МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени Р.Е. Алексеева» Кафедра «Производственная безопасность, экология и химия» Строение атома и периодический закон Д.И. Менделеева Учебно-методическое пособие к выполнению практической работы по дисциплине «Общая и неорганическая химия» для подготовки студентов специальностей «Технология электрохимических производств», «Биотехнология», «Материаловедение в машиностроении», «Машины и технологии литейного производства», «Атомные электрические станции и установки», «Ядерные реакторы и энергетические установки», «Тепловые электрические станции» дневных форм обучения Нижний Новгород 2020 Составители: О.Н. Ковалева, Ж.В. Мацулевич, Т.В. Сазонтьева УДК 54 (07) Строение атома и периодический закон Д.И. Менделеева. метод. указания для практических занятий по курсу общей и неорганической химии для студентов специальностей 2500300, 070100, 120800, 120300 дневных форм обучения/ НГТУ; сост.: О.Н. Ковалева, Ж.В. Мацулевич и др. Н.Новгород, 2020- с. Методические указания по теме “Строение атома и периодический закон Д.И. Менделеева” включают примеры решения типовых задач , а также вопросы и задания для самостоятельной работы. Научный редактор В.И. Наумов Редактор Э.Б. Абросимова Подп. к печ. 6.09.20 Формат 60х84 1/16. Бумага газетная. Печать офсетная. Печ. л. 2,25. Уч.-изд. л. 2,5 Тираж 100 экз. Заказ Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е.Алексеева. Типография НГТУ. 603950, Н.Новгород, ул. Минина, 24. ©Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е.Алексеева, 2020 РЕШЕНИЕ ТИПОВЫХ ЗАДАЧ Пример 1 Написать электронные формулы элементов, с порядковым номером 22 и 37. Определить место в периодической системе. Дать схему распределения электронов по атомным орбиталям. Рассчитать суммарный спин атома. Решение: Порядковый номер элемента равен заряду ядра его атома, а следовательно, количеству электронов в атоме. Зная из каких подуровней состоит каждый энергетический уровень, максимальную электронную емкость каждого из них и порядок заполнения, запишем электронные формулы элементов: Валентные Z Электронная формула период группа электроны 22 1s22s22p63s23p64s23d2 …3d24s2 4 IV Б 2 2 6 2 6 10 2 6 1 1 37 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 5s …5s 5 IА Положение в ПС определяется на основании конфигурации валентных электронов. Внешний незавершенный слой указывает на номер периода, общее число валентных электронов на номер группы (исключение составляют d-элементы I, II,VIII группы и f-элементы). Принадлежность к подгруппе определяется электронным семейством: в главной подгруппе (А) располагаются s- и p-элементы, в побочной (Б) – d- и f-элементы. У элемента 22 внешним является 4 квантовый слой n=4, это указывает на 4 период, общее число валентных электронов равно 4, следовательно – IV группа, d-семейство – побочная подгруппа. У элемента 37 внешним является 5 квантовый слой n=5, на котором один валентный s-электрон, следовательно, элемент расположен в 5 периоде, IA группе. Схема распределения валентных электронов по АО в соответствии с правилом Хунда следующая: ― ―― Суммарный спин атома элемента 22 равен 1, так у атома 2 неспаренных электрона. Суммарный спин атома элемента 37 равен 1/2 - 1 неспаренный электрон. 