-------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  Антонина Викторовна Гурова
|
|  Химия. Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева и строение атомов
 -------

   А.В. Гурова, О.Е. Рыбникова
   Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева


   Предисловие

   Пособие содержит краткое изложение важнейшей темы «Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева». Периодический закон и Периодическая система (краткий вариант) рассматриваются по принципу от простого к сложному и с точки зрения строения атома.
   Все теоретические понятия подкреплены примерами, таблицами, практическими заданиями разного вида: выбрать необходимый ответ, сопоставить, дать характеристику. Задания, нумерация которых соответствует номеру главы, составлены практически к каждой главе (кроме главы 2). Ко всем заданиям имеются ответы в конце книги. К заданиям, помеченным буквой П после номера, даны примеры ответов.
   Проверить, насколько хорошо усвоены темы, можно, выполнив один из вариантов контрольной работы, которая также помещена в конец книги.


   1. Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева


   1.1. Периодический закон Д.И. Менделеева

   1 марта 1869 г. русский ученый Д. И. Менделеев открыл Периодический закон – первую естественную классификацию химический элементов. Это был итог исследований самого ученого и обобщение опыта других исследователей: немецких ученых И. Деберей-нера и Л. Мейера, англичанина Дж. Ньюленд-са, француза А. Шанкуртуа и других. Ни одна классификация элементов до Менделеева не была полной.
   Д. И. Менделеев был убежден в том, что между всеми химическими элементами имеется закономерная связь. В основу классификации химических элементов он положил атомную массу.
   Формулировка Периодического закона, данная Д. И. Менделеевым:
   «Свойства простых веществ, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины атомных весов (масс) элементов».

   От лития Li к фтору F с возрастанием относительных атомных масс наблюдается постепенное ослабление металлических свойств и усиление неметаллических.
   Аналогично свойства изменяются от натрия Na к хлору Cl.


   Таким образом, с возрастанием атомной массы химические свойства элементов и их соединений изменяются периодически. Это значит, что через определенное число элементов их свойства повторяются.
   Д.И. Менделеев доказал, что:
   1) общее у всех элементов – атомная масса;
   2) свойства элементов зависят от атомных масс;
   3) форма зависимости – периодическая;
   4) формы соединений элементов также периодически повторяются;
   5) исключением явились элементы: аргон Ar и калий К, кобальт Со и никель Nl, теллур Те и иод I (несоответствие атомных масс и порядкового номера).


   1.2. Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева

   Графическим отображением Периодического закона явилась Периодическая система химических элементов.
   Каждый химический элемент представлен
   Порядковый (атомный) номер

   в таблице символом и занимает определенное место, где указан символ элемента, его русское название, порядковый (атомный) номер, относительная атомная масса. У некоторых элементов атомная масса указана в квадратных скобках, что указывает на то, что данный элемент является радиоактивным.
   Химические элементы сгруппированы по периодам и группам.
   В Периодической системе имеется 7 периодов – горизонтальных рядов (ассоциация: период – «поле»), каждый из которых начинается щелочным металлом (исключение: в первом периоде водородом) и заканчивается инертным газом.
   Различают малые и большие периоды.

   К VI периоду относятся 14 элементов, которые сходны с лантаном и называются лантаноидами (лантаниды). К VII периоду относятся элементы, которые сходны с актинием и называются актиноидами (актиниды). Они находятся внизу таблицы.
   В системе 10 рядов. Каждый малый период состоит из одного ряда. Каждый большой период (кроме 7) состоит из 2 рядов: четного (верхнего) и нечетного (нижнего).
   Основным признаком, по которому большие периоды, кроме 7, имеют два ряда, является скачок валентности. В одном большом периоде валентность дважды повторяется с увеличением атомных масс элементов от 1 до 7. Например, в 4 периоде в четвертом ряду валентность увеличивается от I у калия (K) до VII у марганца (Mn), затем следует триада Fe, Со, Ni, после этого начинается увеличение валентности у меди Cu(I) до Br(VII). Это нечётный ряд. Также дважды повторяются в больших периодах формы соединений элементов.

   Изменение свойств элементов в периодах
   В малых периодах (1 и 2) металлические свойства элементов уменьшаются слева направо, а неметаллические свойства усиливаются. Типичными называют 2 и 3 периоды.

   В четных рядах больших периодов находятся металлы, поэтому изменение свойств в ряду слева направо выражено слабо.
   У элементов нечетных рядов больших периодов свойства элементов в ряду слева направо изменяются так же, как у элементов малых периодов.
   По вертикали элементы объединены в 8 групп (ассоциация: группа – «гора»), обозначенных римскими цифрами. Каждая группа делится на две подгруппы – главную и побочную.
   В главных подгруппах сверху вниз с увеличением относительных атомных масс усиливаются металлические свойства и ослабевают неметаллические; в побочных подгруппах это не всегда соблюдается. Например, в VII группе в главной подгруппе расположены неметаллы: F, Cl, Br, I и, кроме того, At – металл, а в побочной подгруппе расположены металлы: Mn, Tc, Re. Следовательно, подгруппы объединяют наиболее сходные между собой элементы.
   В VII группе находятся элементы – инертные (благородные) газы. Эти элементы по физическим свойствам относят к неметаллам, но химической активности они не проявляют, что и объясняет их название.

   Рис 1. Изменение свойств элементов по периодам и группам
   От  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Ве до  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


At проходит условная линия, вдоль которой расположены химические элементы с переходными свойствами.


   1.3. Значение Периодического закона

   Периодический закон Д.И. Менделеева имеет очень большое значение в науке.
   • Он положил начало современной химии.
   • На основе Периодического закона Менделеев предсказал существование еще не открытых элементов и подробно описал свойства трех элементов, которые были открыты позднее, при его жизни. Это галлий Оа, скандий Яе, германий Ое.
   • В настоящее время этот закон помогает при открытия новых химических элементов.
   • На основании Периодического закона были исправлены и уточнены атомные массы элементов.
   • У 20 элементов Д.И. Менделеев исправил атомные массы, а также исправил валентность многих элементов. Например, бериллий (Ве) считали трехвалентным элементом, у которого атомная масса 13,5, но в Периодической системе он занимает место над магнием МЗ, следовательно, это двухвалентный элемент, имеющий валентность II и атомную массу 9.
   • На основе Периодического закона и Периодической системы Д. И. Менделеева быстро развивалось учение о строении атома. Правильность учения о строении атома проверялась Периодическим законом.
   Задания
   1.1 II. Охарактеризуйте положение элемента серы в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева.
   Ответ. Сера
   • символ элемента S («эс»);
   • порядковый (атомный) номер элемента в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева № 16;
   • относительная атомная масса A -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


(S)= 32,064;
   • элемент находится в 3-м малом периоде;
   • в VIA группе (в VI группе, главной подгруппе);
   • сера – неметалл.
   1.2. Охарактеризуйте положение элемента № 29 в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева.
   1.3. Определите элемент, который находится в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева во IIA группе, 2-м периоде.
   1.4 II. Выпишите элементы, которые находятся в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева в главной подгруппе I группы, в малых периодах.
   Ответ. Литий Li – IA группа, 2-й малый период;
   Натрий Na – IA группа, 3-й малый период;
   Водород Н – элемент 1-го малого периода, занимающий в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева двойственное положение 1А (VIIА) группа.
   1.5. Выпишите элементы, которые находятся в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева во II группе в побочной подгруппе. Элементами каких периодов они являются?
   1.6 II. Расположите данные химические элементы в порядке возрастания их металлических свойств: а) магний, алюминий, натрий; б) магний, бериллий, кальций.
   В качестве подсказки используйте рис. 1.
   Ответ. а) Магний Mg, алюминий А1, натрий – элементы 3-го малого (типичного) периода, поэтому с увеличением порядкового номера элемента по периоду металлические свойства ослабевают. Выпишем знаки химических элементов с указанием их порядкового (атомного) номера и расположим их в порядке уменьшения.
   Mg № 12; А1 № 13; Na № 11, следовательно, металлические свойства возрастают от алюминия к натрию:  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


А1;  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Mg;  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Nа.
   б) Магний Mg, бериллий Ве, кальций Са – элементы IIА группы. С увеличением порядкового номера элемента в главной подгруппе металлические свойства усиливаются. Выпишем знаки химических элементов с указанием их порядкового (атомного) номера и расположим их в порядке возрастания.
   № 12; Ве № 4; Са № 20, следовательно, металлические свойства возрастают от бериллия к кальцию:  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Ве;  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Мg;  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Са.
   1.7. Расположите данные химические элементы в порядке возрастания их неметаллических свойств: а) мышьяк, азот, фосфор; б) азот, кислород, углерод.
   В качестве подсказки используйте рис. 1.
   1.8. Укажите химический элемент 3-го периода, проявляющий наиболее выраженные неметаллические свойства.
   1.9. Укажите химический элемент 1А группы, проявляющий наиболее выраженные металлические свойства.



