Struktur af det periodiske system D.I. Mendelejev. Typer af periodiske egenskaber ved kemiske elementer.

TEMA 4. Strukturen af det periodiske system af D. I. Mendelejev. Typer af periodicitet i egenskaberne af kemiske grundstoffer.

Eksempel 1 Hvilke højeste og laveste oxidationstrin har arsen, selen og brom?
Sammensæt formler for forbindelser af disse grundstoffer, som svarer til disse oxidationstrin.
Løsning Det højeste oxidationstrin for et grundstof bestemmes af nummeret på den gruppe i det periodiske system, hvor det befinder sig. Det laveste oxidationstrin bestemmes af den hypotetiske ladning, som atomet får ved at optage det antal elektroner, der er nødvendigt for at opnå en stabil ottelektron-konfiguration (ns²np⁶).
Disse grundstoffer befinder sig i hovedgrupperne V, VI og VII og har følgende elektronkonfiguration i den yderste energiniveau: s²p³, s²p⁴, s²p⁵. Følgelig har arsen, selen og brom følgende oxidationstrin i forbindelser:
As +5 (højeste), -3 (laveste) — As₂O₅, AsH₃
Se +6 (højeste), -2 (laveste) — SeO₃, Na₂Se
Br +7 (højeste), -1 (laveste) — KBrO₄, KBr

Eksempel 2 Hvilket grundstof fra den fjerde periode har stærkere udprægede metalliske egenskaber – mangan eller brom?
Løsning Elektronkonfiguration for disse grundstoffer:
25Mn 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁵
35Br 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁵
Mangan er et d-element i VII-gruppe, undergruppe, mens brom er et p-element i VII-gruppe, hovedgruppe. På det yderste energiniveau har mangan to elektroner, mens brom har syv.

Opgaver TIL SELVSTÆNDIG LØSNING

1. Giv den moderne formulering af det periodiske lov. Hvordan adskiller den sig fra den formulering, som D. I. Mendelejev gav?

2. Opdagelsen af hvilke tre grundstoffer var en triumf for den periodiske lov? Hvor præcist stemte egenskaberne af disse grundstoffer og deres simple forbindelser overens med de egenskaber, som D. I. Mendelejev forudsagde?

3. Vis hvordan den periodiske lov illustrerer og bekræfter en af naturens universelle love – loven om overgangen fra kvantitet til kvalitet.

4. Hvordan forklarer atomteorien periodiciteten i ændringer af grundstoffernes egenskaber?

5. Hvad er den fysiske betydning af atomnummeret, og hvorfor bestemmes de kemiske egenskaber i sidste ende af atomkernens ladning?

6. Forklar tre tilfælde (angiv dem), hvor rækkefølgen af grundstoffer i det periodiske system afviger fra stigende atommasse.

7. Hvad er strukturen af det periodiske system? Perioder, grupper og undergrupper. Den fysiske betydning af periode- og gruppenummer.

8. I hvilke tilfælde falder antallet af elementer i en periode sammen med kapaciteten af det energiniveau, der fyldes op, og i hvilke tilfælde ikke? Forklar hvorfor.

9. Hvilket kvantetal svarer periodenumrene til? Giv en definition af en periode ud fra atomteorien.

10. Hvilke perioder i det periodiske system kaldes små, og hvilke kaldes store? Hvad bestemmer antallet af grundstoffer i hver af dem?

11. Angiv de valente elektron-under-niveauer i følgende elektronkonfigurationer af neutrale atomer:
    a) [KL]3s²3p¹
    b) [K]2s²2p⁵
    c) [KLM]4s²4p³
    d) [KL]4s²3d⁸

12. Hvor i det periodiske system befinder ædelgasserne sig? Hvorfor tilhørte de tidligere gruppe 0, og hvad kaldte man dem?

13. Hvorfor placeres brint i både gruppe I og gruppe VII i det periodiske system? Hvilken begrundelse kan gives for hver placering?

14. Hvordan ændres egenskaberne for hovedgruppens grundstoffer i perioder og grupper? Hvad er årsagen til disse ændringer?

15. Hvilken placering har to grundstoffer, hvor det ene har den højeste ioniseringsenergi og elektronegativitet, og det andet de laveste værdier af disse størrelser?

16. I atomer af hvilke grundstoffer sker den såkaldte "elektron-sammenfald" (collapse)? Forklar årsagen til dette fænomen.

17. Under normale forhold findes kun 11 grundstoffer som gasser og 2 som væsker i fri tilstand. Angiv symboler og navne på disse grundstoffer.

18. De valente elektronkonfigurationer for to grundstoffer er:
    a) 3s²3p² og 4s²3d²
    b) 4s²3d³ og 4s²3d¹⁰4p³
    I hvilke perioder og grupper befinder disse grundstoffer sig? Skal de have forskellige egenskaber, selvom de har samme antal valente elektroner?

19. Ved at kende antallet af grundstoffer i hver periode, bestem placeringen i det periodiske system og de vigtigste kemiske egenskaber ud fra atomnummer: 35, 42 og 56.

20. På trods af sin egen formulering placerede D. I. Mendelejev tellur før jod og kobolt før nikkel i systemet. Forklar hvorfor.

21. Hvordan kan den generelle tendens forklares – faldende atomradius med stigende atomnummer i en periode og stigende atomradius med stigende atomnummer i en gruppe?

22. På hvilket grundlag er krom og svovl i samme gruppe i det periodiske system? Hvorfor placeres de i forskellige undergrupper?

23. På hvilket grundlag er fosfor og vanadium i samme gruppe i det periodiske system? Hvorfor placeres de i forskellige undergrupper?

24. Hvilken række af grundstoffer er ordnet efter stigende atomradius:
    a) Na, Mg, Al, Si
    b) C, N, O, F
    c) O, S, Sc, Fe
    d) I, Br, Cl, F

25. Hvad er ligheder og forskelle mellem atomerne:
    a) F og Cl
    b) N og P