3 Пример 2 Какими квантовыми числами отличаются электроны на 2р подуровне: 2р? Какие квантовые числа у этих электронов совпадают? Какова форма и пространственная ориентация электронных облаков? Решение: Электроны одного энергетического подуровня имеют одинаковые квантовые числа n и l. В данном случае для 2р-электронов n=2, l=1. Спины этих электронов также одинаковы s = 1/2 . Так как электроны находятся на разных атомных орбиталях, то они отличаются магнитными квантовыми числами (m = -1, m = 0, m = 1), и соответственно ориентацией в пространстве px, py, pz. Форма и пространственная ориентация электронных облаков следующая: Пример 3 Как изменяется плотность внешних электронных облаков атомов в ряду элементов: B―Al―Ga―In―Tl? Решение: Плотность электронного облака зависит от числа электронов и размера атомной орбитали. Запишем электронные формулы атомов данного ряда и выделим валентные электроны B 1s22s22p1 … 2s22p1 Al 1s22s22p63s23p1 …3s23p1 Ga 1s22s22p63s23p63d 104s24p1 …4s24p1 In 1s22s22p63s23p63d 104s24p64d 105s25p1 …5s25p1 Tl 1s22s22p63s23p63d 104s24p64d 104f14 5s25p65d 106s26p1 …6s26p1 Как видно, атомы данных элементов являются электронными аналогами, на внешнем слое имеют по 3 электрона …ns2np1. С ростом значения главного квантового числа (n) увеличивается размер атомных орбиталей, а следовательно падает электронная плотность. Таким образом, в ряду 4 B―Al―Ga―In―Tl плотность внешних электронных облаков уменьшается. Пример 4 Оценить, атом какого из элементов углерода или азота обладают большей энергией ионизации, сродством к электрону и электроотрицательностью. Решение Рассматриваемые элементы имеют следующие электронные формулы и распределение валентных электронов по АО: 1s22s22p2 …2s22p2 6С 1s22s22p3 …2s22p3 7N Энергия ионизации (I) – это энергия необходимая для отрыва электрона от невозбужденного атома. Энергия электрона характеризуется квантовыми числами: главным n и орбитальным l. Сравним для атомов углерода и азота квантовые числа внешних электронов, которыми являются 2р-электроны. n1 = 2, n2 = 2, l1 = 1, l2 = 1. Как мы видим, сравнение главного и орбитального квантовых чисел обоих атомов не выявило различия в энергии, однако атом азота имеет более устойчивую электронную конфигурацию – 2р3, которую труднее разрушить. Поэтому первая энергия ионизации для атома азота выше: I1N>I1C. Сродство к электрону (F) – это энергетический эффект присоединения электрона к атому. Сродство к электрону будет больше у атома углерода, у него есть вакантная атомная орбиталь, присоединяя электрон, он приобретает более устойчивую конфигурацию 2р3, а атом азота, напротив, ее утрачивает: FC>FN. Электроотрицательность (ЭО) – служит для оценки способности атома в химической связи сдвигать к себе общую электронную пару. По Малликену электроотрицательность – это полусумма энергии ионизации (I) и сродства к электрону (F) ЭО (I F ) . 2 Значение ЭО в основном определяется величиной энергии ионизации, которая по абсолютной величине значительно больше энергии сродства к электрону. Так как энергия ионизации больше у атома азота, то и электроотрицательность у него также выше: ЭОN>ЭОC. 5 Пример 5 Почему энергия отрыва первого электрона (I1) от атома алюминия меньше, чем у магния, а энергия отрыва второго электрона (I2) у магния больше, чем у алюминия? Решение: Атомы элементов имеют следующие электронные формулы: 1s22s22p63s2 12Mg 1s22s22p63s23p1 13Al Сравним квантовые числа внешних электронов. У обоих атомов внешним является третий квантовый слой (n1=3, n2=3), но у атома магния первый электрон отрывается с 3s-подуровня (l1=0), а у атома алюминия с 3рподуровня (l2=1). Значение орбитального квантового числа атома магния ниже, чем для атома алюминия - l1<l2, т.е. энергия р-электрона выше, поэтому оторвать первый электрон от атома алюминия легче, т.