   2. Строение атома


   Атом – наименьшая частица химического элемента, являющаяся носителем его свойств. Атом делим. Он состоит из положительно заряженного ядра, окруженного электронной оболочкой, состоящей из постоянно движущихся отрицательно заряженных электронов. Число электронов (е-) численно совпадает с зарядом ядра(Z). Следовательно, атом – электронейтральная частица (1911 г. – Э. Резерфорд, 1913 г. – Н. Бор).
   Основной характеристикой атома является заряд его ядра.


   2.1. Элементарный состав атома

   Таблица. Элементарный состав атома

   В центре атома находится положительно заряженное ядро, которое имеет очень маленький размер по сравнению с размером самого атома. Радиус ядра в сто тысяч (100 000) раз меньше радиуса атома. Ядро имеет сложное строение. Оно состоит из протонов и нейтронов.
   Протоны – это частицы с положительным зарядом +1 (в условных единицах) и относительной массой, равной 1(р -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


).
   Число протонов определяет заряд ядра атома и численно совпадает с порядковым номером элемента:
   X = р -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


= порядковый номер элемента.
   Например: натрий Na, порядковый номер № 11, следовательно, заряд ядра Z = +11, протонов в ядре р -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


= 11.

   Рис. 2. Строение атома гелия He

   Нейтроны – это частицы, не имеющие заряда, с относительной массой, равной 1(n -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


).
   Число нейтронов в ядре атома одного и того же элемента может быть различным. Чтобы рассчитать число нейтронов, надо из относительной атомной массы (A -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


) элемента вычесть заряд ядра Z (порядковый номер элемента), т. к. масса ядра атома определяется суммой масс протонов и нейтронов. Следует помнить, что для расчета берут округленное значение относительной атомной массы.
   Например: натрий Ка, порядковый номер № 11, следовательно, заряд ядра X= +11, протонов в ядре р -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


= 11.
   Число протонов р -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


= 11;
   заряд ядра Z = +11;
   относительная атомная масса А -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


= 23;
   число нейтронов п -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


= А -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


– Z = 23–11 = 12.
   Вокруг ядра атома постоянно вращаются электроны.
   Электроны – частицы с отрицательным зарядом -1 и очень маленькой массой, которую принято считать равной 0 (масса электрона приблизительно равна  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


/ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


массы протона).
   Количество электронов численно равно количеству протонов (порядковому номеру элемента), поэтому атом электронейтральная частица, т. е. не имеющая заряда.
   Например: натрий Nа, порядковый номер № 11, следовательно, заряд ядра Z = +11, протонов в ядре р -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


= 11.
   Число протонов р -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


= 11;
   заряд ядра Z = +11;
   относительная атомная масса А -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


= 23;
   число нейтронов п -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


= А -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


– Z = 23–11 = 12;
   число электронов е -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


= 11,
   р -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


= 11
   е -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


= 11
   ___________
   0 → следовательно, атом натрия электронейтральная частица Nа -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


.
   Положительный заряд ядра является главной характеристикой атома.
   Химический элемент – это вид атомов с одинаковым зарядом ядра.

   Задания
   2.1.1. Дополните следующую схему.

   2.1.2. Число протонов в ядре можно определить по ____________________.
   Число электронов можно определить по ____________________.
   Число нейтронов можно определить по ____________________.
   Приведите пример.
   2.1.3 II. Назовите элемент, в ядре которого содержится 13 протонов. Каков элементарный состав его атома?
   Ответ. Так как число протонов в ядре численно равно порядковому (атомному) номеру элемента, то это элемент № 13 – алюминий Аl. Элементарный состав атома алюминия:
   число протонов р -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


= 13, число электронов е -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


= 13, т. к. атом электронейтрален;
   относительная атомная масса А -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


= 27;
   число нейтронов в ядре атома n -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


= А -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


– Z = 27–13 = 14.
   2.1.4. Укажите элемент, в атоме которого находится 31 электрон. Каков элементарный состав его атома?
   2.1.5. Установите соответствие между химическими элементами и их элементарным составом.


   2.2. Изотопы

   Изотопы – это атомы одного химического элемента с одинаковым зарядом ядра, но разной массой.
   В составе атомов всех изотопов одного и того же химического элемента одинаковое число протонов и электронов, но разное число нейтронов, поэтому масса изотопов различна.
   Слово «изотоп» в переводе с греческого языка означает: «изос» – один и «топос» – место. Изотопы одного химического элемента занимают одно место в Периодической системе элементов Д. И. Менделеева.
   Изотопы элемента не имеют специальных названий.
   Например:
   Исключением является водород, изотопы которого имеют специальные химические символы и названия:
   Химические свойства изотопов практически одинаковы.
   В Периодической системе Д. И. Менделеева для каждого элемента указана относительная атомная масса, т. е. среднеарифметическое значение масс атомов природных изотопов данного химического элемента, с учетом их распространенности в природе. Вследствие чего относительная атомная масса – дробное число.
   Например: рассчитайте относительную атомную массу элемента хлора, если известно, что в природе 75,5 % изотопов хлора – 35 (т. е. с массовым числом 35) и 24,5 % изотопов хлора – 37.
   Найдем среднеарифметическое значение атомных масс с учетом распространения изотопов хлора в природе:

 //-- Ar(Cl) = (35×75,5+37×24,5)/100 = 35,5 --// 

   Задания
   2.2.1 II. Выберите правильный ответ.
   Изотопы элемента различают по:
   а) числу протонов;
   б) числу нейтронов;
   в) числу электронов.
   Ответ:
   б). Изотопы – это атомы одного химического элемента с одинаковым зарядом ядра, но разной массой. Масса зависит от количества протонов и нейтронов, т. к. количество протонов у изотопов одинаково, то изотопы различают по числу нейтронов.
   2.2.2 II. Определите число протонов и нейтронов в атомах следующих изотопов:
   Ответ:
   а) Число протонов совпадает с порядковым (атомным) номером элемента, а число нейтронов равно разности между относительной атомной массой и зарядом ядра (порядковым (атомным) номером элемента).
   2.2.3. Запишите изотопы лития Li, атомы которых содержат 3 и 4 нейтрона. При ответе используйте Периодическую систему Д. И. Менделеева.
   2.2.4 II. Известны следующие изотопы:
   Выберите атомы, которые являются изотопами одного и того же элемента Э. Назовите этот элемент. Ответ обоснуйте.
   Ответ. Изотопы – это атомы одного химического элемента с одинаковым зарядом ядра, но разной массой. Заряд ядра совпадает с порядковым (атомным) номером элемента.
   Следовательно, подходят
   Это элемент № 20 – кальций Са.
   2.2.5. Рассчитайте относительную атомную массу элемента бора, если известно, что в природе 19,57 % изотопов бора – 10 (т. е. с массовым числом 10) и 80,43 % изотопов бора – 11.


   2.3. Строение электронной оболочки атомов

   Электронная оболочка атомов состоит из электронов, постоянно вращающихся вокруг ядра. Она занимает бóльшую часть атома.
   Химические свойства элементов определяются особенностями строения электронных оболочек их атомов.
   Электроны проявляют одновременно свойства частиц и свойства волны.
   Особенности движения электронов в атоме позволяют рассматривать каждый электрон как микрооблако, не имеющее четких границ.

