Жақсыбергенова А. ХҚБ-201 зат қҰрылысы неліктен бір топ элементтерінің жалпы қасиеттері ұқсас болады?
Химиялық элементтердің периодтық жүйесі (қысқа нұсқа)
жүктеу/скачать 70,71 Kb.
|
ӨСӨЖ5. жаксыбергенова а. хқб-201
прописка, 1 лекция, №2лекцияA- 1 , Lecture 11 Multimedia technology, PDF‑документ, worksheet2
Период деп сілтілік металдан басталып инертті газбен аяқталатын элементтер тобын айтады. Периодтар горизонталь қатардан тұрады. Периодтық жүйеде 7 период бар, олар рим сандарымен белгілеген, I, II және III периодтар бір қатардан тұрады және кіші периодтар деп аталады, ал IV, V, VI, VII периодтар екі қатардан тұрады, оларды үлкен периодтар деп атайды. Бірінші периодта-2 элемент, екінші және үшіншіде-8-ден, төртінші мен бесіншіде-18-ден, алтыншыда-32, жетіншіде(аяқталмаған)-32 элемент бар. Әрбір период, біріншіден басқасы, сілтілік металдан басталып, инертті элементпен аяқталады. Әр периодта 2, 8, 18, 32 элемент болады. Бірінші периодтың ерекшелігі – онда екі элемент қана Н, Не орналасқан. Сутектің сілтілік металдарға да, галогендерге де ұқсайтын ортақ қасиетіне байланысты оны көбіне Іa кейде VІҚа топшаға да орналастырады. Екінші периодтта 8 элемент ( Lі – Ne) бар. Ол сілтілік металл литийден Lі басталады, одан кейінгі ІІ валентті Ве металл, ал ІІІ валентті В элементтінің металдық қасиеті кеміп, ІV валентті көміртектен бейметалдар басталады, олардың (N, О, F) тотығу дәрежелері теріс. Период инертті газ – неонмен (Ne) аяқталады. Үшінші периодта да 8 элемент орналасқан (Na – Ar). Олардың қасиеттерінің өзгеру сипаты екінші период элементтеріне ұқсас, дегенмен Mg-мен Al-дің Ве-мен В-ға қарағанда металдық қасиеті басымдау, сондай-ақ бейметалдар – P, S, Cl-дың екінші периодтағы “ұқсастардан” айырмашылығы олар өздеріне тән ең жоғары оң валенттіктерін көрсете алады. Менделеев 2 және 3-период элементтерін типтік элементтер деп атаған, себебі олардың бәрі де табиғатта кең таралған. Алғашқы 3 периодтың элементтері негізгі топшаларға (а) ғана кіреді. Қазіргі технологиялар бойынша бұл периодтардың алғашқы екі элементі (сілтілік және сілтілік-жер металдар) Қа-, ІҚа- топшаларды құрайтын s-элементтерден тұрады (кестеден қызыл түске боялған), қалған алтауы (B – Ne, Al – Ar) ІІҚа, VІІҚа-топшаларды құрайтын р-элементтерден тұрады (кестеде сары түсті). Кіші периодтар деп аталған бұл үш период элементтерінің рет нөмірі артқан сайын атом радиустары кішірейіп, кейінгі атомның сыртқы қабығындағы электрондар саны көбейгенде, олардың өзара ығысуының күшеюінен атом радиустары ұлғая бастайды. Ең үлкен радиус периодтың басында орналасқан сілтілік металға тән. Осындай заңдылық иондар радиусының өзгеруінен де байқалады. Төртінші периодта 18 элемент бар ( К – Кr), ол – үлкен периодтардың алғашқысы. Мұнда сілтілік және сілтілік-жер металдардан кейін ауыспалы деп аталатын 10 элемент (Sc – Zn) орналасады. Бұларды d – элементтер деп атайды (кестеде көк түсті), олар да қосымша топшаларға кіреді. Ауыспалы элементтер түгелдей металдар, Fe – Co – Nі триадасынан басқасы өздеріне тән ең жоғары валенттіктерін