elettronegatività nella serie
(1) As, Se, Cl, F; (2) Do, I, Si, Si; (3) Br, P, H, Sb; (4) O, Se, Br, Te.
6. Nel secondo e terzo periodo del sistema periodico, al diminuire della dimensione degli atomi degli elementi
(1) anche la loro dimensione ionica diminuisce;
(2) l'elettronegatività diminuisce;
(3) le proprietà metalliche degli elementi si indeboliscono;
(4) le proprietà metalliche degli elementi sono migliorate.
7. Quale riga include solo elementi di transizione:
(1) elementi 11, 14, 22, 42; (2) elementi 13, 33, 54, 83;
(3) voci 24, 39, 74, 80; (4) punti 19, 32, 51, 101?
8. Quale dei seguenti elementi ha proprietà chimiche che ci permettono di parlare della sua somiglianza con l'elemento calcio:
(1) carbonio. CON; (2) sodio, Na; (3) potassio. A; (4) stronzio, signore?
9. Le proprietà non metalliche degli elementi situati nei principali sottogruppi del sistema periodico di D. I. Mendeleev sono più pronunciate in quelli che sono
(1) in cima al sottogruppo;
(2) in fondo al sottogruppo;
(3) nel mezzo del sottogruppo;
(4) per tutti gli elementi, i sottogruppi sono espressi approssimativamente allo stesso grado.
10. Quale numero di elementi è presentato in ordine crescente di raggio atomico:
(1) O, S, Se, Te; (2) DO, N, O, FA; (3) Na, Mg, Al, Si; (4) I, Br, Cl, F?
11. La natura metallica delle proprietà degli elementi della serie Mg-Ca-Sr-Ba
(1) diminuisce;
(2) aumenta;
(3) non cambia;
12. Natura non metallica delle proprietà degli elementi della serie N-P-As-Sb-Bi
(1) diminuisce;
(2) aumenta;
(3) non cambia;
(4) diminuisce e poi aumenta.
13. Quale coppia nell'insieme di elementi specificato - Ca, P, Si, Ag, Ni, As - ha le proprietà chimiche più simili:
(1) Ca, Si; (2) Ag, Ni; (3) P, Come; (4) Ni, P?
14. Da solo proprietà chimiche l'elemento radioattivo radio è più vicino a
(1) cesio; (2) bario; (3) lantanio; (4) attinio.
15. Sulla base della posizione dell'elemento lantanio nel sistema periodico, si può affermare con sicurezza che per i lantanidi lo stato di ossidazione più caratteristico sarà
(1) +1; (2) +2; (3) +3; (4) +4.
16. Le principali proprietà degli idrossidi degli elementi del gruppo 1A all'aumentare del numero di serie
(1) diminuzione;
(2) aumentare;
(3) rimangono invariati;
(4) diminuire e poi aumentare.
17. In base alla posizione degli elementi nel sistema periodico, la combinazione più probabile di germanio con selenio può essere rappresentata dalla formula.
18. L'ipotetico elemento Z forma il cloruro ZCl 5 . Qual è la formula più probabile per il suo ossido:
(1) ZO2 ; (2) ZO5; (3) Z 2 O 5 ; (4) Z5O2?
19. Sostanze semplici di cui gli elementi hanno la massima somiglianza di proprietà fisiche e chimiche:
(1)Li, S; (2) Be, Cl; (3) F, Cl; (4) Li, F?
20. Degli elementi del terzo periodo di seguito, le proprietà non metalliche più pronunciate hanno
(1) alluminio; (2) silicio; (3) zolfo; (4) cloro.
21. Degli elementi dati del gruppo IIIA, ha proprietà non metalliche pronunciate
(1) boro; (2) alluminio; (3) gallio; (4) indio.
22. Quale dei seguenti elementi del quarto periodo del sistema periodico presenta gli stessi valori di valenza nel suo composto idrogeno e nell'ossido superiore:
(1) bromo; (2) germanio; (3) arsenico; (4) selenio?
23. La natura degli ossidi nella serie P 2 O 5 -SiO 2 -Al 2 O s -MgO cambia come segue:
(1) da basico ad acido;
(2) da acido a basico;
(3) da basico ad anfotero;
(4) da anfotero ad acido.
24. Scrivi le formule degli ossidi superiori degli elementi e dei corrispondenti acidi; nominare questi acidi
25. In base alla posizione dell'elemento nel sistema periodico, scrivi i suoi composti, le cui forme sono indicate di seguito:
26. Dall'elenco degli elementi: Be, B, C, N, Al, Si, P, S, Ga, Ge, As, Br - forma di ossidi di tipo EO 2 e idruri di tipo EN 4 -.
27. Sulla base della posizione dell'elemento nel sistema periodico, ricavare le formule per il suo ossido e idrossido superiori e indicarne la natura:
28. Un elemento con numero atomico 34 forma un composto di idrogeno, un ossido superiore e un idrossido. Quest'ultimo si manifesta
(1) proprietà acide;
(2) proprietà di base;
(3) proprietà anfotere.
29. Il numero massimo di elementi chimici che possono riempire il sesto periodo del sistema periodico dovrebbe essere uguale a
(1) 8; (2) 18; (3) 32; (4) 50.
30. Il numero massimo di elementi del settimo periodo deve essere
(1) 18; (2) 32; (3) 50; (4) 72.
31. Nel settimo periodo, l'ultimo elemento dovrebbe essere con un numero di serie
(1) 118; (2) 114; (3) 112; (4) 110.
