Πώς να προσδιορίσετε s p d f στοιχεία. S-, p-, d- και f-στοιχεία. Διαφορά μεταξύ αμφοτερικών οξειδίων και βασικών και όξινων οξειδίων. Ιονικές-μοριακές και μοριακές εξισώσεις υδρόλυσης άρθρωσης. Βιολογικός ρόλος μακρο- και μικροστοιχείων

Ασκηση 1

1) Ο περιοδικός νόμος του D.I.Mendeleev, η σύγχρονη διατύπωσή του. 2) Η δομή του περιοδικού συστήματος από τη σκοπιά της δομής του ατόμου 3) Η περιοδικότητα των αλλαγών στις ιδιότητες του ατόμου: ενέργεια ιοντισμού, ηλεκτραρνητικότητα, ενέργεια σημαίνει προς το ηλεκτρόνιο. 4) Κύριες κατηγορίες χημικών ενώσεων. 5) Ταξινόμηση βιογενών στοιχείων. 6) Ποιοτική και ποσοτική περιεκτικότητα σε μακρο- και μικροστοιχεία στο ανθρώπινο σώμα. 7) Τα στοιχεία είναι οργανογόνα.

Περιοδικός νόμος- ένας θεμελιώδης νόμος της φύσης, που ανακαλύφθηκε από τον D.I. Mendeleev το 1869 κατά τη σύγκριση των ιδιοτήτων των χημικών στοιχείων που ήταν γνωστά εκείνη την εποχή και τις τιμές των ατομικών τους μαζών.

Η διατύπωση του περιοδικού νόμου που δόθηκε από τον Δ.Ι. Mendeleev, είπε: οι ιδιότητες των χημικών στοιχείων εξαρτώνται περιοδικά από τις ατομικές μάζες αυτών των στοιχείων. Η σύγχρονη διατύπωση αναφέρει: οι ιδιότητες των χημικών στοιχείων εξαρτώνται περιοδικά από το φορτίο του πυρήνα αυτών των στοιχείων. Μια τέτοια διευκρίνιση χρειαζόταν επειδή τη στιγμή που ο Mendeleev καθιέρωσε τον περιοδικό νόμο, η δομή του ατόμου δεν ήταν ακόμη γνωστή. Μετά την αποσαφήνιση της δομής του ατόμου και τον καθορισμό των μοτίβων τοποθέτησης ηλεκτρονίων σε ηλεκτρονικά επίπεδα, κατέστη σαφές ότι η περιοδική επαναληψιμότητα των ιδιοτήτων των στοιχείων σχετίζεται με την επαναληψιμότητα της δομής των ηλεκτρονικών κελυφών.

Περιοδικός Πίνακας– μια γραφική αναπαράσταση του περιοδικού νόμου, η ουσία του οποίου είναι ότι με την αύξηση του φορτίου του πυρήνα, η δομή του ηλεκτρονικού κελύφους των ατόμων επαναλαμβάνεται περιοδικά, πράγμα που σημαίνει ότι οι ιδιότητες των χημικών στοιχείων και των ενώσεων τους θα αλλάζουν περιοδικά .

Οι ιδιότητες των στοιχείων, καθώς και οι μορφές και οι ιδιότητες των ενώσεων των στοιχείων, εξαρτώνται περιοδικά από τα φορτία των πυρήνων και των ατόμων.

Ενέργεια ιονισμού– ένας τύπος ενέργειας δέσμευσης, αντιπροσωπεύει τη μικρότερη ενέργεια που απαιτείται για την απομάκρυνση ενός ηλεκτρονίου από ένα ελεύθερο άτομο στη χαμηλότερη ενεργειακή του κατάσταση (γη) έως το άπειρο.

Η ενέργεια ιοντισμού είναι ένα από τα κύρια χαρακτηριστικά ενός ατόμου, από το οποίο εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό η φύση και η ισχύς των χημικών δεσμών που σχηματίζονται από το άτομο. Οι αναγωγικές ιδιότητες της αντίστοιχης απλής ουσίας εξαρτώνται επίσης σημαντικά από την ενέργεια ιοντισμού του ατόμου. Η ενέργεια ιονισμού των στοιχείων μετριέται σε ηλεκτρονβολτ ανά άτομο ή τζάουλ ανά γραμμομόριο.

Συγγένεια ηλεκτρονίων- ενέργεια που απελευθερώνεται ή απορροφάται λόγω της προσθήκης ενός ηλεκτρονίου σε ένα απομονωμένο άτομο σε αέρια κατάσταση. Εκφράζεται σε kilojoules ανά mol (kJ/mol) ή ηλεκτρονιοβολτ (eV). Εξαρτάται από τους ίδιους παράγοντες με την ενέργεια ιοντισμού.

Ηλεκτραρνητικότητα- τη σχετική ικανότητα των ατόμων ενός στοιχείου να προσελκύουν ηλεκτρόνια προς τον εαυτό τους σε οποιοδήποτε περιβάλλον. Εξαρτάται άμεσα από την ακτίνα ή το μέγεθος του ατόμου. Όσο μικρότερη είναι η ακτίνα, τόσο πιο έντονα θα προσελκύει ηλεκτρόνια από άλλο άτομο. Επομένως, όσο ψηλότερα και πιο δεξιά βρίσκεται ένα στοιχείο στον περιοδικό πίνακα, τόσο μικρότερη είναι η ακτίνα του και τόσο μεγαλύτερη είναι η ηλεκτραρνητικότητα του. Ουσιαστικά, η ηλεκτραρνητικότητα καθορίζει τον τύπο του χημικού δεσμού.

