Какой элемент имеет наиболее выраженные неметаллические свойства
Периодическая таблица Дмитрия Ивановича Менделеева очень удобна и универсальна в своём использовании. По ней можно определить некоторые характеристики элементов, и что самое удивительное, предсказать некоторые свойства ещё неоткрытых, не обнаруженных учёными, химических элементов (например, мы знаем некоторые свойства предполагаемого унбигексия, хотя его ещё не открыли и не синтезировали).
Что такое металлические и неметаллические свойства
Эти свойства зависят от способности элемента отдавать или притягивать к себе электроны. Важно запомнить одно правило, металлы – отдают электроны, а неметаллы – принимают. Соответственно металлические свойства – это способность определённого химического элемента отдавать свои электроны (с внешнего электронного облака) другому химическому элементу. Для неметаллов всё в точности наоборот. Чем легче неметалл принимает электроны, тем выше его неметаллические свойства.
Металлы никогда не примут электроны другого химического элемента. Такое характерно для следующих элементов;
- натрия;
- калия;
- лития;
- франция и так далее.
С неметаллами дела обстоят похожим образом. Фтор больше всех остальных неметаллов проявляет свои свойства, он может только притянуть к себе частицы другого элемента, но ни при каких условиях не отдаст свои. Он обладает наибольшими неметаллическими свойствами. Кислород (по своим характеристикам) идёт сразу же после фтора. Кислород может образовывать соединение с фтором, отдавая свои электроны, но у других элементов он забирает отрицательные частицы.
Список неметаллов с наиболее выраженными характеристиками:
- фтор;
- кислород;
- азот;
- хлор;
- бром.
Неметаллические и металлические свойства объясняются тем, что все химические вещества стремятся завершить свой энергетический уровень. Для этого на последнем электронном уровне должно быть 8 электронов. У атома фтора на последней электронной оболочке 7 электронов, стремясь завершить ее, он притягивает ещё один электрон. У атома натрия на внешней оболочке один электрон, чтобы получить 8, ему проще отдать 1, и на последнем уровне окажется 8 отрицательно заряженных частиц.
Благородные газы не взаимодействуют с другими веществами именно из-за того, что у них завершён энергетический уровень, им не нужно ни притягивать, ни отдавать электроны.
Как изменяются металлические свойства в периодической системе
Периодическая таблица Менделеева состоит из групп и периодов. Периоды располагаются по горизонтали таким образом, что первый период включает в себя: литий, бериллий, бор, углерод, азот, кислород и так далее. Химические элементы располагаются строго по увеличению порядкового номера.
Группы располагаются по вертикали таким образом, что первая группа включает в себя: литий, натрий, калий, медь, рубидий, серебро и так далее. Номер группы указывает на количество отрицательных частиц на внешнем уровне определённого химического элемента. В то время, как номер периода указывает на количество электронных облаков.
Металлические свойства усиливаются в ряду справа налево или, по-другому, ослабевают в периоде. То есть магний обладает большими металлическими свойствами, чем алюминий, но меньшими, нежели натрий. Это происходит потому, что в периоде количество электронов на внешней оболочке увеличивается, следовательно, химическому элементу сложнее отдавать свои электроны.
В группе все наоборот, металлические свойства усиливаются в ряду сверху вниз. Например, калий проявляется сильнее, чем медь, но слабее, нежели натрий. Объяснение этому очень простое, в группе увеличивается количество электронных оболочек, а чем дальше электрон находится от ядра, тем проще элементу его отдать. Сила притяжения между ядром атома и электроном в первой оболочке больше, чем между ядром и электроном в 4 оболочке.
Сравним два элемента – кальций и барий. Барий в периодической системе стоит ниже, чем кальций. А это значит, что электроны с внешней оболочки кальция расположены ближе к ядру, следовательно, они лучше притягиваются, чем у бария.
