В каком ряду химических элементов усиливаются основные свойства

Периодический закон был открыт Д.И. Менделеевым в 1868 году. Его современная формулировка: свойства химических элементов и образуемых ими
соединений (простых и сложных) находятся в периодической зависимости от величины заряда атомного ядра.

Периодический закон лежит в основе современного учения о строении вещества. Периодическая система Д.И. Менделеева является наглядным отражением
периодического закона.

В периодической таблице элементы расположены в порядке увеличения атомного заряда, группируются в “строки и столбцы” – периоды и группы.

Период – ряд горизонтально расположенных химических элементов. 1, 2 и 3 периоды называются малыми, они состоят из одного ряда элементов.
4, 5, 6 – называются большими периодами, они состоят из двух рядов химических элементов.

Группой называют вертикальный ряд химических элементов в периодической таблице. Элементы собраны в группы на основе степени окисления в
высшем оксиде. Каждая из восьми групп состоит из главной подгруппы (а) и побочной подгруппы (б).

Периодическая таблица Д.И. Менделеева содержит колоссальное число ответов на самые разные вопросы. При умелом ее использовании вы сможете
предполагать строение и свойства веществ, успешно писать химические реакции и решать задачи.

Радиус атома

Радиусом атома называют расстояние между атомным ядром и самой дальней электронной орбиталью. Это не четкая, а условная граница, которая
говорит о наиболее вероятном месте нахождения электрона.

В периоде радиус атома уменьшается с увеличением порядкового номера элементов (“→” слева направо). Это связано с тем, что с увеличением номера группы
увеличивается число электронов на внешнем уровне. Запомните, что для элементов главных подгрупп номер группы равен числу электронов на внешнем уровне.

С увеличением числа электронов они становятся более скученными, так как притягиваются друг к другу сильнее: это и есть причина маленького радиуса атома.

Чем меньше электронов, тем больше у них свободы и больше радиус атома, поэтому радиус увеличивается в периоде “←” справа налево.

В группе радиус атома увеличивается с увеличением заряда атомных ядер – сверху вниз “↓”. Чем больше период, тем больше электронных орбиталей вокруг атома,
соответственно, и больше его радиус.

С уменьшением заряда атома в группе радиус атома уменьшается – снизу вверх “↑”. Это связано с уменьшением количества электронных орбиталей вокруг
атома. Для примера возьмем атомы бора и алюминия, элементов, расположенных в одной группе.

Период, группа и электронная конфигурация

Обратите внимание еще раз на важную деталь: элементы, находящиеся в одной группе (главной подгруппе!), имеют сходную конфигурацию внешнего уровня.
Так у бора на внешнем уровне расположены 3 электрона, у алюминия – тоже 3. Оба они в III группе.

Такая закономерность иногда может сильно облегчить жизнь, однако у элементов побочных подгрупп она отсутствует – там нужно считать электроны
“вручную”, располагая их на электронных орбиталях.

Раз уж мы повели речь об электронных конфигурациях, давайте запишем их для бора и алюминия, чтобы лучше представлять их внешний уровень и увидеть
то самое “сходство”:

• B5 – 1s22s22p1
• Al13 – 1s22s22p63s23p1

Общую электронную конфигурацию для элементов III группы главной подгруппы можно записать ns2np1. Это будет работать для
бора, внешний уровень которого 2s22p1, алюминия – 3s23p1, галия – 4s24p1,
индия – 5s25p1 и таллия – 6s26p1. За “n” мы принимаем номер периода.

Правило составления электронной конфигурации, которое вы только что увидели, универсально. Если вы имеете дело с элементом главной подгруппы,
то увидев номер группы вы знаете, сколько электронов у него на внешнем уровне. Посмотрев на период, знаете номер его внешнего уровня.

Вам остается только распределить известное число электронов по s и p ячейкам, а затем подставить номер периода – и вот быстро получена
конфигурация внешнего уровня. Предлагаю посмотреть на примере ниже 🙂

Очень надеюсь, что теперь вы знаете: только глядя на положение элемента в периодической таблице, на группу и период, в которых он расположен,
вы уже можете составить конфигурацию его внешнего уровня. Безусловно, это для элементов главных подгрупп. Повторюсь: у побочных – только “вручную”.

Длина связи

Длина связи – расстояние между атомами химически связанных элементов. Очевидно, что понятия длины связи и атомного радиуса взаимосвязаны напрямую.
Чем больше радиус атома, тем больше длина связи.