32. Le proprietà dei metalli alcalini dovrebbero essere previste per gli elementi con numeri di serie
(1) 111 e 190; (2) 119 e 169; (3) 137 e 187; (4) 155 e 211.
33. La configurazione degli orbitali degli elettroni di valenza del bismuto coincide con
(1) selenio e tellurio;
(2) azoto e fosforo;
(3) silicio e germanio;
(4) niobio e tantalio.
34. L'elemento con numero di serie 117 dovrebbe essere attribuito a
(1) metalli alcalini; (3) alogeni;
(2) metalli alcalino terrosi; (4) elementi di transizione.
35. La valenza massima del piombo nei composti dell'ossigeno è:
(1)II; (2) VI; (3) VI; (4) VIII.
36. Il tipo di orbitali degli elettroni di valenza nell'indio coincide con
(1) Am e Fr; (2) Pb e Sn; (3) Al e Ga; (4) Cu e Ag.
37. Si riferisce al titanio
(1) S-; (2) P-; (3) D-; (4) F-elementi.
38. Massima valenza del bromo nei composti dell'ossigeno
(1) io; (2)III; (3)V; (4) VII.
39. Il settimo periodo del sistema di elementi deve terminare con un elemento con un numero di serie
(1) 108; (2) 110; (3) 118; (4) 128.
40. Angolo tra legami N-E più grande nella molecola del composto
(1) H 2 Te; (2) H2Se; (3) H2S; (4) H2O.
41. Nella serie K-Ca-Sc-Ti, il raggio degli atomi (diminuisce, aumenta).
42. Energia, che è indicata nell'equazione Сl ° (g.) → Cl + (g.) +e- 1254 kJ, è per l'atomo di cloro
(1) energia di legame chimico;
(2) energia di ionizzazione;
(3) elettronegatività;
(4) affinità elettronica.
43. Viene chiamata l'affinità elettronica
(1) l'energia richiesta per staccare un elettrone da un atomo non eccitato;
(2) la capacità di un atomo di un dato elemento di attirare su se stesso la densità elettronica;
(3) la transizione di un elettrone a un livello di energia superiore;
(4) rilascio di energia quando un elettrone è attaccato a un atomo o ione.
44. Quale degli elementi ha valore più alto energia ionizzata:
(1) Li; (2) FA; (3) Fe; (4) io?
45. L'energia spesa per la rimozione di un elettrone da un atomo di un elemento allo stato gassoso, in magnesio
(1) meno del sodio e più dell'alluminio;
(2) più del sodio e meno dell'alluminio;
(3) inferiore a sodio e alluminio;
(4) più di sodio e alluminio.
46. Sulla base dell'analisi delle strutture elettroniche degli atomi e della posizione degli elementi nel sistema periodico, indicare quale di ciascuno dei due seguenti atomi ha una maggiore affinità per un elettrone:
(1) potassio o calcio;
(2) zolfo o cloro;
(3) idrogeno o litio?
47. Gli elementi chimici sono disposti in ordine crescente di elettronegatività nella serie
(1) Si, P, Se, Br, Cl, O; (2) Si, P, Br, Se, C1, O;
(3) P, Si, Br, Se, C1, O; (4) Se, Si, P, Br, C1, O.
48. Quale riga di elementi si trova all'aumentare del loro raggio atomico:
(1) Na, Mg, Al, Si; (3) O, S, Se, Te;
(2) DO, O, N, FA; (4) I, Br, C1, F?
49. Nella serie dei metalli alcalini (da Li a Cs), il cesio è il meno elettronegativo. Ciò è dovuto al fatto che ha
(1) numero più grande neutroni nel nucleo;
(2) più elettroni di valenza rispetto ad altri elementi;
(3) grande massa atomica;
(4) elettroni di valenza più lontani dal nucleo di un atomo.
50. Gli ioni isoelettronici sono quelli che hanno lo stesso numero di elettroni e la stessa struttura del livello elettronico esterno. Gli ioni O 2- , F - , Na + , Mg 2+ , A1 3+ hanno la configurazione elettronica del gas nobile neon e sono disposti in ordine crescente di masse atomiche degli elementi. Inoltre, i loro raggi ionici
(1) praticamente non cambiano;
(2) diminuzione;
(3) aumentare;
(4) diminuire, quindi aumentare.
51. Un esempio di una molecola non polare avente un legame covalente polare sarebbe
(1) N2; (2) H2O; (3) NH3; (4) CCl 4 .
52. Delle molecole di cui sopra: H 2, O 2, H 2 O, CO 2, CH 4, H 2 S - sono polari.
53. In quale dei composti tra atomi si forma un legame covalente secondo il meccanismo donatore-accettore:
(1) KCl; (2) NH4Cl; (3) CCl4; (4) CO2?
54. Gli orbitali di valenza dell'atomo di berillio nella molecola di idruro di berillio sono ibridati secondo il tipo
(1) sp; (2) sp 2; (3) sp 3;(4) d2sp3,
e la molecola ha la struttura:
55. Gli orbitali di valenza dell'atomo di boro nella molecola BF 3 sono ibridati secondo il tipo
(1) sp; (2) sp 2; (3) sp 3;(4) d2sp3,
e la molecola ha la struttura:
(a) lineare; (c) tetraedrico;
(appartamento B; (d) ottaedrico.
