§ 33. Характеристика элемента по его положению в Периодической системе
Краткое содержание (пересказ)
Периодический закон и Периодическая система Д. И. Менделеева позволяют предсказывать свойства химических элементов и их соединений, опираясь только на положение элемента в таблице. Для этого используется единый план характеристики химического элемента.
План характеристики химического элемента
Характеристика элемента строится последовательно и включает:
- Положение в Периодической системе
Указывают атомный номер, период и группу элемента. - Строение атома
Определяют заряд ядра, число протонов, нейтронов и электронов, а также схему распределения электронов по энергетическим уровням. - Характер простого вещества
Устанавливают, является ли элемент металлом или неметаллом, и какие свойства характерны для его простого вещества. - Сравнение с соседями по группе
Анализируют, как меняются свойства элемента при движении вверх и вниз по группе. - Сравнение с соседями по периоду
Рассматривают изменение свойств элемента слева направо в одном периоде. - Максимальная валентность и высший оксид
Определяют максимальную валентность элемента, формулу высшего оксида и его характер (основный, амфотерный или кислотный). - Высший гидроксид
Указывают формулу гидроксида и определяют, является ли он основанием, амфотерным гидроксидом или кислотой. - Летучее водородное соединение
Определяют формулу летучего водородного соединения (для неметаллов).
Характеристика металла (на примере кальция)
Кальций — элемент с атомным номером 20, расположен во IIА-группе и четвёртом периоде. Заряд ядра его атома равен +20, атом содержит 20 протонов, 20 нейтронов и 20 электронов. Электроны распределены по уровням: 2, 8, 8, 2.
На внешнем энергетическом уровне у кальция два электрона, поэтому он относится к металлам. Простое вещество кальций — типичный металл с характерными свойствами: металлическим блеском, пластичностью, теплопроводностью и электропроводностью.
Металлические свойства кальция выражены сильнее, чем у магния, но слабее, чем у стронция, что связано с увеличением радиуса атома вниз по группе. В периоде кальций проявляет более выраженные металлические свойства, чем алюминий, но слабее, чем натрий.
Максимальная валентность кальция равна II. Его высший оксид — CaO — является основным оксидом. Гидроксид кальция Ca(OH)₂ относится к основаниям (щелочам). Кальций не образует летучих водородных соединений, но образует ионный гидрид CaH₂.
Характеристика неметалла (на примере фосфора)
Фосфор имеет атомный номер 15 и расположен в VА-группе третьего периода. Заряд ядра его атома равен +15. В атоме содержится 15 протонов, 16 нейтронов и 15 электронов, распределённых по уровням: 2, 8, 5.
Фосфор — неметалл, образующий несколько простых веществ, что проявляется в явлении аллотропии. Его неметаллические свойства выражены слабее, чем у азота, но сильнее, чем у мышьяка, что связано с изменением радиуса атома в группе. В периоде неметаллические свойства фосфора сильнее, чем у кремния, но слабее, чем у серы.
Максимальная валентность фосфора равна V. Его высший оксид P₂O₅ является кислотным оксидом. Высший гидроксид — фосфорная кислота H₃PO₄ — типичная кислородсодержащая кислота. Фосфор образует летучее водородное соединение PH₃.
Общий вывод
Положение элемента в Периодической системе позволяет заранее определить:
- строение его атома;
- металлический или неметаллический характер;
- валентность;
- формулы и свойства оксидов, гидроксидов и водородных соединений.
При этом не все металлы образуют только основные оксиды и основания: некоторые элементы проявляют амфотерные свойства, что делает химические свойства элементов более разнообразными.