көрсетеді. Соңғы алты p-элементтер (Ga – Kr) негізгі топшаға (a) кіреді, қасиеттерінің өзгеруі бұрын айтқан ІІ және ІІІ период элементтеріне ұқсас. Бесінші периодта 18 элемент (Rb – Xe) бар, құрылысы төртінші периодқа ұқсас. Одан айырмашылығы ауыспалы элементтер де, ксенон да (Xe) өзіне тән ең жоғары оң валенттіктерін көрсете алады. Соңғы галоген – иодта аздаған металдық қасиет пайда болады. Алтыншы периодта 32 (Cs – Rn) элемент бар. Онда ауыспалы 10 элементпен (La, Hf – Hg) қатар 14 f – элементтер, лантаноидтар (кестеде жасыл түсті) орналасқан. Жетінші периодта да францийден (Fr) басталатын 32 элемент болуға тиісті, бірақ ол әлі аяқталмаған (12 элемент әлі табылған жоқ). Мұнда да алтыншы периодтағыдай 89-элементтен кейін 14 f – элементтер – актиноидтар орналасқан (Th – Lr). Олардың тотығу дәрежесі лантаноидтардан де жоғары болады (ІІІ – VІІ). Лантаноидтар мен актиноидтар кестенің түрі ықшамды болу үшін төменірек жеке екі қатар етіп орналастырылған. Оларды кестедегі өздерінің заңды орнына қойып горизонталь периодтарды ұзартсақ периодтық түр шығады. Онда атомдардың электрондық құрылымына сай ұқсастығын анығырақ байқауға болады. Қысқа кестедегі топ нөмірі, жалпы алғанда, ондағы элементтердің валенттігі электрондар санына сай келеді. Бір топшадағы элементтердің ұқсастығы олардың валенттік қабаттарының электрондық конфигурациясының периодты түрде қайталанып келіп отырғандығымен түсіндіріледі. Элементтер қасиеттерінің периодты түрде қайталануы олардың электрондық құрылымының периодты қайталануымен сай келетіні де осыдан. Атомдардағы электрондық конфигурацияның қалыптасуын жалпы былай көрсетуге болады: Қатарлар Периодтарда араб сандарымен белгіленген 10 қатар кіреді. Үлкен периодтардың жұп қатарларында (төртінші, алтыншы, сегізінші және оныншы) тек металдар тұр және бұл қатарлардағы элементтердің қасиеттері аздап қана өзгереді. Үлкен периодтардың тақ қатарларындағы (бесінші, жетінші, тоғызыншы) элементтің қасиеттері қатардағы типтік эдменттердегі сияқты солдан оңға қарай өзгереді. Менделеев II және III период элементтерін типтік деп атады. Бұл элементтердің қасиеттері типтік металдан екідайлы элементтерге одан бейметалл мен инертті газға қарай заңдылықпен өзгереді. Сонымен қатар периодтарда элемент қосылыстарының қасиеттері және формалары да заңдылықпен өзгереді. Үлкен периодтардың элементтері тотығу дәрежелері бойынша (Менделеевтің кезінде-валенттілік бойынша) екі қатарға бөлінген. Мысалы IV периодтағы элементтердің тотығу дәрежелері жұп) екі қатарға бөлінген. Мысалы IV периодтағы элементтердің тотығу дәрежелері жұп қатарда K-ден Mn-ке қарай +1 –ден +7-ге дейін артады, оған жалғасып сегізінші топта Fe, Co, Ni триадасы келеді, содан соң қайтадан тотығу дәрежелерінің артуы тақ қатардағы Cu-тан Br-ға дейінгі элементтерде байқаладаы. Қалған үлкен периодтарда да дәл осылай болады. VI периодта лантаннан кейін реттік нөмерлері 58-71-ге тең 14 элементтері лантаноидтар деп атайды (лантанға ұқсастар). Лантаноидтар кестенің төменгі жағында жеке орналастырылған, олардың жүйеде орналастыру кезектестігі ұяшықта былайша көрсетілген La-Lu. Лантаноидтардың химиялық қасиеттері өте ұқсас. VII периодта реттік нөмерлері 90-103-ке дейін 14 элементті актоноидтар деп атайды. Оларды лантаниодтардың төменгі жағынан жеке орналастырады, ал сәйкес ұяшықта олардың жүйеде орналасу кезектестігі көрсетілген:Ac-Lr. Көптеген актонидтар радиоактивті. Топтар Тігінен орналасқан элементтердің қатарын топтар деп атайды. Периодтық жүйеде сегіз топ бар, олардың нөмері рим сандарымен белгіленген. Топ нөмері элементтің ең жоғарғы тотығу дәрежесіне сәйкес келеді. Фтордың тотығу дәрежесі әрқашан -1-ге тең, мыс, күміс,алтынның тотығу дәрежелері +1,+2,+3-ке тең, ал VIII топ элементтерінен +8 тотығу дәрежесі тек осмий, рутений, ксенонға тән. Әрбір топ-негізгі(A) және қосымша (Б) деп екі топшаға бөлінеді. Негізгі топшаны табиғи ұялас элементтер құрайды;оған типтік элементтер (II және III период элементтері) және химиялық қасиеттері соларға ұқсас үлкен периодтардың элементтері кіреді. Қосымша топшаны үлкен периодтың элементтері –металдар ғана құрайды. VIII топ қалған топтардан ерекшеленеді. Инертті газдарың негізгі топшасынан басқа, онда үш қосымша топша бар: темір топшасы, кобальт топшасы, никель топшасы, оларда көлденіңінен алғанда триада деп атайды, мәселен, темір триадасы: Fe,Co,Ni. Негізгі және қосымша топша элементтері химиялық қасиеттерімен ерекшеленеді. Мысалы, VII топтың негізгі топшасын бейметалл галогендер:F,Cl,Br,I,At, ал қосымша топшасын металдар:Mn,Tc,Re Топшалар өзара ұқсас элементтерді біріктіреды. Бір топта орналасқан элементтер ұқсас отттекті қосылыстар түзеді. Периодтық жүйеде әрбір топтың астында элементтердің жоғарғы оксидтерінің жалпы формуласы берілген: R2O,RO,R2O3, RO2,R2O5,RO3,R2O7,RO4 мұндағы R сол топтың элементі. Жоғарғы оксидтерінің формулалары топтың барлық элементтеріне қатысты, тек қана элемент топтың нөмеріне тең тотығу дәрежесінкөрсетпейтін кезде ғана бұл формула сәйкес келмейді. Блоктар Тік сызықтар кестеде периодтарды бөліп тұрады. Паули принципіне сай әрбір электрон қабығының сыйымд. 2п2, ал ондағы орбиталдар сыйымд. 2(2l+1). Бұдан әрбір периодтың сыйымд. 2, 8, 8, 18, 32, 32... Әр периодтың басы жаңа мәніне сай келетін s – элементтен басталады ( Қа-, ІҚа-топшалар), соңы р – элементтермен аяқталады (ІІҚа-VІІІa-топшалар). Үлкен периодтарда (ІV – VІІ) олардың арасына 10 d – элементтер (Іб-VІІІб-топшалар) кіреді. Ауыспалы элементтердің соңғы электрондары ішкері жатқан п-1 қабаттың d – орбиталарын толтырады, ал сыртқы қабатында s2 электрондар сақталады. Сондықтан олар металдық қасиет көрсетеді. Лантаноидтар мен актиноидтардың соңғы электрондары ішкеріден де ішкерірек жатқан п-2 қабаттың f – орбиталарына толады. f – элементтер де түгелдей металдар. Э. п. ж-ның жоғары шегі анықталмаған. Рет нөмірі 101-ден асқан элементтердің өмірі тым қысқа. Теор. болжамдар 114, 126, 164, 184 элементтер атомдарының ядролары біршама берік болуға тиіс деп санайды. Сондықтан оларды қолдан синтездеу мүмкіндігі бар. Периодтағы элементтердің қасиеттері былайша өзгереді: әр период (І-ден