56. Avere quattro equivalenti Connessioni C-H nella molecola di metano è spiegato dal fatto che
(1) c'è una repulsione reciproca di quattro coppie di elettroni;
(2) l'atomo di carbonio viene ibridato per formare quattro sp 3 orbitali;
(3) un atomo di carbonio ne ha uno S- e tre R- Elettrone di valenza;
(4) un atomo di carbonio ha due se due R- Elettrone di valenza.
Risposte:
1. (4) il numero di elettroni nel livello energetico esterno.
2. (1) una diminuzione del raggio atomico e un aumento dell'elettronegatività dell'atomo.
3. (1) sodio, 11.
4. (1) elettroni nel livello elettronico esterno.
5. (1) As, Se, Cl, F.
6. (3) le proprietà metalliche degli elementi si indeboliscono.
7. (3) elementi 24, 39, 74, 80.
8. (4) stronzio, Sr.
9. (1) in cima al sottogruppo.
10.(1)O, S, Se, Te.
11. (2) aumenta.
12. (1) diminuisce.
14. (2) bario.
16. (2) aumento.
18. (3) Z 2 O 5 .
20. (4) cloro.
22. (2) germanio.
23. (2) da acido a basico.
26. Ossidi di tipo EO 2 formano idruri di tipo C, Si, Ge e EN 4 - C, Si, Ge.
28. H2Se, SeO3 e H2SeO4. (1) proprietà acide.
32.(2) 119 e 169.
33. (2) azoto e fosforo.
34. (3) alogeni.
36. (3) Al e Ga.
37. (3) D-elementi.
41. Diminuzioni.
42. (2) energia di ionizzazione.
43. (4) rilascio di energia quando un elettrone viene aggiunto a un atomo o ione.
45. (4) più di sodio e alluminio.
46. (1) potassio; (2) cloro; (3) idrogeno.
47. (1) Si, P, Se, Br, Cl, O.
48. (3)O, S, Se, Te.
49. (4) elettroni di valenza più lontani dal nucleo di un atomo.
50. (2) diminuzione.
52. H2O, H2S.
53. (2) NH4Cl.
54. (1) sp, (a) lineare.
55. (2) sp 2, (appartamento B.
56. (2) un atomo di carbonio viene ibridato per formarne quattro sp 3 orbitali.
Compiti per l'insediamento individuale e il lavoro grafico:
Per un elemento con numero di serie uguale al numero di variante, eseguire i seguenti calcoli:
1. Scrivi formula elettronica elemento e mostrare graficamente il riempimento di tutti gli orbitali atomici con gli elettroni.
3. Determina la massa di un atomo di un elemento e il suo volume.
4. Determina la massa di una molecola di una sostanza semplice di un elemento.
5. In base alla posizione dell'elemento in PS, elenca i possibili stati di ossidazione dell'atomo dell'elemento in composti con altri elementi.
6. Scrivi la formula di ossido, cloruro, idruro, solfuro.
8. Calcolare la lunghezza del dipolo dei composti di idrogeno e ossigeno dell'elemento.
9. Raffigura un legame in una molecola di una sostanza semplice di un elemento usando il metodo BC.
10. Disegna un legame in una molecola di una sostanza semplice di un elemento usando il diagramma energetico del metodo MO, indica la molteplicità del legame e scrivi la formula.
11. Indicare il tipo di ibridazione di un atomo di un elemento nelle molecole di tutti i possibili ossidi (nel caso dell'ossigeno, molecole di composti di idrogeno).
12. Indicare tutti i tipi di legami (σ, π, δ) nelle molecole di ossido (nel caso dell'ossigeno, molecole di composti di idrogeno).
13. Indicare i valori degli angoli di legame nelle molecole di ossido (nel caso di ossigeno, molecole di composti di idrogeno).
14. Indicare la forma delle molecole di ossido (nel caso di ossigeno, molecole di composti di idrogeno).
15. Calcola l'energia di formazione del composto ionico AB e l'energia di interazione degli ioni A+ e B-.
Per le opzioni 1, 5, 6, 7, 8, 9, 14, 15, 16, 17: A - potassio, B - un elemento con un numero di serie uguale al numero dell'elemento.
Per le opzioni 3, 4, 11, 12, 13, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28: B - cloro, A - elemento con un numero di serie uguale al numero dell'elemento .
Per le opzioni 2, 10, 18: A - un elemento con un numero seriale uguale a (numero opzione +1), B - un elemento con un elemento ordinale uguale a (numero opzione -1).
Letteratura.
1. Kulman A.G. Raccolta di problemi di chimica generale, Ed. 2°, rivisto e aggiuntivo. - M.: Più in alto. scuola 1975.
2. Maslov E.I. , Golbraikh Z.E. Raccolta di compiti ed esercizi di chimica, 5a ed., rivista. e aggiuntivo - M.: Vyssh. scuola 1997.
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Legge periodica.
La struttura dell'atomo
L'articolo contiene compiti di prova sull'argomento dalla banca di elementi di prova compilati dagli autori per il controllo tematico in terza media. (La capacità della banca è di 80 compiti per ciascuno dei sei argomenti studiati nell'ottavo grado e 120 compiti per l'argomento "Classi principali di composti inorganici".) Attualmente, la chimica nell'ottavo anno viene insegnata utilizzando nove libri di testo. Pertanto, alla fine dell'articolo, viene fornito un elenco di elementi di conoscenza controllati, indicando il numero di compiti. Ciò consentirà agli insegnanti che lavorano su diversi programmi di scegliere sia la sequenza appropriata di compiti da un argomento, sia una serie di combinazioni di compiti di prova da diversi argomenti, anche per il controllo finale.
