Электроотрицательность возрастает в направлении слева направо для элементов каждого периода и уменьшается в направлении сверху вниз для элементов одной и той же группы ПС.

Атомные и ионные радиусы

Атомы и ионы не имеют строго определенных границ вследствие волновой природы электронов. Поэтому определяют условные радиусы атомов и ионов, связанных друг с другом химической связью в кристаллах.

Радиусы атомов металлов в периодах с ростом порядкового номера элементов уменьшаются, т.к. при одинаковом числе электронных слоев возрастает заряд ядра, а, следовательно, и притяжение им электронов.

В пределах каждой группы элементов, как правило, радиусы атомов увеличиваются сверху вниз, т.к. возрастает число энергетических уровней. Радиусы ионов также находятся в периодической зависимости от порядкового номера элемента.

Группы короткопериодной таблицы делятся на подгруппы (главные и побочные), совпадающие с группами длиннопериодной таблицы.

У всех атомов элементов одного периода одинаковое число электронных слоев, равное номеру периода.

Число элементов в периодах: 2, 8, 8, 18, 18, 32, 32. Большинство элементов восьмого периода получены искусственно, последние элементы этого периода еще не синтезированы. Все периоды, кроме первого начинаются с элемента, образующего щелочной металл (Li, Na, K и т. д.), а заканчиваются элементом, образующим благородный газ (He, Ne, Ar, Kr и т. д.).

В короткопериодной таблице - восемь групп, каждая из которых делится на две подгруппы (главную и побочную), в длиннопериодной таблице - шестнадцать групп, которые нумеруются римскими цифрами с буквами А или В, например: IA, IIIB, VIA, VIIB. Группа IA длиннопериодной таблицы соответствует главной подгруппе первой группы короткопериодной таблицы; группа VIIB - побочной подгруппе седьмой группы: остальные - аналогично.

Характеристики химических элементов закономерно изменяются в группах и периодах.
В периодах (с увеличением порядкового номера)
-увеличивается заряд ядра,
-увеличивается число внешних электронов,
-уменьшается радиус атомов,
-увеличивается прочность связи электронов с ядром (энергия ионизации),
-увеличивается электроотрицательность,
-усиливаются окислительные свойства простых веществ ("неметалличность"),
-ослабевают восстановительные свойства простых веществ ("металличность"),
-ослабевает основный характер гидроксидов и соответствующих оксидов,
-возрастает кислотный характер гидроксидов и соответствующих оксидов.

В группах (с увеличением порядкового номера)
-увеличивается заряд ядра,
-увеличивается радиус атомов (только в А-группах),
-уменьшается прочность связи электронов с ядром (энергия ионизации; только в А-группах),
-уменьшается электроотрицательность (только в А-группах),
-ослабевают окислительные свойства простых веществ ("неметалличность"; только в А-группах),
-усиливаются восстановительные свойства простых веществ ("металличность"; только в А-группах),
-возрастает основный характер гидроксидов и соответствующих оксидов (только в А-группах),
-ослабевает кислотный характер гидроксидов и соответствующих оксидов (только в А-группах),
-снижается устойчивость водородных соединений (повышается их восстановительная активность; только в А-группах).

 

 

ВОПРОС. Растворы, механизмы растворения. Растворимость. Насыщенный раствор как равновесная система. Влияние на растворимость температуры и давления. Значение растворов в биологических процессах.

 

Рас­творимость веществ в различных растворителях, например в воде, ко­леблется в широких пределах. Если в 100 г воды при комнатной температуре растворяется более 10 г вещества, то такое вещество принято называть легкорастворимым; если менее 1 г вещества – ма­лорастворимым, наконец, вещество считается практически нераство­римым если в 100 г воды переходит менее 0,1 г вещества. К легко­растворимым веществам относятся поваренная соль (при 20 °С в 100 г воды растворяется 35,8 г NaCl), медный купорос СuSO₄·5H₂O (20,7 г), аммиак NH₃ (67,9 г); труднорастворимые вещества – гипс СаSO₄ (0,195 г),; практически не­растворимые – сульфат бария ВаSO₄ (0,00023 г), хлорид серебра АgСl (0,00015 г), карбонат кальция СаСО₃ (0,00013 г). Абсолютно нерастворимых веществ не существует.

На растворимость веществ в общем случае оказывает влияние природа растворяемого вещества и природа растворителя, температура, давление.

Влияние природы растворителя и растворяемого вещества. Опытным путем установлено правило, согласно ко­торому подобное растворяется в подобном. Так, вещества с ион­ным (соли, щелочи) или полярным (спирты, альдегиды) типом связи хорошо растворимы в полярных растворителях, например, в воде. И наоборот, растворимость кислорода в бензоле, например, на порядок выше, чем в воде, так как молекулы О₂ и С₆Н₆ неполярны.

Растворимость газов в жидкостях может меняться в очень ши­роких пределах. Так, например, в 100 объемах воды при 20 °С рас­творяется 2 объема водорода, 3 объема кислорода, 88 объемов оксида углерода (IV). В этих же условиях в 1 объеме воды растворяется свыше 400 объе­мов хлороводорода и 700 объемов аммиака.

Растворимость жидкостей в жидкостях очень сложным обра­зом зависит от их природы. Можно выделить три класса жидкостей, различающихся способностью к взаимному растворению.

1. Жидкости, практически не растворяющиеся друг в друге (Н₂О – Нg, Н₂О – С₆Н₆).

2. Жидкости, неограниченно растворяющиеся друг в друге (Н₂О – С₂Н₅OН, Н₂О – СН₃СООН).

3. Жидкости, ограниченно растворяющиеся друг в друге (Н₂О – С₂Н₅OС₂Н₅, Н₂О – С₂H₆NH₂).

Растворимость твердых веществ в жидкостях в первую оче­редь определяется характером химических связей в их кристалличе­ских решетках. Молекулярные (или атомные) кристаллы, структурными единицами которых являются атомы или молекулы с ковалентным неполярным типом связи, прак­тически не растворимы в воде (например, графит, алмаз, сера, кри­сталлический иод и др.).

Влияние температуры на растворимость газов, жидкостей и твердых веществ. С повышением температуры растворимость почти всех твердых веществ и вза­имная растворимость жидкостей увеличивается.

Раство­римость газов в жидкостях с повышением температуры уменьшается. Известно, что если оставить в теплом помещении стакан с холодной водой, то через некоторое время внутренние стенки стакана покрыва­ются пузырьками воздуха.

Влияние давления. В отличие от твердых веществ и жидкостей, на растворимость газов очень сильно влияет давление, под кото­рым находится газ. Если же давление газа увеличить, например, в два раза, то во столько же раз увеличится и концентрация его молекул над жидкостью, а сле­довательно, и скорость растворения газа. В общем виде зависимость растворимости газов от давления вы­ражается законом Генри: при постоянной температуре раствори­мость газа в жидкости прямо пропорциональна его давлению над жидкостью:

C(X) = К_Г · Р(Х)

где C(X) – концентрация газа в насыщенном растворе, моль/л; К_Г – постоянная Генри для газа X, моль · л^–1 · Па^–1; Р(Х) – давление газа Х над раствором, Па.

Закону Генри строго подчиняются только такие газы, раствори­мость которых сравнительно невелика и которые не вступают в хи­мическое взаимодействие с растворителем.

Растворение всегда сопровождается убылью энергии Гиббса, при этом независимо от знака изменения энтальпии при растворении всегда ΔG < 0, так как переход вещества в раствор сопровождается значительным возрастанием энтропии вследствие стремления системы к разупорядочению.