Характеристика химического элемента на основании его положения в Периодической системе Д.И. Менделеева
Структура Периодической системы Д.И. Менделеева
Графическим изображением Периодического закона является Периодическая система (таблица). Горизонтальные ряды системы называют периодами, а вертикальные столбцы – группами.
Всего в системе (таблице) 7 периодов, причем номер периода равен числу электронных слоев в атоме элемента, номеру внешнего (валентного) энергетического уровня, значению главного квантового числа для высшего энергетического уровня. Каждый период (кроме первого) начинается s-элементом — активным щелочным металлом и заканчивается инертным газом, перед которым стоит p-элемент — активный неметалл (галоген). Если продвигаться по периоду слева направо, то с ростом заряда ядер атомов химических элементов малых периодов будет возрастать число электронов на внешнем энергетическом уровне, вследствие чего свойства элементов изменяются – от типично металлических (т.к. в начале периода стоит активный щелочной металл), через амфотерные (элемент проявляет свойства и металлов и неметаллов) до неметаллических (активный неметалл – галоген в конце периода), т.е. металлические свойства постепенно ослабевают и усиливаются неметаллические.
В больших периодах с ростом заряда ядер заполнение электронов происходит сложнее, что объясняет более сложное изменение свойств элементов по сравнению с элементами малых периодов. Так, в четных рядах больших периодов с ростом заряда ядра число электронов на внешнем энергетическом уровне остается постоянным и равным 2 или 1. Поэтому, пока идет заполнение электронами следующего за внешним (второго снаружи) уровня, свойства элементов в четных рядах изменяются медленно. При переходе к нечетным рядам, с ростом величины заряда ядра увеличивается число электронов на внешнем энергетическом уровне (от 1 до 8), свойства элементов изменяются также, как в малых периодах.
Номер А подгруппы показывает число электронов на внешнем энергетическом уровне (число валентных электронов). Для элементов В-подгрупп нет прямой связи между номером группы и числом электронов на внешнем энергетическом уровне. В А-подгруппах металлические свойства элементов усиливаются, а неметаллические – уменьшаются с возрастанием заряда ядра атома элемента.
Между положением элементов в Периодической системе и строением их атомов существует взаимосвязь:
— атомы всех элементов одного периода имеют равное число энергетических уровней, частично или полностью заполненных электронами;
— атомы всех элементов А подгрупп имею равное число электронов на внешнем энергетическом уровне.
План характеристики химического элемента на основании его положения в Периодической системе
Обычно характеристику химического элемента на основании его положения в Периодической системе дают по следующему плану:
— указывают символ химического элемента, а также его название;
— указывают порядковый номер, номер периода и группы (тип подгруппы), в которых находится элемент;
— указывают заряд ядра, массовое число, число электронов, протонов и нейтронов в атоме;
— записывают электронную конфигурацию и указывают валентные электроны;
— зарисовывают электронно-графические формулы для валентных электронов в основном и возбужденном (если оно возможно) состояниях;
— указывают семейство элемента, а также его тип (металл или неметалл);
— сравнивают свойства простого вещества со свойствами простых веществ, образованных соседними по подгруппе элементами;
— сравнивают свойств простого вещества со свойствами простых веществ, образованных соседними по периоду элементами;
— указывают формулы высших оксидов и гидроксидов с кратким описанием их свойств;
— указывают значения минимальной и максимальной степеней окисления химического элемента.
Характеристика химического элемента на примере магния (Mg)
Рассмотрим характеристику химического элемента на примере магния (Mg) согласно плану, описанному выше:
1. Mg – магний.
2. Порядковый номер – 12. Элемент находится в 3 периоде, в II группе, А (главной) подгруппе.
3. Z=12 (заряд ядра), M=24 (массовое число), e=12 (число электронов), p=12 (число протонов), n=24-12=12 (число нейтронов).
4.12Mg 1s22s22p63s2 – электронная конфигурация, валентные электроны 3s2.
5. Основное состояние
Возбужденное состояние
6. s-элемент, металл.
7. Высший оксид – MgO — проявляет основные свойства:
MgO + H2SO4 = MgSO4 + H2O
MgO + N2O5 = Mg(NO3)2
В качестве гидроксида магнию соответствует основание Mg(OH)2, которое проявляет все типичные свойства оснований:
Mg(OH)2 + H2SO4 = MgSO4 + 2H2O
8. Степень окисления «+2».
9. Металлические свойства у магния выражены сильнее, чем у бериллия, но слабее, чем у кальция.
10. Металлические свойства у магния выражены слабее, чем у натрия, но сильнее, чем у алюминия (соседние элементы 3-го периода).