   Элетроны с приблизительно одинаковым запасом энергии (E) образуют в атоме элетронный слой или энеретический уровень (n).
   В атоме может быть несколько энеретических уровней, количество которых численно совпадает с номером периода, в котором находится химический элемент Периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева. Нумерация энергетических уровней начинается от ядра атома. Последний энергетический уровень называется внешним.
   Максимальное количество электронов на каждом энергетическом уровне можно рассчитать по формуле:
   N = 2n -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


,
   где N– максимальное число электронов на энергетическом уровне, n– номер энергетического уровня.
   Например: если n = 1, то N = 2×1 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


= 2;
   n = 2, то N = 2×2 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


= 8;
   n = 3, то N = 2×3 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


= 18;
   n = 4, то N = 2×4 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


= 32.
   Электроны последовательно заполняют внешний энергетический уровень атома до полного его завершения, а затем начинают заполнять новый электронный слой. Если на энергетическом уровне находится максимальное число электронов, то уровень считается завершенным. Если число электронов не максимально, то – незавершенным.
   Например: строение атома натрия.
   Элемент Na натрий порядковый номер № 11, следовательно, заряд ядра Z=+11, число электронов 11.
   Натрий находится в 3-м малом периоде Периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, следовательно, в его атоме три энергетических уровня. По формуле N = 2n -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


рассчитываем количество электронов на каждом энергетическом уровне. Исходя из распределения электронов, приходим к выводу, что 1-й и 2-й энергетические уровни в атоме натрия завершенные, 3-й энергетический уровень – незавершенный.
   Для элементов главных (А) подгрупп количество электронов на внешнем уровне совпадает с номером группы, в которой находится элемент в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева. Так, натрий – элемент 1А группы, поэтому на внешнем энергетическом уровне в атоме натрия только 1 электрон.
   Для элементов побочных (В) подгрупп количество электронов на внешнем уровне 2 или 1. У некоторых элементов побочных подгрупп происходит «провал» электронов на предвнешний энергетический уровень.
   По количеству электронов на внешнем энергетическом уровне можно определить отношение элементов к металлам, неметаллам, благородным газам.
   У атомов химических элементов металлов на внешнем энергетическом уровне 1, 2, 3, (4) электрона. Исключением являются
   неметаллы – водород, гелий, бор.
   У атомов химических элементов неметаллов на внешнем энергетическом уровне 4, 5, 6, 7 электронов. К неметаллам относятся водород и бор.
   Благородные (инертные) газы – химические элементы, атомы которых имеют устойчивый 8-электронный внешний энергетический уровень. Исключение: гелий – 2 электрона на внешнем энергетическом уровне.

   Задания
   2.3.1 II. Изобразите схему строения атомов следующих химических элементов: бериллия, магния, хлора. Найдите сходства и различия в строении атомов данных химических элементов.
   Сходства:
   1) у всех этих элементов завершен первый энергетический уровень; у атомов магния и хлора также завершен второй энергетический уровень;
   2) у атомов бериллия и магния на внешнем энергетическом уровне по два электрона, т. к. это элементы IIA группы;
   3) у атомов магния и хлора по три энергетических уровня, т. к. это элементы третьего малого периода;
   4) у атомов магния и хлора незавершен внешний энергетический уровень.
   Различия:
   1) у атомов данных химических элементов разный заряд ядра, т. к. разные порядковые номера;
   2) у атомов данных химических элементов разное количество электронов;
   3) у бериллия, магния и хлора разное количество энергетических уровней, т. к. они находятся в разных периодах;
   4) у бериллия, магния и хлора различное число завершенных и незавершенных энергетических уровней;
   5) у бериллия, магния и хлора различное количество электронов на внешнем энергетическом уровне.
   2.3.2. У атомов с порядковыми номерами № 6 и № 9 одинаковое количество а) нейтронов,
   6) электронов,
   в) энергетических уровней,
   г) электронов на внешнем энергетическом уровне.
   Поясните ответ.
   2.3.3 II. Установите соответствие между порядковым (атомным) номером элемента и количеством электронов на внешнем энергетическом уровне. Дайте пояснение.
   Ответ. Количество электронов на внешнем энергетическом уровне у атомов элементов главных подгрупп численно совпадает с номером группы.
   Следовательно, 2 электрона на внешнем энергетическом уровне может быть у атома элемента IIA группы. Находим порядковый номер элемента, который расположен во второй группе.
   Это элемент № 12 – магний. Ответ: 2 – а).
   2.3.4 II. Определите, атомы каких химических элементов имеют электронную конфигурацию:
   а) 2е -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


8е -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


3е -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


;
   б) 2е -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


5е -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


;
   в) 2е -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


8е -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


8е -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


2е -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


.
   Ответ. I способ. а) Сумма электронов на всех энергетических уровнях численно равна порядковому номеру элемента.
   2 + 8 + 3 = 13, следовательно, это элемент № 13 – алюминий.
   II способ. а) В атоме неизвестного химического элемента:
   • три энергетических уровня, следовательно, он расположен в третьем малом периоде;
   • на внешнем энергетическом уровне у этого элемента 3 электрона; следовательно, элемент находится в ШЛ группе. Это алюминий.
   Оба способа являются взаимопроверкой.
   2.3.5 II. Сколько завершенных и незавершенных энергетических уровней содержится в атомах химических элементов:
   а) лития, б) № 16, в) № 19.
   Ответ. в) Химический элемент с порядковым номером 19 – калий K. Он находится в 4-м большом периоде, в IA группе Периодической системы Д. И. Менделеева. В атоме этого элемента:
   – 19 электронов, т. к. порядковый (атомный) номер 19;
   – 19 протонов, т. к. атом электронейтрален;
   – 4 энергетических уровня, т. к. элемент находится в 4-м большом периоде;
   – 1 электрон на внешнем энергетическом уровне, т. к. это элемент I-A группы.
   Так как это элемент главной подгруппы, то на внешнем энергетическом уровне у него находится 1 электрон. По формуле N = 2n -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


рассчитываем число электронов на первом и втором энергетических уровнях. Подсчитаем число записанных электронов, оно равно 2 + 8 + 1 = 11. На 3-м энергетическом уровне будут расположены 8 оставшихся электронов (19–11 = 8).
   Исходя из составленной схемы, делаем вывод: в атоме калия 2 завершенных (1-й и 2-й) и 2 незавершенных (3-й и 4-й) энергетических уровня.
   2.3.6 II. Определите принадлежность химических элементов: а) № 10, б) № 11, в) № 15 – к металлам, неметаллам, благородным газам с точки зрения строения их атомов.
   Ответ. а) Химический элемент с порядковым номером № 10 – неон – находится во 2-м периоде, VIIIA группе. В атоме этого элемента на внешнем энергетическом уровне 8 электронов, следовательно, неон является благородным газом.


   2.4. Электронные орбитали

   В зависимости от запаса энергии электрона каждый энергетический уровень делится на подуровни – место наиболее вероятного нахождения электрона.
   Часть околоядерного пространства, в которой вероятность нахождения электрона достаточно велика, называется электронной орбиталью.
   Различают 4 вида электронных орбиталей: s, p, d, f. Они отличаются формой и энергией: s-орбиталь имеет форму сферы и не имеет направления в пространстве, максимально на этой орбитали может находится два электрона;
   p-орбитали имеют форму симметричной восьмерки и три направления в пространстве во взаимно перпендикулярных плоскостях (х, у, z). Различают р -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


-, р -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


-, р -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


-орбитали. Максимально на них может располагаться 6 электронов – по два на каждой;
   d-орбитали имеют 5 направлений в пространстве, и максимально на них может располагаться 10 электронов;
   f-орбитали имеют 7 направлений в пространстве, и максимально на них может располагаться 14 электронов.
   Графически положение орбиталей в пространстве с учетом их количества можно изобразить следующим образом:
   s-подуровень содержит одну  электронную орбиталь
   p-подуровень содержит три  электронные орбитали
   d-подуровень содержит пять  электронных орбиталей
   f-подуровень содержит семь  электронных орбиталей
   С увеличением энергии электрона и номера энергетического уровня размер электронного облака увеличивается.

   Электроны заполняют орбитали энергетического уровня строго последовательно. Каждая следующая орбиталь заполняется электронами после полного завершения предыдущей орбитали.
   Число орбиталей на каждом уровне совпадает с номером энергетического уровня.
   1-й энергетический уровень – s-орбиталь,
   2-й энергетический уровень – s-,р-орбитали,
   3-й энергетический уровень – s-,р-,d-орбитали,
   4-й энергетический уровень – s-,р-,d-, f-орбитали.


   2.5. Электронные и электронно-графические формулы строения атома

   Чтобы правильно изображать электронные конфигурации различных атомов, нужно знать:
   1) число электронов в атоме (равно порядковому (атомному)) номеру элемента;
   2) максимальное число электронов на энергетических уровнях, подуровнях;
   3) порядок заполнения энергетических уровней и подуровней (орбиталей).



   Задания
   2.5.1 II. Запишите строение атома и составьте электронную формулу, электронно-графическую формулу элемента № 17.
   Ответ. Элемент № 17 – хлор, заряд ядра атома +17, электронов в атоме 17. Элемент находится в 3-м большом периоде, следовательно, в атоме три энергетических уровня, в УПА группе, следовательно, семь электронов на внешнем энергетическом уровне.

   2.5.2. Установите соответствие между элементом и его электронной формулой.
   Определите принадлежность каждого элемента к группе металлов, неметаллов, благородных газов.

   См. образец ответа к заданию 2.3.4.