Le 80 attività di test proposte sono raggruppate da 20 domande in quattro opzioni, in cui vengono ripetute attività simili. Per compilare più opzioni dall'elenco degli elementi di conoscenza, selezioniamo (casualmente) i numeri delle attività per ciascun elemento studiato in conformità con la nostra pianificazione tematica. Tale presentazione dei compiti per ciascun argomento consente una rapida analisi degli errori elemento per elemento e la loro tempestiva correzione. L'utilizzo di compiti simili in una variante e l'alternanza di una o due risposte corrette riduce la probabilità di indovinare la risposta. La complessità delle domande, di norma, aumenta dalla 1a e 2a opzione alla 3a e 4a opzione.
C'è un'opinione secondo cui i test sono un "gioco di indovinelli". Vi invitiamo a verificare se questo è il caso. Dopo il test, confronta i risultati con i voti nel diario. Se i risultati del test sono inferiori, ciò può essere spiegato dai seguenti motivi.
In primo luogo, questa forma di controllo (test) è insolita per gli studenti. In secondo luogo, l'insegnante pone l'accento in modo diverso quando studia l'argomento (definendo la cosa principale nel contenuto dell'educazione e dei metodi di insegnamento).
opzione 1
Compiti.
1. Nel 4° periodo, gruppo VIa, è presente un elemento con un numero di serie:
1) 25; 2) 22; 3) 24; 4) 34.
2. Un elemento con una carica nucleare atomica di +12 ha un numero ordinale:
1) 3; 2) 12; 3) 2; 4) 24.
3. Il numero di serie dell'elemento corrisponde alle seguenti caratteristiche:
1) la carica del nucleo di un atomo;
2) il numero di protoni;
3) il numero di neutroni;
4. Sei elettroni nel livello energetico esterno degli atomi degli elementi con un numero di gruppo:
1)II; 2)III; 3) VI; 4) VI.
5. Formula di ossido di cloro superiore:
1) Cl2O; 2) Cl2O3;
3) Cl2O5; 4) Cl2O7.
6. La valenza di un atomo di alluminio è:
1) 1; 2) 2; 3) 3; 4) 4.
7. La formula generale dei composti di idrogeno volatili degli elementi del gruppo VI:
1) EN 4; 2) EN 3;
3) NE; 4) H2E.
8. Il numero dello strato elettronico esterno nell'atomo di calcio:
1) 1; 2) 2; 3) 3; 4) 4.
9.
1)Li; 2) Na; 3) K; 4) CS.
10. Specifica elementi metallici:
1) K; 2) rame; 3) Ah; 4) n.
11. Dove nella tabella di DI Mendeleev ci sono elementi i cui atomi sono dentro reazioni chimiche donare solo elettroni?
1) Nel gruppo II;
2) all'inizio del 2° periodo;
3) a metà del 2° periodo;
4) nel gruppo VIa.
12.
2) Sii, Mg; Al;
3) Mg, Ca, Sr;
13. Specifica elementi non metallici:
1) Ci; 2) S; 3) Mn; 4) Mg.
14. Le proprietà non metalliche aumentano nella serie:
15. Quale caratteristica di un atomo cambia periodicamente?
1) La carica del nucleo di un atomo;
2) il numero di livelli energetici in un atomo;
3) il numero di elettroni nel livello energetico esterno;
4) il numero di neutroni.
16.
1 A; 2) Al; 3) P; 4) Cl.
17. In un periodo con un aumento della carica del nucleo, i raggi degli atomi degli elementi:
1) diminuzione;
2) non cambiare;
3) aumentare;
4) cambiare periodicamente.
18. Gli isotopi di atomi dello stesso elemento differiscono in:
1) il numero di neutroni;
2) il numero di protoni;
3) il numero di elettroni di valenza;
4) posizione nella tabella di DI Mendeleev.
19. Il numero di neutroni nel nucleo di un atomo 12 C:
1) 12; 2) 4; 3) 6; 4) 2.
20. Distribuzione degli elettroni per livelli di energia in un atomo di fluoro:
1) 2, 8, 4; 2) 2,6;
3) 2, 7; 4) 2, 8, 5.
opzione 2
Compiti. Scegli una o due risposte corrette.
21. L'elemento con numero ordinale 35 è in:
1) 7° periodo, gruppo IVa;
2) 4° periodo, gruppo VIIa;
3) 4° periodo, gruppo VIIb;
4) 7° periodo, gruppo IVb.
22. Un elemento con una carica nucleare atomica di +9 ha un numero ordinale:
1) 19; 2) 10; 3) 4; 4) 9.
23. Il numero di protoni in un atomo neutro è uguale a:
1) il numero di neutroni;
2) massa atomica;
3) numero di serie;
4) il numero di elettroni.
24. Cinque elettroni nel livello energetico esterno degli atomi degli elementi con un numero di gruppo:
1) io; 2)III; 3) V; 4) VII.
25. Formula di ossido nitrico superiore:
1) N2O; 2) N2O3;
3) N2O5; 4) NO;
26. La valenza dell'atomo di calcio nel suo idrossido superiore è:
1) 1; 2) 2; 3) 3; 4) 4.
27. La valenza di un atomo di arsenico nel suo composto di idrogeno è:
1) 1; 2) 2; 3) 3; 4) 4.
