La structure du système périodique de Mendeleïev et les types de périodicité des propriétés des éléments chimiques.

TÂCHE 4. Structure du système périodique de D. I. Mendeleïev. Types de périodicité des propriétés des éléments chimiques.

Exemple 1. Quelles sont les plus hautes et les plus basses états d'oxydation de l'arsenic, du sélénium et du brome ?
Écrivez les formules des composés de ces éléments correspondant à ces états d'oxydation.
Solution. L'état d'oxydation le plus élevé d'un élément est déterminé par le numéro du groupe dans lequel il se trouve dans le système périodique de D. I. Mendeleïev. L'état d'oxydation le plus bas est déterminé par la charge hypothétique que l'atome acquiert lorsqu'il absorbe le nombre d'électrons nécessaire pour former une couche électronique stable à huit électrons (ns2np6).
Ces éléments se trouvent respectivement dans les groupes principaux V, VI, VII et ont une structure de niveau énergétique externe s2p3, s2p4, s2p5. Par conséquent, les états d'oxydation de l'arsenic, du sélénium et du brome dans les composés sont les suivants :
As +5 (plus élevé), -3 (plus bas) --- As2O5, AsH3;
Se +6 (plus élevé), -2 (plus bas) --- SeO3, Na2Se;
Br +7 (plus élevé), -1 (plus bas) --- KBrO4, KBr.

Exemple 2. Parmi les éléments du quatrième période, le manganèse ou le brome présente-t-il des propriétés métalliques plus marquées ?
Solution. Les formules électroniques de ces éléments sont les suivantes :
25Mn 1s22s22p63s23p64s23d5
35Br 1s22s22p63s23p64s23d104p5.

Tâches POUR RÉSOLUTION INDIVIDUELLE

1. Donnez la formulation moderne de la loi périodique. En quoi diffère-t-elle de celle donnée par D. I. Mendeleïev ?

2. La découverte de quels trois éléments a constitué un triomphe pour la loi périodique ? Comment les propriétés de ces éléments et de leurs composés les plus simples ont-elles coïncidé avec les prédictions de D. I. Mendeleïev ?

3. Montrez comment la loi périodique illustre et confirme l'une des lois universelles du développement de la nature : la loi du passage de la quantité à la qualité.

4. Comment la théorie de la structure de l'atome explique-t-elle la périodicité des propriétés des éléments chimiques ?

5. Quelle est la signification physique du numéro atomique et pourquoi les propriétés chimiques d'un élément sont-elles finalement déterminées par la charge du noyau de son atome ?

6. Expliquez les trois cas (indiquez-les) où il y a une déviation de la séquence de position des éléments dans le système périodique selon l'augmentation de leurs masses atomiques ?

7. Quelle est la structure du système périodique ? Périodes, groupes et sous-groupes. Signification physique du numéro de période et de groupe.

8. Dans quels cas la capacité de remplissage d'un niveau énergétique et le nombre d'éléments dans une période : a) coïncident ; b) ne coïncident pas ? Expliquez pourquoi.

9. À quels nombres quantiques correspondent les numéros des périodes ? Donnez la définition de la période selon la théorie de la structure de l'atome ?

10. Quelles périodes du système périodique sont appelées petites et lesquelles sont appelées grandes ? En quoi le nombre d'éléments dans chacune d'elles est-il déterminé ?

11. Indiquez les sous-niveaux énergétiques de valence dans les formules électroniques des atomes neutres suivants : a) [KL]3s23p1 ; b) [K]2s22p5 ; c) [KLM]4s24p3 ; d) [KL]4s23d8.

12. Où se trouvent les gaz nobles dans le système périodique ? Pourquoi étaient-ils auparavant placés dans le groupe zéro et comment les appelaient-ils ?

13. Pourquoi l'hydrogène est-il placé dans le groupe I et VII du système périodique ? Quelle justification peut-on donner à ces deux variantes ?

14. Comment les propriétés des éléments des groupes principaux varient-elles au sein des périodes et des groupes ? Quelle est la cause de ces changements ?

15. Où se trouvent dans le système périodique deux éléments, l'un ayant la plus grande valeur de potentiel d'ionisation et d'électronégativité, et l'autre ayant les plus faibles valeurs de ces grandeurs ?

16. Dans les atomes de quels éléments se produit le soi-disant « effondrement » des électrons ? Expliquez la cause de cet effet.

17. À température et pression normales, seulement 11 éléments chimiques existent sous forme de gaz et 2 sous forme de liquides. Indiquez les symboles et les noms de ces éléments.

18. La configuration des électrons de valence des atomes de deux éléments est donnée par les formules : a) 3s23p2 et 4s23d2 ; b) 4s23d3 et 4s23d104p3. Dans quelles périodes et groupes ces éléments se trouvent-ils ? Devraient-ils différer dans leurs propriétés bien qu'ils aient le même nombre d'électrons de valence ?

19. En connaissant le nombre d'éléments dans chaque période, déterminez l'emplacement de l'élément dans le système périodique et ses principales propriétés chimiques selon son numéro atomique : 35, 42 et 56.

20. Contrairement à sa propre formulation, D. I. Mendeleïev a placé le tellure avant l'iode et le cobalt avant le nickel. Expliquez cela.

21. Comment peut-on expliquer la tendance générale : la réduction des rayons atomiques avec l'augmentation du numéro atomique dans une période et l'augmentation des rayons atomiques avec l'augmentation du numéro atomique dans un groupe ?

22. Sur quelle base le chrome et le soufre sont-ils placés dans le même groupe du système périodique ? Pourquoi sont-ils placés dans des sous-groupes différents ?

23. Sur quelle base le phosphore et le vanadium sont-ils placés dans le même groupe du système périodique ? Pourquoi sont-ils placés dans des sous-groupes différents ?

24. Quelle série d'éléments est disposée par ordre croissant de leurs rayons atomiques : a) Na, Mg, Al, Si ; b) C, N, O, F ; c) O, S, Sc, Fe ; d) I, Br, Cl, F ?

25. Quelles sont les similarités et différences entre les atomes : a) F et Cl ; b) N et P.