Материал: 5388
20
Решение:
Порядковый номер элемента в периодической системе элементов совпадает с величиной заряда ядра (индекс внизу слева символа элемента) следовательно, в ядре атома ванадия 23 протона. Верхний левый индекс у символа элемента указывает на величину массового числа А. Тогда число протонов Z = А – N = 50 – 23 = 27. Значит в ядре атома ванадия 27 нейтронов.
Электронная формула атома ванадия согласно шкале энергий (т. е. электрон занимает тот энергетический подуровень, на котором он будет обладать наименьшей энергией) будут иметь следующий вид:
23V 1s2 2s2 2p6 3p63s23p6 4d3 4s2.
Электрографические схемы отражают распределение электронов атомов по квантовым (энергетическим) ячейкам. В каждый квантовой ячейке может быть не более двух электронов. Орбитали данного подуровня заполняются сначала по одному электрону с одинаковыми спинами, а затем по второму электрону с противоположными спинами (правило Хунда). Так как последним заполняется, согласно «принципу минимума энергии», 3d подуровень, то элемент ванадий относится к d-электронному семейству.
Обучающая задача 2
В каком периоде, группе и подгруппе находится элемент, атом которого имеет следущее строение последнего и предпоследнего электронных уровней: 4s2 3d5? К какому электронному семейству относится этот элемент? Какова высшая степень окисления этого элемента в соединениях? Составьте формулы оксидов и гидроксидов этого элемента, отвечающих высшей степени окисления?
Решение:
Электроны атома расположены на четырех энергетических уровнях, следовательно, данный элемент находится в 4 периоде. Общее число s- электронов внешнего уровня и незавершенного d-подуровня равно семи, следовательно, элемент расположен в 7 группе побочной подгруппе. В периодической системе элементов в 7 группе побочной подгруппы 4 периода находится элемент Mn – это d-элемент, с высшей степенью окисления +7. Оксид отвечает формуле Mn2O7, гидроксид HMnO4.
21
Задания для самоподготовки
1.Приведите современную формулировку периодического закона. Как изменяются свойства у элементов IА группы. Ответ мотивируйте строением атомов элементов.
2.Как изменяются свойства элементов III периода слева направо. Ответ мотивируйте.
3– 12.Сколько протонов и нейтронов содержат ядра изотопов следующих элементов (см. табл. 1). Составьте электронную формулу и электронографическую схему данного атома; подчеркните валентные электроны; определите семейство.
Таблица 1
№ задач |
Изотопы Ме |
№ задач |
Изотопы |
|||||
неМе |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
||
3 |
16 |
18 |
O |
8 |
32 |
33 |
S |
|
|
8 |
|
O и 8 |
|
16 |
S и 16 |
||
4 |
1123 Na и 1124 Na |
9 |
1327 Al и 1326 Al |
|||||
5 |
30 |
|
28 |
Si |
10 |
39 |
40 |
К |
14 |
Si и 14 |
19 |
К и 19 |
|||||
6 |
56 |
|
54 |
Fe |
11 |
30 |
32 |
Р |
26 |
Fe и 26 |
15 |
Р и 15 |
|||||
7 |
199 |
F и 189 |
F |
12 |
1735 Cl и 1737 Cl |
|||
13 – 22. В каком периоде, группе и подгруппе находятся элементы, атомы которых имеют следующее строение предпоследнего и последнего электронного уровней (см. табл. 2) К какому электронному семейству относится данный элемент? Укажите эти элементы.
|
|
|
|
|
Таблица 2 |
|
|
|
|
|
|||
№ задач |
Строение |
№ за- |
Строение |
|||
электрона уровней |
дач |
электронных уровней |
||||
|
||||||
13 |
3s3 |
3p1 |
18 |
3s2 3p2 |
||
14 |
5s2 |
5p6 |
19 |
3s2 |
3p5 |
|
15 |
4s2 |
4p6 |
20 |
4s2 |
3d1 |
|
16 |
2s2 |
2p5 |
21 |
4s1 |
3d5 |
|
17 |
2s2 |
2p1 |
22 |
4s2 |
3d6 |
|
22
3. ВАЛЕНТНОСТЬ. СТЕПЕНЬ ОКИСЛЕНИЯ. ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ
Химические формулы
Эмпирические
формулы
отражают качественный и количественный состав молекулы
Структурные
формулы
отражают последовательность соединения атомов в молекуле согласно их валентности
Электронные
формулы
отражают тип химической связи между атомами в молекуле или ионе
Валентность – способность атомов элемента образовывать химические связи. Валентность элементов определяется числом электронных пар, образующих прочную химическую связь (числом связей, образованных данным атомом с другими атомами).
Степень окисления – условный заряд атома в соединении, вычисленный, исходя из предположения, что молекула состоит только из ионов.
Определение степени окисления атома элемента
Алгебраическая сумма степеней окисления атомов в молекуле всегда равна нулю, а в ионе – заряду иона.