28. Il numero dello strato elettronico esterno nell'atomo di potassio:
1) 1; 2) 2; 3) 3; 4) 4.
29. Il più grande raggio atomico di un elemento:
1)B; 2) O; 3) C; 4) n.
30. Specifica elementi metallici:
1 A; 2) H; 3) F; 4) Cu.
31. Gli atomi di elementi in grado sia di accettare che di donare elettroni si trovano:
1) nel gruppo Ia;
2) nel gruppo VIa;
3) all'inizio del 2° periodo;
4) alla fine del 3° periodo.
32.
1) Na, K, Li; 2) Al, Mg, Na;
3) P, S, Cl; 4) Na, Mg, Al.
33. Specifica elementi non metallici:
1) Na; 2) Mg; 3) Si; 4) P.
34.
35. La caratteristica principale di un elemento chimico:
1) massa atomica;
2) carica nucleare;
3) il numero di livelli energetici;
4) il numero di neutroni.
36. Il simbolo dell'elemento i cui atomi formano un ossido anfotero:
1)N; 2) K; 3) S; 4) Zn.
37. Nei principali sottogruppi (a) del sistema periodico di elementi chimici, con un aumento della carica del nucleo, il raggio dell'atomo:
1) aumenta;
2) diminuisce;
3) non cambia;
4) modifiche periodiche.
38. Il numero di neutroni nel nucleo di un atomo è:
1) il numero di elettroni;
2) il numero di protoni;
3) la differenza tra la massa atomica relativa e il numero di protoni;
4) massa atomica.
39. Gli isotopi dell'idrogeno differiscono per numero:
1) elettroni;
2) neutroni;
3) protoni;
4) posizione in classifica.
40. La distribuzione degli elettroni per livelli di energia nell'atomo di sodio:
1) 2, 1; 2) 2, 8, 1;
3) 2, 4; 4) 2, 5.
Opzione 3
Compiti. Scegli una o due risposte corrette.
41. Specificare il numero di serie dell'elemento che si trova nel gruppo IVa, il 4° periodo della tabella di D.I. Mendeleev:
1) 24; 2) 34; 3) 32; 4) 82.
42. La carica del nucleo di un atomo dell'elemento n. 13 è:
1) +27; 2) +14; 3) +13; 4) +3.
43. Il numero di elettroni in un atomo è:
1) il numero di neutroni;
2) il numero di protoni;
3) massa atomica;
4) numero di serie.
44. Per gli atomi degli elementi del gruppo IVa, il numero di elettroni di valenza è:
1) 5; 2) 6; 3) 3; 4) 4.
45. Gli ossidi con la formula generale R 2 O 3 formano elementi della serie:
1) Na, K, Li; 2) Mg, Ca, Be;
3) B, Al, Ga; 4) Do, Si, Ge.
46. La valenza dell'atomo di fosforo nel suo ossido più alto è:
1) 1; 2) 3; 3) 5; 4) 4.
47. Composti dell'idrogeno di elementi del gruppo VIIa:
1) HClO4; 2) HCl;
3) HBrO; 4) SBr.
48. Il numero di strati di elettroni in un atomo di selenio è:
1) 1; 2) 2; 3) 3; 4) 4.
49. Il più grande raggio atomico di un elemento:
1)Li; 2) Na; 3) Mg;
50. Specifica elementi metallici:
1) Na; 2) Mg; 3) Si; 4) P.
51. Atomi di quali elementi donano facilmente elettroni?
1) K; 2) Ci; 3) Na; 4) s.
52. Un numero di elementi in cui le proprietà metalliche aumentano:
1) DO, N, SI, FA;
2) Al, Si, P, Mg;
53. Specifica elementi non metallici:
1) Na; 2) Mg; 3) H; 4) s.
54. Un numero di elementi in cui aumentano le proprietà non metalliche:
1) Li, Na, K, H;
2) Al, Si, P, Mg;
3) DO, N, O, FA;
4) Na, Mg, Al, K.
55. Con un aumento della carica del nucleo di un atomo, le proprietà non metalliche degli elementi:
1) cambiare periodicamente;
2) sono amplificati;
3) non cambiare;
4) indebolire.
56. Il simbolo dell'elemento i cui atomi formano un idrossido anfotero:
1) Na; 2) Al; 3)N; 4) s.
57. La frequenza dei cambiamenti nelle proprietà degli elementi e dei loro composti è spiegata da:
1) ripetizione della struttura dello strato elettronico esterno;
2) un aumento del numero di strati elettronici;
3) un aumento del numero di neutroni;
4) un aumento della massa atomica.
58. Il numero di protoni nel nucleo di un atomo di sodio è:
1) 23; 2) 12; 3) 1; 4) 11.
59. In cosa differiscono gli isotopi dello stesso elemento?
1) Il numero di protoni;
2) il numero di neutroni;
3) il numero di elettroni;
4) la carica del nucleo.
60. Distribuzione degli elettroni per livelli di energia in un atomo di litio:
1) 2, 1; 2) 2, 8, 1;
3) 2, 4; 4) 2, 5;
Opzione 4
Compiti. Scegli una o due risposte corrette.
61. L'elemento con numero ordinale 29 è in:
1) 4° periodo, girone Ia;
2) 4° periodo, gruppo Ib;
3) 1° periodo, girone Ia;
4) 5° periodo, girone Ia.
