Тема урока: Периодичность в
изменении свойств элементов.
(для 10 класса гуманитарного направления)
Цель урока: проверить знания
учащихся ПЗ и ПСХЭ Д.И.Менделеева.
Показать периодичность изменения свойств элементов при движении оп
группе и по периоду.
Оборудование: ПСХЭ Д И Менделеева
Ход урока: 1.Организационный
момент.
2.Работа у доске: разобрать электронное строение атомов,
распределение электронов по
уровням.
3.Объяснение нового материала.
Тип урока - в форме комбинирования
лекции-беседы.
Периодичность - это повторяемость
свойств химических и некоторых физических свойств у простых веществ и их
соединений при изменении порядкового номера элементов. Она связана, в первую
очередь, с повторяемостью электронного строения атомов по мере увеличения
порядкового номера (а, следовательно, заряда ядра и числа электронов в атоме).
Химическая периодичность проявляется
в аналогии химического поведения, однотипности химических реакций. При этом
число валентных электронов, характерные степени окисления, формулы соединений
могут быть разными. Периодически повторяются не только сходные черты, но и
существенные различия химических свойств элементов по мере роста их порядкового
номера. Некоторые физико-химические свойства атомов (потенциал ионизации,
атомный радиус), простых и сложных веществ могут быть не только качественно, но
и количественно представлены в виде зависимостей от порядкового номера
элемента, причем для них периодически проявляются четко выраженные максимумы и
минимумы.
Вертикальная
периодичность Вертикальная периодичность заключается в повторяемости
свойств простых веществ и соединений в вертикальных столбцах Периодической
системы. Это основной вид периодичности, в соответствии с которым все элементы
объединены в группы. Элементы одной группы имеет однотипные электронные
конфигурации. Химия элементов и их соединений обычно рассматривается на основе
этого вида периодичности. Вертикальная периодичность обнаруживается и в
некоторых физических свойствах атомов, например, в энергиях ионизации Ei
(кДж/моль):
Горизонтальная
периодичность Горизонтальная периодичность заключается в появлении
максимальных и минимальных значений свойств простых веществ и соединений в
пределах каждого периода. Она особенно заметна для элементов VIIIБ-группы и
лантаноидов (например, лантаноиды с четными порядковыми номерами более
распространены, чем с нечетными).
В таких физических свойствах, как
энергия ионизации и сродство к электрону, также проявляется горизонтальная
периодичность, связанная с периодическим изменением числа электронов на
последних энергетических подуровнях:
Элемент
|
Li
|
Be
|
B
|
C
|
N
|
O
|
F
|
Ne
|
Ei
|
520
|
900
|
801
|
1086
|
1402
|
1314
|
1680
|
2080
|
Ae
|
−60
|
0
|
−27
|
−122
|
+7
|
−141
|
−328
|
0
|
Электронная формула
(валентные электроны)
|
2s1
|
2s2
|
2s22p1
|
2s22p2
|
2s22p3
|
2s22p4
|
2s22p5
|
2s22p6
|
Число неспаренных
электронов
|
1
|
0
|
1
|
2
|
3
|
2
|
1
|
0
|
Диагональная периодичность Диагональная периодичность -
повторяемость свойств простых веществ и соединений по диагоналям Периодической
системы. Она связана с возрастание неметаллических свойств в периодах слева
направо и в группах снизу вверх. Поэтому литий похож на магний, бериллий на
алюминий, бор на кремний, углерод на фосфор. Так, литий и магний образуют много
алкильных и арильных соединений, которые часто используют в органической химии.
Бериллий и алюминий имеют сходные значения окислительно-восстановительных
потенциалов. Бор и кремний образуют летучие, весьма реакционноспособные
молекулярные гидриды.
Диагональную периодичность не следует
понимать как абсолютное сходства атомных, молекулярных, термодинамических и
других свойств. Та, в своих соединениях атом лития имеет степень окисления
(+I), а атом магния - (+II). Однако свойства ионов Li+ и Mg2+
очень близки, проявляясь, в частности, в малой растворимости карбонатов и
ортофосфатов.