Χημική ένωση- μια σύνθετη ουσία που αποτελείται από χημικά συνδεδεμένα άτομα δύο ή περισσότερων στοιχείων. Χωρίζονται σε κατηγορίες: ανόργανες και οργανικές.

ΟΡΓΑΝΙΚΕΣ ΕΝΩΣΕΙΣ– κατηγορία χημικών ενώσεων που περιέχουν άνθρακα (υπάρχουν εξαιρέσεις). Οι κύριες ομάδες οργανικών ενώσεων: υδρογονάνθρακες, αλκοόλες, αλδεΰδες, κετόνες, καρβοξυλικά οξέα, αμίδια, αμίνες.

Ανόργανες ενώσεις– χημική ένωση που δεν είναι οργανική, δηλαδή δεν περιέχει άνθρακα. Οι ανόργανες ενώσεις δεν έχουν τον ανθρακικό σκελετό που είναι χαρακτηριστικό των οργανικών ενώσεων. Διακρίνονται σε απλά και σύνθετα (οξείδια, βάσεις, οξέα, άλατα).

Χημικό στοιχείο– μια συλλογή ατόμων με το ίδιο πυρηνικό φορτίο και αριθμό πρωτονίων, που συμπίπτουν με τον σειριακό (ατομικό) αριθμό στον περιοδικό πίνακα. Κάθε χημικό στοιχείο έχει τη δική του λατινική ονομασία και χημικό σύμβολο, που αποτελείται από ένα ή ένα ζευγάρι λατινικά γράμματα, που ρυθμίζονται από την IUPAC και αναφέρονται στον πίνακα του Περιοδικού Πίνακα Στοιχείων του Mendeleev.

Περισσότερα από 70 στοιχεία έχουν βρεθεί στη ζωντανή ύλη.

ΘΡΕΠΤΙΚΕΣ ουσιες- στοιχεία απαραίτητα για να χτίσει και να λειτουργήσει το σώμα κύτταρα και όργανα. Υπάρχουν διάφορες ταξινομήσεις θρεπτικών συστατικών:

Α) Σύμφωνα με τον λειτουργικό τους ρόλο:

1) οργανογόνα, το 97% αυτών στο σώμα (C, H, O, N, P, S).

2) στοιχεία του υποβάθρου του ηλεκτρολύτη (Na, K, Ca, Mg, Cl). Αυτά τα μεταλλικά ιόντα αντιπροσωπεύουν το 99% της συνολικής περιεκτικότητας σε μέταλλα στο σώμα.

3) μικροστοιχεία - βιολογικά ενεργά άτομα των κέντρων ενζύμων και ορμονών (μετάλλων μετάπτωσης).

Β) Σύμφωνα με τη συγκέντρωση των στοιχείων στο σώμα:

1) μακροστοιχεία – η περιεκτικότητα υπερβαίνει το 0,01% του σωματικού βάρους (Fe, Zn, I, Cu, Mn, Cr, F, Mo, Co, Ni, B, V, Si, Al, Ti, Sr, Se, Rb, Li)

2) μικροστοιχεία - η περιεκτικότητα είναι περίπου 0,01%. Τα περισσότερα βρίσκονται κυρίως στον ηπατικό ιστό. Ορισμένα μικροστοιχεία δείχνουν συγγένεια για ορισμένους ιστούς (ιώδιο - στον θυρεοειδή αδένα, φθόριο - στο σμάλτο των δοντιών, ψευδάργυρος - στο πάγκρεας, μολυβδαίνιο - στα νεφρά). (Ca, Mg, Na, K, P, Cl, S).

3) υπερμικροστοιχεία – περιεκτικότητα μικρότερη από 10-5%. Τα δεδομένα για την ποσότητα και τον βιολογικό ρόλο πολλών στοιχείων δεν έχουν πλήρως προσδιοριστεί.

Όργανα αποθήκευσης μικροστοιχείων:

Fe - Συσσωρεύεται σε ερυθρά αιμοσφαίρια, σπλήνα, ήπαρ

K - Συσσωρεύεται στην καρδιά, τους σκελετικούς και λείους μύες, το πλάσμα του αίματος, τον νευρικό ιστό, τα νεφρά.

Mn - όργανα αποθήκης: οστά, συκώτι, υπόφυση.

P - όργανα αποθήκης: οστά, πρωτεϊνικές ουσίες.

Ca - όργανα αποθήκης: οστά, αίμα, δόντια.

Zn - όργανα αποθήκης: ήπαρ, προστάτης, αμφιβληστροειδής.

I - Όργανα αποθήκης: θυρεοειδής αδένας.

Si - όργανα αποθήκης: συκώτι, μαλλιά, φακός ματιών.

Mg - όργανα αποθήκης: βιολογικά υγρά, ήπαρ

Cu - όργανα αποθήκευσης: οστά, ήπαρ, χοληδόχος κύστη

S - όργανα αποθήκης: συνδετικός ιστός

Ni - όργανα αποθήκης: πνεύμονες, συκώτι, νεφροί, πάγκρεας, πλάσμα αίματος.

Βιολογικός ρόλος των μακρο- και μικροστοιχείων:

Fe - συμμετέχει στην αιμοποίηση, την αναπνοή, τις ανοσοβιολογικές και οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις. Με ανεπάρκεια, αναπτύσσεται αναιμία.