62. La carica del nucleo di un atomo dell'elemento n. 15 è pari a:
1) +31; 2) 5; 3) +3; 4) +15.
63. La carica del nucleo di un atomo è determinata da:
1) il numero di serie dell'elemento;
2) numero del gruppo;
3) numero del periodo;
4) massa atomica.
64. Per gli atomi degli elementi del gruppo III, il numero di elettroni di valenza è:
1) 1; 2) 2; 3) 3; 4) 5.
65. L'ossido di zolfo superiore ha la formula:
1) H 2 SO 3; 2) H2SO4;
3) SO3; 4) SO2.
66. Formula dell'ossido di fosforo superiore:
1) R 2 O 3; 2) H 3 RO 4;
3) ONLUS 3; 4) P2O5.
67. La valenza dell'atomo di azoto nel suo composto di idrogeno:
1) 1; 2) 2; 3) 3; 4) 4.
68. Il numero del periodo nella tabella di DI Mendeleev corrisponde alla seguente caratteristica dell'atomo:
1) il numero di elettroni di valenza;
2) maggiore valenza in combinazione con l'ossigeno;
3) numero totale elettroni;
4) il numero di livelli di energia.
69. Il più grande raggio atomico di un elemento:
1) Ci; 2) Br; 3) io; 4) f.
70. Specifica elementi metallici:
1) Mg; 2) Li; 3) H; 4) c.
71. Un atomo di quale elemento dona più facilmente un elettrone?
1) Sodio; 2) cesio;
3) potassio; 4) litio.
72. Le proprietà metalliche aumentano nella serie:
1) Na, Mg, Al; 2) Na, K, Rb;
3) Rb, K, Na; 4) P, S, Cl.
73. Specifica elementi non metallici:
1) rame; 2) Br; 3) H; 4) Cr.
74. Proprietà non metalliche nella serie N–P–As–Sb:
1) diminuzione;
2) non cambiare;
3) aumentare;
4) diminuire e poi aumentare.
75. Quali caratteristiche di un atomo cambiano periodicamente?
1) Massa atomica relativa;
2) carica nucleare;
3) il numero di livelli energetici in un atomo;
4) il numero di elettroni nel livello esterno.
76. Quali atomi degli elementi formano l'ossido anfotero?
1 A; 2) Ve; 3) C; 4) Sa.
77. In un periodo con un aumento della carica del nucleo di un atomo, l'attrazione degli elettroni verso il nucleo e le proprietà metalliche aumentano:
1) sono amplificati;
2) cambiare periodicamente;
3) indebolire;
4) non cambiare.
78. La massa atomica relativa di un elemento è numericamente uguale a:
1) il numero di protoni nel nucleo;
2) il numero di neutroni nel nucleo;
3) il numero totale di neutroni e protoni;
4) il numero di elettroni in un atomo.
79. Il numero di neutroni nel nucleo di un atomo 16 O è uguale a:
1) 1; 2) 0; 3) 8; 4) 32.
80. La distribuzione degli elettroni per livelli di energia nell'atomo di silicio:
1) 2, 8, 4; 2) 2, 6;
3) 2, 7; 4) 2, 8, 5.
Elenco degli elementi di conoscenza controllati sull'argomento
"Legge periodica. La struttura dell'atomo"
(attraverso i numeri di attività sono indicati tra parentesi)
Il numero ordinale dell'elemento (1, 3, 21, 41, 61), la carica del nucleo atomico (2, 22, 42, 62, 63), il numero di protoni (23) e il numero di elettroni (43 ) nell'atomo.
Numero di gruppo, numero di elettroni nel livello di energia esterno (4, 24, 44, 64), formule dell'ossido più alto (5, 25, 45, 65), valenza più alta dell'elemento (6, 26, 46, 66) , formule di composti di idrogeno (7 , 27, 47, 67).
Numero del periodo, numero dei livelli elettronici (8, 28, 48, 68).
Cambiare il raggio di un atomo (9, 17, 29, 37, 49, 67, 69).
La posizione nella tabella di DI Mendeleev di elementi metallici (10, 30, 50, 70) ed elementi non metallici (13, 33, 53, 73).
La capacità degli atomi di dare e ricevere elettroni (11, 31, 51, 71).
Cambia proprietà sostanze semplici: per gruppi (12, 14, 34, 52, 54, 74) e periodi (32, 72, 77).
Cambiamento periodico nella struttura elettronica degli atomi e proprietà delle sostanze semplici e dei loro composti (15, 35, 55, 57, 75, 77).
Ossidi e idrossidi anfoteri (16, 36, 56, 76).
Numero di massa, numero di protoni e neutroni in un atomo, isotopi (18, 19, 38, 39, 58, 59, 78, 79).
Distribuzione degli elettroni per livelli di energia in un atomo (20, 40, 60, 80).
