Положение металлов в периодической системе особенности их электронного строения
Обновлено: 23.04.2024
В периодической системе элементов Д.И.Менделеева металлы расположены в левом нижнем углу от диагонали B–At.
Класс металлов образован элементами s-семейства (кроме Н и Не), p-элементы главных подгрупп III (кроме В), IV (Ge, Sn, Pb), V (Sb, Bi) и VI (Po), все d- и f-элементы. Элементы, расположенные вблизи диагонали (Be, Al, Ti, Ge), обладают двойственным характером. Металлов в периодической системе элементов – большинство (Из 109 элементов только 22 неметаллы).
На наружном электронном уровне находятся 1,2 или 3 электрона, слабо связанных с ядром.
2 8 1 2 8 8 2 2 8 3
1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 1s 2 2s 2 2p 6 3s 3
В металлах связь металлическая и металлическая кристаллическая решётка чем объясняются физические свойства металлов.
Для главных подгрупп: чем левее и ниже металл, тем большую химическую активность он проявляет. В периодах металлические свойства убывают, а в группах усиливаются (с увеличением порядкового номера), так как изменяется радиус атома.
Для металлов характерны общие физические свойства:
1) твёрдость; 2) электро и теплопровдность; 3) непрозрачность; 4) металлический блеск;
5) ковкость или пластичность (объяснение – металлическая кристаллическая решётка).
Химические свойства: n=1,2,3. (металлы всегда восстановители)
I. С простыми веществами:
1) с кислородом:
а) 2Ca + O2 → 2CaO б) 2Mg + O2 2 ↛
в-ль ок-ль многие металлы покрыты тонкой плёнкой, которая препятствует дальнейшему окислению.
2) с галогенами:
а) 2Na + Cl2 → 2NaCl б) 2Fe + 3Cl23) с серой: Fe + S → FeS
II. Со сложными веществами (ряд активности металлов):
а) (для щелочных и щелочноземельных металлов) 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2↑
б) металлы средней активности Mg + H2O 2↑
в) правее водорода Au + H2O ↛
2) с растворами кислот, кроме HNO3
а) Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 б) Cu + HCl ↛
3) с солями: Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu
1) в быту – посуда, бытовые приборы; 2) в технике, в промышленности;
3) в самолёто- и ракетостроении; 4) в медицине и т.д.
Билет №9 (2)
Фенол, его строение, свойства, получение и применение.
Фенол – это производное бензола, в котором один атом водорода замещён на группу ОН.
Взаимное влияние бензольного кольца и ОН-групп:
1) Радикал С6Н5 обладает свойством оттягивать на себя электроны атома кислорода ОН-группы, делая связь О–Н более полярной и атом водорода более подвижным.
2) ОН-группа придаёт большую подвижность атомам водорода в положениях 2,4,6 – бензольного кольца.
Этим взаимовлиянием и определяются свойства фенола.
Фенол – бесцветное, кристаллическое вещество с характерным запахом больницы.
Температура плавления 40,9℃ , хорошо растворим в горячей воде (карболовая кислота).
Фенол – ядовит!
1) В воде диссоциирует на ионы:
2) Проявляет слабые кислотные свойства, реагирует с металлами:
3) Реагирует со щёлочью:
4) Реакции замещения:
В промышленности фенол получают по схеме:
1) 2)
Фенол применяют для производства:
1) полимеров и пластмасс на их основе, красителей;
3) взрывчатых веществ. Водородный раствор фенола используется как дезинфицирующее средство.
1. Общая характеристика элементов металлов
Из \(118\) известных на данный момент химических элементов \(96\) образуют простые вещества с металлическими свойствами, поэтому их называют металлическими элементами .
Металлические химические элементы в природе могут встречаться как в виде простых веществ, так и в виде соединений. То, в каком виде встречаются металлические элементы в природе, зависит от химической активности образуемых ими металлов.
Металлические элементы, образующие химически активные металлы ( Li–Mg ), в природе чаще всего встречаются в виде солей (хлоридов, фторидов, сульфатов, фосфатов и других).
Соли, образуемые этими металлами, являются главной составной частью распространённых в земной коре минералов и горных пород.
В растворённом виде соли натрия, кальция и магния содержатся в природных водах. Кроме того, соли активных металлов — важная составная часть живых организмов. Например, фосфат кальция Ca 3 ( P O 4 ) 2 является главной минеральной составной частью костной ткани.
Металлические химические элементы, образующие металлы средней активности ( Al–Pb ), в природе чаще всего встречаются в виде оксидов и сульфидов.