Κ - συμμετέχει στην ούρηση, στην εμφάνιση δυναμικών δράσης, στη διατήρηση της οσμωτικής πίεσης, στην πρωτεϊνική σύνθεση.

Mn - Επηρεάζει την ανάπτυξη του σκελετού, συμμετέχει σε ανοσολογικές αντιδράσεις, αιμοποίηση και ιστική αναπνοή.

Το P - συνδυάζει διαδοχικά νουκλεοτίδια στους κλώνους DNA και RNA. Το ATP χρησιμεύει ως ο κύριος ενεργειακός φορέας των κυττάρων. Σχηματίζει κυτταρικές μεμβράνες. Η αντοχή των οστών καθορίζεται από την παρουσία φωσφορικών αλάτων σε αυτά.

Ca - συμμετέχει στην εμφάνιση νευρικής διέγερσης, στις λειτουργίες πήξης του αίματος και παρέχει ωσμωτική πίεση του αίματος.

Συν-Ιστοί στους οποίους συνήθως συσσωρεύεται το μικροστοιχείο: αίμα, σπλήνα, οστά, ωοθήκες, ήπαρ, υπόφυση. Διεγείρει την αιμοποίηση, συμμετέχει στη σύνθεση πρωτεϊνών και στο μεταβολισμό των υδατανθράκων.

Zn - συμμετέχει στην αιμοποίηση, συμμετέχει στη δραστηριότητα των ενδοκρινών αδένων.

I - Απαραίτητο για τη φυσιολογική λειτουργία του θυρεοειδούς αδένα, επηρεάζει τις νοητικές ικανότητες.

Si - προάγει τη σύνθεση κολλαγόνου και το σχηματισμό χόνδρινου ιστού.

Mg - συμμετέχει σε διάφορες μεταβολικές αντιδράσεις: σύνθεση ενζύμων, πρωτεϊνών κ.λπ. συνένζυμο για τη σύνθεση βιταμινών Β.

Cu - Επηρεάζει τη σύνθεση της αιμοσφαιρίνης, των ερυθρών αιμοσφαιρίων, των πρωτεϊνών, του συνενζύμου για τη σύνθεση των βιταμινών Β.

S - Επηρεάζει την κατάσταση του δέρματος.

Ag - Αντιμικροβιακή δράση

Ni - διεγείρει τη σύνθεση αμινοξέων στο κύτταρο, αυξάνει τη δραστηριότητα της πεψίνης, ομαλοποιεί την περιεκτικότητα σε αιμοσφαιρίνη, βελτιώνει την παραγωγή πρωτεϊνών του πλάσματος.

Οργανογενή στοιχεία- χημικά στοιχεία που αποτελούν τη βάση των οργανικών ενώσεων (C, H, O, N, S, P). Στη βιολογία τέσσερα στοιχεία ονομάζονται οργανογενή, τα οποία μαζί αποτελούν περίπου το 96-98% της μάζας των ζωντανών κυττάρων (C, H, O, N).

Ανθρακας- το πιο σημαντικό χημικό στοιχείο για οργανικές ενώσεις. Οι οργανικές ενώσεις εξ ορισμού είναι ενώσεις του άνθρακα. Είναι τετρασθενές και είναι ικανό να σχηματίζει ισχυρούς ομοιοπολικούς δεσμούς μεταξύ τους.

Ρόλος υδρογόνοστις οργανικές ενώσεις συνίσταται κυρίως στη δέσμευση εκείνων των ηλεκτρονίων ατόμων άνθρακα που δεν συμμετέχουν στο σχηματισμό δεσμών μεταξύ άνθρακα στη σύνθεση των πολυμερών. Ωστόσο, το υδρογόνο εμπλέκεται στο σχηματισμό μη ομοιοπολικών δεσμών υδρογόνου.

Μαζί με τον άνθρακα και το υδρογόνο, οξυγόνοπεριλαμβάνεται σε πολλές οργανικές ενώσεις ως μέρος τέτοιων λειτουργικών ομάδων όπως υδροξύλιο, καρβονύλιο, καρβοξυλικό και τα παρόμοια.

Αζωτοσυχνά περιλαμβάνονται σε οργανικές ουσίες με τη μορφή αμινομάδας ή ετερόκυκλου. Είναι υποχρεωτικό χημικό στοιχείο στη σύνθεση. Το άζωτο είναι επίσης μέρος των αζωτούχων βάσεων, τα υπολείμματα των οποίων περιέχονται σε νουκλεοσίτες και νουκλεοτίδια.

Θείοείναι μέρος ορισμένων αμινοξέων, ιδιαίτερα της μεθειονίνης και της κυστεΐνης. Στις πρωτεΐνες, δημιουργούνται δισουλφιδικοί δεσμοί μεταξύ των ατόμων θείου των υπολειμμάτων κυστεΐνης, εξασφαλίζοντας το σχηματισμό μιας τριτοταγούς δομής.

Φωσφορικό άλαςομάδες, δηλαδή τα υπολείμματα ορθοφωσφορικού οξέος αποτελούν μέρος τέτοιων οργανικών ουσιών όπως τα νουκλεοτίδια, τα νουκλεϊκά οξέα, τα φωσφολιπίδια, οι φωσφοπρωτεΐνες.

Εργασία 2,3,4

Βιογενή s- και p-στοιχεία. Σχέση μεταξύ της ηλεκτρονικής δομής των στοιχείων s και p και των βιολογικών λειτουργιών τους. Οι ενώσεις s- και p- στην ιατρική.