   2.5.3. По порядковому номеру следующих элементов определите количество электронов на внешнем энергетическом уровне их атомов: а) № 14; б) № 8; в) № 4; г) № 9; д) № 13.
   2.5.4. По электронной формуле определите элемент 4-го периода, IА группы:
   а) 1s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


2s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


2р -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


3s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


;
   б) 1s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


2s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


2р -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


3s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


3р -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


4s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


;
   в) 1s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


2s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


2р -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


3s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


3р -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


;
   г) 1s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


2s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


2р -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


3s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


3р -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


4s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


.
   2.5.5. В химии используют запись в виде сокращенных электронных формул, в которых указываются только незавершенные энергетические уровни. Укажите элементы по сокращенным электронным формулам:
   См. образец ответа к заданию 2.3.4 (II способ).


   2.6. Квантовые числа

   Состояние электрона в атоме определяется четырьмя квантовыми числами. Квантовые числа – это энергетическая характеристика электрона.
   Главное квантовое число n численно совпадает с номером энергетического уровня. Это основная, но не единственная характеристика электрона.
   Чем дальше расположен электрон от ядра, тем больше его главное квантовое число и больше запас энергии.
   Максимальное число электронов, находящихся на энергетически устойчивом, заполненном уровне, равно 2n -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


.
   Побочное квантовое число l– принимает значения от 0 до n – 1 и характеризует форму электронной орбитали (s, p, d, f).
   Число значений l для каждого энергетического уровня численно равно главному квантовому числу этого энергетического уровня.
   Энергия состояния электрона в атоме определяется суммой главного и побочного квантовых чисел (n + l). По этой формуле можно точно определить порядок распределения электронов в атоме. Первыми заполняются те энергетические уровни, которые имеют наименьшее значение главного квантового числа.
   При равных суммах n + l первыми заполняются те орбитали, у которых значение главного квантового числа меньше.
   Так как n = 3 меньше, чем n = 4, то электроны заполняют сначала 3р-орбиталь.
   Магнитное квантовое число m – принимает целые значения от – l через 0 до +1 и определяет направление электронных орбита-лей в пространстве.
   Графически орбиталь изображается в виде клетки  (квантовой ячейки):
   Спиновое квантовое число m -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


– характеризует два возможных направления вращения (спин) электронов вокруг собственной оси.
   Оно имеет два значения: +½ и – ½. Электрон со спином +½ изображают ↑, а со спином – ½ ↓.
   На одной орбитали может быть не более двух электронов с противоположными спинами ↑↓.

   Принципы заполнения электронных орбиталей
   1. Принцип наименьшей энергии (правило Клечковского) n + l.
   Подуровни заполняются в порядке последовательного увеличения суммы n + l, а при одинаковых значениях этой суммы – в порядке увеличения значения n (рис. 6).
   2. Принцип Паули.
   В атоме не может быть двух электронов, у которых все четыре квантовых числа были бы одинаковые.
   При одинаковом наборе трех квантовых чисел спиновое квантовое число обязательно будет различным (+½, -½).
   3. Правило Хунда.
   Устойчивому состоянию атома соответствует такое распределение электронов в пределах энергетического подуровня, при котором абсолютное значение суммарного спина атома максимально.
   При заполнении подуровня, имеющего свободные орбитали, на каждой орбитали располагается по одному электрону с положительным спином. Затем происходит последовательное дозаполнение этих же орбиталей электронами с отрицательным спином.
   Рис. 6.Порядок заполнения электронных орбиталей на энергетических уровнях и подуровнях

   Все элементы разделяются на 4 электронных семейства: в-элементы, р-элементы, d-элементы, f-элементы, в зависимости от того, какой подуровень заполняется последним.
   Рассмотрим заполнение энергетических орбиталей в атомах элементов главных и побочных подгрупп.
   В атоме кальция последним заполняется s-подуровень внешнего энергетического уровня, поэтому кальций относится к s-элемен-там.
   Элементы, в атомах которых заполняется последним в-подуровень внешнего энергетического уровня, называются в-эле-ментами.
   В атоме кремния последним заполняется р-подуровень внешнего энергетического уровня, поэтому кремний относится к р-элементам.
   Элементы, в атомах которых заполняется последним р-подуровень внешнего энергетического уровня называются р-эле-ментами.
   В главных (А) подгруппах Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева находятся s– и р-элементы.
   У скандия заполняется последним пред-внешний d-подуровень, поэтому скандий является d-элементом.
   У d-элементов последним заполняется d-подуровень предвнешнего энергетического уровня.
   У церия заполняется последним предпредвнешний f-подуровень, поэтому церий является f-элементом.
   У f-элементов последним заполняется третий снаружи энергетический уровень – f-подуровень.
   В побочных (В) подгруппах Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева находятся d– и f-элементы.
   Чтобы избежать записи длинных электронных формул, используют их сокращенный вариант. В сокращенной электронной формуле в квадратных скобках записывают знак ближайшего химического элемента – благородного газа, у которого энергетические уровни полностью завершены.

    -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Са 1s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


2s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


2р -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


3s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


3р -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


4s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


[Ar] 4s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------



    -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Si 1s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


2s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


2р -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


3s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


3р -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


[Ne] 3s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


3р -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------



    -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Sc 1s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


2s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


2р -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


3s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


3р -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


4s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


3d -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


[Ar] 3s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


3р -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------



    -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Се 1s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


2s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


2р -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


3s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


3р -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


4s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


3d -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


4р -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


5s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


4d -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


5р -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


6s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


4f -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


[Xe] 6s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


4f -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------



   На внешнем энергетическом уровне для элементов А-подгрупп и предвнешнем и предпред-внешнем энергетических уровнях для элементов В-подгрупп находятся электроны, которые называются валентными. Сумма этих электронов равна номеру группы. В побочных (В) подгруппах у некоторых d-элементов наблюдается «провал» электрона. Для более устойчивого состояния атома электрон с внешнего в-подуровня переходит на d-орбиталь предвнешнего энергетического уровня, что объясняется наиболее устойчивым состоянием электронных форм d -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


и d -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


. «Провал» электрона наблюдается, например, в атомах хрома, меди.

   Таблица.Масимальное оличество элетронов на энергетичесих уровнях и подуровнях

   Задания
   2.6.1 II. Записать электронные орбитали в порядке возрастания энергии: 4d 5s 5р.
   Ответ. Запас энергии электронов на орбиталях рассчитывается по принципу наименьшей энергии (правило Клечковского) n + l.
   2.6.2. Какой из подуровней заполняется электронами раньше:
   Зd или 4s; 4р, 4f или 5s. Запишите их в порядке возрастания энергии?
   2.6.3 II. Какой завершенный энергетический уровень характеризуют электронные формулы:
   а) ns -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


;
   б) ns -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


np -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


nd -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


nf -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


;
   в) ns -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


np -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


.
   Ответ. Максимальное количество электронов на энергетическом уровне рассчитывают по формуле 2n -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


. В примере а) максимальное количество электронов на энергетическом уровне 2, следовательно, 2n -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


= 2, откуда n = 1.
   2.6.4 II. Напишите электронные формулы элементов, атомы которых содержат:
   а) на 3d-подуровне три электрона;
   б) на 4р-подуровне один электрон;
   в) на 2р-подуровне три электрона;
   г) на 3d-подуровне пять электронов.
   Так как последним завершается d-подуровень, это d-элемент. Он находится в побочной (В) подгруппе. У элементов побочных подгрупп валентные электроны располагаются на в-орбитали внешнего энергетического уровня и на d-орбитали предвнешнего энергетического уровня. Следовательно, валентные электроны 4s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


3d -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, их сумма равна 5. Это элемент VB группы, побочной подгруппы, 4-го периода, т. к. 4 энергетических уровня. Это – ванадий V,элемент № 23.
   2.6.5. Напишите электронные формулы атомов серы, магний, цинка, меди. Укажите, к каким семействам относятся данные элементы.


   2.7. Ионы

   Атомы химических элементов являются электронейтральными частицами. В атомах металлов и неметаллов внешний энергетический уровень не завершен. Электроны внешнего энергетического уровня, наименее прочно связанные с ядром, могут отрываться от атома и присоединяться к другим атомам, входя в состав внешнего энергетического уровня последних. Атомы, лишившиеся одного или нескольких электронов, становятся заряженными положительно, т. к. количество протонов в ядре атома превышает количество оставшихся отрицательно заряженных электронов. Атомы, присоединившие к себе лишние электроны, заряжаются отрицательно. Образующиеся заряженные частицы называются ионами. Заряд иона численно совпадает с количеством отданных или принятых электронов.
 //-- Электронные формулы --// 
 //-- Электронно-графические формулы --// 

   Следует знать, что одинаковую электронную формулу могут иметь и атомы, и ионы.
   Например: электронная формула [Ne]3s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


3р -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


соответствует строению атома аргона Аr -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, отрицательным ионам С1 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, положительным ионам К -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, Са -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


.
   Потеря атомом электронов приводит к уменьшению его размеров, а присоединение избыточных электронов – к увеличению. Радиус положительно заряженного иона (катиона) всегда меньше, а радиус отрицательно заряженного иона (аниона) всегда больше радиуса соответствующего электронейтрального атома.