Примеры решения задач
План характеристики химического элемента
1. «Адрес» элемента в периодической таблице: порядковый номер, номер периода, номер группы. Относительная атомная масса.
2. Состав и строение атома (для одного из изотопов):
а) заряд ядра, число протонов и нейтронов;
б) общее число электронов, число электронных слоёв, распределение электронов по уровням, подуровням и орбиталям;
в) строение внешнего электронного слоя.
3. Максимальная и минимальная степени окисления.
4. Характеристика простого вещества: формула, металл или неметалл, агрегатное состояние при обычных условиях.
5. Высший оксид и высший гидроксид: формулы, кислотно-основные свойства.
6. Водородное соединение: формула, агрегатное состояние.
1. Бром
Br
— это химический элемент под номером (35). Он расположен в четвёртом периоде, в (VIIA) группе. Относительная атомная масса
Ar(Br)=80
.
2. а) Заряд ядра брома равен (+35). В ядре находится (35) протонов.
В ядре самого распространённого изотопа
Br80
содержится (80 — 35 = 45) нейтронов.
б) В атоме (35) электронов, расположенных на четырёх энергетических уровнях; электронная схема:
)2)8)18)7
; электронная формула:
1s22s22p63s23p63d104s24p5
; графическая схема (см. ниже).
в) На внешнем уровне находится (7) электронов:
4s24p5
; это (p)-элемент.
3. Максимальная степень окисления брома равна (+7), минимальная — (-1).
4.
Br
— неметалл. Формула простого вещества —
Br2
; при обычных условиях это жидкость.
5. Формула высшего оксида —
Br2O7
, это кислотный оксид. Ему соответствует кислотный гидроксид
HBrO4
.
6. Бром неметалл, он образует летучее водородное соединение
HBr
.
1. Литий
Li
— химический элемент под номером (3); расположен во втором периоде, (IA) группе.
Ar(Li)=7
.
2. а) Заряд ядра атома (+3), в ядре самого распространённого изотопа
Li37
содержится (3) протона и (4) нейтрона.
б) В атоме (3) электрона расположены на двух электронных слоях; электронная схема:
)2)1
; электронная формула:
1s22s1
; графическая схема (см. ниже).
в) На внешнем уровне находится один (s)-электрон; это (s)-элемент.
3. Максимальная степень окисления (+1), минимальная — (0).
4. (Li) — металл, твёрдое вещество.
5.
Li2O
— основный оксид,
LiOH
— основание.
6.
LiH
— гидрид, твёрдое вещество.
Обрати внимание!
Для ряда химических элементов характеристика может не содержать некоторых пунктов. Так, инертные газы не образуют высших оксидов и гидроксидов и не соединяются с водородом; металлы проявляют только положительные степени окисления, и у них нет летучих водородных соединений.
Характеристика инертного газа
1. Неон
Ne
— это химический элемент под номером (20). Он расположен во втором периоде, в (VIIIA) группе.
Ar(Ne)=20
.
2. а) Заряд ядра неона равен (+10). В ядре находится (10) протонов. В ядре самого распространённого изотопа
Ne1020
содержится (20 — 10 = 10) нейтронов.
б) В атоме (10) электронов, расположенных на двух энергетических уровнях; электронная схема:
)2)8
; электронная формула:
1s22s22p6
; графическая схема (см. ниже).
в) На внешнем уровне находится (8) электронов:
2s22p6
(завершён). Это (p)-элемент.
3. Неон — это инертный газ. Простое вещество состоит из одноатомных молекул, его формула —
Ne
. Неон не образует соединений.
Характеристика элемента по его положению в периодической системе
План урока
- План характеристики химического элемента
- Характеристика металла и его соединений
- Характеристика неметалла и его соединений
Цели урока
- Рассмотреть план характеристики химического элемента на основании его положения в ПС.
- Научиться описывать свойства химического элемента и его соединений на основе плана характеристики.
- Расширить и углубить знания о химических элементах, периодической системе и строению атомов.
Элементы и атомы
В менделеевский взятые круг,
Сделали химию самой богатой
И самой творческой из наук
Г. Санников
Можно предположить, что химические элементы в Периодической системе – это герои, и им, как и любым героям, можно давать определенные характеристики. За основу характеристики химических элементов мы будем брать Периодическую систему химических элементов (ПСХЭ) Д.И. Менделеева
План характеристики элементов по ПСХЭ
- Порядковый номер элемента, относительная атомная масса (Ar), химический знак.
- Строение атома (заряд ядра (Z), количество протонов, нейтронов, электронов).