Τα στοιχεία p του περιοδικού πίνακα περιλαμβάνουν στοιχεία με υποεπίπεδο σθένους p. Αυτά τα στοιχεία βρίσκονται σε ομάδες III, IV, V, VI, VII, VIII, κύριες υποομάδες. Κατά τη διάρκεια της περιόδου, οι τροχιακές ακτίνες των ατόμων μειώνονται με την αύξηση του ατομικού αριθμού, αλλά γενικά αυξάνονται. Στις υποομάδες στοιχείων, καθώς αυξάνεται ο αριθμός των στοιχείων, τα μεγέθη των ατόμων γενικά αυξάνονται και μειώνονται. p-στοιχεία της ομάδας IIIΤα στοιχεία p της ομάδας III περιλαμβάνουν το γάλλιο Ga, το ίνδιο In και το θάλλιο Tl. Από τη φύση αυτών των στοιχείων, το βόριο είναι ένα τυπικό αμέταλλο, τα υπόλοιπα είναι μέταλλα. Μέσα στην υποομάδα υπάρχει μια απότομη μετάβαση από τα μη μέταλλα στα μέταλλα. Οι ιδιότητες και η συμπεριφορά του βορίου είναι παρόμοιες, η οποία είναι το αποτέλεσμα της διαγώνιας συγγένειας των στοιχείων στον περιοδικό πίνακα, σύμφωνα με την οποία μια μετατόπιση σε μια περίοδο προς τα δεξιά προκαλεί αύξηση του μη μεταλλικού χαρακτήρα και προς τα κάτω στην ομάδα - α μεταλλικό χαρακτήρα, επομένως στοιχεία με παρόμοιες ιδιότητες βρίσκονται διαγώνια το ένα δίπλα στο άλλο, για παράδειγμα Li και Mg, Ber και Al, B και Si.

Η ηλεκτρονική δομή των υποεπιπέδων σθένους των ατόμων των στοιχείων p της ομάδας III στη θεμελιώδη κατάσταση έχει τη μορφή ns 2 np 1 . Σε ενώσεις, το βόριο και το τρισθενές, το γάλλιο και το ίνδιο, επιπλέον, μπορούν να σχηματίσουν ενώσεις με +1, και για το θάλλιο το τελευταίο είναι αρκετά χαρακτηριστικό.

p-στοιχεία της ομάδας VIIIΤα στοιχεία p της ομάδας VIII περιλαμβάνουν ήλιο He, νέο Ne, αργό Ar, κρυπτό Kr, ξένο Xe και ραδόνιο Rh, που αποτελούν την κύρια υποομάδα. Τα άτομα αυτών των στοιχείων έχουν πλήρη εξωτερικά ηλεκτρονικά στρώματα, επομένως η ηλεκτρονική διαμόρφωση των υποεπιπέδων σθένους των ατόμων τους στη θεμελιώδη κατάσταση είναι 1s 2 (He) και ns 2 np 6 (άλλα στοιχεία). Λόγω της πολύ υψηλής σταθερότητας των ηλεκτρονικών διαμορφώσεων, χαρακτηρίζονται γενικά από υψηλές ενέργειες ιονισμού και χημική αδράνεια, γι' αυτό και ονομάζονται ευγενή (αδρανή) αέρια. Σε ελεύθερη κατάσταση, υπάρχουν με τη μορφή ατόμων (μονατομικά μόρια). Τα άτομα του ηλίου (1s 2), του νέου (2s 2 2p 6) και του αργού (3s 2 3p 6) έχουν μια ιδιαίτερα σταθερή ηλεκτρονική δομή, επομένως οι ενώσεις τύπου σθένους είναι άγνωστες για αυτά.

Το κρυπτόν (4s 2 4p 6), το ξένο (5s 2 5p 6) και το ραδόνιο (6s 2 6p 6) διαφέρουν από τα προηγούμενα ευγενή αέρια ως προς τα μεγαλύτερα ατομικά τους μεγέθη και, κατά συνέπεια, τις χαμηλότερες ενέργειες ιονισμού. Είναι ικανά να σχηματίζουν ενώσεις που συχνά έχουν χαμηλή σταθερότητα.

Η συμμετοχή ενός στοιχείου στην ηλεκτρονική οικογένεια καθορίζεται από τη φύση της πλήρωσης των υποεπιπέδων ενέργειας:

s-στοιχεία – πλήρωση του εξωτερικού υποεπίπεδου s παρουσία δύο ή οκτώ ηλεκτρονίων στο προ-εξωτερικό επίπεδο, για παράδειγμα:

Li 1s 2 2s 2

μικρό-τα στοιχεία είναι ενεργά μέταλλα, των οποίων οι χαρακτηριστικές καταστάσεις οξείδωσης είναι αριθμητικά ίσες με τον αριθμό των ηλεκτρονίων στο τελευταίο επίπεδο:

1 για αλκαλιμέταλλα και +2 για στοιχεία της δεύτερης ομάδας

p-στοιχεία – γεμίζοντας το εξωτερικό υποεπίπεδο p, για παράδειγμα:

F 1s 2 2s 2 2p5

Τα στοιχεία B έως Ne περιλαμβάνουν την πρώτη σειρά Π-στοιχεία (στοιχεία των κύριων υποομάδων), στα άτομα των οποίων τα ηλεκτρόνια που βρίσκονται πιο μακριά από τον πυρήνα βρίσκονται στο δεύτερο υποεπίπεδο του εξωτερικού ενεργειακού επιπέδου.

d-elements – πλήρωση του προ-εξωτερικού d-υποεπιπέδου, για παράδειγμα:

V 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 3

Τα στοιχεία d ανήκουν σε μέταλλα.

f-elements – συμπληρώνοντας το υποεπίπεδο f του δεύτερου επιπέδου έξω, για παράδειγμα:

Nd 1s 2 2s 2 2p 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3s 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4στ 4

Τα στοιχεία f είναι στοιχεία της οικογένειας ακτινιδών και λανθανιδών.