Сложнее сравнивать элементы, которые находятся в разных группах и периодах. Возьмём, к примеру, кальций и рубидий. Рубидий будет лучше отдавать отрицательные частицы, чем кальций. Так как он стоит ниже и левее. Но пользуясь только таблицей Менделеева нельзя однозначно ответить на этот вопрос сравнивая магний и скандий (так как один элемент ниже и правее, а другой выше и левее). Для сравнения этих элементов понадобятся специальные таблицы (например, электрохимический ряд напряжений металлов).
Как изменяются неметаллические свойства в периодической системе
Неметаллические свойства в периодической системе Менделеева изменяются с точностью до наоборот, нежели металлические. По сути, эти два признака являются антагонистами.
Неметаллические свойства усиливаются в периоде (в ряду справа налево). Например, сера способна меньше притягивать к себе электроны, чем хлор, но больше, нежели фосфор. Объяснение этому явлению такое же. Количество отрицательно заряженных частиц на внешнем слое увеличивается, и поэтому элементу легче закончить свой энергетический уровень.
Неметаллические свойства уменьшаются в ряду сверху вниз (в группе). Например, фосфор способен отдавать отрицательно заряженные частицы больше, чем азот, но при этом способен лучше притягивать, нежели мышьяк. Частицы фосфора притягиваются к ядру лучше, чем частицы мышьяка, что даёт ему преимущество окислителя в реакциях на понижение и повышение степени окисления (окислительно-восстановительные реакции).
Сравним, к примеру, серу и мышьяк. Сера находится выше и правее, а это значит, что ей легче завершить свой энергетический уровень. Как и металлы, неметаллы сложно сравнивать, если они находятся в разных группах и периодах. Например, хлор и кислород. Один из этих элементов выше и левее, а другой ниже и правее. Для ответа придётся обратиться к таблице электроотрицательности неметаллов, из которой мы видим, что кислород легче притягивает к себе отрицательные частицы, нежели хлор.
Периодическая таблица Менделеева помогает узнать не только количество протонов в атоме, атомную массу и порядковый номер, но и помогает определить свойства элементов.
Видео
Видео поможет вам разобраться в закономерности свойств химических элементов и их соединений по периодам и группам.
Источник
В предыдущих частях мы, во-первых, ввели понятие атомного радиуса, к которому не раз сегодня обратимся. Во-вторых, ввели понятие о металлических и неметаллических свойствах. И, в-третьих, научились отличать металлы от неметаллов по таблице Менделеева.
Сегодня поговорим о том, какие закономерности можно выделить в рамках таблицы Менделеева благодаря всем вышеперечисленным знаниям.
Обо всём по порядку
Напомню:
Атомный радиус – условная величина, характеризующая удалённость электронов на внешнем энергетическом уровне от ядра атома.
Условное изображение атомного радиуса атома не примере атома углерода
Металлические свойства – способность атомов химических элементов отдавать электроны
Неметаллические свойства – способность атомов химических элементов эти электроны принимать.
Выделять закономерности в пределах таблицы Менделеева мы будем в двух направлениях:
В пределах подгруппы (сверху – вниз)
Сделаю акцент на том, что работать мы будем исключительно в пределах главных подгрупп
О том, почему атомный радиус в пределах подгруппы (сверху вниз) возрастает, мы говорили здесь.
- А почему же в пределах подгруппы (сверху вниз) усиливаются металлические свойства?
Дело в том, что с в пределах подгруппы с увеличением атомного радиуса возрастает удалённость электронов на внешнем энергетическом уровне от ядра, а чем более электроны удалены от ядра, тем выше запас их свободной энергии, тем менее прочно они связаны с ядром (об этом здесь) – это значит, что тем проще эти электроны будет отдать! А металлические свойства как раз-таки характеризуют способность атомов химических элементов отдавать электроны.
Ещё раз. Чем больше электроны удалены от ядра, тем менее прочно они связаны с ядром, тем проще их оказывается отдать. Я думаю, Вы интуитивно чувствуете эту простую логику, согласно которой прочность связи обратно пропорциональна расстоянию.
- Почему же в пределах подгруппы (сверху вниз) неметаллические свойства ослабевают?
Всё очень просто, неметаллические свойства – прямо противоположное понятие металлическим свойствам, и если одно усиливается, то другое ослабевает.
Как можно проследить данные закономерности? Посмотрим в таблицу Менделеева, а именно в главную подгруппу четвёртой группы.
Белый, зелёный – металлы, красный – неметаллы.
В пределах главной подгруппы четвёртой группы мы видим, как неметаллы углерод (C) и кремний (Si) в какой-то момент сменяет металл германий (Ge), и это неслучайно! Мы знаем, что металлические свойства в пределах подгруппы усиливаются, а неметаллические – ослабевают, и именно поэтому в какой-то момент при движении в пределах подгруппы сверху вниз металлические свойства усилились настолько, а неметаллические свойства ослабли настолько, что неметаллы в какой-то момент уступают место металлам.
И данную закономерность Вы можете пронаблюдать в пределах главной подгруппы любой группы!
Почему именно главные подгруппы? Дело в том, что классический вариант таблицы Менделеева, с которым мы чаще всего и работаем, в угоду компактности размещает элементы побочных подгрупп, которые, мы знаем, являются исключительно металлами, таким образом, что они, кажется, игнорируют рассматриваемые нами закономерности, то есть, попросту говоря оказываются исключениями. Ради интереса можете посмотреть на развёрнутый вариант таблицы.
В пределах периода (слева – направо)
Здесь попроще. здесь никаких подгрупп.
Итак, мы знаем, что в пределах периода (слева направо) атомный радиус убывает (об этом здесь). Так что же из этого вытекает?
А то, что металлические свойства будут убывать, а неметаллические – возрастать! Судите сами:
чем меньше атомный радиус, тем ближе электроны на внешнем энергетическом уровне оказываются к ядру, то есть тем более прочно эти электроны оказываются связаны с ядром и тем труднее их оказывается отдать, то есть тем менее выражены оказываются металлические свойства и более выражены неметаллические.
Мы легко можем проследить данную закономерность по таблице Менделеева, пользуясь тем же способом размышления, что и выше:
Белый, зелёный – металлы, красный – неметаллы.
В переделах любого периода (слева – направо) металлы закономерно начинают сменяться неметаллами, так как металлические свойства ослабевают, а неметаллические – возрастают.
Осталось сделать последний штрих – ввести понятие электроотрицательности.
Электроотрицательность – способность атомов химических элементов оттягивать на себя электронную плотность.
Электроотрицательность – понятие тождественное по смыслу неметаллическим свойствам и используется для характеристики неметаллических свойств атома. Оно даже изменяется в пределах таблицы Менделеева аналогичным образом! То есть, в пределах подгруппы (сверху вниз) убывает, а в пределах периода (слева – направо) возрастает.
Таблица электроотрицательности по Полингу
А на этом у меня всё. В следующий раз продолжим обозревать типы химической связи. Спасибо. Пока.
Источник
Закономерности, связанные с металлическими и неметаллическими свойствами элементов.
1. При перемещении СПРАВА НАЛЕВО вдоль ПЕРИОДА МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ свойства р-элементов УСИЛИВАЮТСЯ. В обратном направлении – возрастают неметаллические.
Это объясняется тем, что правее находятся элементы, электронные оболочки которых ближе к октету. Элементы в правой части периода менее склонны отдавать свои электроны для образования металлической связи и вообще в химических реакциях.
Например, углерод – более выраженный неметалл, чем его сосед по периоду бор, а азот обладает еще более яркими неметаллическими свойствами, чем углерод.
Слева направо в периоде также увеличивается и заряд ядра. Следовательно, увеличивается притяжение к ядру валентных электронов и затрудняется их отдача.
Наоборот, s-элементы в левой части таблицы имеют мало электронов на внешней оболочке и меньший заряд ядра, что способствует образованию именно металлической связи. За понятным исключением водорода и гелия (их оболочки близки к завершению или завершены!) , все s-элементы являются металлами; p-элементы могут быть как металлами, так и неметаллами, в зависимости от того – в левой или правой части таблицы они находятся.
У d- и f-элементов, как мы знаем, есть “резервные” электроны из “предпоследних” оболочек, которые усложняют простую картину, характерную для s- и p-элементов. В целом d- и f-элементы гораздо охотнее проявляют металлические свойства.
Подавляющее число элементов является металлами и только 22 элемента относят к неметаллам: H, B, C, Si, N, P, As, O, S, Se, Te, а также все галогены и инертные газы.
Некоторые элементы в связи с тем, что они могут проявлять лишь слабые металлические свойства, относят к полуметаллам.
Что такое полуметаллы? Если выбрать из Периодической таблицы p-элементы и записать их в отдельный “блок” (это сделано в “длинной” форме таблицы) , то обнаружится закономерность. Левая нижняя часть блока содержит типичные металлы, правая верхняя – типичные неметаллы. Элементы, занимающие места на границе между металлами и неметаллами, называются полуметаллами.
Полуметаллы имеют ковалентную кристаллическую решетку при наличии металлической проводимости (электропроводности) . Валентных электронов у них либо недостаточно для образования полноценной “октетной” ковалентной связи (как в боре) , либо они не удерживаются достаточно прочно (как в тeллуре или полонии) из-за больших размеров атома. Поэтому связь в ковалентных кристаллах этих элементов имеет частично металлический характер.
Некоторые полуметаллы (кремний, германий) являются полупроводниками. Полупроводниковые свойства этих элементов объясняются многими сложными причинами, но одна из них – существенно меньшая (хотя и не нулевая) электропроводность, объясняемая слабой металлической связью. Роль полупроводников в электронной технике чрезвычайно важна.
2. При перемещении СВЕРХУ ВНИЗ вдоль групп УСИЛИВАЮТСЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ свойства элементов. Это связано с тем, что ниже в группах расположены элементы, имеющие уже довольно много заполненных электронных оболочек. Их внешние оболочки находятся дальше от ядра. Они отделены от ядра более толстой “шубой” из нижних электронных оболочек и электроны внешних уровней удерживаются слабее.
Источник: https://www.hemi.nsu.ru/text146.htm
Источник
М.А.АХМЕТОВ
11 класс
Продолжение. Cм. в № 12, 16, 17/2008
4.1. Закономерности изменения свойств
химических элементов
А1. Свойства химического элемента и его
соединений находятся в периодической
зависимости от:
1) заряда атома;
2) числа протонов в ядре атома;
3) числа электронов во внешнем электронном
уровне атома;
4) числа нейтронов в его ядре.
А2. Атомы химических элементов, имеющие
одинаковое число электронных слоев, в таблице
Д.И.Менделеева находятся:
1) по диагонали; 2) в одной группе;
3) в одной подгруппе; 4) в одном периоде.
А3. Выберите верное утверждение о
химических элементах:
1) в периодах восстановительные свойства
увеличиваются слева направо;
2) в главных подгруппах восстановительные
свойства увеличиваются сверху вниз;
3) в периодах окислительные свойства
увеличиваются справа налево;
4) в главных подгруппах восстановительные
свойства увеличиваются снизу вверх.
А4. Наименее выражены неметаллические
свойства у:
1) селена; 2) брома;
3) йода; 4) теллура.
А5. Наименьшую энергию надо затратить на
отрыв одного электрона от атома:
1) серы; 2) кремния;
3) кальция; 4) бария.
А6. Число 35,453 в 17 клетке периодической
таблицы означает:
1) массу атома хлора (в атомных единицах массы);
2) среднюю массу природных изотопов хлора с
учетом их распространенности в земной коре;
3) массу молекулы хлора (в атомных единицах
массы);
4) среднюю массу всех известных изотопов хлора.
А7. Электроотрицательность и энергия
ионизации в ряду Te–Se–S–О соответственно:
1) возрастает, возрастает;
2) возрастает, уменьшается;
3) уменьшается, уменьшается;
4) уменьшается, возрастает.
А8. В каком ряду химические элементы
расположены в порядке увеличения их атомных
радиусов?
1) C —> N —> O —> F;
2) Sr —> Ca —> Mg —> Be;
3) Na —> Al —> P —> Cl;
4) Te —> Sb —> Sn —> In.
А9. В ряду химических элементов C —> Mg —> Se
число электронных слоев в их атомах:
1) возрастает от 3 до 5;
2) возрастает от 2 до 4;
3) уменьшается от 4 до 2;
4) уменьшается от 5 до 3.
А10. Не относится к p-элементам:
1) германий; 2) мышьяк;
3) селен; 4) цинк.
4.2. Закономерности изменения свойств
простых веществ
А11. Сильнейший окислитель – это:
1) углерод; 2) азот;
3) кислород; 4) фтор.
А12. Из приведенных щелочных металлов
наименьшей температурой плавления обладает:
1) литий; 2) натрий;
3) калий; 4) рубидий.
А13. Наибольшей температурой кипения
обладает:
1) фтор; 2) хлор;
3) бром; 4) кислород.
А14. Вещество, имеющее наиболее выраженные
металлические свойства, – это:
1) сера; 2) селен;
3) кремний; 4) скандий.
А15. Наиболее выраженными неметаллическими
свойствами обладает:
1) теллур; 2) галлий;
3) железо; 4) кальций.
А16. В ряду водородных соединений неметаллов
PH3 – H2S – HCl:
1) кислотно-основные свойства не изменяются;
2) свойства изменяются от основных, через
амфотерные, к кислотным;
3) свойства изменяются от кислотных, через
амфотерные, к основным;
4) кислотные свойства усиливаются, а основные
убывают.
А17. Бериллий и магний не относятся к
щелочно-земельным металлам, т.к.:
1) их гидроксиды не растворимы в воде;
2) они не являются р-элементами;
3) они относятся к металлам;
4) они относятся к неметаллам.
А18. Наименьшей химической активностью в
ряду галогенов обладает:
1) F2; 2) Cl2; 3) Br2; 4) I2.
А19. Наименьшей химической активностью по
отношению к кислороду обладает простое вещество:
1) азот; 2) белый фосфор;
3) железо; 4) натрий.
А20. Наибольшее межъядерное расстояние в
молекуле:
1) фтора; 2) хлора;
3) брома; 4) йода.
4.3. Закономерности изменения свойств
сложных веществ
А21. Наименьшими восстановительными
свойствами обладает кислота:
1) фтороводородная; 2) хлороводородная;
3) бромоводородная; 4) йодоводородная.
А22. Оксиды, которые проявляют только
кислотные свойства, – это:
1) Na2O, MgO, Cu2O;
2) Аl2О3, SiO2, CuO;
3) P2O5, SO3, С12O7;
4) MgO, CO2, ZnO.
А23. Электроотрицательность кальция меньше
электроотрицательности магния, потому что:
1) относительная атомная масса магния меньше
относительной атомной массы кальция;
2) оба элемента принадлежат ко II группе;
3) число электронов в атоме кальция равно
числу электронов в атоме магния;
4) радиус атома кальция больше радиуса атома
магния при условии, что элементы находятся в
одной группе, главной подгруппе.
А24. Среди гидроксидов II группы выберите
вещество, проявляющее амфотерные свойства:
1) Zn(OH)2; 2) Mg(OH)2;
3) Ca(OH)2; 4) Sr(OH)2.
А25. Выберите наименее сильную кислоту:
1) Н3PO4; 2) HNO3;
3) H3AsO4; 4) H3SbO4.
А26. В ряду галогеноводородов наиболее
сильной кислотой является:
1) HF; 2) HCl; 3) HBr; 4) HI.
А27. В ряду СH4–NH3–H2O–HF
происходит:
1) увеличение прочности химической связи;
2) усиление восстановительных свойств;
3) ослабление кислотных свойств;
4) уменьшение полярности связи.
А28. Высший оксид элемента с порядковым
номером 17 в периодической системе является:
1) основным; 2) кислотным;
3) амфотерным; 4) несолеобразующим.
А29. Высший гидроксид хрома имеет формулу:
1) Cr(OH)2; 2) Cr(OH)3;
3) H2Cr2O7; 4) Cr(OH)4.
А30. Среди летучих водородных соединений
элементов 3-го периода наименьшие кислотные
свойства проявляет:
1) SiH4; 2) PH3; 3) H2S; 4) HCl.
В1. Установите соответствие между
формулой оксида и его характеристикой.
| Ф о р м у л а о к с и д а а) N2O5; б) Na2O; в) Al2O3; г) CO./// | Х а р а к т е р и с т и к а о к с и д а 1) Несолеобразующий; 2) кислотный; 3) амфотерный; 4) основный. |
В2. Установите соответствие между знаками
химических элементов и странами или
континентами, в честь которых они были названы.
| З н а к х и м и ч е с к о г о э л е м е н т а а) Ru; б) Po; в) Fr; г) Ge./// | С т р а н а и л и к о н т и н е н т 1) Россия; 2) Германия; 3) Польша; 4) Румыния; 5) Франция./// |
В3. Установите соответствие между
характеристикой простого вещества или
химического элемента и его символом.
| Х а р а к т е р и с т и к а а) Самый б) самый распространенный элемент на Земле; в) единственный жидкий неметалл; г) единственный жидкий металл./// | С и м в о л э л е м е н т а 1) Si; 2) H; 3) Hg; 4) Br2; 5) O./// |
В4. Установите соответствие между знаком
химического элемента и фамилией ученого.
| З н а к х и м и ч е с к о г о э л е м е н т а а) Rf; б) No; в) Md; г) Es./// | У ч е н ы й 1) Резерфорд; 2) Курчатов; 3) Нобель; 4) Менделеев; 5) Эйнштейн./// |
В5. Установите соответствие между
химическим элементом или простым веществом и его
применением.
| Х и м и ч е с к и й э л е м е н т, п р о с т о е в е щ е с т в о а) Pb; б) Hg; в) U; г) I2./// | П р и м е н е н и е 1) 2) автомобильные аккумуляторы; 3) лазерные диски; 4) ядерная энергетика; 5) измерение температуры./// |
B6. Химические элементы, оксиды которых
проявляют основные свойства, – это:
1) Zn; 2) Cu; 3) Mg; 4) Al; 5) Be; 6) Ba.
В7. Простые вещества, являющиеся твердыми
при обычных условиях, – это:
1) йод; 2) азот; 3) озон;
4) графит; 5) хлор; 6) сера.
В8. Элементы, содержащие два неспаренных
электрона во внешнем электронном слое, – это:
1) С; 2) N; 3) S; 4) Mg; 5) Li; 6) Ti.
B9. Элемент образует два оксида. В одном из
них массовая доля элемента составляет 50%, а в
другом – 40%. Что это за элемент?
В10. Хлор состоит из двух изотопов 35Cl и 37Cl.
Сколько атомов 35Cl приходится на 1 атом 37Cl?
(Ответ округлите до целых.)
Ответы на тестовые задания главы
4
| А1 | А2 | А3 | А4 | А5 | А6 | А7 | А8 | А9 | А10 |
| 2 | 4 | 2 | 4 | 4 | 2 | 1 | 4 | 2 | 4 |
| А11 | А12 | А13 | А14 | А15 | А16 | А17 | А18 | А19 | А20 |
| 4 | 4 | 3 | 4 | 1 | 4 | 1 | 4 | 1 | 4 |
| А21 | А22 | А23 | А24 | А25 | А26 | А27 | А28 | А29 | А30 |
| 1 | 3 | 4 | 1 | 4 | 4 | 1 | 2 | 3 | 1 |
| В1 | В2 | В3 | В4 | В5 | В6 | В7 | В8 | В9 | В10 |
| 2431 | 1352 | 2543 | 1345 | 2541 | 236 | 146 | 134 | сера | 3 |
Продолжение следует
Источник