- Положение элемента в ПС (период, группа, подгруппа), семейство элемента (s, p, d, f).
- Распределение электронов по энергетическим уровням, электронная формула атома.
- Характер элемента (металл, неметалл).
- Характеристика химической связи, физические свойства.
- Сравнение со свойствами соседних элементов (по группе, по периоду).
- Формула высшего оксида, название, его характер.
- Формула гидроксида (основания или кислоты), название, его характер.
- Состав летучего водородного соединения (для неметаллов главных подгрупп), название, характер.
Характеристика металла и его соединений
Охарактеризуем металл калий К
1. Порядковый номер калия, т.е. клетка, в которой он стоит – 19, относительная атомная масса Ar – 39. Химический символ — K.
2. Значит, заряд его ядра равен Z = +19, (заряд ядра атома равен порядковому номеру элемента, числу протонов и числу электронов). Поэтому в атоме 19 электронов (19 e—), и 19 протонов (19 p+), а число нейтронов определяется по формуле n = Ar — Z, т.е. 39 – 19 = 20, значит в атоме 20 нейтронов (12 n0).
3. Калий расположен в ПС в I группе, главной (A) подгруппе, 4 большом периоде, относится к элементам s – семейства.
4. Так как калий находится в 4-ом периоде, значит, у него будет 4 энергетических уровня, на которых будут располагаться все его электроны. На первом уровне 2 электрона (это максимально), на втором – 8, на третьем — 8, на четвертом, значит, – 1 электрон.
Электронная формула атома калия: 1s22s22p63s23p64s1.
5. Т.к. у калия 1 электрон на внешнем уровне, то этот элемент относится к металлам. В реакциях он будет отдавать 1 электрон, проявляя восстановительные свойства, и получать степень окисления +1.
Рис.1. Металл калий.
6. Раз калий – это металл, то для него характерна металлическая химическая связь и металлическая кристаллическая решетка. Поэтому, как и для любого металла для него характерны такие физические свойства, как металлический блеск, пластичность, тепло и – электропроводность.
7. Сравнение свойств элемента калия со свойствами его соседей по группе: металлические свойства калия выражены сильнее, чем у натрия, но слабее, чем у
рубидия, т.к. в группе сверху вниз увеличивается радиус атома и электроны больше отдаляются от ядра и их становится легче отдавать. Сравнение свойств элемента калия со свойствами его соседей по периоду: металлические свойства натрия выражены сильнее, чем у кальция, т.к. в периодах, слева направо радиус атомов уменьшается, а число электронов на внешнем уровне увеличивается, электроны крепче связаны с ядром, поэтому их становится тяжелее отдавать, чем присоединить.
8. Т.к. калий – металл I A группы, то ему соответствует оксид калия – K2O, значит, это основный оксид и он проявляет все свойства, характерные для этих оксидов: он реагирует с кислотами и кислотными оксидами, с водой с образованием щёлочи.
9. Гидроксид калия (едкое кали) – это KOH, он является щёлочью – растворимым в воде основанием. Для него будут характерны следующие свойства: реакции с кислотами и кислотными оксидами, реакции с солями.
10. Если калий – металл, то он не образует летучих водородных соединений.
Характеристика неметалла и его соединений
Охарактеризуем неметалл сера S
1. Сера находится в клетке номер 16, т.е. ее порядковый номер – 16, относительная атомная масса Ar – 32. Химический символ — S.
2. Значит, заряд ядра ее атома будет Z = +16, а число протонов, как и число электронов равно 16: (р0 = 16, e- = 16). Число нейтронов будет равно 16, т.к. если мы от относительной атомной массы отнимем число протонов, то будет 16 (n0 = 32 – 16 = 16).
3. Сера расположена в ПС в VI группе, главной (A) подгруппе, 3 малом периоде, относится к элементам p – семейства.
4. Сера находится в третьем периоде, значит, у нее три энергетических уровня, на первом уровне 2 электрона, на втором – 8, а на третьем будет — 6.
Электронная формула атома серы: 1s22s22p63s23p4.
5. Сера – это неметалл, значит, она может быть как окислителем, так и восстановителем. Как окислитель, она может присоединить 2 электрона до завершения внешнего уровня, получая при этом степень окисления -2 (S0 + 2e- → S-2), а как восстановитель, она может отдать 4 или 6 электронов и получить степень окисления +4 или +6 (S0 — 4e- → S+4, S0 — 6e- → S+6).
6. Сера – неметалл. Для нее характерно явление
аллотропии
, т.е. она может образовывать несколько простых веществ, отличающихся своими свойствами.