Убедимся в этом на наглядном примере, сравнив длину связей в четырех веществах: HF, HCl, HBr, HI.

Чем больше радиусы атомов, которые образуют химическую связь, тем больше между ними и длина связи. Радиус атома водорода неизменен во всех трех
веществах, а в ряду F → Cl → Br → I происходит увеличение радиуса атома. Наибольшим радиусом обладает йод, поэтому самая длинная связь в молекуле HI.

Металлические и неметаллические свойства

В периоде с увеличением заряда атома металлические свойства ослабевают, неметаллические – усиливаются (слева направо “→”). В группе с увеличением
заряда атома металлические свойства усиливаются, а неметаллические – ослабевают (сверху вниз “↓”).

Сравним металлические и неметаллические свойства Rb, Na, Al, S. Натрий, алюминий и сера находятся в одном периоде. Металлические свойства возрастают
S → Al → Na. Натрий и рубидий находятся в одной группе, металлические свойства возрастают Na → Rb.

Таким образом, самые сильные металлические свойства проявляет рубидий, но с другой стороны – у него самые слабые неметаллические свойства. Сера
обладает самыми слабыми металлическими свойствами, но, если посмотреть по-другому, сера – самый сильный неметалл.

Распределение металлов и неметаллов в периодической таблице также является наглядным отображением этого правила. Если провести условную
линию, проходящую от бора до астата, то справа окажутся неметаллы, а слева – металлы.

Основные и кислотные свойства

Основные свойства в периоде с увеличением заряда атома уменьшаются, кислотные – возрастают. В группе с увеличением заряда атома основные
свойства усиливаются, а кислотные – ослабевают.

Кислотные и основные свойства противопоставлены друг другу, как противопоставлены металлические и неметаллические. Где первые усиливаются,
вторые – убывают. Все аналогично, поэтому смело ассоциируйте одни с другими, так будет гораздо легче запомнить.

Замечу, что здесь есть одно важное исключение. Как и в общем случае: исключения только подтверждают правила. В ряду галогенводородных
кислот HF → HCl → HBr → HI происходит усиление кислотных свойств (а не ослабление, как должно быть по логике нашего правила).

Это можно объяснить в темах диссоциации и химических связей. Когда мы дойдем до соответствующей темы, я напомню про HF и водородные связи между
молекулами, которые делают эту кислоту самой слабой. Сейчас воспринимайте это как исключение: HF – самая слабая из этих кислот, а
HI – самая сильная.

Восстановительные и окислительные свойства

Восстановительные свойства в периоде с увеличением заряда атома ослабевают, окислительные – усиливаются. В группе с увеличением заряда
атома восстановительные свойства усиливаются, а окислительные – ослабевают.

Ассоциируйте восстановительные свойства с металлическими и основными, а окислительные – с неметаллическими и кислотными. Так гораздо проще
запомнить 😉

Электроотрицательность (ЭО), энергия связи, ионизации и сродства к электрону

Электроотрицательность – способность атома, связанного с другими, приобретать отрицательный заряд (притягивать к себе электроны).
Мы уже касались ее в статье, посвященной степени окисления. Это важное свойство, ведь более ЭО-ый атом притягивает
к себе электроны и уходит в отрицательную степень окисления со знаком минус “-“.

Все перечисленные в подзаголовке свойства вместе с ЭО усиливаются в периоде с увеличением заряда атома, в группе с увеличением заряда атома
они ослабевают. Таким образом, самый электроотрицательный элемент расположен справа вверху таблицы Д.И. Менделеева – это фтор.

Для примера сравним ЭО-ость атомов Te, In, Al, P. Индий расположен в одной группе с алюминием, ЭО-ость In → Al возрастает (снизу вверх). Алюминий
расположен в одном периоде с серой, ЭО-ость возрастает Al → S (слева направо). Сравнивая серу и теллур, мы видим, что сера расположена в группе
выше теллура, значит и ее электроотрицательность тоже выше.

Энергия связи (а также ее прочность) возрастают с увеличением электроотрицательности атомов, образующих данную связь. Чем сильнее атом тянет на
себя электроны (чем больше он ЭО-ый), тем прочнее получается связь, которую он образует.

Понятию ЭО-ости “синонимичны” также понятия сродства к электрону – энергии, выделяющейся при присоединении электрона к атому, и энергии ионизации –
количеству энергии, которое необходимо для отщепления электрона от атома. И то, и другое возрастают с увеличением электроотрицательности.