е. I1Al<I1Mg. После отрыва одного электрона электронная конфигурация ионов будет следующая: + 1s22s22p63s1 12Mg + 1s22s22p63s2 13Al Вторые электроны от обоих атомов будут отрываться с 3s-подуровня (n1=3, n2=3; l1=0, l2=0). Так как заряд ядра атома алюминия выше, то энергия отрыва второго электрона у него будет больше: I2Al>I2Mg. Пример 6 Какие степени окисления характерны для атома хрома? Запишите формулы соответствующих оксидов и гидроксидов. Какими кислотноосновными свойствами они обладают? Решение: Атом хрома в основном состоянии имеет следующую электронную формулу Cr 1s22s22p63s23p64s13d5. Валентными являются электроны … 4s13d5. Хром относится к d-металлам, характерными для него являются степени окисления +2, +3, +6. С ростом степени окисления ослабевают основные и усиливаются кислотные свойства оксидов и гидроксидов, так 6 соединения хрома +2 проявляют преимущественно основные свойства, соединения +3 – типичные амфотерные, а соединения +6 – кислотные. Степень окисления +2 +3 +6 Формула гидроксида Cr(OH)2 Cr(OH)3 H2CrO4 Формула оксида CrO Cr2O3 CrO3 Кислотно-основной характер основной амфотерный кислотный Контрольные вопросы 1. Как изменяется полная энергия электрона в атоме по мере удаления его от ядра? 2. Запишите уравнение, которое отражает взаимосвязь между волновыми и корпускулярными свойствами электрона. 3. Можно ли описать определенной траекторией движение электрона в атоме? 4. Каков физический смысл квадрата волновой функции |Ψ|2 в заданной точке атомного пространства? 5. Дайте определение понятий электронного облака атомной орбитали (АО). 6. Какими квантовыми числа описывается атомная орбиталь? 7. Что такое граничная поверхность? Каков характер распределения электронной плотности в s-, p-, и d- состояниях? 8. Что называется узловой поверхностью волновой функции? 9. Сколько узловых поверхностей волновой функции проходит через ядро при значении орбитального квантового числа l =0; 1; 2; 3? 10. Какими квантовыми числами описывается состояние электрона в атоме? 11. Что характеризует главное квантовое число и какие значения оно может принимать? 12. Какое квантовое число характеризует форму атомной орбитали? Какие значения принимает l? 13. Дайте определение электронного подуровня. Чем отличаются электроны разных подуровней данного энергетического уровня? 14. От чего зависит число атомных орбиталей в подуровне? 7 15. Как изменяется энергия электронов одного слоя с ростом значения орбитального квантового числа? 16. Что определяет число АО одного подуровня? Сколько s-, p-, d- и fорбиталей может быть в различных электронных слоях атома? 17. Какую симметрию имеют атомные орбитали при l=1? Сколько разрешенных положений в пространстве имеют такие АО? 18. Дайте определение вырожденного состояния электрона. 19. Сформулируйте правило Хунда. 20. В чем заключается принцип Паули? 21. Какую емкость имеют s-, p-, d-, и f-подуровни? 22. На основании принципа Паули рассчитайте емкость первых четырех энергетических слоев. 23. Дайте определение спинового квантового числа. Какие значения оно принимает? 24. Дайте определение электронной формуле атома. 25. Дайте определение основного и возбужденного состояния атома. Какими способами можно перевести атом в возбужденное состояние? 26. С точки зрения строения атома формулируйте природу периодичности свойств элементов. 27. Физический смысл порядкового номера элемента в ПС Менделеева? 28. С точки зрения строения атома, какую информацию несут номер периода и группы ПС Менделеева? 29. Какие значения может принимать орбитальное квантовое число l при n=4? 