Неорганическая химия. Т. 1. Под ред. Ю.Д. Третьякова (975563), страница 32
Текст из файла (страница 32)
На рис. 3.22 представлено изменение электроотрицательности (по Полингу) в зависимости от порядкового номера элемента. Пользуясь периодической таблицей, можно в первом приближении определить основные возможные степени окисления элементов. Максимальная положительная степень окисления элементов в подавляющем большинстве случаев численно равна номеру группы в короткопериодном варианте таблицы. Исключение составляют элементы группы 'ЛП (Ге, 40 60 ВО !00 У Рис. 3.22. Зависимость злектроотрицательности (т) от порядкового номера элемента (У) 145 Со, )ч)1, КЬ, Рг), 1г, Рг), инертные газы (Не, )ч)е, Аг, Кг), кислород О и фтор Г, для которых максимальная степень окисления меньше номера группы; а также элементы побочной подгруппы первой группы (Сц, А8, Ац), для которых максимальная степень окисления больше номера группы.
Например, для хлора (С!) и марганца (Мп), находящихся в УП группе, максимальная степень окисления равна+7 (их высшие оксиды имеют формулы Мп,О, и С1,07). Свойства этих соединений также во многом похожи. Минимальная отрицательная степень окисления для элементов групп 1Ч— УП главных подгрупп может быть определена числом 8 — 7У, где Аг — номер группы. Например, для группы У (азот, фосфор и др.) такая степень окисле- ниЯ Равна — 3 ()ч)Нм СазР2); длЯ гРУппы 'Л1 (галогены) Равна — 1 (НГ, КС1).
Пример 3.4. Мышьяк Аа находится в 4-м периоде и группе 15(Ч) Периодической таблицы. Напишите электронную конфигурацию валентных электронов атома в основном состоянии, предскажите формулу его высшего оксида и водородного соединения. Сравните радиус его атома с радиусом атома фосфора. Решение. Мышьяк относится к р-элементам, главное квантовое число его внешних электронов равно номеру периода, а их количество — номеру группы; в четвертом периоде произошло заполнение Зд-подуровня. Следовательно, электронная конфигурация мышьяка: Аа [Аг] Зд'44л~4р', Максимальная степень окисления этого элемента+5, формула его высшего оксида — Аа2Оь Минимальная степень окисления равна -3 и его соединение с водородом имеет формулу АаНь Радиус атома мышьяка больше, чем атома фосфора.
3.2.4. Распространенность элементов. Законы геохимии Периодическая таблица дает первоначальные необходимые сведения о строении атомов элементов и об их химических свойствах. Однако остается неясным, как химические элементы распространены в природе. Среднее относительное содержание каждого элемента, выраженное в атомных или массовых процен- тах, называют его распространенно- 18" Н стью или «ларком. Такое название было 10 предложено А.Е,Ферсманом в честь Не американского геохимика Ф.У. Кларо ка, который в 1889 г.
вычислил рас- Элементы с цространенность элементов в земной 6 ге четными 4 коре. Количество атомов различных 4 элементов, присутствующих в том или ином космическом объекте, связано со 2 строением и процессами превращения хс рь атомных ядер. Вместе с тем, формы, в 0 Элементы с которых элементы встречаются в принечетными 2 ~/ 01 ч роде, определяется их химическими свойствами, 1О 20 30 40 50 бо 70 80 902 Содержаниеразл ныхэлементовв Рнс. 3,23. Распространенность элементов во космосе и на Земле несколько РазличВселенной (18 « — логарифм атомных клар- но, олнако сУШествУют некотоРые обков; относительное содержание кремния шие закономерности.
На рис. 3.23 и принято за 1 108) рис, 3.24 приведены кривые распро- 146 0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76 80 84 88 92 У Рнс. 3.24. Распространенность элементов в земной коре (18 /г — логарифм атомных клар- ков по Ферсману) страненности химических элементов во Вселенной и в земной коре соответственно. Из этих рисунков следует, что распространенность химических элементов неравномерно уменьшается при увеличении заряда ядра; относительная распространенность элементов с четным порядковым номером выше, чем с нечетным (на Земле элементы с четными порядковыми номерами составляют 86% массы земной коры); на кривых распространенности элементов имеются периодически повторяющиеся максимумы, соответствующие ядрам с так называемыми магическими числами протонов и нейтронов, например, гелий (2р, 2л), кислород (8р, 8п), кремний (14р, 14л), кальций (20р, 20п) и свинец (82р, 126п); повышенной распространенностью характеризуются элементы с порядковыми номерами от 22 (титан) до 28 (никель), что обусловлено высокой энергией связи нуклонов в этих ядрах (см.