Например:
H3+1P+5O4-2 → (+1) · 3 + (+5) + (-2) · 4 = 0; [Сr2xO7-2]2- → 2x + (-2) · 7 = -2; x + 6.
23
Определение степени окисления атома элемента
Степень |
Атомов элементов |
Примеры |
|||
окисления |
|||||
|
|
|
|
||
|
Атомы любого элемента в свободном |
S 02 , Fe0, C0, Cu0 |
|||
О |
состоянии |
|
|
|
|
Атомы элементов в молекулах про- |
|
H 02 , O 02 |
|||
|
|
||||
|
стых веществ |
|
|
|
|
+I |
Водород в большинстве соединений |
H 2 |
1 O, H+1NO3 |
||
Щелочные металлы в соединениях |
Na+1Cl, Rb+1NO3 |
||||
|
|||||
|
Фтор во всех соединениях |
|
|
NaF-1 |
|
|
Галогениды в бескислородных со- |
KBr –1, KCl-1, KJ-1 |
|||
|
единениях |
|
|
|
|
- I |
Водород в соединения с типичными |
NaH-1, CaH2-1 |
|||
|
металлами (в гидридах) |
|
|
|
|
|
Кислород в пероксидах водорода и |
H2O 21 , Na2O 21 |
|||
|
металлов |
||||
|
|
|
|
||
|
Металлы II группы периодической |
Ca+2Cl2, Zn+2O |
|||
+ 2 |
системы в соединениях |
|
|
|
|
Кислород только в соединениях с |
|
+2OF2-1 |
|||
|
|
||||
|
фтором |
|
|
|
|
|
Кислород во всех соединениях, кро- |
|
|
|
|
- 2 |
ме H2O2, Na2O2, OF2 |
|
|
H2O-2 |
|
Элементы VI группы в соединениях с |
H2S-2, H2Se-2 |
||||
|
водородом |
|
|
|
|
- 3 |
Элементы V группы в соединениях с |
|
3 |
3 |
|
водородом |
N H3 , P H3 |
||||
|
|||||
|
Элементы III группы периодической |
|
|
|
|
+ 3 |
системы в соединениях с более элек- |
Se2+3O3, Al+3(NO3)3 |
|||
|
троотрицательными элементами |
|
|
|
|
- 4 |
Элементы IV группы в соединениях |
|
4 |
4 |
|
водородом |
CH4 ,Si H4 |
||||
|
|||||
|
Элементы IV группы в соединениях с |
|
4 |
4 |
|
+ 4 |
более электроотрицательными иона- |
|
|||
CO2 ,CCl4 |
|||||
|
ми |
|
|
|
|
24
ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ
|
|
по механизму образования |
|
|
|
|
|
|
|
|
по способам перекрывания |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
электронных |
облаков |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
металлическая |
связь |
осу- |
|
донорно-акцепторный механизм: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
один атом (донор) представляет в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
ществляется свободными элек- |
|
|
|
|
|
сигма |
|
|
|
пи |
|||||||||
|
общее пользование |
электронную |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
тронами |
между |
ионами |
или |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
σ-связь – перекрывание |
|
|
π-связь – боковое |
|||||||||||||
|
пару, а другой атом (акцептор) – |
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
атомами металлов в кристалли- |
|
|
|
электронных облаков |
|
|
|
перекрывание |
|||||||||||
|
свободную орбиталь: |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
ческой решетке |
|
|
|
|
|
|
вдоль оси, соединяю- |
|
|
электронных об- |
|||||||||
|
|
|
H+ + : NH3 |
[NH4]+ |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
щей центры атомов |
|
|
|
лаков |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(s-s; s-p) |
|
|
|
(p-p) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
ионная |
связь |
осуществляется |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
между ионами посредством элек- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Обменный механизм: каждый атом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
тростатического притяжения: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
ковалентная |
|
|
|
||||||||||||
|
дает по одному электрону в общую |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Na+ + Cl |
[Na+] [Cl-] |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
связь |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
электронную пару (ковалентная) |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
полярная связь: электронное |
|
неполярная связь: электрон- |
|||
водородная связь – связь меж- |
|||||||
|
облако связи смещено в сто- |
|
ное облако связи распределе- |
||||
ду атомом водорода одной мо- |
|
|
|||||
|
рону |
более |
электроотрица- |
|
но в пространстве симметрич- |
||
лекулы и сильноэлектро отри- |
|
|
|||||
|
тельного атома (H2O, HCl, |
|
но относительно обоих атомов |
||||
цательными (F, O, N) атомами |
|
|
|||||
|
N2O5): |
.. |
.. |
|
(Н2, Cl2, N2): |
||
другой молекулы |
|
|
|||||
|
|
·H + ·Cl: → Н :Cl: |
|
·H + ·H → H : H |
|||
|
|
|
|
||||
|
|
|
. . |
. . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|