De structuur van het periodieke systeem van D.I. Mendelejev: Soorten periodiciteit van de eigenschappen van chemische elementen.

THEMA 4. Structuur van het periodiek systeem van D. I. Mendelejev. Soorten periodiciteit van eigenschappen van chemische elementen.

V o o r b e e l d 1
Wat zijn de hoogste en laagste oxidatietoestanden van arseen, seleen en broom?
Stel de formules op van de verbindingen van deze elementen die overeenkomen met deze oxidatietoestanden.
Oplossing
De hoogste oxidatietoestand van een element wordt bepaald door het groepsnummer van het periodiek systeem van D. I. Mendelejev waarin het element zich bevindt. De laagste oxidatietoestand wordt bepaald door de lading die een atoom aanneemt wanneer het het aantal elektronen opneemt dat nodig is om een stabiele octetconfiguratie te verkrijgen (ns2np6).
Deze elementen bevinden zich respectievelijk in de hoofdgroepen van groep V, VI en VII en hebben de volgende buitenste elektronenconfiguratie: s2p3, s2p4, s2p5.
Daarom zijn de oxidatietoestanden van arseen, seleen en broom in verbindingen als volgt:
As +5 (hoogste), -3 (laagste) — As2O5, AsH3;
Se +6 (hoogste), -2 (laagste) — SeO3, Na2Se;
Br +7 (hoogste), -1 (laagste) — KBrO4, KBr.

V o o r b e e l d 2
Welk van de elementen uit de vierde periode — mangaan of broom — heeft meer uitgesproken metaalachtige eigenschappen?
Oplossing
Elektronenconfiguraties van deze elementen:
25Mn: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5
35Br: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p5
Mangaan is een d-element van de subgroep van groep VII, terwijl broom een p-element is van de hoofdgroep van groep VII.
Het buitenste energieniveau van het mangaanatoom bevat twee elektronen, terwijl het broomatoom er zeven heeft.
Typische metaalatomen worden gekenmerkt door een klein aantal elektronen op het buitenste energieniveau, waardoor ze de neiging hebben deze elektronen af te staan. Ze bezitten uitsluitend reducerende eigenschappen en vormen geen negatieve ionen.
Elementen waarvan de atomen meer dan drie elektronen op het buitenste energieniveau hebben, hebben een zekere affiniteit voor elektronen, waardoor ze een negatieve oxidatietoestand kunnen aannemen en negatieve ionen vormen.
Daarom bezit mangaan, net als alle metalen, alleen reducerende eigenschappen, terwijl broom, dat zwakke reducerende eigenschappen vertoont, eerder oxidatieve eigenschappen heeft.
Bijgevolg zijn metaalachtige eigenschappen sterker uitgesproken bij mangaan.

Opgaven VOOR ZELFSTANDIGE OPLOSSING

1. Geef de moderne formulering van de periodieke wet. Hoe verschilt deze van de formulering van D. I. Mendelejev?

2. De ontdekking van welke drie elementen was een triomf voor de periodieke wet? Hoe nauw kwamen de eigenschappen van deze elementen en hun eenvoudigste verbindingen overeen met de voorspellingen van D. I. Mendelejev?

3. Toon aan hoe de periodieke wet een illustratie en bevestiging is van een universele natuurwet: de wet van de overgang van kwantiteit naar kwaliteit.

4. Hoe verklaart de atoomtheorie de periodiciteit in de veranderingen van eigenschappen van chemische elementen?

5. Wat is de fysieke betekenis van het atoomnummer en waarom worden de chemische eigenschappen van een element uiteindelijk bepaald door de kernlading van het atoom?

6. Verklaar drie gevallen (noem ze) van afwijkingen in de volgorde van plaatsing van elementen in het periodiek systeem op basis van toenemende atoommassa.

7. Wat is de structuur van het periodiek systeem? Perioden, groepen en subgroepen. Fysieke betekenis van het periodenummer en het groepsnummer.

8. In welke gevallen komt de vulcapaciteit van het energieniveau overeen met het aantal elementen in een periode: a) komt overeen; b) komt niet overeen? Verklaar de reden.

9. Aan welke waarden van het kwantumgetal komen de periodennummers overeen? Geef een definitie van een periode op basis van de atoomstructuur.

10. Welke perioden in het periodiek systeem worden klein genoemd en welke groot? Waardoor wordt het aantal elementen in elk van hen bepaald?

11. Noem de valentie-energiesubbellen in de volgende elektronenconfiguraties van neutrale atomen:
    a) [KL]3s2 3p1;
    b) [K]2s2 2p5;
    c) [KLM]4s2 4p3;
    d) [KL]4s2 3d8.

12. Waar bevinden zich de edelgassen in het periodiek systeem? Waarom werden ze vroeger in groep nul geplaatst en hoe werden ze genoemd?

13. Waarom wordt waterstof zowel in groep I als in groep VII van het periodiek systeem geplaatst? Wat is de rechtvaardiging voor beide opties?

14. Hoe veranderen de eigenschappen van elementen in de hoofdgroepen langs perioden en groepen