"Химия ", Габриелян О.С, Сивоглазов В.И. и др., Изд. "ДРОФА"
Положение элемента в Периодической системе позволяет составить его полную характеристику. По символу и порядковому номеру определяют состав атома, по периоду — число электронных слоёв, а по группе — особенности внешнего слоя. На основании строения атома можно предсказать металлические или неметаллические свойства элемента, высшую степень окисления и формулы важнейших соединений. Для этого используют последовательный алгоритм.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Характеристика химического элемента — последовательное описание элемента по его символу, порядковому номеру, положению в Периодической системе, строению атома и свойствам образуемых веществ. Такой порядок нужен, чтобы не пропустить важные сведения и перейти от положения элемента к свойствам его соединений.
Порядковый номер элемента — это заряд ядра атома и число протонов в нём. В нейтральном атоме он также равен числу электронов, поэтому по номеру можно восстановить состав атома и его электронное строение.
Период — горизонтальный ряд Периодической системы. Номер периода показывает число электронных слоёв в атоме, поэтому помогает понять, сколько уровней занято электронами.
Группа и подгруппа показывают положение элемента в вертикальном столбце. Для элементов главных подгрупп номер группы связан с числом электронов на внешнем слое, а это позволяет предсказывать химическое поведение атома.
Характеристику начинают с названия элемента и его символа, а затем записывают порядковый номер, период, группу и подгруппу. Такой алгоритм идёт от самых общих сведений к строению атома. Сначала устанавливают положение элемента, потому что именно оно даёт исходные данные для следующих выводов.
Порядковый номер сообщает заряд ядра, так как каждый химический элемент отличается определённым числом протонов. В нейтральном атоме число электронов равно числу протонов, поэтому по номеру можно распределить электроны по слоям. Номер периода показывает количество этих слоёв: у элемента третьего периода их три.
Группа помогает определить число электронов на внешнем слое у элементов главных подгрупп. Внешние электроны называют валентными, потому что они участвуют в образовании химических связей. Атом стремится получить более устойчивое строение внешнего слоя, поэтому число таких электронов влияет на его способность отдавать, принимать или совместно использовать электроны.
Если на внешнем слое мало электронов, атом обычно легче отдаёт их и проявляет металлические свойства. При почти заполненном внешнем слое атом чаще принимает электроны или образует общие пары, что характерно для неметаллов. Поэтому по строению внешнего слоя можно предположить свойства простого вещества элемента.
Для элементов главных подгрупп по положению в группе часто определяют высшую степень окисления, совпадающую с номером группы. Затем составляют формулу высшего оксида, учитывая, что кислород имеет степень окисления −2. Для неметалла дополнительно определяют водородное соединение: число атомов водорода связано с количеством электронов, которых не хватает до завершения внешнего слоя.
| Пункт характеристики | Что определяют по Периодической системе | Какой вывод делают |
|---|---|---|
| Название и химический символ | Находят клетку элемента и его обозначение | Называют элемент и записывают символ |
| Порядковый номер | Считывают номер клетки | Определяют число протонов и электронов в нейтральном атоме |
| Номер периода | Определяют горизонтальный ряд | Устанавливают число электронных слоёв |
| Номер группы и подгруппа | Определяют вертикальный столбец и его тип | Для главных подгрупп находят число внешних электронов |
| Металлические или неметаллические свойства | Учитывают положение и строение внешнего слоя | Предсказывают свойства простого вещества |
| Высшая степень окисления | Используют номер группы для главной подгруппы | Определяют возможный состав высшего соединения |
| Формула высшего оксида и соответствующего гидроксида | Учитывают степени окисления элемента и кислорода | Составляют формулы соединений |
| Формула водородного соединения для неметалла | Учитывают число внешних электронов | Определяют число атомов водорода в формуле |
Пользуйтесь таблицей сверху вниз: сначала найдите положение элемента, затем состав атома и внешнего слоя. После этого переходите к свойствам и формулам соединений. Каждый вывод должен опираться на уже установленный признак, а формулу нужно проверять по степеням окисления.