В результате объединения
вертикальной, горизонтальной и диагональной периодичности появляется так
называемая звездная периодичность. Так, свойства германия напоминают свойства
окружающих его галлия, кремния, мышьяка и олова. На основании таких
"геохимических звезд" можно предсказать присутствие элемента в
минералах и рудах.
Вторичная
периодичность Многие свойства элементов в группах изменяются не монотонно,
а периодически, особенно для элементов IIIA-VIIA-групп. Такое явление носит
название вторичной периодичности. Так, германий по своим свойствам больше похож
на углерод, чем на кремний. Известно, что силан реагирует с гидроксид-ионами в
водном растворе с выделением водорода, а метан и германий не взаимодействуют
даже с избытком гидроксид-ионов.Подобные аномалии в химическом поведении
элементов наблюдаются и в других группах. Так, например, для элементов 4-го
периода, находящихся в VA-VIIA-группах, (As, Se, Br) характерна малая
устойчивость соединений в высшей степени окисления. В то время как для фосфора
и сурьмы известны пентафториды, пентахлориды и пентаиодиды, в случае мышьяка до
сих получен только пентафторид. Гексафторид селена менее устойчив, чем
соответствующие фториды серы и теллура. В группе галогенов хлор(VII) и иод(VII)
образуют устойчивые кислородсодержание анионы, тогда как пербромат-ион,
синтезированный лишь в 1968 г., является очень сильным окислителем.Вторичная
периодичность связана, в частности, с относительной инертностью валентных s-электронов
за счет так называемого "проникновения к ядру", поскольку увеличение
электронной плотности вблизи ядра при одном и том же главном квантовом числе
уменьшается в последовательности ns > np > nd > nf.Поэтому
элементы, которые в Периодической системе стоят непосредственно после элементов
со впервые заполненным p-, d- или f-подуровнем,
характеризуются понижением устойчивости их соединений в высшей степени
окисления. Это натрий и магний (идут после элементов с впервые заполненным
р-подуровнем), р-элементы 4-го периода от галлия до криптона (заполнен d-подуровень),
а также послелантаноидные элементы от гафния до радона.
Периодическое
изменение атомных радиусов Согласно представлениям квантовой
механики, атомы не имеют четких границ, однако вероятность найти электрон,
связанный с данным ядром, на определенном расстоянии от этого ядра быстро
убывает с увеличением расстояния. Поэтому атому приписывают некоторый радиус, полагая,
что в сфере этого радиуса заключена бóльшая часть электронной плотности (более
90%).Радиусы атомов элементов находятся в периодической зависимости от их
порядкового номера.
В периодах по мере увеличения заряда
ядра радиусы атомов, в общем, уменьшаются, что связано с усилением притяжения
внешних электронов к ядру. Наибольшее уменьшение атомных радиусов наблюдается у
элементов малых периодов. В группах элементов радиусы атомов, в общем,
увеличиваются, так как растет число электронных слоев. Таким образом, в
изменении атомных радиусов элементов просматриваются разные виды периодичности:
вертикальная, горизонтальная и диагональная.Небольшие размеры атомов элементов
второго периода приводят к устойчивости кратных связей, образованных при
дополнительном перекрывании р-орбиталей, ориентированных перпендикулярно
межъядерной оси. Так, диоксид углерода − газообразные мономер, молекула
которого содержит две двойные связи, а диоксид кремния − кристаллический
полимер со связями Si−O. При комнатной температуре азот существует в виде
устойчивых молекул N2, в которых атомы азота соединены прочной
тройной связью. Белый фосфор состоит из молекул Р4, а черный фосфор
представляет собой полимер.По-видимому, для элементов третьего периода
образование нескольких одинарных связей выгоднее формирования одной кратной
связи. Вследствие дополнительного перекрывания р-орбиталей для углерода
и азота характерны анионы СО32− и NO3−
(форма треугольника), а для кремния и фосфора более устойчивы тетраэдрические
анионы SiO44− и PO43−.
Итоги урока.
Домашнее
задание.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.