Свойства р-элементов. Периодической системы Д.И. Менделеева

МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тверской государственный технический университет» (ТвГТУ) Кафедра биотехнологии, химии и стандартизации
Свойства р-элементов Периодической системы Д. И. Менделеева
Лабораторный практикум по неорганической химии для студентов, обучающихся по направлениям подготовки 04. 03. 01 Химия, 18. 03. 01 Химическая технология, 19. 03. 01 Биотехнология и специальности 04. 05. 01 Фундаментальная и прикладная химия
Тверь 2021
УДК 546 ББК 24. 12     Рецензент: к. х. н., доцент, доцент кафедры химии и технологии полимеров Пичугина А. И.     Свойства р-элементов Периодической системы Д. И. Менделеева: лабо-раторный практикум / В. Г. Матвеева [и др. ]. Тверь: ТвГТУ, 2021. 44 с.        Содержит краткие теоретические сведения о химии р-элементов Перио-дической системы Д. И. Менделеева и лабораторный практикум, направленный на изучение свойств р-элементов. Является составной частью курса «Неорганическая химия» для студен-тов, обучающихся по направлениям подготовки бакалавров 04. 03. 01 Химия, 18. 03. 01 Химическая технология, 19. 03. 01 Биотехнология и специальности 04. 05. 01 Фундаментальная и прикладная химия (очной и заочной форм обучения).
Рассмотрен и рекомендован к изданию на заседании кафедры био-технологии, химии и стандартизации (протокол № 16 от 12 мая 2021 г. ).
© Тверской государственный                                                                               технический университет, 2021                                                                           © В. Г. Матвеева, Г. Н. Демиденко,                                                                               М. Е. Григорьев, А. Е. Филатова,                                                                         К. Е. Сальникова, 2021

Свойства р-элементов

Периодической системы Д. И. Менделеева

 

 

К р-элементам относят элементы главных подгрупп III–VIII групп Периодической системы. р-элементы входят во второй и третий малые периоды, а также в четвертый – шестой большие периоды. Строение внешних электронных оболочек атомов р-элементов имеет общую формулу ns²np^х, где
х может иметь значения от 1 до 6;  n – номер периода.

В периодах слева направо атомные и ионные радиусы р-элементов по мере увеличения заряда ядра уменьшаются, энергия ионизации и сродство к электрону возрастают, электроотрицательность увеличивается, окислительная активность р-элементов и неметаллические свойства усиливаются.

В группах радиусы атомов и однотипных ионов увеличиваются. Энергия ионизации при переходе от 2р-элементов к 6р-элементам уменьшается, поскольку по мере возрастания числа электронных оболочек усиливается экранирование заряда ядер электронами, предшествующими внешним электро-нам. С увеличением порядкового номера р-элемента в группе неметаллические свойства ослабевают, аметаллические усиливаются.

На свойства р-элементов и их соединений оказывает влияние как появ-ление новых подуровней на внешней электронной оболочке, так и заполнение подуровней внутренних электронных оболочек. р-элементы второго периода – В, С, N, О, F – резко отличаются от элементов других периодов. Так, начиная с р-элементов третьего периода появляется предвнешний свободный
d-подуровень, на который могут переходить электроны с р-подуровня при возбуждении атомов. Например, кислород и сера находятся в главной подгруппе VI группы периодической системы элементов, поэтому имеют аналогичные электронные формулы и распределение валентных электронов по орбиталям:

О⁸ 1s²2s²2p⁴;

S¹⁶ 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴3d⁰.

На внешнем энергетическом уровне у атомов кислорода и серы находится по шесть электронов. До устойчивого состояния, характерного для благород-ных газов, не хватает двух электронов, поэтому атомы этих элементов легко присоединяют недостающие электроны и являются (особенно кислород) силь-ными окислителями.

У атома кислорода свободных орбиталей нет, поэтому распаривания электронов не происходит, и кислород в большинстве соединений проявляет степень окисления  –2. Исключением являются молекулы ОF₂, где кислород имеет степень окисления +2, и перекиси, например Н₂О₂, где кислород имеет степень окисления  –1.

У атомов серы на третьем энергетическом уровне имеются пять незаполненных d-орбиталей, поэтому в возбужденном состоянии возможно распаривание электронов. В результате этого у атомов серы появляются либо четыре, либо шесть неспаренных электронов. Этим объясняется степень окисления серы в соединениях с кислородом: S⁺⁴O₂ и S⁺⁶O₃.

Полностью заполненный 3d-подуровень у d-элементов четвертого пери-ода – Gа, Gе, Аs, Sе, Вr – обусловливает отличие их свойств от элементов третьего периода Максимальное заполнение 4f-подуровня в шестом периоде аналогично сказывается на различии свойств р-элементов шестого и пятого периодов.

Слева направо по периоду у р-элементов уменьшается способность к образованию положительно заряженных ионов с зарядом, отвечающим номеру группы. Наоборот, способность к образованию отрицательных ионов с зарядом, равным разности (8 – номер группы), возрастает.

р-элементы чаще всего образуют двухатомные молекулы Э₂, различаю-щиеся по устойчивости. Наиболее устойчивы молекулы Э₂ элементов второго периода – N₂, О₂ и F₂. При переходе от III к IV и V группам устойчивость молекул возрастает, а затем при переходе к VIII группе снижается. В группах при движении вниз прочность связи Э-Э уменьшается. Некоторые р-элементы способны к образованию многоатомных молекул, например, Р₄, S₈, С₆₀. Кроме того, В, С, Si имеют различные аллотропные модификации и существуют в виде простых твердых веществ.

Сверху вниз в группе устойчивость максимальной положительной степени окисления у р-элементов уменьшается и возрастает устойчивость низших степеней окисления. Так, например, для углерода устойчивая степень окисления +4, а для свинца +2, для алюминия +3, а для таллия +1.

Физические свойства простых веществ р-элементов сильно различаются. Одни вещества – О₂, N₂ – кипят и плавятся при очень низких температурах, другие – В, С – при очень высоких. По группам и периодам физические свойства изменяются немонотонно, и не всегда характер изменений легко связать со строением электронных оболочек атомов, типом химической связи и координационным числом атома.

Таким образом, у p-элементов различия в свойствах соседних элементов как внутри группы, так и по периоду выражены значительно сильнее, чем у s-, d- и f-элементов.

Все р-элементы, и в особенности р-элементы второго и третьего периодов (С, N, Р, О, S, Si, Сl), образуют многочисленные соединения между собой и с s-, d- и f-элементами.

 

 

12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: