Struttura del sistema periodico di D.I. Mendeleev. Tipi di periodicità delle proprietà degli elementi chimici.

TEMA 4. Struttura del sistema periodico di D. I. Mendeleev. Tipi di periodicità delle proprietà degli elementi chimici.

E s e m p i o 1 Quali sono i massimi e minimi gradi di ossidazione dell'arsenico, del selenio e del bromo?
Scrivete le formule dei composti di questi elementi che corrispondono a questi gradi di ossidazione.
Soluzione Il massimo grado di ossidazione di un elemento è determinato dal numero del gruppo del sistema periodico di D. I. Mendeleev a cui appartiene. Il minimo grado di ossidazione è determinato dalla carica condizionale che un atomo acquisisce quando si lega al numero di elettroni necessario per formare un guscio stabile a otto elettroni (ns²np⁶). Questi elementi appartengono rispettivamente ai gruppi principali V, VI, VII e hanno la struttura del livello energetico esterno s²p³, s²p⁴, s²p⁵. Pertanto, i gradi di ossidazione dell'arsenico, del selenio e del bromo nei composti sono i seguenti:
As +5 (massimo), -3 (minimo) --- As₂O₅, AsH₃;
Se +6 (massimo), -2 (minimo) --- SeO₃, Na₂Se;
Br +7 (massimo), -1 (minimo) --- KBrO₄, KBr.

E s e m p i o 2 Quale tra il manganese e il bromo del quarto periodo ha le proprietà metalliche più marcate?
Soluzione Le formule elettroniche di questi elementi sono le seguenti:
25Mn 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁵
35Br 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁵.

Compiti PER LO STUDIO INDIPENDENTE

1. Date una formulazione moderna della legge periodica. In cosa differisce da quella di D. I. Mendeleev?

2. Quali tre elementi sono stati il trionfo della legge periodica? Come sono coincisi esattamente le proprietà di questi elementi e dei loro composti più semplici con le proprietà previste da D. I. Mendeleev?

3. Mostrate come la legge periodica illustra e conferma una delle leggi universali dello sviluppo della natura: la legge del passaggio dalla quantità alla qualità.

4. Come la teoria della struttura dell'atomo spiega la periodicità nelle proprietà degli elementi chimici?

5. Qual è il significato fisico del numero atomico e perché le proprietà chimiche di un elemento sono in definitiva determinate dalla carica del nucleo del suo atomo?

6. Spiegate tre casi (indicate quali) di deviazione dalla sequenza di disposizione degli elementi nel sistema periodico in ordine crescente della loro massa atomica.

7. Qual è la struttura del sistema periodico? Periodi, gruppi e sottogruppi. Il significato fisico del numero del periodo e del gruppo.

8. In quali casi la capacità di riempimento di un livello energetico e il numero di elementi in un periodo: a) coincidono; b) non coincidono? Spiegate il motivo.

9. A quali valori di numero quantico corrispondono i numeri dei periodi? Date una definizione di periodo, basata sulla teoria della struttura dell'atomo.

10. Quali periodi del sistema periodico sono chiamati piccoli e quali grandi? Cosa determina il numero di elementi in ciascuno di essi?

11. Indicate i sottolivelli energetici di valenza nelle seguenti formule elettroniche degli atomi neutri: a) [KL]3s²3p¹; b) [K]2s²2p⁵; c) [KLM]4s²4p³; d) [KL]4s²3d⁸.

12. Dove si trovano i gas nobili nel sistema periodico? Perché in passato appartenevano al gruppo zero e come venivano chiamati?

13. Perché l'idrogeno è posto nel gruppo I e VII del sistema periodico? Quale giustificazione può essere data per ciascuna di queste posizioni?

14. Come cambiano le proprietà degli elementi delle sottogruppi principali lungo i periodi e i gruppi? Qual è la causa di questi cambiamenti?

15. Dove si trovano nel sistema periodico due elementi, uno dei quali ha il massimo valore di potenziale di ionizzazione e di elettronegatività, mentre l'altro ha i valori più bassi di queste grandezze?

16. In quali atomi si verifica il cosiddetto "salto" degli elettroni? Spiegate la causa di questo effetto.

17. A condizioni normali, solo 11 elementi chimici sono gas in forma libera e 2 sono liquidi. Indicate i simboli e i nomi di questi elementi.

18. La configurazione degli elettroni di valenza negli atomi di due elementi è data dalle formule: a) 3s²3p² e 4s²3d²; b) 4s²3d³ e 4s²3d¹⁰4p³. In quali periodi e gruppi si trovano questi elementi? Devono differire nelle loro proprietà pur avendo lo stesso numero di elettroni di valenza?

19. Sapendo il numero di elementi in ciascun periodo, determinare la posizione di un elemento nel sistema periodico e le sue principali proprietà chimiche in base al numero atomico: 35, 42 e 56.

20. Nonostante la propria formulazione, D. I. Mendeleev ha posto il tellurio prima dello iodio e il cobalto prima del nichel. Spiegate questo.

21. Come si spiega la tendenza generale: la riduzione dei raggi atomici con l'aumento del numero atomico nel periodo e l'aumento dei raggi atomici con l'aumento del numero atomico nel gruppo?

22. Perché cromo e zolfo si trovano nella stessa colonna del sistema periodico? Perché sono posti in sottogruppi diversi?

23. Per quale motivo fosforo e vanadio si trovano nella stessa colonna del sistema periodico? Perché sono posti in sottogruppi diversi?

24. Qual è l'ordine degli elementi in base all'aumento dei loro raggi atomici: a) Na, Mg, Al, Si; b) C, N, O, F; c) O, S, Sc, Fe; d) I, Br, Cl, F.

25. Quali sono le somiglianze e le differenze tra gli atomi: a) F e Cl; b) N e P.