Металлические элементы, образующие химически неактивные металлы ( Cu–Au ), в природе чаще всего встречаются в виде простых веществ.
 |  |  |
| Рис. \(7\). Самородное золото Au | Рис. \(8\). Самородное серебро Ag | Рис. \(9\). Самородная платина Pt |
Исключение составляют медь и ртуть, которые в природе встречаются также в виде химических соединений.
В Периодической системе химических элементов металлы занимают левый нижний угол и находятся в главных (А) и побочных (Б) группах.
Рис. \(13\). Положение металлов в Периодической системе. Знаки металлических химических элементов расположены ниже ломаной линии B — Si — As — Te
В электронной оболочке атомов металлов на внешнем энергетическом уровне, как правило, содержится от \(1\) до \(3\) электронов. Исключение составляют только металлы \(IV\)А, \(V\)А и \(VI\)А группы, у которых на наружном энергетическом уровне находятся соответственно четыре, пять или шесть электронов.
В атомах металлов главных подгрупп валентные электроны располагаются на внешнем энергетическом уровне, а у металлов побочных подгрупп — ещё и на предвнешнем энергетическом уровне.
Радиусы атомов металлов больше, чем у атомов неметаллов того же периода. В силу отдалённости положительно заряженного ядра атомы металлов слабо удерживают свои валентные электроны.
Рис. \(14\). Характер изменения радиусов атомов химических элементов в периодах и в группах. Радиусы атомов металлов существенно больше, чем радиусы атомов неметаллов, находящихся в том же периоде
Главное отличительное свойство металлов — это их сравнительно невысокая электроотрицательность (ЭО) по сравнению с неметаллами.
Рис. \(15\). Величины относительных электроотрицательностей (ОЭО) некоторых химических элементов (по Л. Полингу). ОЭО металлических химических элементов уступает соответствующей величине неметаллических химических элементов
Атомы металлов, вступая в химические реакции, способны только отдавать электроны, то есть окисляться, следовательно, в ходе превращений могут проявлять себя в качестве восстановителей .
Положение металов в переодической таблице особенности строения атомов металов? Физические св-ва?
Большинство эл-тов табл. Менделеева - металлы.
Металлические свойства усиливаются сверху вниз и справа налево.
Самый активный металл - франций.
На внешнем уровне обычно 1-2 электрона, которые атомы металлов могут отдавать. Чем легче их отдать - тем активнее металл.
Металлы главной подгруппы 1 группы - щелочные. Литий, натрий, калий, цезий, рубидий, франций. Очень активны.
Кальций, стронций, барий, радий - щелочноземельные.
Физ. св=ва: металл. блеск, ковкость, тепло- и электропроводность
ПОЛОЖЕНИЕ МЕТАЛЛОВ В ПЕРИОДИЧЕСКОЙ ТАБЛИЦЕ
Если в периодической таблице элементов Д. И. Менделеева провести диагональ от бериллия к астату, то слева внизу по диагонали будут находиться элементы-металлы (к ним же относятся элементы побочных подгрупп) , а справа вверху – элементы-неметаллы. Элементы, расположенные вблизи диагонали (Be, Al, Ti, Ge, Nb, Sb и др.) , обладают двойственным характером.
К элементам - металлам относятся s - элементы I и II групп, все d- и f - элементы, а также p- элементы главных подгрупп: III (кроме бора) , IV (Ge, Sn, Pb), V (Sb,Bi) и VI (Po). Наиболее типичные элементы – металлы расположены в начале периодов (начиная со второго) .
ОСОБЕННОСТИ СТРОЕНИЯ АТОМОВ МЕТАЛЛОВ
Кристаллические решетки металлического типа содержат в узлах положительно заряженные ионы и нейтральные атомы; между ними передвигаются относительно свободные электроны.
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Объясняются особым строением кристаллической решетки - наличием свободных электронов ("электронного газа").
1) Пластичность - способность изменять форму при ударе, вытягиваться в проволоку, прокатываться в тонкие листы. В ряду ––Au,Ag,Cu,Sn,Pb,Zn,Fe® уменьшается.
2) Блеск, обычно серый цвет и непрозрачность. Это связано со взаимодействием свободных электронов с падающими на металл квантами света.
3) Электропроводность.
Объясняется направленным движением свободных электронов от отрицательного полюса к положительному под влиянием небольшой разности потенциалов. В ряду ––Ag,Cu,Al,Fe® уменьшается.
При нагревании электропроводность уменьшается, т. к. с повышением температуры усиливаются колебания атомов и ионов в узлах кристаллической решетки, что затрудняет направленное движение "электронного газа".