Η κβαντομηχανική, συγκρίνοντας τις ηλεκτρονικές διαμορφώσεις των ατόμων, καταλήγει στα ακόλουθα θεωρητικά συμπεράσματα:

1. Η δομή του εξωτερικού κελύφους ενός ατόμου είναι μια περιοδική συνάρτηση του αριθμού φορτίου του ατόμου Z.

2. Εφόσον οι χημικές ιδιότητες ενός ατόμου καθορίζονται από τη δομή του εξωτερικού κελύφους, προκύπτει από την προηγούμενη παράγραφο: οι χημικές ιδιότητες των στοιχείων εξαρτώνται περιοδικά από το φορτίο του πυρήνα.

Ερωτήσεις ελέγχου

1. Πυρηνικό μοντέλο της δομής του ατόμου. Ισότοπα (ραδιονουκλίδια).

2. Κβαντικό - μηχανικό μοντέλο της δομής του ατόμου.

3. Κβαντικοί αριθμοί (κύριοι, τροχιακοί, μαγνητικός, σπιν).

4. Η δομή των ηλεκτρονικών κελυφών των ατόμων. Αρχή Pauli. Αρχή της ελάχιστης ενέργειας. Ο κανόνας του Hund.

5. Ηλεκτρονικοί συντακτικοί τύποι ατόμων. Υβριδισμός ατομικών τροχιακών.

6. Χαρακτηριστικά του ατόμου. Ατομική ακτίνα. Ηλεκτραρνητικότητα. Συγγένεια ηλεκτρονίων. Ενέργεια ιονισμού. S, p, d, f – οικογένειες ηλεκτρονίων ατόμων.

Τυπικές εργασίες

Πρόβλημα Νο. 1. Οι ακτίνες των ιόντων Na + και Cu + είναι ίδιες (0,098 nm). Εξηγήστε τη διαφορά στα σημεία τήξης του χλωριούχου νατρίου (801°C) και του χλωριούχου χαλκού(Ι) (430°C).

Με τα ίδια φορτία και μεγέθη των ιόντων Na + και Cu +, το ιόν Cu + έχει ένα εξωτερικό περίβλημα 18 ηλεκτρονίων και πολώνει πιο έντονα το ανιόν Cl-από το ιόν Na +, το οποίο έχει την ηλεκτρονική δομή ενός ευγενούς αερίου. Επομένως, στο χλωριούχο χαλκό(Ι), ως αποτέλεσμα της πόλωσης, μεγαλύτερο μέρος του ηλεκτρονικού φορτίου μεταφέρεται από το ανιόν στο κατιόν από ό,τι στο χλωριούχο νάτριο. Τα αποτελεσματικά φορτία των ιόντων σε έναν κρύσταλλο CuCl γίνονται μικρότερα από το NaCl και η ηλεκτροστατική αλληλεπίδραση μεταξύ τους γίνεται πιο αδύναμη. Αυτό εξηγεί το χαμηλότερο σημείο τήξης του CuCl σε σύγκριση με το NaCl, του οποίου το κρυσταλλικό πλέγμα είναι κοντά στον καθαρά ιοντικό τύπο.

Εργασία Νο. 2. Πώς υποδεικνύεται η κατάσταση ενός ηλεκτρονίου: α) με n=4,L=2; β) με n=5,L=3.

Λύση: Όταν γράφετε μια ενεργειακή κατάσταση, ο αριθμός του επιπέδου (n) υποδεικνύεται με έναν αριθμό και η φύση του υποεπιπέδου (s, p, d, f) με ένα γράμμα. Για n=4 και L=2 γράφουμε 4d; για n=5 και L=3 γράφουμε 5f.

Πρόβλημα Νο. 3. Πόσα τροχιακά αντιστοιχούν συνολικά στο τρίτο ενεργειακό επίπεδο; Πόσα ηλεκτρόνια υπάρχουν σε αυτό το επίπεδο; Σε πόσα υποεπίπεδα χωρίζεται αυτό το επίπεδο;

Λύση: Για το τρίτο ενεργειακό επίπεδο n=3, ο αριθμός των ατομικών τροχιακών είναι 9(3 2), το οποίο

είναι το άθροισμα του 1(s) +3(p) +5(d)=9. Σύμφωνα με την αρχή Pauli, ο αριθμός των ηλεκτρονίων σε αυτό το επίπεδο είναι 18. Το τρίτο επίπεδο ενέργειας χωρίζεται σε τρία υποεπίπεδα: s, p, d (ο αριθμός των υποεπίπεδων συμπίπτει με τον αριθμό των τιμών του κύριου κβαντικού αριθμού) .

