Хімія. Повторне видання. 8 клас. Попель

§ 10. Періодичний закон, хімічний характер елементів і властивості простих речовин

Матеріал параграфа допоможе вам:

  • з’ясувати, як змінюється характер елементів у періодах і головних підгрупах;
  • передбачати хімічні властивості простих речовин та їхню активність з урахуванням розміщення елементів у періодичній системі.

Хімічний характер елементів. Ви знаєте, що існують металічні та неметалічні елементи. Перші розміщені в періодичній системі на початку кожного періоду і в середині великих періодів. Їхні атоми мають на останньому енергетичному рівні зазвичай від одного до трьох електронів (табл. 2). Неметалічні елементи завершують періоди. Зовнішніх електронів у їхніх атомах більше — від 4 до 8.

Таблиця 2

Склад останнього енергетичного рівня атомів елементів 3-го періоду

Групи

І

ІІ

ІІІ

IV

V

VI

VII

VIII

Na

3s1

Mg

3s2

Al

3s23p1

Si

3s23p2

P

3s23p3

S

3s23p4

Cl

3s23p5

Ar

3s23p6

Металічні елементи

Неметалічні елементи

Металічні елементи утворюють прості речовини метали, а неметалічні — прості речовини неметали. Хімічний характер елемента оцінюють передусім за хімічними властивостями його простої речовини, тобто враховують, чи бере вона участь у реакціях, характерних для металів або неметалів, і яку хімічну активність виявляє при цьому.

Хімічна активність металів — простих речовин елементів одного періоду. Зіставимо активність простих речовин металічних елементів 3-го періоду в реакціях з водою. Помістимо маленький кусочок натрію у воду, в яку попередньо додали 1-2 краплі розчину фенолфталеїну. Відразу утворюється газ (це супроводжується шипінням), а метал унаслідок виділення теплоти під час взаємодії речовин плавиться, і його блискуча кулька «бігатиме» по воді (мал. 22), доки не зникне.

Мал. 22. Реакція натрію з водою (додано індикатор фенолфталеїн)

Індикатор забарвлюється в малиновий колір, що свідчить про утворення лугу:

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑.

Магній реагує з водою лише за нагрівання (мал. 23)

а алюміній навіть у киплячій воді залишається незмінним.

Мал. 23. Відношення магнію до води (додано індикатор фенолфталеїн): а — холодної; б — гарячої

Результати цих дослідів свідчать, що хімічна активність металів щодо води зростає від алюмінію до натрію.

Хімічна активність металів — простих речовин елементів головної підгрупи. Звернемо увагу на взаємодію з водою простих речовин елементів головної підгрупи ІІ групи. Берилій не реагує з водяною парою навіть за досить високої температури, магній взаємодіє з гарячою водою, а кальцій реагує з нею вже за звичайних умов.

• Складіть рівняння реакції кальцію з водою.

Дослідивши інші реакції за участю металів, можна виявити таку закономірність:

металічний характер елементів і хімічна активність металів посилюються в періодах справа наліво, а в головних підгрупах — згори донизу.

Отже, доходимо висновку: типові металічні елементи перебувають у лівому нижньому куті періодичної системи. Це — Францій, Цезій, Радій.

Хімічна активність неметалів — простих речовин елементів одного періоду. Порівняємо особливості перебігу реакцій простих речовин неметалічних елементів 3-го періоду з воднем.

Силіцій не реагує з воднем, а фосфор взаємодіє з ним за температури понад 300 °С і підвищеного тиску:

Сірка починає реагувати з воднем за температури 120 °С:

Суміш хлору з воднем за освітлення вибухає (у темряві реакція не відбувається):

Якщо водень підпалити в повітрі, а потім трубку, через яку він проходить, опустити в посудину з хлором, то горіння триватиме (мал. 24).

Мал. 24. Горіння водню в атмосфері хлору

Ці та інші факти свідчать про те, що активність названих неметалів зростає від силіцію до хлору.

Аналогічну зміну хімічної активності спостерігаємо і в неметалів, утворених елементами 2-го періоду. Азот реагує з воднем лише під час нагрівання й за наявності каталізатора (продукт реакції — амоніак NH3). Суміші кисню і водню, а також фтору і водню вибухають; перша — після підпалювання, друга — за звичайних умов і навіть у темряві.

• Складіть рівняння відповідних реакцій.

Завершують періоди хімічні елементи, які утворюють найпасивніші неметали; ці прості речовини називають інертними газами.

Хімічна активність неметалів — простих речовин елементів головної підгрупи. Зіставимо перебіг реакцій із воднем галогенів — простих речовин елементів головної підгрупи VII групи.

Про реакції фтору і хлору з воднем ішлося вище; фтор виявляє більшу активність, ніж хлор. Бром взаємодіє з воднем лише під час нагрівання й за наявності каталізатора

а реакція йоду з воднем

I2 + H2 = 2HI

не відбувається повністю за будь-яких умов.

Отже, хімічна активність галогенів зростає від йоду до фтору.

Неметалічний характер елементів і хімічна активність неметалів посилюються в періодах зліва направо, а в головних підгрупах — знизу догори.

Типові неметалічні елементи перебувають у правому верхньому куті періодичної системи. Це — Флуор, Хлор, Оксиген.

Матеріал параграфа підсумовує схема 3.

Схема 3

Зміни хімічного характеру елементів і активності простих речовин у періодичній системі

ВИСНОВКИ

Хімічний характер елемента зумовлений хімічними властивостями його простої речовини.

Металічний характер елементів і активність металів посилюються в періодах справа наліво, в головних підгрупах — згори донизу, а неметалічний характер елементів і активність неметалів — у протилежних напрямках.

Типові металічні елементи перебувають у лівому нижньому куті довгого варіанта періодичної системи, а типові неметалічні елементи — у правому верхньому куті.

57. У чому виявляється хімічний характер елементів?

58. Який, на вашу думку, хімічний характер елементів із зарядами ядер атомів +10, +12, +16, +20, +35? Оцініть здатність відповідних простих речовин до хімічних перетворень.

59. Укажіть елемент 4-го періоду, який утворює: а) найбільш активний метал; б) найбільш активний неметал. Назвіть порядкові номери цих елементів і номери груп, у яких вони розміщені.

60. У кожній парі визначте речовину із більшою хімічною активністю:

  • а) літій — натрій;
  • б) калій — кальцій;
  • в) сірка — селен;
  • г) телур — йод.

61. Прості речовини А і Б утворені елементами V групи періодичної системи. Одна із них є складником повітря, а інша має відносну молекулярну масу 124. Запишіть символи цих елементів і формули речовин А і Б.

ГДЗ до підручника можна знайти тут.