4) Теплопроводность. Закономерность та же. Обусловлена высокой подвижностью свободных электронов и колебательным движением атомов, благодаря чему происходит быстрое выравнивание температуры по массе металла. Наибольшая теплопроводность - у висмута и ртути.
5) Твердость. Самый твердый – хром (режет стекло) ; самые мягкие – щелочные металлы – калий, натрий, рубидий и цезий – режутся ножом.
6) Плотность. Она тем меньше, чем меньше атомная масса металла и чем больше радиус его атома (самый легкий - литий (r=0,53 г/см3); самый тяжелый – осмий (r=22,6 г/см3).
Металлы, имеющие r < 5 г/см3 считаются "легкими металлами".
7) Температуры плавления и кипения. Самый легкоплавкий металл – ртуть (т. пл. = -39°C), самый тугоплавкий металл – вольфрам (t°пл. = 3390°C).
Металлы с t°пл. выше 1000°C считаются тугоплавкими, ниже – низкоплавкими.
Положение металлов в периодической системе особенности их электронного строения
В процессе изучения химии вы уже ознакомились со многоми неметаллическими элементами и их соединениями. Наиболее известные вам неметаллы – водород, кислород и их уникальное соединение – вода. В 8 классе на примере VII группы главной подгруппы вы познакомились с семейством неметаллов – галогенами, с их свойствами. В новой теме вы получите целостные представления об элементах-неметаллах. Учитывая, что вы имеете некоторый запас знаний о них, умеете использовать ПСХЭ, мы сначала ознакомимся с общими свойствами групп неметаллов, затем и с их конкретными представителями. Такой подход в изучении предмета называется дедуктивным.
I. Положение элементов-неметаллов в ПСХЭ
Неметаллы расположены в правом верхнем углу ПСХЭ (вдоль и над диагональю B-At). Всего 22 элемента-неметалла в Периодической системе. Элементы-неметаллы располагаются только в главных подгруппах ПС.
II. Строение атомов неметаллов
Для атомов-неметаллов характерно:
Небольшой атомный радиус (в сравнении с радиусами атомов-металлов одного с ними периода).
Большее число электронов на внешнем уровне (4-8), исключения Н, Не, В.
Происходит заполнение электронами только внешнего энергетического уровня.
Для элементов-неметаллов характерны высокие значения электроотрицательности.
III. Общие свойства элементов-неметаллов по их положению в ПСХЭ
Своеобразной мерой неметалличности элементов является электроотрицательность (вспомнить понятия электроотрицательности, ряд электроотрицательности). Чем больше ЭО элемента, тем сильней его способность к оттягиванию общих электронных пар, а значит тем сильнее неметаллические, т.е. окислительные способности. Чем ближе в ПС элемент располагается к фтору, тем сильнее проявляются у него окислительные свойства.
III. Неметаллы в природе
Атомы неметаллических элементов составляют подавляющее большинство соединений во Вселенной и верхних слоях Земли. Они более распространены в природе, чем металлы. Некоторые неметаллические элементы встречаются в природе в виде простых веществ: месторождения самородной серы в Прикарпатье; Завальевское месторождение графита; существуют залежи пород, содержащих алмазы. В состав воздуха входят: азот, кислород, инертные газы. Распространенным элементом в космосе является водород. Гораздо больше атомов неметаллических элементов образуют различные сложные вещества. Так, значительную часть литосферы составляет кремнезем SiO2, гидросферы — вода.
Кислород один из самых распространенных элементов на Земле. В земной коре в составе соединений 49% по массе. Он входит в состав воды, горных пород, минералов, солей. Есть обязательной составной частью растительных, животных организмов: входит в состав белков, жиров, углеводов. В воздухе свободного кислорода 21% по объему.
Сера широко распространен в природе как в свободном виде (с примесями горных пород), так и в соединениях с различными металлами (сульфиды), а также в виде солей. Сульфиды: железный колчедан или пирит FeS2, цинковая обманка ZnS, медный блеск CuS, киноварь HgS. Сульфаты: гипс CaSO4 • 2H2O, глауберовая соль Na2SO4 • 10H2O, горькая соль MgSO4 • 7H2O. Содержится в живых организмах, входит в состав белка, в состав органических соединений в нефти.
Элемент Карбон (углерод) входит в состав нефти, газа, угля, сланцев, органических соединений, углекислого и угарного газов. Важный элемент живой природы — входит в состав белков, жиров, углеводов, витаминов, ферментов, гормонов. В виде простых веществ графита и алмаза; сложных веществ: CaCO3 — мел, известняк, мрамор, CaCO3 • MgCO3 — доломит, MgCO3 — магнезит.