Εργασία Νο. 4. Σε ποιες ηλεκτρονικές οικογένειες ταξινομούνται τα χημικά στοιχεία;

Λύση: Όλα τα χημικά στοιχεία μπορούν να ταξινομηθούν σε 4 τύπους ανάλογα με τη φύση των υποεπιπέδων που γεμίζονται:

Τα στοιχεία s γεμίζουν το υποεπίπεδο ns με ηλεκτρόνια.

p-στοιχεία - γεμίστε το υποεπίπεδο np με ηλεκτρόνια.

d-στοιχεία - γεμίστε το (n-1)d υποεπίπεδο με ηλεκτρόνια.

f-στοιχεία – γεμίστε το υποεπίπεδο (n-2)f με ηλεκτρόνια.

Πρόβλημα Νο. 5. Ποιο υποεπίπεδο γεμίζει το άτομο με ηλεκτρόνια μετά την πλήρωση του υποεπίπεδου: α) 4p; β) 4s

Λύση: Α) το υποεπίπεδο 4p αντιστοιχεί στο άθροισμα (n+1) ίσο με 4+1=5. Το ίδιο άθροισμα χαρακτηρίζει τα υποεπίπεδα 3d (3+2=5) και 5s (5+0=5). Ωστόσο, η κατάσταση 3d αντιστοιχεί σε μικρότερη τιμή n (n=3) από την κατάσταση 4p, επομένως το υποεπίπεδο 3d θα συμπληρωθεί νωρίτερα από το υποεπίπεδο 4p. Κατά συνέπεια, αφού συμπληρωθεί το υποεπίπεδο 4p, θα συμπληρωθεί το υποεπίπεδο 5s, το οποίο αντιστοιχεί σε μεγαλύτερη τιμή n(n=5) κατά ένα.

Β) το υποεπίπεδο 4s αντιστοιχεί στο άθροισμα n+1=4+0=4. Το ίδιο άθροισμα n+1 χαρακτηρίζει το υποεπίπεδο 3p, αλλά η πλήρωση αυτού του υποεπιπέδου προηγείται της πλήρωσης του υποεπίπεδου 4s, επειδή το τελευταίο αντιστοιχεί σε μεγαλύτερη τιμή του κύριου κβαντικού αριθμού. Συνεπώς, μετά το υποεπίπεδο 4s, θα συμπληρωθεί ένα υποεπίπεδο με το άθροισμα (n+1)=5, και από όλους τους πιθανούς συνδυασμούς n+l που αντιστοιχούν σε αυτό το άθροισμα (n=3, l=2, n=4, l= 1, n=5 , l=0), θα πραγματοποιηθεί πρώτα ο συνδυασμός με τη μικρότερη τιμή του κύριου κβαντικού αριθμού, δηλαδή μετά το υποεπίπεδο 4s θα συμπληρωθεί το 3d υποεπίπεδο.

Συμπέρασμα: έτσι, η πλήρωση του υποεπίπεδου d υστερεί κατά ένα κβαντικό επίπεδο, η πλήρωση του υποεπίπεδου f υστερεί κατά δύο κβαντικά επίπεδα.

Για να γράψετε τον ηλεκτρονικό τύπο ενός στοιχείου, πρέπει: να υποδείξετε τον αριθμό του ενεργειακού επιπέδου με αραβικούς αριθμούς, να γράψετε την τιμή γράμματος του υποεπίπεδου και να γράψετε τον αριθμό των ηλεκτρονίων ως εκθέτη.

Για παράδειγμα: 26 Fe 4 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 6

Ο ηλεκτρονικός τύπος καταρτίζεται λαμβάνοντας υπόψη τον ανταγωνισμό των υποεπιπέδων, δηλ. κανόνες ελάχιστης ενέργειας. Χωρίς να ληφθεί υπόψη το τελευταίο, θα γραφεί ο ηλεκτρονικός τύπος: 26 Fe 4 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2.

Πρόβλημα Νο. 6. Η ηλεκτρονική δομή ενός ατόμου περιγράφεται με τον τύπο 1s22s22p63s23d74s2. Τι στοιχείο είναι αυτό;

Λύση: Το στοιχείο αυτό ανήκει στον ηλεκτρονικό τύπο των d-στοιχείων της 4ης περιόδου, γιατί το 3d υποεπίπεδο δημιουργείται από ηλεκτρόνια. ο αριθμός των ηλεκτρονίων 3d 7 δείχνει ότι είναι το έβδομο στοιχείο στη σειρά. Ο συνολικός αριθμός ηλεκτρονίων είναι 27, που σημαίνει ότι ο ατομικός αριθμός είναι 27. Αυτό το στοιχείο είναι το κοβάλτιο.

Εργασίες δοκιμής

Διάλεξε την σωστή απάντηση

01. Ο ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟΣ ΤΥΠΟΣ ΤΟΥ ΣΤΟΙΧΕΙΟΥ ΕΙΝΑΙ ... 5S 2 4D 4. ΔΕΙΧΝΟΝΤΑΣ ΤΟΝ ΑΡΙΘΜΟ ΤΩΝ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΩΝ ΣΤΟ ΕΞΩΤΕΡΙΚΟ ΕΠΙΠΕΔΟ

02. ΜΠΟΡΟΥΝ ΝΑ ΥΠΑΡΧΟΥΝ ΣΕ ΕΝΑ ΑΤΟΜΟ ΔΥΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑ ΜΕ ΤΟ ΙΔΙΟ ΣΥΝΟΛΟ ΚΑΙ ΤΩΝ ΤΕΣΣΕΡΩΝ ΚΒΑΝΤΙΚΩΝ ΑΡΙΘΜΩΝ;