басқасы) күшті сілтілік s – металмен басталады, әрі қарай металдық қасиет кеміп, амфотерлі қасиеті бар элементтер басталады, одан бейметалдарға ауысып, бейметалдық қасиет артып, олардың ең күштілері галогендерде байқалады да, инертті элементпен бітеді. Үлкен периодтарда металдық қасиет өте баяу кемиді, өйткені оларда s-тен соң d және f – металдар орналасады, тек соңында ғана бейметалл p-элементтер орналасқан. Негізгі топшалардағы элементтердің металдық қасиеті жоғарыдан төмен қарай атом радиустары ұлғайған сайын кеміп, керісінше бейметалдық қасиет артады. Қосымша топшалардағы элементтерде жоғарыдан төмен қарай металдық қасиет аз ғана артып, немесе аса көп өзгіріске ұшырамайды. Атомдардың электрондық құрылымына тәуелді периодты өзгеретін қасиеттер мен сипаттамалар көп, олардың бастылары: атом радиустары, ион радиустары, иондалу потенциялы, электрон тартқыштық, теріс электрлік, валенттілік, оптик. және магн. қасиеттері, т.б. Элементтерді жай зат ретінде қарасақ, периодты қайталанатын қасиеттердің саны артады, жай заттардың соғылғыштығы, қаттылығы, ұлғаю және сыну коэфф-тері, тығыздығы, стандартты тотығу-тотықсыздану потенциалдары, т.б. периодты өзгеретін қасиеттер элементтер қосылыстарында да кең таралған. Э. п. ж. – периодтық заңның графиктік бейнесі, олар өзара тығыз байланысты, бірін-бірі толықтыра түседі. Екеуі де хим. элементтерді материя дамуының бір сатысы деп қарап, олардың арасындағы табиғи байланысты ашады. Периодты заң химия ғылымына ғана жатпайды, ол бүкіл жаратылыстану және табиғи ғылымдардың ортақ заңы, сондықтан ғылыммен бірге дамып, оны байыта түседі. Химиялық элементтердің периодтық жүйесі маңызы Химиялық элементтердің периодтық жүйесі – периодтық заңның графиктік бейнесі, олар өзара тығыз байланысты, бірін-бірі толықтыра түседі. Екеуі де хим. элементтерді материя дамуының бір сатысы деп қарап, олардың арасындағы табиғи байланысты ашады. Периодты заң химия ғылымына ғана жатпайды, ол бүкіл жаратылыстану және табиғи ғылымдардың ортақ заңы, сондықтан ғылыммен бірге дамып, оны байыта түседі. Химиялық элементтердің периодтық жүйесі ашылған кезде көптеген элементтер белгісіз еді. Д. И. Менделеев аса үлкен болжампаздықпен олардың кейбіреулерінің қасиеттерін сипаттаған болатын (скандий - Л. Нильсон, галлий - Лекок де Буабодран, германий - К. Винклер). Ғалымның көзінің тірісінде ол болжаған элементтер ашылып, периодтық заңның дұрыстығының айғағы болды. Галлий Ga 1875 ж., скандий Sc 1879 ж., германий (Ge) 1885 ж. ашылды. Д. И. Менделеев есептеу жолымен анықтаған сипаттамалары олардың тәжірибе жүзінде анықталған шамаларына сәйкес келеді. Периодтық заң ашылған кезде белгісіз бекзат газдар да қасиеттеріне қарай галогендер мен сілтілік металдар арасынан орын алды. Заңның ашылған кезінде кейбір элементтердің валенттіліктері мен атомдық массалары дұрыс анықталмаған еді. Элементтердің қасиеттерінің өзгеру заңдылықтары сақталатындай етіп, Менделеев бериллийдін, (Be), торийдің (Тһ), церийдің (С1), индийдің (In), т.б. кейбір элементтердің атомдық массаларын түзетті. Периодтық заң табиғаттың дамуы мен бірлігін көрсететін жалпы заңдарға жатады. Бұл заңның құрылымдық кескіні болып табылатын периодтық жүйеде периодтар бойынша элементтердің сыртқы қабаттарында электрондар санының біртіндеп өсуінен (1-8) металдық қасиет екідайлылық арқылы бейметалдыққа ауысады. Бұл заңдылық табиғаттың санның сапаға ауысу заңының бір көрінісі. Табиғаттың тағы бір жалпы заңы — терісті терістеу бір периодтан екіншісіне өткенде байқалады. Әрбір келесі периодтың элементі өзіне ұқсас алдыңғы периодтың (III—>11) элементінің (К—>Na, CI—>Ғ) қасиетін қайталағанымен, оның касиеті алдыңғы элементтікінен аздап өзгешеленеді, яғни олардың белсенділігі жоғарырақ екенін көреміз. Қарама-қарсылықтың күресі мен бірлігі - периодтың басынан аяғына жеткенде байқалады (Na - CI; К - Вг). Периодтық заңға сүйеніп радиобелсенді элементтер ашылды, бұл еңбектер әлі де жалғасуда. Осы айтылғандардың барлығы Менделеевтің периодтық заңды ашуы сәті түскен іс емес, терең ғылыми танымдық маңызы бар табиғаттың іргелі заңдарының бірі екенін дәлелдейд Неліктен топ элементтері қасиеттерінде (иондану энергиясы, тотығу-тотықсыздану, металдық, бейметалдық) айырмашылықтар болады? Атом радиусы. Атомның шамасын дәл анықтау мүмкін емес. Есептеулерде шартәрізді атомдар радиустарының жуықталған мәндері қолданылады. Оларды рентгенқұрылымдық әдіспен бір элементтің екі көрші атомдарының орталықтарын (центрлерін) бөлетін қашықтықтың шамасын пайдаланып анықтайды. Атом радиусы элементтің қасиетіне әсер етеді. Радиус неғұрлым үлкен болса, сыртқы деңгейдің электрондары соғұрлым әлсіз тартылады. Керісінше атом радиусы кемігенде электрондар ядроға күшті тартылады. Период бойынша атом радиусы солдан оңға қарай кемиді. Мұны ядро заряды артқанда электрондардың тартылу күшінің өсуімен түсіндіреді. Топшада жоғырыдан төмен қарай атом радиусы артады, өйткені қосымша электрондық қабаттың қосылуы нәтижесінде атомның көлемі ұлғаяды. (2.20-сурет). Сонымен ядро заряды артқанда атом радиусының өзгеруі анық периодтық сипатта болады. (2.21-сурет ) Электртерістілік. Элементтердің бейметалдық немесе металдық қасиеттері электртерістілік деп аталатын шамамен сипатталады, ол атомның иондану энергиясы мен электронтартқыштық мәндеріне сүйеніп есептеледі. Электртерістілік ұғымын 1932 ж. америкалық ғалым Л.Полинг енгізген. Электртерістілік – бұл қосылыстағы атомның өзіне электрондарды тарту қабілеті. Электртерістіктің алғашқы шкаласын құрған да Л. Полинг. Атомның электртерістігі неғұрлым күшті болса , ол химиялық байланыс түзу кезінде ортақ электрондық жұптың бұлтын соғұрлым өзіне күшті тартады. Электртерістігі ең күшті элемент фтор, оның электртерістігі 4-ке тең деп алынған.