рис. 3.13). Железо соответствует максимуму на этой кривой, что свидетельствует о наибольшей стабильности его ядер по сравнению со всеми остальными. Различия в распространенности элементов на Земле и во Вселенной связаны с процессами, происходившими в ходе земной эволюции, например, радиоактивный распад привел к повышенному содержанию свинца, а диссипация инертных газов привела к уменьшению их содержания. Основную массу земной коры (литосферу, атмосферу, гидросферу и биосферу) составляют кислород (атомный кларк 58,0), кремний (20,0), алюминий (6,6), железо (2,0), кальций (2,0), натрий (2,4), калий (1,4)„магний (2,0), титан (0,25), углерод (0,15) и водород (3,0). Остальные элементы составляют менее одного процента.
Элементы, кларки которых < 0,01, называют редкими. Если элементы обладают слабой способностью образовывать минералы, их называют расселниыми. 147 Таблица 3.9 Классификация элементов по химическому состоянию в природе Основные места локализации элементов Класс Химическая форма Основные элементы Атмофильные Газы Благородные газы, час- тично О, Ь), Н Воздух Ее, Со, Ь!1, Ац, плати- новые металлы, частич- но Мп, Ке Сидерофильные Простые веще- ства — металлы Земное ядро, на по- верхности в виде самородков Халькофильные Сульфиды Сц, А8, Хп, Сд, Н8, Ое, Бп, РЬ, Аа, БЬ, В1, Бе, Те, 1п, Т1 Сульфидные мине- ралы Л итофил ьн ые Силикаты и гидра- Элементы групп 1, 2, 3, тированные ионы 4, 5, б таблицы Менделеева, О, С, 81, Р, гало- гены Оксиды, силикаты, солеобразные минералы, морские отложения, морская вода, соленые воды Контрольные вопросы 3.1.
Какова максимальная емкость з-, р-, с(- ну'-подуровней? 3.2. Напишите электронную конфигурацию атома Сг и иона Сгз' в невозбужденном состоянии и укажите все квантовые числа валентных электронов атома хрома. 3.3. Разместите в порядке увеличения энергии 2з-электронов атомы элементов: Не (У = 2), О (У = 8), Ыа (2 = 1!), С1 (У= 17). 3.4. В приведенных ниже парах выберите частицу, для которой значение первого потенциала ионизации наибольшее: а) Ь!е, Ыа; б) 5, Б', в) С, Ь(; г) Ь(а', М8'; д) Ь), О.
3.5. Объясните, почему первые потенциалы ионизации переходных элементов 4-го периода имеют близкие значения. З.б. В каждой из приведенных пар выберите частицу, имеющую больший радиус: а) Ге', Ре'; б) 5, Зе; в) С, Ь(; г) Ыа', М8'; д) О, О'1 е) 14Ь, Та. 3.7. Рассчитайте величину эффективного магнитного момента в магнетонах Бора для следующих ионов: С1, Са', Ь!а', Т1', Сц', Бп', Ее', У'. Укажите, какие из этих ионов являются парамагнитными, а какие диамагнитными. 3.8. Напишите уравнения следующих ядерных реакций: а) взаимодействия '4(ч' с 'Не с образованием "О; б) взаимодействия "С и 'р с образованием "г(; в) взаимодействия '41Ч и 'л с образованием 'Н и "С, 3.9.
Используя табл. 3.5, изобразите график зависимости значения первого потенциала ионизации от порядкового номера для элементов 1-ой группы. Объясните неравномерность изменения уц 3.!О. Олово Бп находится в 5-м периоде и группе 14(1У) Периодической таблицы. Напишите электронную конфигурацию валентных электронов атома в основном состоянии, предскажите формулу его высшего оксида и водородно~о соединения. Сравните радиус его атома с радиусом атома свинца. В зависимости от химических свойств элементов они встречаются в разных формах. В 20-х г. ХХ столетия В.М. Гольдшмит предложил классификацию элементов, которая применяется и в настоящее время (табл.
3.9). Глава 4 ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ И СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА Свободные атомы большинства элементов стремятся объединяться друг с другом, образуя системы с более низкой энергией — молекулы, цепи, слои, каркасы. 4.1. ПРИРОДА ХИМИЧЕСКОЙ СВЯЗИ Подавляющее большинство веществ в газообразном состоянии имеют молекулярное строение, их молекулы состоят из двух и более атомов. Исключение составляют благородные газы, молекулы которых одноатомны. .;.ь( "; Атомы образуют молекулу, поскольку при сближении атомов общая энергия системы (потенциальная и кинетическая) уменьшается.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