Чистый кремний в природе не существует, его добывают химическим способом. По распространенности занимает второе место после кислорода. Оболочка Земли на 97% состоит из соединений кремния. Встречается в виде: SiO2 — песок, кварц, кремнезем; минералов — слюда, асбест, тальк, нефелин, полевой шпат. В стеблях растений (хвощ, бамбук), в теле птиц и животных — перья, глаз, скелет, тело губок.
Фосфор в природе существует только в соединениях в виде фосфатов. Главные минералы в состав которых входит Фосфор — Ca3(PO4)2 — апатиты и фосфориты (0,08%). Элемент Фосфор входит в состав костной, мышечной, нервной тканей человека и животных, многие его в клетках мозга.
IV. Аллотропия неметаллов
Среди неметаллов распространено явление аллотропии. Один элемент может образовывать несколько простых веществ.
Разные типы кристаллических решеток (белый фосфор Р4 – молекулярная, красный фосфор Р – атомная).
Разная структура кристаллической решетки (алмаз – тетраэдрическая, графит – слоистая).
Разный состав молекул аллотропных модификаций (О2 и О3).
Металлы их положение в периодической системе химических элементов Д.И.Менделеева, строение их атомов, металлическая связь. Общие химические свойства металлов.
Известно, что от периода к периоду число металлов, составляющих главные подгруппы, увеличивается. Это связано с тем, что от периода к периоду радиус атома, как правило, увеличивается, поэтому внешние электроны становятся более свободными. Это в значительной степени и определяет, будет элемент металлом или нет. Например, во втором периоде имеется только два металла – литий и бериллий; в состав третьего периода входят три металла – натрий, магний и алюминий. Эту закономерность среди элементов главных подгрупп можно продолжить.
Кроме того, все элементы побочных подгрупп – металлы, они имеют на внешнем слое, как правило, 1-2 электрона, это во многом определяет их свойства.
У металлов главных подгрупп, как правило, на внешнем слое может быть от одного до трёх электронов, однако некоторые из них могут иметь существенно большее число электронов. Например, элемент полоний на внешнем слое имеет шесть электронов. Но этот элемент принадлежит (IV) периоду. Поэтому свойства простого вещества полония сильно отличаются от свойств, например, кислорода или серы, хотя они представители одной подгруппы.
Лёгкость выхода внешних электронов из атомов металлов определяет их свойства как восстановителей. Восстановители – это элементы, повышающие свою степень окисления в процессе реакции. Это происходит, в следствие отдачи электронов окислителям.
Восстановительные свойства металлов проявляются в следующих реакциях:
а) с неметаллами
в данной реакции металл Fe восстановитель, а катион Cu 2+ окислитель.
Электрохимический ряд напряжения металлов. Вытеснение металлов из растворов солей другими металлами.
- Общие свойства металлов как восстановителей.
- Характеристика активности металлов.
- Вытеснение металлов из растворов солей.
Общим свойством металлов является их способность к окислению: Ме 0 -ne - →Me n + . Способность отдавать электроны у металлов проявляется по-разному: наиболее активные щелочные металлы и кальций, они восстанавливают водород даже из воды:
К 0 -1е - →К +1 восстановитель
2Н +1 +2е - →Н2 0 окислитель
Менее активные восстановители – магний, алюминий, цинк и др., ещё менее активны железо, свинец: эти металлы восстанавливают водород из водных растворов кислот, а из растворов солей менее активных металлов – металл.
Zn 0 -2e - →Zn +2 восстановитель
Fe 0 -3e - →Fe +3 восстановитель.
Русский химик Н.Н.Бекетов расположил металлы в порядке убывания их восстановительной активности в водных растворах и назвал его электрохимический ряд напряжения металлов (приложение 5). При этом следует помнить следующее правила: каждый левее стоящий металл может вытеснять все последующие из водных растворов их солей, а сам вытесняется предыдущими металлами. В этом ряде следует обратить внимание на водород как единственный неметалл, имеющий с металлами общее свойство – способность образовывать положительно заряженные ионы. Поэтому водород может замещать некоторые металлы и сам замещаться активными металлами из водных растворов кислот и воды.
Вытеснение менее активных металлов из растворов их солей более активными металлами происходит в соответствии с рядом напряжения. Можно привести дополнительные примеры взаимодействия щелочных металлов с водой.
Читайте также: