Хімія. Поглиблений рівень. Повторне видання. 8 клас. Бутенко

§ 18. Характеристика елемента за місцем у періодичній системі та будовою атома

У цьому параграфі ви дізнаєтеся:

  • як на підставі положення хімічного елемента в періодичній системі та будови його атома можна визначити, металічні чи неметалічні властивості він виявлятиме в хімічних реакціях.

Аналіз інформації, закладеної в періодичній системі елементів, указує на те, що коли провести уявну діагональну лінію від Бору через Арсен до Астату, то в лівому нижньому куті будуть розміщені елементи з яскраво вираженими металічними властивостями (схема 2).

Схема 2

Число металічних елементів, починаючи з другого періоду, зростає зі збільшенням номера періоду. Так, у другому періоді тільки два металічних елементи (Li, Be), у третьому — три (Na, Mg, Al), а в четвертому — уже тринадцять (К, Са, Sc, Ті, V, Сr, Мn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga) і т. ін.

Елементи головних підгруп, які розміщено в правому верхньому куті періодичної системи, є неметалічними, елементи побічних підгруп — металічні.

Інертні елементи (Ne, Аr, Кr, Хе, Rn) характеризуються восьмиелектронною зовнішньою оболонкою, а тому у вигляді простих речовин вони одноатомні. Галогени, азот, кисень і водень існують у вигляді двоатомних молекул.

Уздовж діагональної лінії розміщені елементи, які можуть виявляти як металічні, так і неметалічні властивості.

Якщо порівнювати властивості хімічних елементів та утворених ними простих речовин, а також сполук цих елементів із Гідрогеном та Оксигеном, то можна зробити такі висновки:

1) більшість елементів періодичної системи є металічними, вони розміщені в І (за винятком Н, який до того ж розміщують у VII групі), II, III (за винятком В) групах, а також утворюють побічні підгрупи III-VIII груп. На зовнішньому енергетичному рівні атомів металічних елементів міститься 1, 2, 3, рідко 4 (Pb, Sn) і навіть 5 (Sb, Ві) електронів.

Неметалічні елементи відрізняються від металічних тим, що на зовнішньому енергетичному рівні у їхніх атомів перебувають 4, 5, 6, 7 або 8 електронів;

2) хімічні елементи (за винятком Не, Ne та Аr) утворюють сполуки з Гідрогеном та Оксигеном. Їхні фізичні властивості, зокрема агрегатний стан за звичайних умов, різні: LiH, NaH, ВеН2, MgH2, СаН2 — тверді; СН4, SiH4, NH3, РН3 — леткі сполуки; оксиди Li2O, Na2O, BeO, MgO, CaO — тверді, CO2, NO2, SO2 — леткі сполуки;

3) для металічних елементів характерно утворення основних оксидів та основ, для неметалічних — кислотних оксидів і кислот. У періодах зліва направо основний характер оксидів і гідроксидів поступово послаблюється. До кінця періоду підсилюються кислотні властивості. У кожній головній підгрупі (крім VIII) зверху вниз підсилюється основний характер оксидів і гідроксидів, кислотні ж властивості послаблюються.

Отже, на підставі положення хімічного елемента в періодичній системі та будови атома можна спрогнозувати властивості відомого елемента та його сполук, а також передбачити відкриття невідомих елементів. Характеристику атомів хімічних елементів можна дати за таким планом.

План-характеристика хімічного елемента

1. Хімічний символ і назва елемента.

2. Положення елемента в періодичній системі елементів:

  • а) атомний номер;
  • б) номер періоду та групи;
  • в) головна чи побічна підгрупа (у випадку короткої форми).
  • 3. Будова атома хімічного елемента:
  • а) заряд ядра атома, число протонів і нейтронів, відносна атомна маса;
  • б) загальне число електронів;
  • в) число енергетичних рівнів;
  • г) число електронів на зовнішньому енергетичному рівні;
  • ґ) схема будови електронної оболонки атома.

4. Властивості атомів елемента:

  • а) металічні;
  • б) неметалічні.

5. Формула й властивості сполуки з Оксигеном, у якій елемент виявляє валентність, що дорівнює номеру групи.

6. Формула й властивості сполуки з Гідрогеном.

7. Порівняння властивостей елемента та його сполук із властивостями сусідніх елементів.

Охарактеризуємо, наприклад, елемент Фосфор. Його хімічний символ Р.

Атомний номер Ζ = 15. Отже, заряд ядра його атома +15, у ядрі атома містяться 15 протонів. Через те що атом електронейтральний, загальне число електронів, які рухаються навколо ядра, теж дорівнює 15. Число нейтронів у ядрі атома Фосфора (ізотоп із масовим числом 31) дорівнює різниці між масовим числом і числом протонів у ядрі: 31 - 15 = 16.

Фосфор розміщений у третьому періоді та головній підгрупі V групи періодичної системи. Його атоми мають на зовнішньому енергетичному рівні п’ять електронів — максимальне число, яке дорівнює номеру групи. Саме ці електрони, які ще називають валентними, беруть участь в утворенні сполук з атомами інших елементів.

Вищий оксид Фосфору має формулу Р2О5 і кислотний характер, летка сполука з Гідрогеном — РН3 (див. форзац).

Для того щоб дати більш повну характеристику елемента, слід порівняти його властивості та властивості його сполук із властивостями елементів-сусідів по періоду (із Si і S) і з елементами-аналогами по підгрупі (з N і As).

Фосфор — елемент третього періоду, тому 15 електронів атома Фосфору розміщуються на трьох енергетичних рівнях:

+15Р 2е---

Через те що на зовнішньому рівні атома Фосфору міститься п’ять електронів, він має неметалічні властивості.

На даному прикладі ви переконалися, як багато корисної інформації про властивості хімічного елемента та його сполук можна отримати з періодичної системи. Хіміки постійно користуються нею як стислим довідковим посібником.

Запитання та завдання

1. Охарактеризуйте за наведеним планом елементи з атомними номерами 9, 11, 34, виходячи з їхнього положення в періодичній системі елементів і будови атома.

*2. Елемент шостого періоду утворює з Оксигеном оксид складу ЕО, який взаємодіє з водою з утворенням лугу, газоподібних гідрогенових сполук немає (див. коротку форму періодичної системи, наведену на форзаці). Що це за елемент і до якої групи та підгрупи періодичної системи він належить?

3. Розташуйте за посиленням металічних властивостей символи таких елементів: а) Алюміній, Натрій, Магній; б) Кальцій, Барій, Стронцій.

4. Розташуйте за посиленням неметалічних властивостей символи таких елементів: а) Телур, Сульфур, Селен; б) Бром, Хлор, Флуор.