Продемонстрирую на примере. Сравним энергию связи в трех молекулах: H2O, H2S, H2Se.

Высшие оксиды и летучие водородные соединения (ЛВС)

В периодической таблице Д.И. Менделеева ниже 7 периода находится строка, в которой для каждой группы указаны соответствующие высшие оксиды,
ниже строка с летучими водородными соединениями.

Для элементов главных подгрупп начиная с IV группы (в большинстве случае) максимальная степень окисления (СО) определяется по номеру группы. К примеру,
для серы (в VI группе) максимальная СО = +6, которую она проявляет в соединениях: H2SO4, SO3.

В таблице видно, что для VIa группы формула высшего оксида RO3, а, к примеру, для IIIa группы – R2O3. Напишем
высшие оксиды для веществ из VIa : SO3, SeO3, TeO3 и IIIa группы: B2O3, Al2O3,
Ga2O3.

На экзамене строка с готовыми “высшими” оксидами, как в таблице наверху, может отсутствовать. Считаю важным подготовить вас к этому. Предположим,
что эта строчка внезапно исчезла из таблицы, и вам нужно записать высшие оксиды для фосфора и углерода.

С летучими водородными соединениями (ЛВС) ситуация аналогичная: их может не быть в периодической таблице Д.И. Менделеева, которая попадется на экзамене.
Я расскажу вам, как легко их запомнить.

ЛВС характерны для IV, V, VI и VII группы. Элементы этих групп более электроотрицательны, чем водород, поэтому ходят в “-” отрицательную СО.
Минимальная степень окисления для элементов главных подгрупп, начиная с IV группы, может быть рассчитана так: номер группы – 8.

Например, для углерода минимальная СО = 4-8 = -4; для азота 5-8 = -3; для кислорода 6-8 = -2; для фтора 7-8 = -1. Для того, чтобы запомнить
ЛВС, вы должны ассоциировать IV, V, VI и VII группы с хорошо известными вам веществами: метаном, аммиаком, водой и фтороводородом.

Так как общее строение ЛВС в пределах одной группы сходно, то, вспомнив например H2O для кислорода в VI группе, вы легко
найдете формулы других ЛВС VI группы: серы – H2S, H2Se, H2Te, H2Po.

ТЕСТ по теме «Периодический закон и периодическая система

 химических элементов Д.И. Менделеева»

Вариант № 1

 А1. У атома серы число электронов на внешнем уровне и заряд ядра равны соответственно

  1) 4 и +16         2) 6 и +32           3) 6 и +16             4) 4 и +32

А2. Сходное строение внешнего электронного слоя имеют атомы мышьяка и

  1) фосфора         2) селена            3) германия         4) ванадия

А3. В ряду химических элементов:

                           алюминий→кремний→фосфор→сера

   высшая степень окисления

    1) увеличивается                                          3) не изменяется

    2) уменьшается                                            4) сначала увеличивается, а потом уменьшается

А4. Притяжение электронов внешнего слоя к ядру увеличивается в ряду

    1) Si-P-N            2) S-P-As             3) Na-K-Rb            4) Si-Ca-K

А5. В ряду   Ве-В-С-N происходит

   1) увеличение радиуса атомов          

   2) увеличение силы притяжения валентных электронов к ядру

   3) уменьшение электроотрицательности

   4) уменьшение числа валентных электронов

А6. В порядке усиления неметаллических свойств расположены

   1) S-Se          2) Se-Br           3) Br-I             4) I-Te

А7. Наибольший радиус у атома

   1) брома             2) цинка             3) кальция               4) германия

А8. Наибольшей восстановительной активностью обладает

   1) Si              2) Р            3) S             4) С1

А9. Высший оксид состава ЭО образуют все элементы

   1) IV А группы        2) IIА группы        3) IV периода        4) II периода

А10. По номеру периода можно определить

   1) количество электронов на внешнем уровне атома      3) заряд ядра атома

   2) количество всех электронов в атоме                             4) число энергетических уровней в атоме

А11. Сколько энергетических уровней в атоме скандия?

   1) 1          2) 2          3) 3           4) 4

А12. Оцените правильность суждений

   А. Металлические и восстановительные свойства элементов в главных подгруппах с ростом заряда ядра увеличиваются.

   Б. В периоде с ростом заряда ядра основные свойства оксидов и гидроксидов увеличиваются.