Risposte per testare le attività sull'argomento
"Legge periodica. La struttura dell'atomo"
| opzione 1 | opzione 2 | Opzione 3 | Opzione 4 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| numero di lavoro | Risposta No. | numero di lavoro | Risposta No. | numero di lavoro | Risposta No. | numero di lavoro | Risposta No. |
| 1 | 4 | 21 | 2 | 41 | 3 | 61 | 2 |
| 2 | 2 | 22 | 4 | 42 | 3 | 62 | 4 |
| 3 | 1, 2 | 23 | 3, 4 | 43 | 2, 4 | 63 | 1 |
| 4 | 3 | 24 | 3 | 44 | 4 | 64 | 3 |
| 5 | 4 | 25 | 3 | 45 | 3 | 65 | 3 |
| 6 | 3 | 26 | 2 | 46 | 3 | 66 | 4 |
| 7 | 4 | 27 | 3 | 47 | 2, 4 | 67 | 3 |
| 8 | 4 | 28 | 4 | 48 | 4 | 68 | 4 |
| 9 | 4 | 29 | 1 | 49 | 5 | 69 | 3 |
| 10 | 1, 2 | 30 | 1, 4 | 50 | 1, 2 | 70 | 1, 2 |
| 11 | 1, 2 | 31 | 2, 4 | 51 | 1, 3 | 71 | 2 |
| 12 | 3 | 32 | 2 | 52 | 3 | 72 | 2 |
| 13 | 1, 2 | 33 | 3, 4 | 53 | 3, 4 | 73 | 2, 3 |
| 14 | 1 | 34 | 4 | 54 | 3 | 74 | 1 |
| 15 | 3 | 35 | 2 | 55 | 1 | 75 | 4 |
| 16 | 2 | 36 | 4 | 56 | 2 | 76 | 2 |
| 17 | 1 | 37 | 1 | 57 | 1 | 77 | 3 |
| 18 | 1 | 38 | 3 | 58 | 4 | 78 | 3 |
| 19 | 3 | 39 | 2 | 59 | 2 | 79 | 3 |
| 20 | 3 | 40 | 2 | 60 | 1 | 80 | 1 |
Letteratura
Gorodnicheva I.n.. Lavoro di controllo e verifica in chimica. Mosca: Acquario, 1997; Sorokin V.V., Zlotnikov E.G.. Test di chimica. M.: Educazione, 1991.
3. Legge periodica e sistema periodico degli elementi chimici
3.3. Cambiamento periodico delle proprietà degli atomi degli elementi
La periodicità dei cambiamenti nelle proprietà (caratteristiche) degli atomi degli elementi chimici e dei loro composti è dovuta alla ripetizione periodica attraverso un certo numero di elementi della struttura dei livelli e dei sottolivelli di energia di valenza. Ad esempio, per gli atomi di tutti gli elementi del gruppo VA, la configurazione degli elettroni di valenza è ns 2 np 3 . Ecco perché il fosforo è vicino nelle proprietà chimiche all'azoto, all'arsenico e al bismuto (la somiglianza delle proprietà, tuttavia, non significa la loro identità!). Ricordiamo che la periodicità dei cambiamenti nelle proprietà (caratteristiche) significa il loro periodico indebolimento e rafforzamento (o, al contrario, periodico rafforzamento e indebolimento) all'aumentare della carica del nucleo atomico.
Periodicamente, all'aumentare della carica del nucleo atomico per unità, cambiano le seguenti proprietà (caratteristiche) degli atomi isolati o legati chimicamente: raggio; energia ionizzata; affinità elettronica; elettronegatività; proprietà metalliche e non metalliche; proprietà redox; maggiore covalenza e massimo grado ossidazione; configurazione elettronica.
Le tendenze in queste caratteristiche sono più pronunciate nei gruppi A e nei brevi periodi.
Il raggio atomico r è la distanza dal centro del nucleo atomico allo strato elettronico esterno.
Il raggio dell'atomo nei gruppi A aumenta dall'alto verso il basso, all'aumentare del numero di strati di elettroni. Il raggio dell'atomo diminuisce mentre si sposta da sinistra a destra attraverso il periodo, poiché il numero di strati rimane lo stesso, ma la carica del nucleo aumenta e questo porta alla compressione del guscio elettronico (gli elettroni sono più fortemente attratti da il nucleo). L'atomo di He ha il raggio più piccolo e l'atomo di Fr ha il raggio più grande.
I raggi non solo degli atomi elettricamente neutri, ma anche degli ioni monoatomici cambiano periodicamente. Le tendenze principali in questo caso sono:
- il raggio dell'anione è maggiore e il raggio del catione è minore del raggio dell'atomo neutro, ad esempio r (Cl -) > r (Cl) > r (Cl +);
- maggiore è la carica positiva del catione di un dato atomo, minore è il suo raggio, ad esempio r (Mn +4)< r (Mn +2);
- se ioni o atomi neutri di elementi diversi hanno la stessa configurazione elettronica (e quindi lo stesso numero di strati di elettroni), allora il raggio è minore per la particella la cui carica nucleare è maggiore, per esempio
r(Kr) > r(Rb+), r(Sc 3+)< r (Ca 2+) < r (K +) < r (Cl −) < r (S 2−); - nei gruppi A, dall'alto verso il basso, il raggio degli ioni dello stesso tipo aumenta, ad esempio, r (K +) > r (Na +) > r (Li +), r (Br -) > r (Cl - ) > r (FA -).
Esempio 3.1. Disporre in fila le particelle Ar, S 2− , Ca 2+ e K + man mano che i loro raggi aumentano.
Soluzione. Il raggio della particella è influenzato principalmente dal numero di strati di elettroni, e quindi dalla carica nucleare: maggiore è il numero di strati di elettroni e minore (!) carica nucleare, maggiore è il raggio della particella.
In queste particelle, il numero di strati di elettroni è lo stesso (tre) e la carica nucleare diminuisce nel seguente ordine: Ca, K, Ar, S. Pertanto, la serie richiesta è la seguente:
r(Ca2+)< r (K +) < r (Ar) < r (S 2−).