1) δεν μπορώ

Αυτοί μπορούν

3) μπορεί μόνο σε διεγερμένη κατάσταση

4) μπορεί μόνο σε κανονική (μη διεγερμένη) κατάσταση

03. ΠΟΙΟ ΥΠΟ ΕΠΙΠΕΔΟ ΓΕΜΕΤΑΙ ΜΕΤΑ ΤΟ ΥΠΟ ΕΠΙΠΕΔΟ 4Δ;

04. Ο ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟΣ ΤΥΠΟΣ ΤΟΥ ΣΤΟΙΧΕΙΟΥ ΕΙΝΑΙ: 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2. ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΤΕ ΤΟΝ ΑΡΙΘΜΟ ΤΩΝ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΩΝ ΣΤΗΝΟΥ

05. Ο ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟΣ ΤΥΠΟΣ ΤΟΥ ΣΤΟΙΧΕΙΟΥ ΕΙΝΑΙ: 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 6 4S 2 3D 7. ΤΙ ΣΤΟΙΧΕΙΟ ΕΙΝΑΙ ΑΥΤΟ;

06. ΠΟΙΟ ΥΠΟ ΕΠΙΠΕΔΟ ΓΕΜΕΤΑΙ ΠΡΙΝ ΤΟ 4Δ ΥΠΟ ΕΠΙΠΕΔΟ;

07. ΑΝΑΜΕΣΑ ΤΙΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΕΙΣ ΠΟΥ ΠΑΡΑΓΡΑΦΟΝΤΑΙ ΠΑΡΑΚΑΤΩ, ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΤΕ ΤΟ ΑΔΥΝΑΤΟ

08. Η ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΔΟΜΗ ΕΝΟΣ ΑΤΟΜΟΥ ΣΤΟΙΧΕΙΟΥ ΕΚΦΡΑΖΕΤΑΙ ΜΕ ΤΟΝ ΤΥΠΟ: 5S 2 4D 3. ΚΑΘΟΡΙΣΤΕ ΤΙ ΣΤΟΙΧΕΙΟ ΕΙΝΑΙ.

Τα στοιχεία στον περιοδικό πίνακα του Mendeleev χωρίζονται σε s-, p-, d-στοιχεία. Αυτή η διαίρεση πραγματοποιείται με βάση το πόσα επίπεδα έχει το κέλυφος ηλεκτρονίων του ατόμου ενός στοιχείου και σε ποιο επίπεδο τελειώνει η πλήρωση του κελύφους με ηλεκτρόνια.

ΠΡΟΣ ΤΗΝ s-στοιχείαπεριλαμβάνει στοιχεία Ομάδες IA – αλκαλιμέταλλα. Ηλεκτρονικός τύπος του κελύφους σθένους ατόμων αλκαλιμετάλλου ns1. Η σταθερή κατάσταση οξείδωσης είναι +1. Στοιχεία ΙΑ-ομάδεςέχουν παρόμοιες ιδιότητες λόγω της παρόμοιας δομής του κελύφους ηλεκτρονίων. Καθώς η ακτίνα στην ομάδα Li-Fr αυξάνεται, ο δεσμός μεταξύ του ηλεκτρονίου σθένους και του πυρήνα εξασθενεί και η ενέργεια ιονισμού μειώνεται. Τα άτομα των αλκαλικών στοιχείων εγκαταλείπουν εύκολα το ηλεκτρόνιο σθένους τους, το οποίο τα χαρακτηρίζει ως ισχυρούς αναγωγικούς παράγοντες.

Οι αναγωγικές ιδιότητες αυξάνονται με την αύξηση του σειριακού αριθμού.

ΠΡΟΣ ΤΗΝ p-στοιχείαπεριλαμβάνει 30 στοιχεία IIIA-VIIIA-ομάδεςΠεριοδικός Πίνακας; Τα στοιχεία p εντοπίζονται στη δεύτερη και τρίτη ελάσσονα περίοδο, καθώς και στην τέταρτη έως έκτη μείζονα περίοδο. Στοιχεία IIIA-ομάδεςέχουν ένα ηλεκτρόνιο στο τροχιακό p. ΣΕ IVA-VIIIA-ομάδεςπαρατηρείται η πλήρωση του υποεπίπεδου p με έως και 6 ηλεκτρόνια. Γενικός ηλεκτρονικός τύπος p-στοιχείων ns2np6. Σε περιόδους με αυξανόμενο πυρηνικό φορτίο, οι ατομικές και ιονικές ακτίνες των στοιχείων p μειώνονται, η ενέργεια ιονισμού και η συγγένεια ηλεκτρονίων αυξάνονται, η ηλεκτραρνητικότητα αυξάνεται, η οξειδωτική δράση των ενώσεων και οι μη μεταλλικές ιδιότητες των στοιχείων αυξάνονται. Σε ομάδες, οι ακτίνες των ατόμων αυξάνονται. Από στοιχεία 2p σε στοιχεία 6p, η ενέργεια ιονισμού μειώνεται. Οι μεταλλικές ιδιότητες του στοιχείου p στην ομάδα αυξάνονται με την αύξηση του ατομικού αριθμού.