Нужно охарактеризовать элемент с номером 16. В Периодической системе это сера, её символ S. Последовательно определим состав атома, положение, электронное строение и свойства.
Ответ: S, Z = 16, 3-й период, 16-я группа, главная подгруппа; атом имеет строение 2, 8, 6, а сера проявляет неметаллические свойства.
Дано распределение электронов по слоям: 2, 8, 7. Нужно определить элемент и его соединения. Сначала найдём общее число электронов, затем используем число слоёв и внешних электронов.
Ответ: это хлор Cl: 17-й элемент, третий период, 17-я группа, главная подгруппа; возможны формулы Cl2O7 и HCl.
Сравним элементы с номерами 12 и 17 по одному алгоритму. Номер 12 имеет магний Mg, а номер 17 — хлор Cl. Сопоставление покажет, как изменение числа внешних электронов связано со свойствами.
Ответ: оба элемента находятся в третьем периоде, но имеют разное число внешних электронов. Поэтому магний — металл, а хлор — неметалл, и формулы их высших оксидов различаются.
Путают номер периода и группы. Период показывает число электронных слоёв, а группа — положение в вертикальном столбце и для главных подгрупп число внешних электронов. Проверка: найдите сначала горизонтальный ряд, затем вертикальный столбец.
Считают порядковый номер массовым числом. Порядковый номер равен числу протонов, а массовое число включает протоны и нейтроны. Проверка: если требуется состав ядра, нейтроны находят как разность массового и порядкового чисел.
Переносят правило внешних электронов на все элементы. Простое соответствие номера группы и числа внешних электронов используют для главных подгрупп, но у побочных подгрупп учитывают особенности заполнения внутренних уровней. Проверка: определите, к какой подгруппе относится элемент.
Записывают высший оксид без проверки валентностей. Индексы должны давать соединение, в котором сумма степеней окисления равна нулю. Проверка: отдельно подпишите степени окисления элемента и кислорода −2, затем сократите индексы при необходимости.
Для характеристики элемента нужны знания о строении атома, составе ядра, электронных слоях и валентных электронах. Также необходимо уметь составлять формулы по валентности и степеням окисления.
Эта тема объясняет периодическое изменение свойств элементов, образование химической связи и состав оксидов, оснований, кислот и солей. Алгоритм используют в качественных и расчётных задачах на свойства элементов и их соединений.
Почему порядковый номер одновременно показывает число протонов и электронов?
Порядковый номер равен заряду ядра, поэтому он показывает число протонов. В нейтральном атоме положительный заряд протонов уравновешивается отрицательным зарядом электронов, поэтому электронов столько же.
Как отличить номер периода от номера группы?
Период — горизонтальный ряд, его номер показывает число электронных слоёв в атоме. Группа — вертикальный столбец; для элементов главных подгрупп её номер связан с числом электронов на внешнем слое.
Можно ли по номеру группы всегда определить число электронов на внешнем слое?
Нет, такое правило надёжно используют прежде всего для элементов главных подгрупп. У элементов побочных подгрупп электроны заполняют также внутренний незавершённый слой, поэтому простое соответствие может не работать.
Как по положению элемента предсказать, будет ли он металлом или неметаллом?
У металлов на внешнем слое обычно мало электронов, и они сравнительно легко их отдают. У неметаллов внешний слой заполнен сильнее, поэтому они чаще принимают электроны или образуют общие электронные пары.
Как составить формулу высшего оксида по положению элемента?
Сначала по группе определяют высшую степень окисления элемента, затем учитывают, что кислород в оксидах обычно имеет степень окисления −2. Индексы подбирают так, чтобы сумма степеней окисления в соединении была равна нулю.
§ 1. Характеристика химического элемента на основании его положения в Периодической системе Д. И. Менделеева