30. Какими квантовыми числами могут отличатся электроны одного энергетического подуровня; одной атомной орбитали? 31. Какова емкость квантового слоя с n = 3; 4? 32. Какой максимальный спин может иметь d- и f-подуровень? 33. В чем различие АО многоэлектронного атома в пределах одного а) энергетического уровня; б) подуровня? 34. Разница в энергии между подуровнями одного и того же атома больше для: а) 1s и 2s или 2s и 3s; б) 2p и 3p или 3p и 4p? 35. Какая связь между положение в ПС Менделеева и числом валентных электронов атома? 36. Правила Клечковского 1 и 2. 8 37. Что такое синглет; дублет; триплет? 38. Чему равен суммарный спин в синглетном и триплетном состоянии атома? 39. Что такое валентные электроны? Какие электроны являются валентными у s-, p-, d- и f- семейства? 40. Как изменяется разность в энергии между s- и р-подуровнями данного слоя с ростом значения главного квантового числа n? 41. По какому признаку элементы ПС делятся на s-, p- d- и f- семейства? 42. Историческая формулировка ПЗ Менделеева. 43. Современная формулировка ПЗ. 44. Закономерности изменения свойств элементов в периоде, подгруппе с ростом порядкового номера элемента. Объяснить с точки зрения строения атома. 45. Что такое изоэлектронные частицы? Приведите пример. 46. Что такое «проскок электрона»? Приведите 2 примера. 47. Объясните закономерность изменения радиуса атома с ростом порядкового номера элемента в подгруппе и периоде. 48. По какому признаку происходит деление на подгруппы в ПС Менделеева? 49. Что такое полные электронные аналоги? Неполные электронные аналоги? 50. Почему степень окисления элемента не может превышать номер группы ПС (исключение IA подгруппа Cu, Ag, Au)? 51. Объясните с точки зрения строения атома, чем обусловлено сходство и различие свойств элементов одной подгруппы. 52. Какие периоды состоят только из элементов главных подгрупп? С чем это связано? 53. Чем объясняется широкий спектр степеней окисления элементов побочных подгрупп? 54. Почему f- элементы так близки по своим химическим свойствам? 55. Как объяснить более плавное уменьшение радиуса атомов в ряду dи f-элементов с увеличением порядкового номера, чем в ряду s- и рэлементов? 56. В чем состоит эффект экранирования ядра электронами? 57. Что такое эффект проникновения электрона к ядру? 9 58. Дайте определение энергии ионизации? Закономерности изменения I1 в подгруппе, периоде с ростом порядкового номера элемента. 59. Что такое сродство к электрону? Как изменяется F в периоде и группе с ростом порядкового номера элемента? 60. Почему величины первых ионизационных потенциалов самые низкие? 61. Что называется электроотрицательностью? Какие существуют шкалы электроотрицательности? 62. Закономерности изменения электроотрицательности в ПС в целом, подгруппах, периодах. 63. Используя понятия размер атома, энергия ионизации и электроотрицательность объясните ослабление металлических и усиление неметаллических свойств с ростом порядкового номера для элементов 2 периода ПС. 64. Объясните, почему в I и II группах ПС металлические свойства в большей степени характерны для элементов главных подгрупп, а с III по VIII – для элементов побочных подгрупп. 65. Дайте определение эффективного, металлического и ковалентного радиуса атомов и ионов. 66. Закономерности изменения значений радиусов атомов в периоде, группе, подгруппе с ростом порядкового номера элемента? 