Периодический закон Д.И. Менделеева

В зависимости от того, на какой энергетический подуровень пришёл последний электрон, различают электронные семейства элементов (s, p, d, и f элементы).

1. s - элементы, это элементы первой группы главной подгруппы и второй группы главной подгруппы (IA, IIA). На внешнем энергетическом уровне у них 1 или 2 электрона. Все s - элементы - типичные металлы (исключение - Be - амфотерный).

В своих соединениях s - элементы имеют степени окисления +1 и +2.

IA - щелочные металлы, их оксиды обладают основным характером.

Пример: Na₂O + H₂O = NaOH - щёлочь.

IIА - Be -амфотерный металл, Mg – типичный металл. Их оксиды не реагируют с водой, гидроксиды не растворимы в воде. Ca, Sr, Ba - щелочноземельные элементы. Их оксиды непосредственно реагируют с водой, обладают основным характером.

Пример: CaO + H₂O = Ca(OH)₂

Пример:: 1s²2s²; n = 1,2; IIA.

Be° Be*

Бериллий в основном состоянии не имеет неспаренных электронов, но при поглощении кванта энергии спаренные s-электроны распариваются и занимают свободные ячейки на p-подуровне. Таким образом, в возбужденном состоянии атом бериллия имеет валентность, равную 2.

Валентность элемента равна количеству неспаренных электронов в возбужденном состоянии.

2. p - элементы, это элементы c третьей группы главной подгруппы по восьмую группу главной подгруппы (IIIA - VIIIA), в основном – это неметаллы. Они занимают верхний правый угол в таблице Менделеева:

Неметаллы могут проявлять как положительные, так и отрицательные степени окисления: отрицательную степень окисления - в соединениях с водородом и металлами.

Минимальная степень окисления равна (№ группы-8): C^-4 H₄, N^-3H₃, H₂S^-2, HCl^-1.

В соединениях с кислородом и с другими более электроотрицательными элементами, неметаллы могут проявлять положительную степень окисления, максимальная степень окисления равна номеру группы.

Пример:

- хлорноватистая кислота;₂ - хлористая кислота;

- хлорноватая кислота; - хлорная кислота.

Т. е. все оксиды неметаллов обладают кислотным характером и растворимы в воде (исключение SiO₂).Пример: ; n = 1,2,3,4; VA; p - элемент.

As: 1s²2s²p⁶3s²p⁶d¹⁰4s²p³

As° As*

As^-3: 1s²2s²p⁶3s²p⁶d¹⁰4s²p⁶;

As° + 3ē → As^-3; As^-3H₃ - арсин.

As° - 3ē → As⁺³; As⁺³: 1s²2s²p⁶3s²p⁶d¹⁰4s²; As₂O₃ - оксид мышьяка (Ш), амфотерный характер.

As₂O₃ + H₂O = 2HAsO₂ - мышьяковистая кислота. Соли мышьяковистой кислоты NaAsO₂ - арсениты.

As° - 5ē → As⁺⁵; As₂O₅ - кислотный оксид; As₂O₅ + H₂O = 2HAsO₃ - мышьяковая кислота. Соли мышьяковой кислоты, NaAsO₃ - арсенаты.

Существуют следующие р - элементы - металлы:

IIIA: Al (амф.), In, Tl (типичные металлы).

IVA: Ge, Sn, Pb ( типичные амфотерные элементы), могут проявлять степень окисления +2, +4, могут проявлять отрицательную степень окисления: .

VA: Sb (амф.).

VIA: Po (амф.).

Рассмотрим соединения олова:

: 1s²2s²p⁶3s²p⁶d¹⁰4s²p⁶d¹⁰5s²p²; n = 1,2,3,4,5; IVA; p - элемент.

Sn⁺²: 1s²2s²p⁶3s²p⁶d¹⁰4s²p⁶d¹⁰5s²;

Sn⁺⁴: 1s²2s²p⁶3s²p⁶d¹⁰4s²p⁶d¹⁰4s²p⁶d¹⁰.

Оксид олова (II) - SnO – амфотерный

 

HCl SnCl₂ - хлорид олова

 

Sn(OH)₂

 

NaOH Na₂SnO₂ - станнит натрия

 

Оксид олова (IV) - SnO₂ – амфотерный

 

HCl SnCl₄

 

Sn(OH)₄

 

NaOH Na₂SnO₃ - станнат натрия

H₄SnO₄; H₂SnO₃ – оловянная кислота, орто- и мета-форма.

3) d - элементыэто элементы, у которых происходит заполнение электронами предвнешнего d подуровня. Они составляют побочные подгруппы. У d - элементов на внешнем уровне 1- 2 электрона (искл. Pd - 0 электронов). Валентными являются электроны внешнего уровня и предвнешнего d - подуровня. Все d - элементы металлы, проявляют только положительную степень окисления. Характер оксидов и гидрооксидов зависит от степени окисления элементов. Низшая положительная степень окисления как правило +2, (искл. - Ag, Au, Cu, степень окисления этих элементов +1), характер оксидов и гидрооксидов - основной. Промежуточная степень окисления равна +3, +4, характер оксидов и гидрооксидов - амфотерный. Высшая положительная степень окисления равна номеру группы (искл. Ag, Au, Cu - степень окисления +3), характер оксидов и гидрооксидов - кислотный.

Рассмотрим пример типичного d - элемента, Mn (марганец).

: 1s²2s²p⁶3s²p⁶d⁵4s²; n = 1,2,3,4; VII B.

Mn²⁺: MnO - основной оксид, Mn(OH)₂ – основной гидроксид.

Mn⁴⁺: MnO₂ – амфотерный оксид, Mn(OH)₄ - амфотерный гидрооксид, H₂MnO₃ - марганцеватистая кислота. Соли марганцеватистой кислоты: Mg₂MnO₃ - манганиты.

Мn⁶⁺; MnO₃ - кислотный оксид, H₂MnO₄ - марганцовистая кислота. Соли марганцовистой кислоты: K₂MnO₄ - манганаты.

Mn⁷⁺; Mn₂O₇ - кислотный оксид, HMnO₄ - марганцевая кислота. Соли марганцевой кислоты: KMnO₄ - перманганаты.

4) f - элементы.К ним относятся лантаноиды и актиноиды. В них происходит достраивание предпредвнешнего f- подуровня.

La: - // - // - // - 5d¹6s²

Ac: - // - // - // - 6d¹7s²

: 1s²2s²p⁶3s²p⁶d¹⁰4s²p⁶d¹⁰f¹5s²p⁶d¹6s²

Лантаноиды и актиноиды похожи на типичные d - элементы.