Периодический закон и периодическая система химических элементов (стр. 2 из 2)

С изменением электронной конфигурации атомов элементов по периоду от ns¹ до ns²np⁶ изменяется высшая степень окисления атомов элементов (от +1 до +7 (+8)), что приводит к изменению состава и свойств высших оксидов и гидроксидов. Это изменение также носит периодический характер.

По периоду слева направо с уменьшением металлических свойств атомов элементов и образуемых ими простых веществ происходит уменьшение основных свойствоксидов, и гидроксидов и соответственно их кислотные свойства увеличиваются.

По группе сверху вниз с уменьшением неметаллических и усилением металлических свойств атомов элементов происходит уменьшение кислотных и увеличение основных свойств оксидов и гидроксидов.

Этот переход обычно осуществляется через так называемые амфотерные гидроксиды, способные диссоциировать и как кислота, и как основание.

Низшая степень окисления металлов равна 0, а неметаллов - (№ группы - 8), т.е. определяется числом электронов, недостающих до завершения внешнего энергетического уровня. Значит, при изменении электронной конфигурации атома неметалла от ns²np² до ns²np⁵ низшая степень окисления изменяется от - 4 до -1. Такое изменение также периодично. Это приводит к периодическому изменению состава и свойств летучих водородных соединений неметаллов (RH₄, RH₃, H₂R, RH).

Кислотно-основный характер их водных растворов изменяется следующим образом: по периоду слева направо кислотные свойства усиливаются вследствие увеличения ОЭО неметалла, что приводит к увеличению полярности связи R - Н; по группе сверху вниз кислотные свойства также усиливаются в следствие увеличения радиусов атомов, что приводит к увеличению длины связи R - H и ее ослаблению.

Металлы не образуют летучих водородных соединений, их гидриды солеобразны (NaH, CaH₂) или металлоподобны.

Изменение свойств химических элементов и их соединений можно проиллюстрировать на примере 2 и 3 периодов:

высшая с.о.	+ 1	+ 2	+ 3	+ 4	+ 5	+ 6	+ 7	-
высший оксиди характер свойств	Li2O основный Na2O основный	BeO амфотерный MgO основный	B2O3 кислотный Al2O3 амфотерный	CO2 кислотный SiO2 кислотны й	N2O5 кислотный P2O5 кислотный	- SO3 кислотный	- Cl2O7 кислотный	-
Высший гидроксид и характер свойств	LiOH щелочь NaOH щелочь	Be(OH)2 амфотер-ный гидроксид Mg(OH)2 нераство-римое основание	H3BO3 слабая кислота Al(OH)3 амфотер-ный гидроксид	H2CO3 слабая кислота H2SiO3 слабая кислота	HNO3 сильная кислота H3PO4 слабая кислота	- H2SO4 сильная кислота	- HClO4 сильная кислота	-
низшая с.о.	0	0	0	-4	-3	-2	-1	-
летуч. Водородные соединения и характер свойств	-	-	-	СH4 - SiH4 -	NH3 слабое основание PH3 очень слабое основание	H2O амфотер H2S слабая кислота	HF слабая кислота HCl сильная кислота	-

Такой характер изменения свойств в основном повторяется во всех периодах (кроме первого), поэтому такое изменение свойств называют периодическим.

Кислотный характер оксидов и гидроксидов, образованных атомами одного элемента, с увеличением его степени окисления увеличивается.

Например:Mn²⁺O,

, Mn⁺⁴O₂, Mn⁺⁶O₃, .

основные амфотерный кислотные

оксиды оксид оксиды

Mn⁺²(OH)₂, Mn⁺³(OH)₃, Mn⁺⁴(OH)₄, H₂Mn⁺⁶O₄, HMn⁺⁷O₄.

основания амфотерный кислоты

слабые гидроксид сильные

кислотные свойства усиливаются

Для сравнения: слабые кислоты сильные кислоты

сернистая Н₂S⁺⁴O₃ серная H₂S⁺⁶O₄

азотистая HN⁺³O₂ азотная HN⁺⁵O₃

Такова же и закономерность изменения окислительной способности атома.

Например:Mn^o → Mn⁺² → Mn⁺³ → Mn⁺⁴ → Mn⁺⁶ → Mn⁺⁷

только окислительно-восстановительная только

восстановитель двойственность окислитель

окислительные свойства возрастают

ВТОРИЧНАЯ ПЕРИОДИЧНОСТЬ

Изменение многих характеристик атомов зачастую не монотонно. Так, для элементов 2 периода слева направо энергия ионизации Е_и в целом растет, однако, возрастая от лития к бериллию, она уменьшается к бору, а далее растет к углероду и азоту, снова уменьшаясь к кислороду, а далее увеличивается ко фтору, достигая максимума у неона.

При переходе к 3 периоду с ростом радиуса атома Е_и резко уменьшается, а при движении по периоду слева направо от натрия до аргона растет аналогично 2 периоду – немонотонно:

Li B Be C O N F Ne

Na Al Mg Si S P Cl Ar

Такое явление получило название вторичная периодичность.