Сілтілік металдар атомдарының электртерістігінің мәні төмен. Инертті газдардың электртерістігі жоқ. Себебі олардың атомдарының сыртқы деңгейінің аяқталған және тұрақты. Химиялық элементтердің электртерістігін литийдің электртерістік мәнімен (1,0) салыстырып, қарапайым және қолдануға қолайлы салыстырмалы электртерістік шамаларын алады . Кестедегі элементтердің электртерістік мәндерін салыстырып , бұл шаманың периодты өзгеретінін оңай байқайға болады: периодта элементтердің электртерістігі реттік нөмірі артқан сайын өседі, ал топта — кемиді. Салыстырмалы электртерістік неғұрлым үлкен болса, элемент соғұрлым бейметалдық қасиетті күштірек көрсетеді. Бейметалдардың салыстырмалы электртерістігі үлкен, ал металдардың электртерістігі аз. Химиялық реакцияларда электрондар әдетте электртерістігі аз атомнан салыстырмалы электртерістігі үлкен атомға қарай ығысады. Химиялық әрекеттесулерге металдар тотықсыздандырғыштар ретінде кіріседі. Фтордан басқа бейметалдар тотықтырғыш та, тотықсыздандырғыш та қасиет көрсетеді. Периодта жай заттардың тотықсыздандырғыштық қасиеттері азаяды,ал тотықтырғыштығы өседі. Заттың тотықтырғыш-тотықсыздандырғыш қасиеттерінің өзгеру сипаты реакциядағы серіктесінің табиғатына және реакцияның жүру жағдайына тәуелді. Негізгі топшаларда элементтің реттік нөмірі артқан сайын бейметалдардың тотықтырғыштық қасиеттері әлсірейді ал металдардың тотықсыздандырғыштық қасиеті күшейеді. Қорыта келе, химиялық элемент атомдарының қасиеттері периодтты өзгереді деп қорытынды жасауға болады. Д.И.Менделеев ПЗ ашарда «валенттілік» ұғымын атомның негізгі қасиеттерінің бірі ретінде қолданды. Валенттілік атомның басқа атомды қосып алу қасиетін сипаттайды. « Валенттілік» ұғымының физикалық мәні атом құрылысы және химиялық байланыс туралы ілімнің дамуымен түсіннікті бола бастады.Элемент атомдары электронды береді немесе қосып алып,ортақ электрон жұптарын түзеді,ал атомдар арасындағы химиялық байланысқа түзуге қатысатын электрондар валентті деп аталады.Валентті электрондарға сыртқы аяқталмаған деңгейдегі электрондар және сырттан санағанда астыңғы деңгей электрондары да жатады(мысалы d-элементтер). Марганецтің 25 электроны бар : 1 s-2, 2 s-2, 2p-6, 3 s -2, 3p-6, 3 d-5, 4 s-2, сондықтан оның жоғары валенттігі жетіге тең.Жоғары валенттілік мәні ядро зарядының шамасына периодты түрде тәуелді.Химиялық байланыс теориясын есепке алу арқылы валенттіліктің анықтамасы да өзгерді.Валенттілік атомдар арасындағы түзілген химиялық байланыс санымен анықталады. Атомдар арасында түзілетін химиялық байланыс саны, олардың химиялық байланыс түзуге жұмсалатын жұптаспаған электрондар санына тең.
Топтар бойынша s- және p-элементтердің тотықсыздандырғыштық қасиеттері қалай өзгереді? S,р – элементтер өздерінің валенттік электрондарын оңай береді де, күшті тотықсыздандырғыштық қасиет көрсетеді. Бұл қасиет ІІ топтың элементтеріне қарағанда І топтың элементтерінде айқынырақ байқалады. Атомдардан электрондарды үзіп алу энергиясы сыртқы электрондардың саны артқанда өседі және атом радиусы артқанда кемиді. Ядродан қашықтаған сайын ядромен валенттілік электрондардың байланысы әлсірейді, сондықтан бұл металдардың химиялық белсенділігі топтарда артады. Бұл элементтердің сипаттамаларын салыстыру көрсеткендей, цезий атомынан сыртқытэлектрон жеңіл үзіледі, сондықтан цезий ең белсенді металл және өте күшті тотықсыздандырғыш. жүктеу/скачать 70,71 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||