67. Почему атом водорода помещают в I и VII группу ПС? Обоснуйте оба варианта. Задачи 1. Составьте электронные формулы элементов с порядковыми номерами: 1) 11, 27, 34, 93 11) 42, 19, 32, 67 21) 31, 55, 41, 68 2) 20, 23, 51, 67 12) 47, 53, 12, 65 22) 51, 11,26, 92 3) 14, 12, 39, 94 13) 33,37, 44, 92 23) 42,12, 33, 67 4) 15, 27, 20, 98 14) 31, 55, 41, 68 24) 19, 40, 62, 50 5) 38, 45, 50, 61 15) 30, 34, 56, 97 25) 38,93, 17, 72 6) 19, 51, 25, 100 16) 47, 82, 11, 90 26) 82, 24, 37, 67 7) 22, 37, 16, 95 17) 49, 40, 19, 101 27) 36, 20, 45, 61 8) 56, 15, 30, 93 18) 29, 14, 37,62 28) 55, 16, 40, 63 9) 24, 11, 46, 91 19) 12, 48, 35, 96 29) 20, 53, 28, 96 10 10) 13, 40, 55, 58 20) 38, 80, 15, 60 30) 19, 43, 83, 99 На основании электронных формул укажите: а) положение элемента в периодической системе (период, группу, подгруппу); б) распределение валентных электронов по АО; в) суммарный спин атома. 2. На основании валентных электронов атомов: 1) … 5s1 11) … 3d74s2 21) … 3s23p4 2) … 3s23p5 12) … 4s24p5 22) … 4d35s2 3) … 3d64s2 13) … 3d104s2 23) … 6s2 4) … 3d54s2 14) … 5s2 24) … 5f76d17s2 5) … 3s23p6 15) … 4f66s2 25) … 4s24p6 6) … 4s24p3 16) … 4d35s2 26) … 3d24s2 7) … 4d25s2 17) … 4s24p4 27) … 4s2 8) … 5s25p2 18) … 5d16s2 28) … 5d56s2 9) … 4f26s2 19) … 4f36s2 29) …4f145d16s2 10) …4d55s1 20) …4s24p2 30) …4s24p1 I. Определите: а) положение элемента в периодической системе (период, группу, подгруппу); б) принадлежность элемента к электронному семейству. Приведите его электронные аналоги. II. Составьте полную электронную формулу атома элемента, назовите этот элемент. К металлам или неметаллам он относиться? 3. Напишите электронные формулы элементов, находящихся в 1) 3 периоде, VI группе 16) 5 периоде VIIБ группе 2) 4 периоде, VА группе, 17) 5 периоде IIА группе 3) 4 периоде,VБ группе 18) 4 периоде VIIА группе 4) 5 периоде VIIА группе 19) 6 периоде IVБ группе 5) 5 периоде, IIБ группе 20) 3 периоде VII группе 6) 4 периоде IIIБ группе 21) 4 периоде IIА группе 7) 6 периоде IIА группе 22) 4 периоде VIБ группа 8) 6 периоде IБ группе 23) 5 периоде IБ группе 9) 3 периоде V группе 24) 3 периоде IV группе 10) 5 периоде VА группе 25) 5 периоде VА группе 11) 6 периоде IIIА группе 26) 6 периоде IVБ группе 12) 5 периоде IА группе 27) 4 периоде IБ группе 13) 4 периоде IVБ группе 28) 5 периоде IVА группе 11 14) 3 периоде VIII группе 29) 4 периоде VIIIА группе 15) 6 период IIБ группе 30) 6 периоде VБ группе Укажите : 1) какие степени окисления характерны для этого элемента; 2) какими кислотно-основными свойствами обладает его гидроксид в высшей степени окисления? 4. Распределите по АО лентные электроны: 1) 4s24p2 2) 3s23p3 3) 2s22p4 4) 3d14s2 5) 3d54s2 6) 5s1 7) 6s16p3 8) 3d54s2 9) 4d35s2 10) 5d26s2 и охарактеризуйте квантовыми числами ва11) 4f26s1 12) 5d46s2 13) 4s24p5 14) 4d25s2 15) 4s2 16) 4f46s2 17) 5s25p1 18) 4f36s2 19) 7s1 20) 6d17s2 21) 2s22p4 22) 4d65s2 23) 5s2 24) 5s25p5 25) 3s23p2 25) 4f76s2 27)5d16s2 28) 4d105s2 29) 4s1 30) 3s2 5. Какие значения магнитного квантового числа возможны для электронов энергетического подуровня с l = 2? Нарисуйте граничные поверхности таких АО. 6. АО характеризуются следующим набором квантовых чисел: а) n=1; l= 0; m=0; б) n=2; l=0; m=0; в) n=2; l=1; m=0. Чем они отличаются друг от друга? Нарисуйте граничные поверхности этих АО. 7. Нарисуйте граничные поверхности АО: а) 2рх, 2ру, 2pz; б) 2px, 3px, 4px; в) 2s, 2px. Какие квантовые числа у них совпадают, а какие различаются? 8. Используя правила Клечковского, обоснуйте, какая атомная орбиталь заполняется электронами раньше: а) 3d или 3p; б) 5s или 4d; в) 5f или 6d; г) 5f или 7s; д) 4f или 5p; е) 4f или 6s? 9. По правилу Клечковского определить последовательность заполнения АО с характерной суммой (n+l): а) 5; б) 6; в) 7. 10. Указать порядковый номер элемента, у которого: а) заканчивается заполнение АО 4d подуровня; б) начинается заполнение АО 4р подуровня; в) заканчивается заполнение АО 3d подуровня; г) 4d подуровня. 12 11. Используя правила Клечковского объясните: а) возникновение семейства лантаноидов; б) почему семейство 6d элементов разделено 14 элементам актиноидов? 12. Почему в основном состоянии хром и молибден имеют электронную конфигурацию ns1(n-1)d5 , а не ns2(n-1)d4? 13. Сравните размеры атомных орбиталей двух атомов. Какая орбиталь большие размеры 1) 1s орбиталь C или F; 6) 2p орбиталь Ne или Al; 2) 2s орбиталь Li или K; 7) 2s орбиталь Na или Cl; 3)2p орбиталь Be или O; 8) 3s орбиталь Rb или Sb; 4) 2s орбиталь Mg или Ba; 9) 2s орбиталь Ca или Kr; 5) 2p орбиталь S или Cr; 10) 1s орбиталь B или Ga? 14. У какой атомной орбитали выше электронная плотность 1) 1s орбитал B или F; 6) 2p орбиталь B или Al; 2) 2s орбиталь Na или K; 7) 2s орбиталь Mg или Cl; 3) 2p орбиталь Ne или Kr; 8) 3s орбиталь K или Sr; 4) 2s орбиталь Be или Ca; 9) 3s орбиталь Ca или Kr; 5) 3p орбиталь S или Te; 10) 2s орбиталь B или Ga? 15. Как изменяется радиус ионов в ряду 3+ 1) Al ―Ga3+―In3+―Tl3+; 6) S2-―Cl¯ ―K+ ―Ca2+; 2) Na+―Mg2+―Al3+ ―Si4+; 7) Mn2+― Mn4+ ―Mn6+ ―Mn7+; 3) Mg2+ ―Ca2+― Sr2+ ―Ba2+; 8) Fe3+ ―Co3+ ―Ni3+; 4) O2-―S2- ―Se2- ―Te2-; 9) V2+ ―Cr2+ ―Mn2+ ―Fe2+; 5) P3+ ―As3+ ―Sb3+ ―Bi3+; 10) O2-―F¯―Na+― Mg2+? Ответ обоснуйте. 16. Напишите электронные формулы следующих ионов 3+ 1) Fe ; Ni2+; Ba2+; 6) Cr2+; Cl¯; Ag+; 2) Au3+; Au+; S2-; 7) Cr3+; As3+; S2-; 3) F¯; P3+; Cr3+; 8) Ti4+; C2+; Cu+; 4) O2-; V2+; Mn2+; 9) Zn2+; Ga3+; Br-; 5) Ne+; Сu2+; N3-; 10) Ge4+; Cd2+; Co3+. Какие ионы имеют структуру инертного газа? 17. Напишите электронные формулы частиц (атомов и ионов). Какие ионы изоэлектронны? 1) K+; S2-; Sn2+; 6) Se2-; Rb+; Fe3+; 2) Zn2+; Ca2+; Cl¯; 7) Ag+; Ga3+; Cd2+; 3) Mn2+; As3+;Ca2+; 8) Cu+; Fe3+; Co2+; 4) Mg2+; Ti2+; P3-; 9) Sr; Al3+; Se2-; 13 5) Cl¯; Ge2+ Ti4+; 10) Sc3+; Ar; Sb3+. 18. Как изменяются радиусы атомов и величина энергии ионизации элементов главной и побочной подгруппы VII группы ПС? Почему для элементов главной подгруппы характерны положительный и отрицательные степени окисления, а для элементов побочной подгруппы только положительные? 19. Объясните, почему 1) Оторвать первый электрон от Li легче, чем от Be, т.е. I1Li<I1Be, а второй легче оторвать от Be чем от Li: I2Li>I2Be; 2) I1B меньше, чем I1Be ; 3) I1B меньше, чем I1C; 4) I1O<I1N, а I2O>I2N; 5) I1B<I1Al; 6) I1C и I2C меньше, чем I1N,I2N , а I3C ≈ I3N; 7) I1B<I1C, а I2B>I2C; 8) I1Mg>I1Al, а I2Al>I2Mg; 9) I1Al<I1Si, а I2Al>I2Si; 10) I1Na<I1Mg, а I2Na>I2Mg; 11) I1Na>I1K; 12) I1O>I1Na; 13) I1Na<I1Ne, а I2Na>I2Ne; 14) I1Na меньше, чем I1Mg; 15) I2Al и I3Al меньше, чем I2Na и I3Na, а I1Al>I1Na; 16) I1P >I1Si; 17) I1P >I1S ; 18) I1F>I1Na, I2F<I2Na; 19) I1Ar>I1K, I2Ar<I2K; 20) I1Ca>I1K; 20. Объясните изменение ментов побочных подгрупп группа период 4 II 5 6 4 V 5 6 радиусов и энергии ионизации для элеэлемент Zn Cd Hg V Nb Ta 14 r, нм 0,133 0,149 0,150 0,131 0,143 0,143 I, эВ 9,89 8,99 10,43 6.74 6,88 7,88 21. В каком ряду изменение энергии ионизации происходит в большей степени Li―Be―B―C―N―O―F―Ne, Li―Na―K―Rb―Cs? 22. Для элементов 2 периода а) напишите формулы оксидов и гидроксидов, соответствующих максимальной степени окисления. Как изменяется кислотноосновной характер этих соединений в зависимости от порядкового номера элемента? б) каковы формулы водородных соединений данных элементов? Укажите, какую степень окисления, положительную или отрицательную, будут иметь элементы в этих соединениях? в) как изменяются окислительно-восстановительные свойства при увеличении порядкового номера элементов? 