   Задания
   2.7.1 II. В ядре 7 протонов и 7 нейтронов. Вокруг ядра движутся 6 электронов. Как называется эта частица?
   Ответ. Протонов р -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


= 7, электронов е -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


= 6, эначит положительно заряженный ион (катион). Число протонов соответствует порядковому (атомному) номеру элемента в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева. Следовательно, это ион N -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


.
   2.7.2. В ядре частицы 8 протонов. Вокруг ядра вращаются 10 электронов. Как называется такая частица?
   2.7.3 II. Чем отличается строение атома аллюминия Al -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


?
   Ответ.
   Ион А1 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


+ не имеет электронов на третьем энергетическом уровне.
   2.7.4. Чем отличается строение атома серы от строения иона серы S -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


?
   2.7.5. Напишите электронные формулы для ионов N -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, Zn -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


+. Атомам каких химических элементов соответствуют эти формулы?



   3. Периодический закон. Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева в свете строения атома

   После отрытия строения атома стало возможным дать более точную современную формулирову Периодического закона: свойства химических элементов и образованных им и соединений находятся в периодической зависимости от заряда ядра их атомов.
   В Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева, графическом изображении Периодического закона, каждое обозначение: порядковый (атомный) номер элемента, номер периода, номер группы связано со строением атома.
   Для элементов неметаллов по номеру группы можно определить низшую степень окисления и количество непарных электронов на внешнем энергетическом уровне атома. Для этого из номера группы, в которой находится элемент, надо вычесть максимальный номер группы 8.
   Причина изменения свойств также объясняется строением атомов химических элементов.
   Каждый период начинается элементом щелочным металлом (исключение – первый период), в атомах которых на внешнем энергетическом уровне имеются один я-электрон. Общая электронная формула строения внешнего энергетического уровня щелочных металлов ns -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


,где n – номер периода.
   Каждый период заканчивается элементом благородным газом. В атомах элементов благородных газов на внешнем энергетическом уровне имеются два я– и шесть р-электронов. Общая электронная формула строения внешнего энергетического уровня благородных газов ms -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


np -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, где n – номер периода (исключение: гелий Не – ns -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


).
   Период – это горизонтальная последовательность элементов по возрастанию порядкового (атомного) номера элемента, атомы которых имеют одинаковое число энергетических уровней, численно равное номеру периода.
   В периодах металлические свойства уменьшаются, а неметаллические свойства увеличиваются. В больших периодах изменения свойств происходят медленнее, что объясняется появлением десяти d-элементов (4-й, 5-й периоды) и четырнадцати f-элементов (6-й, 7-й периоды).
   По группам (в главных подгруппах) металлические свойства увеличиваются, а неметаллические уменьшаются.
   Группа – это вертикальная последовательность элементов по возрастанию порядкового (атомного) номера, обладающая схожими свойствами.
   Главная подгруппа – это вертикальная последовательность в– и р-элементов с одинаковым числом электронов на внешнем энергетическом уровне, равным номеру группы.
   Побочная подгруппа – это вертикальная последовательность d– и f-элементов, которые имеют одинаковое суммарное количество валентных электронов.
   Следовательно, возможна третья формулировка Периодического закона, которая отражает причину периодического изменения свойств.
   Свойства химических элементов и образованных ими соединений находятся в периодической зависимости от строения внешних энергетических уровней атомов.

   Изменение свойств элементов по диагонали
   Под диагональной периодичностью понимают повторяемость сходства химических свойств простых веществ и соединений элементов, расположенных по диагонали друг от друга. Диагональ из левого верхнего угла к нижнему правому объединяет отчасти сходные элементы. Это объясняется приблизительно одинаковым увеличением неметаллических свойств в периодах и металлических свойств в группах.
   Литий Li и его соединения больше похожи на магний Mg и его соединения. Бор В больше напоминает кремний Si, чем алюминий Аl.
   Если провести диагональ от бериллия  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Ве до астата  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Аt, то она условно разделит элементы на металлы и неметаллы. Вдоль этой диагонали будут расположены переходные элементы, соединения которых обладают ам-фотерными (двойственными) свойствами.

   «Звездная периодичность» химических элементов
   Под «звездной периодичностью» подразумевают изменение свойств элементов с учетом горизонтальной, вертикальной и диагональной периодичности.
   «Звездная периодичность» наблюдается как у элементов главных, так и побочных подгрупп.
   Рис. 8. «Звездность» Периодической системы
   Свойства центрального элемента являются средними из свойств элементов, окружающих его.
   Обобщение всех видов периодичности изменений свойств элементов позволяет предсказывать и открывать новые химические элементы.

   Задания
   3.1 II. Укажите, к какому электронному семейству относятся следующие элементы:
   а)  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Ва б)  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Nb, в)  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


I, г)  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Ре.
   Ответ.
   3.2 II. По электронной формуле внешнего энергетического уровня:
   а) 4s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


4р -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, б) 5s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


5р -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, в) 6s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


6р -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, г) 3s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


,д) 3d -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


4s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


– определите, какой это элемент. Укажите, к какому электронному семейству они относятся.
   Ответ: а) 4s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


4р -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


– это элемент 4-го большого периода, т. к. в атоме четыре энергетических уровня; VIII группы, т. к. сумма валентных электронов равна 8; главной (А) подгруппы, т. к. это р-элемент (последней электронами заполняется р-орбиталь). Следовательно, это криптон Кr.
   3.3 II. По положению элемента в Периодической системе определите, какой элемент имеет больший радиус атома и большую электроотрицательность: а)  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Gе и  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Вr; б)  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Сl и 35Вr; в)  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Mg и  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Ва; г)  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Hg и  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


At. Ответ поясните.
   Ответ. Радиус атома по периоду уменьшается, а по группе возрастает.
   (Ассоциация: «Снежная баба, смотрящая вдаль»)
   Электроотрицательность (Э.О.), наоборот, по периоду возрастает, по группе уменьшается.
   а)  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Gе и  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Вг – это элементы одного периода, следовательно, радиус атома германия Gе больше радиуса атома брома Вг, а электроотрицательность Gе меньше электроотрицательности брома Вг.
   Rа(Gе) > Rа(Вr), Э.О.(Gе) < Э.О.(Bг) -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------



   3.4 II.  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Аs и  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Вг являются неметаллами. Какие свойства проявляет селен  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Sе?
   Ответ.  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Аs,  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Sе,  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Вг.
   Элемент селен находится между элементами мышьяком и бромом в одном периоде. Следовательно, он будет проявлять свойства средние между свойствами своих соседей (горизонтальное сходство).  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Аs – неметалл,  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Вг – очень активный неметалл,  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Sе – неметалл со средней химической активностью.
   3.5 II. Сколько валентных электронов в атомах следующих элементов: а)  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Ве; б)  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Мn; в)  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Sn?
   Ответ. а)  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Ве – элемент № 4, находится во 2-м малом периоде, во II группе, главной (А) подгруппе. Следовательно, он имеет на внешнем энергетическом уровне атома два валентных электрона (…2в -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


).


   4. Изменения свойств простых веществ и соединений элементов в периодах и подгруппах

   Малые периоды (второй, третий) Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева являются типичными, так как в них элементы расположены в один ряд и четко прослеживается изменение свойств элементов и их соединений от неметаллических к металлическим; хорошо видна причинно-следственная связь между строением атома и свойствами.
   Первый период тоже считается малым, но в нем только два элемента, поэтому к типичным его не относят.
   Характеристики и свойства атомов химических элементов, простых веществ и соединений элементов определяются: зарядом ядра, радиусом, числом электронов на внешнем энергетическом уровне атома.

   Рассмотрим элементы третьего периода.
   Большие периоды
   В четных рядах больших периодов ослабление металлических свойств происходит медленнее, что объясняется присутствием d-элементов (в 4-м, 5-м периоде) и f-элементов (в 6-м, 7-м периодах), имеющих схожее строение. Сжатие их электронного облака происходит в меньшей степени, т. к. структура внешнего энергетического уровня остается неизменной. Это незначительно влияет на уменьшение радиуса атомов и всех других свойств этих элементов и их соединений.
   В нечетных рядах больших периодов свойства элементов и их соединений изменяются аналогично изменению свойств элементов малых периодов.