ΠΡΟΣ ΤΗΝ d-στοιχείαΥπάρχουν 32 στοιχεία του περιοδικού πίνακα IV–VII μεγάλες περίοδοι. ΣΕ IIIB-ομάδαΤα άτομα έχουν το πρώτο ηλεκτρόνιο στο d-τροχιακό, στις επόμενες Β-ομάδες το d-υποεπίπεδο είναι γεμάτο με έως και 10 ηλεκτρόνια. Γενικός τύπος για το εξωτερικό κέλυφος ηλεκτρονίων (n-1)dansb, όπου a=1?10, b=1?2. Με την αύξηση του τακτικού αριθμού, οι ιδιότητες των στοιχείων d αλλάζουν ελαφρώς. Τα στοιχεία d αυξάνονται αργά στην ατομική ακτίνα και έχουν επίσης ένα μεταβλητό σθένος που σχετίζεται με την ατελότητα του εξωτερικού υποεπίπεδου d-ηλεκτρονίου. Σε χαμηλότερες καταστάσεις οξείδωσης, τα στοιχεία d εμφανίζουν μεταλλικές ιδιότητες· με αύξηση του ατομικού αριθμού στις ομάδες Β, μειώνονται. Σε διαλύματα, τα στοιχεία d με την υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης εμφανίζουν όξινες και οξειδωτικές ιδιότητες και αντίστροφα σε χαμηλότερες καταστάσεις οξείδωσης. Στοιχεία με ενδιάμεσες καταστάσεις οξείδωσης εμφανίζουν αμφοτερικές ιδιότητες.

8. Ομοιοπολικός δεσμός. Μέθοδος δεσμού σθένους

Ένας χημικός δεσμός που πραγματοποιείται από κοινά ζεύγη ηλεκτρονίων που προκύπτουν στα κελύφη των συνδεδεμένων ατόμων που έχουν αντιπαράλληλα σπιν ονομάζεται ατομικός ή ομοιοπολικός δεσμός.Ο ομοιοπολικός δεσμός είναι δύο ηλεκτρονίων και δύο κέντρων (κρατά τους πυρήνες). Σχηματίζεται από άτομα ενός τύπου - ομοιοπολικής μη πολικό– ένα νέο ζεύγος ηλεκτρονίων, που προκύπτει από δύο ασύζευκτα ηλεκτρόνια, γίνεται κοινό σε δύο άτομα χλωρίου. και άτομα διαφορετικών τύπων, παρόμοια σε χημικό χαρακτήρα - ομοιοπολικά πολικός.Στοιχεία με μεγαλύτερη ηλεκτραρνητικότητα (Cl) θα αποσύρουν κοινά ηλεκτρόνια από στοιχεία με μικρότερη ηλεκτραρνητικότητα (Η). Τα άτομα με ασύζευκτα ηλεκτρόνια που έχουν παράλληλα σπιν απωθούν το ένα το άλλο - δεν εμφανίζεται χημικός δεσμός. Η μέθοδος σχηματισμού ομοιοπολικού δεσμού ονομάζεται μηχανισμός ανταλλαγής.

Ιδιότητες ομοιοπολικών δεσμών. Μήκος συνδέσμου -διαπυρηνική απόσταση. Όσο μικρότερη είναι αυτή η απόσταση, τόσο ισχυρότερος είναι ο χημικός δεσμός. Ενέργεια επικοινωνίας –την ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για να σπάσει ένας δεσμός. Η πολλαπλότητα του δεσμού είναι ευθέως ανάλογη με την ενέργεια του δεσμού και αντιστρόφως ανάλογη με το μήκος του δεσμού. Κατεύθυνση επικοινωνίας –μια συγκεκριμένη διάταξη νεφών ηλεκτρονίων σε ένα μόριο. Διαβρεκτό– την ικανότητα ενός ατόμου να σχηματίζει έναν ορισμένο αριθμό ομοιοπολικών δεσμών. Ένας χημικός δεσμός που σχηματίζεται από επικαλυπτόμενα νέφη ηλεκτρονίων κατά μήκος ενός άξονα που συνδέει τα κέντρα των ατόμων ονομάζεται ?-σύνδεση.Ένας δεσμός που σχηματίζεται από επικαλυπτόμενα νέφη ηλεκτρονίων κάθετα στον άξονα που συνδέει τα κέντρα των ατόμων ονομάζεται ?-σύνδεση. Ο χωρικός προσανατολισμός ενός ομοιοπολικού δεσμού χαρακτηρίζεται από τις γωνίες μεταξύ των δεσμών. Αυτές οι γωνίες ονομάζονται γωνίες δεσμού. Υβριδισμός -η διαδικασία αναδιάρθρωσης νεφών ηλεκτρονίων άνισου σχήματος και ενέργειας, που οδηγεί στο σχηματισμό υβριδικών νεφών πανομοιότυπων στις ίδιες παραμέτρους. Σθένος– αριθμός χημικών δεσμών (ομοιοπολική ), μέσω του οποίου ένα άτομο συνδέεται με άλλα. Τα ηλεκτρόνια που συμμετέχουν στο σχηματισμό χημικών δεσμών ονομάζονται σθένος. Ο αριθμός των δεσμών μεταξύ των ατόμων είναι ίσος με τον αριθμό των μη ζευγαρωμένων ηλεκτρονίων του που συμμετέχουν στο σχηματισμό κοινών ζευγών ηλεκτρονίων, επομένως το σθένος δεν λαμβάνει υπόψη την πολικότητα και δεν έχει πρόσημο. Σε ενώσεις στις οποίες δεν υπάρχει ομοιοπολικός δεσμός, υπάρχει κατάσταση οξείδωσης -το συμβατικό φορτίο ενός ατόμου, με βάση την υπόθεση ότι αποτελείται από θετικά ή αρνητικά φορτισμένα ιόντα. Η έννοια της κατάστασης οξείδωσης ισχύει για τις περισσότερες ανόργανες ενώσεις.