Глава 8. Периодический закон и периодическая система Д.И. Менделеева
Характеристика химического элемента и его свойств на основе положения в периодической системе Д.И. Менделеева и теории строения атома
Законы природы обладают прогностическими функциями (т. е. позволяют прогнозировать развитие и результаты происходящих событий, процессов и т. п.). Периодический закон и отражающая его периодическая система таят огромные возможности для предсказания и описания свойств известных элементов, для открытия неизвестных элементов.
В описании элементов и предсказании их свойств особую роль приобретает порядковый номер Z, с которым связано положение (место) элемента в периодической системе. Для разносторонней характеристики элемента надо знать не только его порядковый номер, но и его положение в периоде, группе, подгруппе.
При самостоятельном составлении характеристики того или иного элемента следует активно применять такие методы и приёмы познания, как описание и анализ свойств элементов на основе их сравнения и аналогии, давать классификацию элементам, предсказывать их свойства. Широко использовал подобные методы при открытии периодического закона и Д.И. Менделеев.
Рассмотрим их применение на примере характеристики элемента с порядковым номером 15. Это фосфор. Следовательно, заряд ядра его атомов +15, число электронов также равно 15. Фосфор расположен в 3-м периоде и V группе главной подгруппы элементов. У его атомов пять валентных электронов в наружном слое. Его высший оксид имеет форму Р2O5 и кислотный характер, газообразное водородное соединение его — РН3. Фосфор — неметаллический элемент. Для того чтобы дать более полную и обстоятельную характеристику элемента, следует сравнить свойства фосфора и свойства его соединений со свойствами элементов — соседей по периоду (с Si и S) и с элементами — аналогами по подгруппе (с N и As). При обобщённой характеристике элементов надо учитывать не только его индивидуальность, но и периодическую изменяемость свойств окружающих его элементов в периодах и подгруппах.
Приводим алгоритм описания свойств элемента на основе его места в периодической системе.
Опираясь на этот план, важно научиться:
а) давать сравнительную характеристику любого элемента, зная его место в периодической системе;
б) прогнозировать и объяснять на этой основе строение атомов и химические свойства разных элементов.
Основные понятия
Электроотрицательность • Характеристика химического элемента по положению в периодической системе
Вопросы и задания
1. Что такое энергия ионизации, что она выражает и как изменяется?
2. Что такое сродство к электрону? Как оно изменяется у атомов элементов в подгруппах и периодах?
3. Что такое электроотрицательность элементов? Как она выражается и какое имеет значение для изучения химии?
4. В ряду элементов О → S → Se с увеличением порядкового номера химического элемента электроотрицательность
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется
4) изменяется периодически
5. В ряду элементов С → N → 0 → F c увеличением порядкового номера химического элемента электроотрицательность
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется
4) изменяется периодически
6. Какими свойствами должен обладать элемент, у которого Z = 34? Дайте его описание.
7. Элемент шестого периода образует с кислородом оксид ЭО, который гидратируется водой с образованием щёлочи. Газообразных водородных соединений не имеет. Что это за элемент и в какой группе и подгруппе периодической системы он находится?
8. Вычислите массу 20 %-й соляной кислоты, которая потребуется для очистки железной пластины от ржавчины массой 21,4 г. (Следует учесть, что ржавчина состоит только из гидроксида железа (III).)
9. Для полной нейтрализации 150 г раствора с массовой долей хлороводорода 7,3 % потребовалось 200 г раствора гидроксида натрия. Вычислите массовую долю (%) щёлочи в этом растворе.
1. Что такое энергия ионизации, что она выражает и как изменяется?
4. В ряду элементов О → S → Se с увеличением порядкового номера химического элемента электроотрицательность
7. Элемент шестого периода образует с кислородом оксид ЭО, который гидратируется водой с образованием щёлочи. Газообразных водородных соединений не имеет. Что это за элемент и в какой группе и подгруппе периодической системы он находится?
8. Вычислите массу 20 %-й соляной кислоты, которая потребуется для очистки железной пластины от ржавчины массой 21,4 г. (Следует учесть, что ржавчина состоит только из гидроксида железа (III).)