Периодическая система (ПС)

Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА

 

АТОМ – это электронейтральная частица, которая состоит положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов.

Охарактеризуем элемент с порядковым номером 17 по Периодической Системе (ПС) по плану:

 

1. Нахождение в Периодической системе: период, группа, подгруппа.

2. Строение атома (заряд ядра, число электронов, протонов, нейтронов).

3. Распределение электронов. Электронная и графическая формула. Возможные степени окисления.

4. Характеристика соединений (водородное соединение, формулы высшего оксида и гидроксида, их тип и химические свойства).

1. Нахождение в ПС

Элемент с порядковым номером 17 - это хлор. Он находится в 3 периоде, 7 группе, главной подгруппе.

 

ПЕРИОД – это горизонтальный ряд, в котором свойства элементов изменяются последовательно от металла к инертному газу.

 

НОМЕР периода указывает число энергетических уровней.

Хлор находится в 3 периоде, следовательно, у него 3 энергетических уровня.

 

ГРУППА – это вертикальный ряд элементов, сходных по свойствам.

 

НОМЕР ГРУПЫ указывает на количество электронов на последнем уровне ( только для главных подгрупп) и на высшую валентность в соединениях ( кроме фтора, кислорода, азота, неона и гелия).

Хлор находится в 7 группе, значит высшая валентность и количество валентных электронов у него равно семи.

 

Различают главную и побочную подгруппы. В главную подгруппу входят элементы как малых (1, 2, 3) периодов так и больших (4, 5, 6, 7). В состав побочных входят только элементы больших периодов. Например: в 1 группе Cu, Ag, Au - элементы побочной подгруппы, а Li, K, Na, Rb, Cs, Fr - элементы главной.

Хлор находится в главной подгруппе.

 

2. Строение атома:

 

Порядковый номер элемента - 17, следовательно, заряд ядра + 17. Число электронов – 17. (Их число равно заряду ядра, так как в целом атом нейтрален).

 

Ядро состоит из протонов и нейтронов. Количество протонов соответствует заряду ядра, а количество нейтронов вычисляют по формуле: относительная атомная масса минус заряд ядра. Для хлора состав ядра следующий: 17 протонов и 18 нейтронов.

 

3. Распределение электронов

 

Электроны располагаются на 3 уровнях.

+ 17)))

2 8 7

 

Максимальное количество электронов на каждом уровне можно рассчитать, используя формулу N = 2*n², где N -количество электронов, а n - номер уровня.

 

- для первого уровня 2*1² = 2

- для второго уровня 2*2² = 8

- для третьего уровня 2*3² = 18

- для четвертого уровня 2*4² = 32

-для пятого уровня 2*5² = 50

 

Для хлора: - на первом уровне 2 электрона, на втором 8 электронов. Для последнего уровня 17 - (2+8) = 7. Для элементов главных подгрупп номер группы совпадает с количеством электронов на последнем уровне.

Каждый уровень делится на подуровни и обозначается латинскими буквами:

1 уровень имеет s подуровень

2 уровень: s и p подуровни

3 - s, p, d подуровень

4 - s, p, d, f подуровень и т.п.

 

Полная электронная конфигурация имеет вид:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁵3d⁰

При сокращенной форме записываем только последний уровень: 3s²3p⁵ 3d^.0

При графической форме электроны изображают с помощью стрелок ­, а орбиталь в виде клетки . s-орбитали cоответствует одна клетка, для p-орбитали - три клетки, для d-орбитали 5 клеток. Согласно принципу Паули, на любой орбитали могут находиться не более 2 электронов. Таким образом, на s-подуровне - 2 электрона, на р-подуровне - 6 электронов, на d-подуровне - 10 электронов, на f -подуровне - 14.

В пределах одного подуровня атом имеет максимально возможное число неспаренных электронов.

 

Для хлора графическая формула имеет вид:

 

степень окисления хлора равна 0

 

Количество неспаренных электронов указывает на возможные степени окисления данного элемента.

У хлора 1 неспаренный электрон, значит, он может отдать 1 электрон и тогда степень окисления станет +1, и принять 1 электрон соответственно степень окисления –1.

 

степень окисления +1 степень окисления -1

 

Другие степени окисления возникают в так называемом возбужденном состоянии, когда происходит распаривание электронов на свободный подуровень. При этом образуются только положительные степени окисления. Покажем, какие степени окисления, кроме 0, +1, –1 характерны для хлора:

 

 

теперь неспаренных электронов стало 3, значит степень окисления +3

степень окисления +5

 

степень окисления +7

 

Итак, у хлора возможны следующие степени окисления:

_{-1 0 +1 +3 +5 +7}

HCl Cl₂ Cl₂O Cl₂O₃ Cl₂O₅ Cl₂O₇

4. Свойства соединений:

Летучее водородное соединение хлороводород – НСl.

Максимальная валентность (степень окисления), которую может элемент проявлять в соединениях, равна номеру группы. Хлор находится в седьмой группе, значит, в соединении с кислородом его максимальная валентность равна семи. Формула высшего оксида имеет вид: Cl₂O₇ . Тип оксида – кислотный. Ему соответствует гидроксид в виде кислоты H₂Cl₂O₈ или HClO₄.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

_____________________________________________________

Cl₂O₇ HClO₄

______________________________________________________

_{_}

1. Взаимодействие с водой 1. Взаимодействие с металлами

Cl₂O₇ + H₂O à 2HBrO₄ 2HClO₄ + ZnàZn(ClO₄)₂ + H₂

 

2. Взаимодействие с основным оксидом

Cl₂O₇+CuOàCu(ClO₄)₂ CuO+2HClO₄àCu(ClO₄)₂+H₂O

 

3. Взаимодействие с основанием

Cl₂O₇ + 2KOH àK₂ClO₄ + H₂O КOH + HClO₄ à КClO₄ + H₂O

 

4. Взаимодействие с солью

2HClO₄ +K₂CO₃ àCO₂+H₂O+2KClO₄