   Главные (А) подгруппы
   В IА, IIА, IIIА (кроме бора  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


В) группах Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева находятся элементы металлы, активность которых усиливается с увеличением порядкового (атомного) номера элемента.

   Таблица. Элементы IА группы

   Элементы VIIА группы
   Особое двойственное положение в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева занимает элемент  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Н. Это объясняется электронным строением его атома – 1s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


.До завершения энергетического уровня атому водорода не хватает одного электрона, который он может принимать, проявляя окислительные свойства. В этом его сходство с элементами VII(А) группы.


   Атом водорода может и отдать один электрон, проявляя при этом восстановительные свойства. В этом его сходство с элементами
   I(А) группы – щелочными металлами.

   Побочные (В) подгруппы
   Атомы элементов побочных подгрупп в большинстве имеют на внешнем энергетическом уровне два s-электрона. Они отличаются по занятости внутренних d– и (или) f-орбиталей. Сходство между элементами главных и побочных подгрупп одной группы сильно увеличивается от первой группы к четвертой, потом быстро уменьшается от четвертой группы к седьмой. Химические свойства элементов побочных подгрупп меняются значительно меньше, чем в главных подгруппах. В различных соединениях элементы побочных подгрупп часто имеют разные степени окисления. В отличие от соединений элементов главных подгрупп внутри побочной подгруппы стабильность соединений элементов в высшей степени окисления увеличивается. Оксиды элементов побочных подгрупп в низшей положительной степени окисления проявляют основные свойства, в промежуточной – амфотерные, в высшей положительной степени окисления – кислотные свойства.
   Например: элемент VIВ группы хром  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Сг образует следующие оксиды:

   Периодическая повторяемость свойств элементов связана с повторяемостью числа электронов на внешнем энергетическом уровне, где располагаются электроны, участвующие в химических превращениях, поэтому многие элементы со сходными свойствами имеют исторически сложившиеся групповые названия.


   Рассмотрев изменения свойств простых веществ и их соединений по периодам и группам, можно сделать вывод: свойства простого вещества и соединений химического элемента являются промежуточными между двумя соседними с ним элементами по периоду и подгруппе.
   Физический смысл Периодического закона стал понятен после создания теории строения атома. Но сама эта теория развивалась на основе Периодического закона и Периодической системы Д. И. Менделеева. Периодический закон – один из основных законов природы и важнейший закон химии.
   Задания
   4.1 II. Какой из двух элементов обладает более выраженными неметаллическими свойствами: а) Р или Si, б) Сl или I, в) Аs или Sе?
   Ответ. В Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева неметаллические свойства по периоду усиливаются, по группе ослабевают. С точки зрения строения атома на внешнем энергетическом уровне атомов неметаллов находятся от четырех до семи электронов, следовательно, чем больше электронов на внешнем энергетическом уровне, тем активнее неметалл.
   а) P или Si – фосфор № 15 и кремний № 14 элементы одного периода. В Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева по периоду сначала стоит кремний, а затем фосфор. Кремний – элемент IVA группы, следовательно, в его атоме 4 электрона на внешнем энергетическом уровне. У фосфора 5 электронов на внешнем энергетическом уровне, т. к. это элемент VA группы. Вывод: фосфор обладает более ярко выраженными неметаллическими свойствами.
   4.2. Какой из элементов 4-го периода обладает наиболее ярко выраженными металлическими свойствами: цинк, медь, хром, калий? Ответ объясните.
   4.3 II. Как изменяется характер оксидов в ряду Li -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


O, ВеО, В -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


О -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, CO -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, N -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


O -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


?
   Ответ. Данные оксиды образованы элементами 2-го малого периода. Свойства элементов по периоду с увеличением порядкового (атомного) номера изменяются от металлических через переходные элементы к неметаллическим. Переходным элементом в данном периоде является бериллий Ве, следовательно…
   4.4. Выберите элемент: селен, барий, алюминий, оксид которого проявляет: а) основные свойства; б) кислотные свойства.
   4.5. Выберите формулу амфотерного оксида: Сl -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


0 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, Р -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


0 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, Аl -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


0 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, SОд, MgО.
   4.6. Как изменяется радиус атома у элементов 2-го периода с возрастанием порядкового (атомного) номера элемента?
   а) Уменьшается;
   б) увеличивается;
   в) не изменяется.
   4.7. Сравните кислотные свойства растворов сероводорода Н -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


и селеноводорода Н -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


е.
   4.8. Укажите формулу оксида, образованного элементом IV группы: RО -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, RО -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


О -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


О -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


(R – обозначение элемента).
   4.9. Используя Периодическую систему химических элементов Д. И. Менделеева, определите низшую степень окисления серы.
   4.10. Выберите общую формулу водородного соединения, образованного элементом V группы: НR, Н -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


R, RН -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, RН -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


.


   5. Характеристика химического элемента

   На основе положения элемента в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева и строения атома можно предсказать свойства атомов элементов и образованных ими соединений. Для составления характеристики атомов химических элементов используют следующий план:
   Задания
   5.1. По плану дайте характеристику элементам № 16 и № 20.
   5.2. Электронная формула атома  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


p -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


p -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


а) Напишите формулу его водородного соединения. б) Напишите формулы его высшего оксида и гидроксида.
   5.3. Наибольшим сходством физических и химических свойств обладают простые вещества, образованные химическими элементами: а) Li и S; б) Са и Zn; в) F и Сl; г) Na и Сl.


   Обобщающая контрольная работа


   Вариант 1

   1. Атом – частица
   а) электронейтральная
   б) положительно заряженная
   в) отрицательно заряженная
   г) частично заряженная

   2. Относительная атомная масса элемента равна
   а) числу протонов
   б) сумме протонов и нейтронов
   в) сумме протонов и электронов
   г) числу нейтронов

   3. Химический элемент фтор имеет порядковый (атомный) номер
   а) 2
   б) 7
   в) 9
   г) 19

   4. Выберите формулу изотопа азота 7N, содержащего 8 нейтронов

   5. Симметричная восьмерка – форма электронного облака
   а) s
   б) р
   в) d
   г) f

   6. По схожести строения электронного облака элементы объединяют в семейства
   а) подгруппа углерода
   б) щелочноземельные
   в) s, р, d, f
   г) галогены

   7. Распределение электронов по энергетическим уровням 2e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, 8e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, 5e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


соответствуют строению электронной оболочки атома
   а) аллюминия
   б) азота
   в) фосфора
   г) хлора

   8. Распределение электронов по энергетическим уровням в ионе Са -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------



   а) 2e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, 8e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, 8e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------



   б) 2e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, 8e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, 8e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, 4e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------



   в) 2e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, 8e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, 10e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, 2e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------



   г) 2e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, 8e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, 8e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, 2e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------




   9. Электронная формула  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


р -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


соответствует строению электронной оболочки атома
   а) лития
   б) углерода
   в) азота
   г) кислорода

   10. В главных (А) подгруппах Периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с увеличением заряда ядра атомов не изменяется
   а) радиус атома
   б) число энергетических уровней
   в) общее число электронов
   г) число электронов на внешнем энергетическом уровне

   11. Краткая электронно-графическая формула
   характерезует строение атома
   а) бора
   б) азота
   в) углерода
   г) кислорода

   12. С увеличением заряда ядер атомов в ряду R→ Na→ К→ Rb металлические свойства
   а) усиливаются
   б) ослабевают
   в) не изменяются
   г) изменяются периодически

   13. Как изменяются свойства химических элементов с увеличением заряда ядра атомов по периоду

   а) металлические свойства усиливаются
   б) металлические свойства ослабевают
   в) свойства не изменяются
   г) свойства изменяются периодически

   14. Наиболее ярко выраженные неметаллические свойства проявляет
   а) бериллий
   б) азот
   в) фтор
   г) кислород

   15. Высшая степень окисления элемента бора
   а) +2
   б) +3
   в) +5
   г) +10

   16. Элементам VIA группы соответствует электронная формула внешнего энергетического уровня
   а) ns -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


np -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------



   б) ns -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


np -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------



   в) ns -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


np -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------



   г) ns -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


np -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------




   17. Для химических элементов с электронной конфигурацией внешнего энергетического уровня общая формула высшего оксида
   а) R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


O
   б) R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


O -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------



   в) R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


O -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------



   г) RO -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------




   18. Низшая степень окисления для элементов – неметаллов равна разности
   а) относительной атомной массы и заряда ядра
   б) номера группы и номера периода
   в) номера группы элемента и максимального номера группы
   г) номера периода и номера группы

   19. Общая формула газообразного водородного соединения КН -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


соответствует элементам с электронной формулой внешнего энергетического уровня
   а) ns -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


np -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------



   в) ns -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


np -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------



   б) ns -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


np -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------



   г) ns -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


np -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------




   20. Как изменяются свойства оксидов, образованных элементами 2-го периода, с увеличением заряда ядра их атомов
   а) от основных через амфотерные к кислотным
   б) не изменяются
   в) от кислотных через амфотерные к основным
   г) от основных к кислотным

   21. Выберите формулу наиболее сильного основания
   а) RbОН
   б) NaОН
   в) КОН
   г) LiОН


   Вариант 2

   1. Элементарный состав атома:
   а) ядро, электронная оболочка
   б) ядро, электроны
   в) протоны, электроны
   г) протоны, нейтроны, электроны

   2. Число нейтронов в атоме
   фосфора равно
   а) 31
   б) 16
   в) 15
   г) 46

   3. Порядковый (атомный номер) № 4 у химического элемента
   а) гелия
   б) бериллия
   в) углерода
   г) водорода

   4. Изотопы химических элементов различаются
   а) числом протонов
   б) числом электронов
   в) числом нейтронов
   г) зарядом ядра

   5. Форма s– электронного облака
   а) сложная
   б) сферическая
   в) отсутствует
   г) симметричная восьмерка

   6. Электронные семейства элементов называются
   а) s, р, d, f
   б) халькогены
   в) подгруппа азота
   г) щелочные

   7. Распределение электронов по энергетическим уровням в атоме хлора
   а) 2e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, 7e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------



   б) 2e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, 8e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, 5e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------



   в) 2e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, 8e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, 7e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------



   г) 2e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, 5e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------




   8. Распределение электронов по энергетическим уровням в ионе S -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------



   а) 2e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, 8e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------



   б) 2e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, 8e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, 6e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------



   в) 2e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, 8e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, 2e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------



   г) 2e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, 8e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, 8e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------




   9. Электронная формула атома углерода
   а) 1s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


2s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


p -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------



   б) 1s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


2s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


p -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------



   в) 1s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


2s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------



   г) 1s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


2s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


p -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------




   10. В главных (А) подгруппах Периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с увеличением заряда ядра атомов радиус
   а) увеличивается
   б) уменьшается
   в) не изменяется
   г) изменяется периодически

   11. Строение атома какого химического элемента характеризует краткая электронно-графическая формула
   а) калий
   б) фосфор
   в) натрий
   г) алюминий

   12. Наиболее выраженные свойства у элемента
   а) бор
   б) бериллий
   в) углерод
   г) литий

   13. Металлические свойства химических элементов с увеличением заряда ядра атомов по группе

   а) усиливаются
   б) ослабевают
   в) не изменяются
   г) изменяются периодически

   14. Неметаллические свойства в ряду элементов S→Se→ Те→Ро
   а) не изменяются
   б) уменьшаются
   в) увеличиваются
   г) изменяются периодически

   15. Высшая степень окисления элементов численно совпадает

   а) с порядковым (атомным) номером элемента
   б) с номером периода
   в) с номером группы
   г) со значением относительной атомной массы

   16. Элементам УША группы соответствует электронная формула внешнего энергетического уровня
   а) ns -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


пр -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------



   б) ns -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


пр -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------



   в) ns -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


пр -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------



   г) ns -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


пр -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------




   17. Для химических элементов с электронной конфигурацией внешнего энергетического уровня общая формула высшего оксида

   а) R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


O -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------



   б) R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


O -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------



   в) R -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


O -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------



   г) RO -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------




   18. Низшая степень окисления элемента азота
   а) -2
   б) -3
   в) -5
   г) -7

   19. Для химических элементов с электронной конфигурацией внешнего энергетического уровня ns -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


np -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


общая формула газообразного водородного соединения
   а) H -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


R
   б) RH -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------



   в) HR
   г) RH -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------




   20. Как изменяются свойства оксидов, образованных элементами IVA группы, с увеличением заряда ядра их атомов
   а) от основных через амфотерные к кислотным
   б) не изменяются
   в) от кислотных через амфотерные к основным
   г) от основных к кислотным

   21. Выберите формулу самой сильной бескислородной кислоты

   а) HF
   б) HCl
   в) HBr
   г) HI

   Ответы


   Ответы к заданиям

   1.2. В Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева под № 29 находится химический элемент медь.
   Медь
   • Символ элемента Cu («купрум»).
   • Относительная атомная масса А -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


(C u) = 63,546.
   • Элемент находитcя в 4-м большом периоде.
   • В IВ группе (в I группе, побочной подруппе).
   • Медь – металл.
   1.3. В Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева во IIА группе, 2 – м периоде, находится элемент бериллий.
   Символ элемента Be («бериллий»).
   •Порядковый (атомный) номер элемента в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева № 4.
   •Относительная атомная масса А -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


(B e) =9, 0 12 2.
   •Элемент находится во 2 – м малом периоде.
   • Бериллий – переходный элемент с преобладанием металлических свойств.
   1.5. Цинк Zn – 11В группа, 4-й большой период.
   Кадмий Сё – 11В группа, 5-й большой период;
   Ртуть – 11-В группа, 6 большой период.
   1.7.а) мышьяк Аs, азот N, фосфор Р – элементы VА группы. С увеличением порядкового номера элемента в главной подгруппе неметаллические свойства ослабевают. Выпишем знаки химических элементов с указанием их порядкового (атомного) номера и расположим их в порядке убывания: Аs № 33, Р № 15, N № 7, следовательно, неметаллические свойства возрастают от мышьяка к азоту  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Аs, -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Р,  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


N
   б) Азот N, кислород О, углерод С – элементы 2-го малого (типичного) периода, поэтому с увеличением порядкового номера элемента по периоду неметаллические свойства усиливаются. Выпишем знаки химических элементов с указанием их порядкового (атомного) номера и расположим их в порядке возрастания: N № 7, О № 8, С № 6, следовательно, неметаллические свойства возрастают от углерода к кислороду  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


С,  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


N,  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


О.
   1.8.Этим элементом Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева является хлор Сl, т. к. по периоду с увеличением порядкового (атомного) номера элемента неметаллические свойства возрастают. Аргон Аг – элемент VIIIA группы является инертным газом и не проявляет химической активности, хотя по физическим свойствам является неметаллом.
   1.9. Этим элементом Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева является франций Fr, т. к. по группе с увеличением порядкового (атомного) номера элемента металлические свойства возрастают.
   2.1.1.

   2.1.2. Число протонов в ядре можно определить по (атомному) номеру элемента.
   Число электронов можно определить по порядковым (атомным) номером элемента.
   Число нейтронов – это разность между относительной атомной массой и зарядом ядра (порядковым (атомным) номером элемента).
   Например:
   Калий —
   протонов 19; электронов 19, т. к. порядковый (атомный) номер элемента № 19; нейтронов 20 (А -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


– Z = 39–19 = 20).
   2.1.4. Так как число электронов в атоме численно равно порядковому (атомному) номеру элемента, то это элемент № 31 – галлий Оа. Элементарный состав атома галлия: число электронов е -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


= 31, следовательно, и число протонов в ядре атома р+ = 31, т. к. атом электронейтрален.
   Относительная атомная масса А -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


= 70; число нейтронов в ядре атома n -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


= А -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


– Z = 70–31 = 39.
   2.1.5.

   2.2.2. б) Число протонов совпадает с порядковым (атомным) номером элемента, а число нейтронов равно разности между относительной атомной массой и зарядом ядра (порядковым (атомным) номером элемента).
   2.2.3. Число протонов совпадает с порядковым (атомным) номером элемента № 3, а число нейтронов равно разности между относительной атомной массой и зарядом ядра (порядковым (атомным) номером элемента).
   2.2.5. Найдем среднеарифметическое значение атомных масс с учетом распространения изотопов бора в природе:

 //-- A -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


(B) = (10×19,57+11×80,43)/100 = 10,8 --// 

   2.3.2. в) Элементы № 6 – углерод и № 9 – фтор находятся во втором малом периоде и имеют одинаковое число энергетических уровней – 2.
   2.3.3. 1 – б); 2 – а); 3 – в); 4 – е); 5 – г); 6 – д).
   2.3.4. б) Азот; в) кальций.
   2.3.5.а) Литий Li(+3) 2е -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, 1е -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------



   Один (первый) энергетический уровень завершен, один (второй) – не завершен.
   б) № 16 химический элемент сера
   S (+16) 2е -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, 8е -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, 6е -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


,
   2 завершенных энергетических уровня (первый и второй);

   1 незавершенный (третий) энергетический уровень
   2.3.6.б) Химический элемент с порядковым номером № 11 – натрий находится в 3-м периоде, 1А группе.
   В атоме этого элемента на внешнем энергетическом уровне 1 электрон, следовательно, натрий является металлом.
   в) Химический элемент с порядковым номером № 15 – фосфор находится в 3-м периоде, VА группе.
   В атоме этого элемента на внешнем энергетическом уровне 5 электронов, следовательно, фосфор является неметаллом.
   2.5.2.
   • 1В, сера – неметалл, т. к. всего 6 электронов на внешнем энергетическом уровне (3s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


3р -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


).
   • 2Д, магний – металл, т. к. всего 2 электрона на внешнем энергетическом уровне (3s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


).
   • 3Г, углерод – неметалл, т. к. всего 4 электрона на внешнем энергетическом уровне (2s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


2p -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


).
   • 4А, калий – металл, т. к. всего 1элек-трон на внешнем энергетическом уровне (4s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


).
   • 5Б, гелий – благородный газ, т. к. завершен внешний энергетический уровень (1s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


).
   2.5.3.
   а) № 14 – кремний, 4 электрона на внешнем энергетическом уровне, т. к. это элемент IVA группы;
   б) № 8 – кислород, 6 электронов на внешнем энергетическом уровне, т. к. это элемент VIA группы;
   в) № 4 – бериллий, 2 электрона на внешнем энергетическом уровне, т. к. это элемент IIA группы;
   г) № 9 – фтор, 5 электронов на внешнем энергетическом уровне, т. к. это элемент VIIA группы;
   д) № 13 – алюминий, 3 электрона на внешнем энергетическом уровне, т. к. это элемент IIIA группы.
   2.5.4. г) Это элемент калий K, т. к. в атоме калия 4 энергетических уровня и один электрон на внешнем энергетическом уровне 1s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


2s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


2p -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


3s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


3p -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


4s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


.
   2.5.5. 1Г, 2А, 3Б, 4В, 5Д.
   2.6.2.


   2.6.3. б) n=4 в) n=2
   2.6.4.

   2.7.2. Протонов р -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


= 8, электронов e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


= 10 → это отрицательно заряженный ион (анион).
   Число протонов соответствует порядковому (атомному) номеру элемента в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева. Следовательно, это ион О -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


.
   2.7.4.

   Ион S -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


имеет 8 электронов на третьем энергетическом уровне.
   2.7.5.

   3.1.
   б)  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Nb + 41 2e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, 8e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


,18e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


,12e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


,1e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


…5s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


4d -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


→ d-элемент
   в)  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


I + 53 2e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, 8e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


,18e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


,18e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


,7e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


…5s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


5p -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


→ р-элемент
   г)  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Fe + 26 2e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, 8e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


,14e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


,2e -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


….4s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


3d -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


→ d-элемент
   3.2.
   б)  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


p -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


– сурьма Sb, р-элемент
   в)  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


р -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


– свинец Pb, р-элемент
   г)  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


– магний Mg, s-элемент
   д)  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


d -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


– железо Fe, d-элемент
   3.3.
   б)  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Сl и  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Вг – элементы одной группы → Ra(Сl) < Ra(Вг), Э.О.(Сl) > Э.О.(Вг)
   в)  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Мg и  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Ва – элементы одной группы → Ra(Mg) < Иа(Ва), Э.О.(Mg) > Э.О.(Ва)
   г)  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Hg и  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


At – элементы одного периода → Ra(Hg) > Rа(Аt), Э.О.(Hg) < Э.О.(At)
   3.5.
   б)  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Мп – элемент № 25, находится в 4-м большом периоде, в VII группе, побочной (В) подгруппе. Следовательно, он имеет на внешнем и предвнешнем энергетических уровнях атома семь валентных электронов (… -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


d -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


).
   в)  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


– элемент № 50, находится в 5-м большом периоде, в IV группе, главной (А) подгруппе. Следовательно, он имеет на внешнем энергетическом уровне атома четыре валентных электрона (… -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


р -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


).
   4.1.
   б) Cl или I – хлор № 17 и иод № 53 элементы одной группы, следовательно, у них одинаковое количество электронов на внешнем энергетическом уровне. Вывод: хлор обладает более ярко выраженными неметаллическими свойствами.
   в) As или Se – мышьяк № 33 и селен № 34 элементы одного периода. Мышьяк – элемент VA группы, следовательно, в его атоме 5 электронов на внешнем энергетическом уровне. У селена 6 электронов на внешнем энергетическом уровне, т. к. это элемент VIA группы. Вывод: селен обладает более ярко выраженными неметаллическими свойствами.
   4.2. Расположим предложенные химические элементы по возрастанию порядковых (атомных) номеров:  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


K,  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Cr,  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Cu,  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Zn. По периоду с увеличением порядкового (атомного) номера элемента металлические свойства ослабевают. В атоме калия один электрон на внешнем энергетическом уровне… s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, т. к. это элемент IA группы. Следовательно, у калия наиболее ярко выраженные металлические свойства.
   4.3. Следовательно, свойства оксидов изменяются от основного через амфотерный оксид к кислотным. Li -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


O – основный оксид; ВеО – амфотерный оксид; В -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


О -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, CO -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, N -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


O -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


– кислотные оксиды.
   4.4. Селен – элемент 4-го периода VIA группы, находится над условной диагональю  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Ве –  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


At, следовательно, это неметалл, его оксид будет проявлять кислотные свойства.
   Барий – элемент IIA группы, в которой находятся только металлы, следовательно, его оксид будет проявлять основные свойства.
   Алюминий – находится на условной диагонали  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Ве –  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


At, следовательно, это переходный элемент, его оксид будет проявлять амфотерные свойства.
   4.5. Предложенные оксиды образованы элементами: неметаллами Cl, P, S, металлами Al и Mg. Алюминий Al – переходный элемент, следовательно, его оксид будет проявлять амфотерные свойства.
   4.6. а) По периоду с возрастанием порядкового (атомного) номера элемента радиус атомов уменьшается (ассоциация: «Снежная баба, смотрящая вдаль»), т. к. при одинаковом количестве энергетических уровней и увеличением числа электронов на внешнем энергетическом уровне происходит сжатие электронной оболочки атомов.
   4.7. Данные водородные соединения образованы элементами VIA группы. С увеличением порядкового (атомного) номера элемента прочность образованных ими водородных соединений уменьшается из-за увеличения радиуса атома элемента, соединенного с водородом, и увеличиваются кислотные свойства растворов данных водородных соединений. Раствор селеноводорода будет проявлять более сильные кислотные свойства.
   4.8. Номер группы совпадает с высшей степенью окисления элемента в формуле высшего оксида. Определим степень окисления элементов R в предложенных формулах:
   Ответ – RO -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


.
   Или возьмите краткую форму Периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, в которой над семейством лантаноидов записаны формулы высших оксидов и летучих водородных соединений. Под IV группой в строке высших оксидов найдите необходимую формулу.
   4.9.Низшую степень окисления элемента неметалла можно рассчитать, если из номера группы серы VI вычесть максимальный номер группы VIII (6–8 = -2).
   Низшая степень окисления серы -2.
   4.10.В водородных соединениях элементы – неметаллы проявляют низшую степень окисления, которую можно рассчитать, если из номера группы V вычесть максимальный номер группы VIII (5–8 = -3). Определим степень окисления элементов II в предложенных формулах:
   Ответ – RН -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


. Или возьмите краткую форму Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, в которой над семейством лантаноидов записаны формулы высших оксидов и летучих водородных соединений. Под V группой в строке летучих водородных соединений найдите необходимую формулу.
   5.1. Элемент № 16 – сера.
   Элемент № 20 – кальций.
   5.2. -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


р -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


s -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


 -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


р -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


– это элемент кремний  -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


S -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


, т. е. общая сумма электронов 14, и равна порядковому (атомному) номеру элемента.
   Проверка: 3 энергетических уровня → 3-й период, 4 электрона на внешнем энергетическом уровне → IV группа, р-элемент → главная подгруппа.
   Высшая степень окисления +4 равна номеру группы.
   Низшая степень окисления -4 (4–8 = -4):
   а) формула его водородного соединения
   – газ силан,
   б) формула его высшего оксида
   – оксид кремния(1V) и формула гидроксида H -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


Si+ -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


O -------
| Библиотека iknigi.net
|-------
|  
 -------


– кремниевая кислота.
   5.3. Сходными свойствами обладают простые вещества, образованные элементами, расположенными в одной группе и подгруппе.
   а) Li и S – литий – элемент IA группы, а сера – элемент VIA группы.
   б) Ca и Zn – кальций – элемент IIA, а цинк – элемент IIB группы
   в) F и Cl – элементы VIIA группы
   г) Na и Cl – натрий – элемент IA группы, хлор – элемент VIIA группы.
   Ответ: в).