ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЭЛЕМЕНТОВ. ПЕРИОДИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЭЛЕМЕНТОВ ОСНОВЫ ХИМИИ. ЛЕКЦИЯ 3 11.11.2014Основы химии. А. Згуро 1. - презентация

1 ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЭЛЕМЕНТОВ. ПЕРИОДИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЭЛЕМЕНТОВ ОСНОВЫ ХИМИИ. ЛЕКЦИЯ Основы химии. А. Згуро 1

2 ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ЗАКОН Основы химии. А. Згуро год Свойства элементов, а также формы и свойства их соединений находятся в периодической зависимости от величины заряда ядра их атомов Д. И. Менделеев

3 ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА (1) Основы химии. А. Згуро !!! Графическое выражение периодического закона Множество вариантов системы : короткая ( отменена IUPAC в 1989 году ) полудлинная длинная

4 ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА (2) Основы химии. А. Згуро 4 Электронное строение элементов изменяется периодически, соответственно периодически изменяются и свойства элементов, определяемые их электронным строением

5 ПЕРИОДИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЭЛЕМЕНТОВ (1) Основы химии. А. Згуро 5 Радиус атома ( эффективный, кажущийся, условный радиус ) Атомы не имеют строго определенных границ из - за корпускулярно - волнового характера электрона В периоде атомный радиус в общем уменьшается слева направо. Это объясняется ростом силы притяжения электронов с ростом заряда ядра В группах сверху вниз атомный радиус возрастает, так как в результате прибавления дополнительного электронного слоя увеличивается объем атома, а значит, и его радиус Чем больше атомный радиус, тем слабее удерживаются внешние электроны. И, наоборот, с уменьшением атомного радиуса электроны притягиваются к ядру сильнее Рис. Зависимость орбитальных радиусов атомов от порядкового номера элемента

6 ПЕРИОДИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЭЛЕМЕНТОВ (2) Основы химии. А. Згуро 6 Энергия ионизации ( первый ионизационный потенциал ) E 1 и, I 1 (Ionization Energy) Это энергия, необходимая для отрыва электрона от невозбужденного атома. Выражается в к Дж / моль, электрон - вольтах ( эВ, eV) При отрыве электрона от атома образуется соответствующий катион Э 0 + I 1 = Э + + ē У многоэлектронных атомов различают первую ( Е 1 и ), вторую ( Е 2 и ), третью ( Е 3 и ) и т. д. энергии ионизации по последовательному удалению электронов из атома. Для одного и того же атома Е 1 и < Е 2 и < Е 3 и Энергия ионизации для элементов одного периода возрастает слева направо с возрастанием заряда ядра В группе энергия ионизации уменьшается сверху вниз вследствие увеличения расстояния электрона от ядра Наименьшую энергию ионизации имеют щелочные металлы, наибольшую – благородные газы, т. е. легче всего удалить электрон из атомов щелочных металлов, труднее всего – из атомов благородных газов Рис. Зависимость энергии ионизации атомов от порядкового номера элемента Энергия ионизации характеризует восстановительную способность элемента: чем меньше энергия ионизации, тем больше восстановительная способность

7 ПЕРИОДИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЭЛЕМЕНТОВ (3) Основы химии. А. Згуро 7 Сродство к электрону (Electron Affinity) E ср, E ea, F, A e Это энергия, которая выделяется (-) или поглощается (+) при присоединении к атому одного электрона и образовании отрицательного иона ( аниона ). Выражается в к Дж / моль, электрон - вольтах ( эВ, eV) Э 0 + ē = Э - + E ср Наибольшие значения E ср имеют Hal, O, S, наименьшие - атомы с конфигурацией s 2 (He, Be, Mg, Zn) и s 2 p 6 (Ne, Ar), а также с наполовину заполненными p- орбиталями (N, P, ) Положительное значение E ср означает, что надо затратить энергию, чтобы внедрить электрон в атом Сродство к электрону характеризует окислительную способность элемента : чем больше E ср, тем сильнее его окислительная способность. О кислительная способность нейтральных атомов повышается в периодах слева направо и в группах снизу вверх. LiBeBCNOFNe s1s1 s2s2 s2p1s2p1 s2p2s2p2 s2p3s2p3 s2p4s2p4 s2p5s2p5 s2p6s2p6 E ср,

8 ПЕРИОДИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЭЛЕМЕНТОВ (4) Основы химии. А. Згуро 8 Видео - лекция « Радиус атома » &hl=et Видео - лекция « Энергия ионизации, сродство к электрону »

9 ПЕРИОДИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЭЛЕМЕНТОВ (5) Основы химии. А. Згуро 9 Электроотрицательность (Electronegativity), ЭО Это способность атома химического элемента смещать в свою сторону электронное облако при образовании химической связи Абсолютная и относительная ЭО Шкала относительных ЭО Л. Полинга (1932 г.) ЭО служит мерой неметалличности элементов. Чем больше относительная ЭО, тем сильнее элемент проявляет неметаллические свойства При химическом взаимодействии элементов электроны смещаются от атома с меньшей ЭО к атому с большей ЭО Шкала электроотрицательности по Оллреду и Рохову: Относительная ЭО подчиняется периодическому закону: в периоде она растет с увеличением номера элемента, в группе уменьшается

10 ПЕРИОДИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЭЛЕМЕНТОВ (6) Основы химии. А. Згуро 10 В периодической системе повторяются также следующие свойства химических элементов : типичные степени окисления атомов ; способность давать гидриды определенного состава ; способность давать высшие кислородные соединения определенного состава.

11 ИЗОТОПЫ Основы химии. А. Згуро 11 Изотопы - атомы одного и того же химического элемента, отличающиеся массовыми числами Изотопы одного и того же химического элемента имеют одинаковый заряд ядра Z, т. е. одинаковое число протонов, но разное число нейтронов N Обозначение изотопов : или X – символ химического элемента, Z – заряд ядра атома ( число протонов ), А – массовое число изотопа ( общее число нуклонов - протонов и нейтронов - в ядре ) A = Z + N 12 C 13 C 14 C 16 O 18 O Изотопы углерода Изотопы кислорода

12 ИЗОТОПЫ ВОДОРОДА Основы химии. А. Згуро 12 Протий Дейтерий Тритий (легкий водород) (тяжелый водород) (сверхтяжелый водород)

13 РАДИОАКТИВНОСТЬ (1) Основы химии. А. Згуро 13 ЯДРА АТОМОВ УСТОЙЧИВЫЕ РАДИОАКТИВНЫЕ Z = 84 ÷ 92 Z = 93 и выше 19 F 23 Na 27 Al 31 P 209 Bi Радиоактивность - явление самопроизвольного испускания химическими элементами излучения, обладающего значительной проникающей способностью и ионизирующими свойствами. Элементы, испускающие такое излучение, называются радиоактивными.

14 РАДИОАКТИВНОСТЬ (2) Основы химии. А. Згуро 14 Вид излучения ПриродаОбозначение α - излучение Поток ядер гелия ; положительно заряженная частица, содержащая два протона и два нейтрона 4 He 2+ β - излучение Поток электронов Поток позитронов γ - излучение Жесткое электромагнитное излучение с очень маленькой длиной волны (< 5×10 -3 нм ) γ

15 РАДИОАКТИВНОСТЬ (3) Основы химии. А. Згуро 15 Период полураспада – промежуток времени, в течение которого распадается половина первоначального количества ядер радиоактивного элемента = 4.5·10 9 лет = секунды

16 Основы химии. А. Згуро 16