23. Для элементов 1 группы главной и побочной подгруппы а) напишите формулы оксидов и гидроксидов, соответствующих максимальной степени окисления. Как изменяется основной характер этих соединений в зависимости от порядкового номера образующих их элементов? б) укажите, какими свойствами окислительными или восстановительными, обладают атомы и ионы этих элементов. в) для металлов главной или побочной подгруппы металлические свойства выражены в большей степени? 24. Почему d элементы Cr и Mn проявляют определенное сходство с р элементами (S и Cl) той же группы? 25. Для элементов главной или побочной подгруппы 2 группы ПС основные свойства оксидов и гидроксидов выражены в большей степени? Ответ подтвердите примерами. Сравните восстановительную способность элементов I и II групп главных и побочных подгрупп. 26. Напишите формулы гидроксидов элементов III группы ПС главной и побочной подгруппы, соответствующие характерной для них степени окисления. Укажите, какими кислотно-основные свойствами они обладают? Какая степень окисления характерна для лантаноидов? Какие кислотно-основные свойства проявляют их гидроксиды? 27. Какие степени окисления характерны для элементов IV группы главной подгруппы? Приведите формулы соответствующих гидроксидов и гидридов. Оцените устойчивость гидридов. Объясните, почему гидриды элементов этой группы не проявляют кислотных свойств, в отличие от гидридов элементов VIА и VIIА групп. 28. Какие степени окисления наиболее характерны для элементов V группы главной и побочной подгруппы? Как изменяется кислотно15 основной характер гидроксидов при переходе от азота к висмуту? Как влияет степень окисления гидроксидобразующего элемента на кислотный характер гидроксида? 29. Даны значения атомных и ионных радиусов d-элементов IV группы и тория Ti Zr Hf Th атомный радиус, нм 0,147 0,160 0,159 0,180 4+ радиус иона М , нм 0,068 0,074 0,075 0,096 Объясните: а) близость величин атомных и ионных радиусов циркония и гафния; б) почему торий относят к семейству актиноидов? Какую электронную конфигурацию имеет торий в основном состоянии? 30. Первая энергия ионизации инертных газов характеризуется следующими величинами: He Ne Ar Kr Xe Rn I,эВ 24,6 21,6 15,8 14,0 12,1 10,7 Объясните уменьшение величины энергии ионизации с увеличением порядкового номера элемента. В чем заключается эффект экранирования ядра электронами? Варианты домашних заданий № варианта 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 1 1(10) 1(11) 1(12) 1(14) 1(15) 1(16) 1(17) 1(18) 1(19) 1(1) 1(2) 1(3) 1(4) 1(5) 1(6) 1(7) 1(8) 1(9) 1(10) 2 2(1) 2(2) 2(3) 2(4) 2(5) 2(6) 2(7) 2(8) 2(9) 2(10) 2(30) 2(29) 2(28) 2(27) 2(26) 2(25) 2(24) 2(23) 2(22) 3 3(21) 3(22) 3(23) 3(24) 3(25) 3(26) 3(27) 3(28) 3(29) 3(30) 3(1) 3(2) 3(3) 3(4) 3(5) 3(6) 3(7) 3(8) 3(9) 16 4 4(11) 4(12) 4(13) 4(14) 4(15) 4(16) 4(17) 4(18) 4(19) 4(20) 4(1) 4(2) 4(3) 4(4) 4(5) 4(6) 4(7) 4(8) 4(9) 5 19(1) 19(2) 19(3) 19(4) 19(5) 19(6) 19(7) 19(8) 19(9) 19(10) 19(19) 19(18) 19(17) 19(18) 19(19) 19(20) 19(11) 19(12) 19(13) 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 1(30) 1(29) 1(28) 1(27) 1(26) 1(25) 1(24) 1(23) 1(22) 1(21) 1(16) 2(21) 2(11) 2(12) 2(13) 2(14) 2(15) 2(16) 2(17) 2(18) 2(19) 2(20) 3(10) 3(20) 3(19) 3(18) 3(17) 3(16) 3(15) 3(14) 3(13) 3(12) 3(11) 17 4(10) 4(21) 4(22) 4(23) 4(24) 4(25) 4(26) 4(27) 4(28) 4(29) 4(30) 19(14) 19(15) 19(16) 19(17) 19(18) 19(19) 19(1) 19(2) 19(3) 19(4) 19(5)