Рис.2. Аллотропные модификации серы: а – ромбическая; б – моноклинная; в – пластическая.
Наиболее устойчивая модификация серы – ромбическая сера S8, это хрупкое вещество желтого цвета. Моноклинная сера – в которой атомы соединены в циклы в виде «короны» представляет собой твердое вещество, состоящее из темно-желтых игл, устойчивое при температуре более 960С, а при обычной температуре превращающееся в ромбическую серу. Пластическая сера – длинные полимерные цепи пластической коричневой массы, нерастворимой в воде.
7. Сравнение свойств элемента серы со свойствами ее соседей по группе: неметаллические свойства серы выражены сильнее, чем у селена, но слабее, чем у кислорода, т.к. радиус у кислорода меньше, чем у серы. По сравнению с соседями по периоду свойства серы выражены сильнее, чем у фосфора, но слабее, чем у хлора.
8. Высший оксид серы (VI) – SO3. Это кислотный оксид, который проявляет свойства, характерные для этих оксидов: он реагирует с основными оксидами, основаниями и водой с образованием соответствующей кислоты.
9. Высший гидроксид серы – это серная кислота – H2SO4, она проявляет свойства, характерные для всех кислот: реагирует с металлами, основаниями и основными оксидами, с солями.
10. Сера – неметалл, поэтому имеет летучее водородное соединение – H2S – сероводород.
Пример 1
Охарактеризуем химический элемент кальций по следующим характеристикам:
|
№ |
Характеристика |
Элемент |
|
1 |
Химический знак |
Ca |
|
2 |
Название элемента |
кальций |
|
3 |
Порядковый номер |
20 |
|
4 |
Номер группы, подгруппа (главная, побочная) |
II, главная |
|
5 |
Металл, неметалл, амфотерный элемент |
металл |
|
6 |
Номер периода (большой, малый) |
4 большой |
|
7 |
Относительная атомная масса (Аr) |
Аr = 40 |
|
8 |
Формула высшего оксида |
CaO |
|
9 |
Формула высшего гидроксида |
CaOH2 |
|
10 |
Формула летучего водородного соединения |
— |
|
11 |
Строение атома: |
|
|
а) Заряд ядра |
+20 |
|
|
б) Количество электронов и протонов |
20 |
|
|
в) Количество нейтронов (n = Ar — Z) |
n=40-20=20 |
|
|
г) Количество энергетических уровней |
4 |
|
|
д) Количество электронов на последнем уровне |
2 |
|
|
е) Распределение электронов по энергетическим уровням и подуровням |
1s22s22p63s23p64s2 |
|
|
ж) s-, p-, d-, f-элемент |
s-элемент |
Упражнение
Охарактеризуйте химический элемент кремний по тем же характеристикам, что и в примере.
Контрольные вопросы
- Перечислите пункты плана характеристики химического элемента.
- Каким элементам характерно наличие летучих водородных соединений?
Ответы
|
№ |
Характеристика |
Элемент |
|
1 |
Химический знак |
Si |
|
2 |
Название элемента |
кремний |
|
3 |
Порядковый номер |
14 |
|
4 |
Номер группы, подгруппа (главная, побочная) |
IV, главная |
|
5 |
Металл, неметалл, амфотерный элемент |
неметалл |
|
6 |
Номер периода (большой, малый) |
3 малый |
|
7 |
Относительная атомная масса (Аr) |
Аr = 28 |
|
8 |
Формула высшего оксида |
SiO2 |
|
9 |
Формула высшего гидроксида |
H2SiO3 |
|
10 |
Формула летучего водородного соединения |
SiH4 |
|
11 |
Строение атома: |
|
|
а) Заряд ядра |
+14 |
|
|
б) Количество электронов и протонов |
14 |
|
|
в) Количество нейтронов (n = Ar — Z) |
n=28-14=14 |
|
|
г) Количество энергетических уровней |
3 |
|
|
д) Количество электронов на последнем уровне |
4 |
|
|
е) Распределение электронов по энергетическим уровням и подуровням |
1s22s22p63s23p2 |
|
|
ж) s-, p-, d-, f-элемент |
p-элемент |
СДЕЛАЙТЕ СВОИ УРОКИ ЕЩЁ ЭФФЕКТИВНЕЕ, А ЖИЗНЬ СВОБОДНЕЕ
Благодаря готовым учебным материалам для работы в классе и дистанционно
Скидки до 50 % на комплекты
только до
Готовые ключевые этапы урока всегда будут у вас под рукой
Была в сети 11.11.2022 15:58
Архарова Мария Юрьевна
Учитель химии
459
74 353 
План характеристики химического элемента
28.10.2020 23:28
В материале представлен план характеристики химического элемента. Также приведены образцы характеристики по данному плану двух элементов – металла и неметалла.