Risposta: Ca 2+ , K + , Ar, S 2− .
Energia ionizzata E ed è l'energia minima che deve essere spesa per staccare da un atomo isolato l'elettrone più debolmente legato al nucleo:
E + E e \u003d E + + e.
L'energia di ionizzazione viene calcolata sperimentalmente e viene solitamente misurata in kilojoule per mole (kJ/mol) o elettronvolt (eV) (1 eV = 96,5 kJ).
Nei periodi da sinistra a destra, l'energia di ionizzazione generalmente aumenta. Ciò è spiegato da una successiva diminuzione del raggio degli atomi e da un aumento della carica del nucleo. Entrambi i fattori portano al fatto che l'energia di legame dell'elettrone con il nucleo aumenta.
Nei gruppi A, con un aumento del numero atomico dell'elemento, E e, di regola, diminuisce, poiché il raggio dell'atomo aumenta e l'energia di legame dell'elettrone con il nucleo diminuisce. Particolarmente elevata è l'energia di ionizzazione degli atomi di gas nobili, in cui sono completati gli strati elettronici esterni.
L'energia di ionizzazione può servire come misura delle proprietà riducenti di un atomo isolato: più piccola è, più facile è strappare un elettrone dall'atomo, più pronunciate sono le proprietà riducenti dell'atomo. A volte l'energia di ionizzazione è considerata una misura delle proprietà metalliche di un atomo isolato, comprendendo da esse la capacità di un atomo di donare un elettrone: più piccola E e, più pronunciate sono le proprietà metalliche dell'atomo.
Pertanto, le proprietà metalliche e riducenti degli atomi isolati sono esaltate nei gruppi A dall'alto verso il basso e nei periodi da destra a sinistra.
L'affinità elettronica E cf è la variazione di energia nel processo di attacco di un elettrone a un atomo neutro:
E + e \u003d E - + E cfr.
L'affinità elettronica è anche una caratteristica misurata sperimentalmente di un atomo isolato, che può servire come misura delle sue proprietà ossidanti: maggiore è Eav, più pronunciate sono le proprietà ossidanti dell'atomo. In generale, nel periodo, da sinistra a destra, l'affinità elettronica aumenta e nei gruppi A, dall'alto verso il basso, diminuisce. Gli atomi di alogeno hanno la più alta affinità elettronica; per i metalli, l'affinità elettronica è bassa o addirittura negativa.
A volte l'affinità elettronica è considerata un criterio per le proprietà non metalliche di un atomo, intendendo con esse la capacità di un atomo di accettare un elettrone: maggiore è E av, più pronunciate sono le proprietà non metalliche dell'atomo.
Pertanto, le proprietà non metalliche e ossidative degli atomi nei periodi generalmente aumentano da sinistra a destra e nei gruppi A - dal basso verso l'alto.
Esempio 3.2. In base alla posizione nel sistema periodico, indicare l'atomo di quale elemento ha le proprietà metalliche più pronunciate, se configurazioni elettroniche livello di energia esterna degli atomi degli elementi (stato fondamentale):
1) 2s 1 ;
2) 3s 1 ;
3) 3s 2 3p 1 ;
4) 3s2.
Soluzione. Sono indicate le configurazioni elettroniche degli atomi di Li, Na, Al e Mg. Poiché le proprietà metalliche degli atomi aumentano dall'alto verso il basso nel gruppo A e da destra a sinistra lungo il periodo, concludiamo che l'atomo di sodio ha le proprietà metalliche più pronunciate.
Risposta: 2).
Elettronegativitàχ è un valore condizionale che caratterizza la capacità di un atomo in una molecola (cioè un atomo legato chimicamente) di attrarre elettroni a se stesso.
A differenza di E ed E cfr, l'elettronegatività non è determinata sperimentalmente, quindi, in pratica, vengono utilizzate una serie di scale di valori χ.
Nei periodi 1-3, il valore di χ aumenta regolarmente da sinistra a destra, e in ogni periodo l'elemento più elettronegativo è l'alogeno: tra tutti gli elementi, l'atomo di fluoro ha la più alta elettronegatività.
Nei gruppi A, l'elettronegatività diminuisce dall'alto verso il basso. Valore più bassoχ è caratteristico degli atomi di metalli alcalini.
Per atomi di elementi non metallici, di regola, χ > 2 (eccezioni sono Si, At), e per atomi di elementi metallici, χ< 2.
Una serie in cui χ di atomi cresce da sinistra a destra: metalli alcalini e alcalino terrosi, metalli della famiglia p e d, Si, B, H, P, C, S, Br, Cl, N, O, F
I valori di elettronegatività degli atomi vengono utilizzati, ad esempio, per stimare il grado di polarità di un legame covalente.
Covalenza maggiore gli atomi per periodo variano da I a VII (a volte fino a VIII), e massimo stato di ossidazione varia da sinistra a destra lungo il periodo da +1 a +7 (a volte fino a +8). Tuttavia, ci sono eccezioni:
- il fluoro, in quanto elemento più elettronegativo, nei composti presenta un unico stato di ossidazione pari a −1;
- la più alta covalenza di atomi di tutti gli elementi del 2° periodo è IV;
- per alcuni elementi (rame, argento, oro) lo stato di ossidazione più elevato supera il numero di gruppo;
- il più alto stato di ossidazione dell'atomo di ossigeno è inferiore al numero di gruppo ed è pari a +2.