Просмотр содержимого документа
«План характеристики химического элемента»
Рекомендуем курсы ПК и ППК для учителей
Похожие файлы
Зная формулировка периодического закона и используя периодическую систему элементов Д. И. Менделеева, можно дать характеристику любому химическому элементу и его соединениям. Такую характеристику химического элемента удобно складывать по плану.
I. Символ химического элемента и его название.
II. Положение химического элемента в периодической системе элементов Д.И. Менделеева:
- порядковый номер;
- номер периода;
- номер группы;
- подгруппа (главная или побочная).
III. Строение атома химического элемента:
- заряд ядра атома;
- относительная атомная масса химического элемента;
- число протонов;
- число электронов;
- число нейтронов;
- число электронных уровней в атоме.
IV. Электронная и электронно-графическая формулы атома, его валентные электроны.
V. Тип химического элемента (металл или неметалл, s-, p-, d-или f-элемент).
VI. Формулы высшего оксида и гидроксида химического элемента, характеристика их свойств (основные, кислотные или амфотерные).
VII. Сравнение металлических или неметаллических свойств химического элемента со свойствами элементов-соседей по периоду и подгруппой.
VIII. Максимальная и минимальная степень окисления атома.
Например, предоставим характеристику химического элемента с порядковым номером 15 и его соединениям по положению в периодической системе элементов Д. И. Менделеева и строению атома.
I. Находим в таблице Д. И. Менделеева клетку с номером химического элемента, записываем его символ и название.
Химический элемент номер 15 — Фосфор. Его символ Р.
II. Охарактеризуем положение элемента в таблице Д. И. Менделеева (номер периода, группы, тип подгруппы).
Фосфор находится в главной подгруппе V группы, в 3-м периоде.
III. Предоставим общую характеристику состава атома химического элемента (заряд ядра, атомная масса, число протонов, нейтронов, электронов и электронных уровней).
Заряд ядра атома фосфора равен +15. Относительная атомная масса фосфора равна 31. Ядро атома содержит 15 протонов и 16 нейтронов (31 — 15 = 16). Атом фосфора имеет три энергетических уровня, на которых находятся 15 электронов.
IV. Составляем электронной и электронно-графическую формулы атома, отмечаем его валентные электроны.
Электронная формула атома фосфора: 15P 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3.
Электронно-графическая формула внешнего уровня атома фосфора: на третьем энергетическом уровне на 3s-подуровня находятся два электрона (в одной клетке записываются две стрелки, имеющие противоположное направление), на три р-подуровне находятся три электрона (в каждой из трех клеток записываются по одной стрелке, имеющие одинаковое направление).
Валентными электронами являются электроны внешнего уровня, т.е. 3s2 3p3 электроны.
V. Определяем тип химического элемента (металл или неметалл, s-, p-, d-или f-элемент).
Фосфор — неметалл. Поскольку в последнее подуровнем в атоме фосфора, который заполняется электронами, является p-подуровень, Фосфор относится к семейству p-элементов.
VI. Составляем формулы высшего оксида и гидроксида фосфора и характеризуем их свойства (основные, кислотные или амфотерные).
Высший оксид фосфора P2O5, проявляет свойства кислотного оксида. Гидроксид, соответствующий высшему оксиду, H3PO4, проявляет свойства кислоты. Подтвердим указанные свойства уравнениями видповиних химических реакций:
P2O5 + 3 Na2O = 2Na3PO4
H3PO4 + 3NaOH = Na3PO4 + 3H2O
VII. Сравним неметаллические свойства фосфора со свойствами элементов-соседей по периоду и подгруппой.
Соседом фосфора по подгруппе являются азот. Соседями фосфора за периодом является кремний и Сера. Неметаллические свойства атомов химических элементов главных подгрупп с ростом порядкового номера растут в периодах и снижаются в группах. Поэтому неметаллические свойства фосфора более выражены, чем у кремния и менее выражены, чем у азота и серы.
VIII. Определяем максимальную и минимальную степень окисления атома фосфора.
Максимальный положительный степень окисления для химических элементов главных подгрупп равен номеру группы. Фосфор находится в главной подгруппе пятой группы, поэтому максимальная степень окисления фосфора +5.
Минимальная степень окисления для неметаллов в большинстве случаев равен разнице между номером группы и числом восемь. Так, минимальная степень окисления фосфора -3.