  1) верно только А             2) верно только Б        3) верны оба суждения       4) оба суждения неверны

А13. Наиболее сильными основными свойствами обладает гидроксид

    1) КОН           2) NaOH             3) RbOH           4) CsOH

А14. Кислотные свойства наиболее выражены у

    1) Br2O7           2) SeO3            3) As2O5            4) GeO2

В1. В ряду химических элементов Na ─ Mg─ А1:

   1) уменьшаются заряды ядер атомов

   2) увеличивается число электронов во внешнем электронном слое

   3) уменьшается электроотрицательность

   4) уменьшается радиус атомов

   5) усиливаются металлические свойства

В2. В ряду химических элементов F─ Br ─ I:

   1) все элементы имеют высшую степень окисления, равную номеру группы

   2) ослабевают неметаллические свойства

   3) увеличивается высшая степень окисления

   4) увеличивается радиус атомов

   5) образуют летучие водородные соединения с общей формулой НЭ

Вариант № 2

А1. Число электронов в атоме аргона равно числу электронов в ионе

   1) Са 2+              2) Al 3+             3)Na +             4) F ─

А2. Сходное строение внешнего электронного слоя имеют атомы кремния и

1) фосфора         2) селена            3) германия            4) ванадия

А3. В ряду химических элементов:

                           алюминий→кремний→фосфор→сера    радиус атома

    1) увеличивается                                          3) не изменяется

    2) уменьшается                                            4) сначала увеличивается, а потом уменьшается

А4. Способность отдавать электроны  увеличивается в ряду

    1) Si-P-S            2) S-P-Cl             3) Na-K-Rb            4) Ca-K-Na

А5. В ряду   Ве-В-С-N происходит

   1) увеличение радиуса атомов          

   2) уменьшение силы притяжения валентных электронов к ядру

   3) увеличение электроотрицательности

   4) уменьшение числа валентных электронов

А6. Металлические свойства усиливаются в ряду

   1) Mg-Ca-Ba          2) Na-Mg-Al           3) K-Ca-Fe            4) Se-Ca-Mg

А7. Наибольшую энергию надо затратить на отрыв электрона от атома

   1) серы             2) кремния             3) кальция               4) мышьяка

А8. Оцените правильность суждений

   А. В главной подгруппе с ростом заряда ядра происходит ослабление кислотных свойств гидроксидов.

   Б. В периоде с ростом заряда ядра происходит усиление неметаллических свойств элементов.

  1) верно только А             2) верно только Б        3) верны оба суждения       4) оба суждения неверны

А9. Наиболее сильными основными свойствами обладает гидроксид

    1) фосфора           2) кальция             3) магния           4) бария

А10. Элемент, проявляющий наиболее ярко выраженные металлические свойства

   1) А1            2) Мg            3) Na           4) Si

А11. В ряду В→С→N→О окислительные свойства

   1) ослабевают           2) усиливаются          3) не изменяются           4) изменяются периодически

А12. В главных подгруппах с повышением порядкового номера металлические свойства элемента

    1) усиливаются          2) ослабевают          3) не изменяются           4) изменяются периодически

А13. В ряду Na→К→Rb→Cs способность металлов отдавать злектроны

  1) ослабевает           2) усиливается          3) не изменяется           4) изменяется периодически

А14. Элемент, в атоме которого на внешнем уровне находится четыре электрона

   1) бериллий        2) титан          3) германий        4) фосфор

В1. В ряду химических элементов Li ─ Ве ─ В:

   1) уменьшаются заряды ядер атомов

   2) увеличивается число электронов во внешнем электронном слое

   3) уменьшается электроотрицательность

   4) уменьшается радиус атомов

   5) усиливаются металлические свойства

В2. Для элементов 3-го периода характерны  

   1) уменьшение радиуса атома при увеличении заряда ядра

   2) одинаковое число валентных электронов

   3) одинаковое число электронных уровней у атомов

   4) увеличение кислотного характера высших гидроксидов, образованными этими элементами

   5) одинаковое агрегатное состояние при обычных условиях

Вариант № 3

А1. Число валентных электронов в атоме стронция равно

  1) 2         2) 3         3) 4             4) 38

А2. Чем определяется место химического элемента в периодической системе Д.И.Менделеева?

   1) количеством электронов на внешнем уровне атома   3) зарядом ядра атома

   2) количеством нейтронов в ядре                                      4) массой атома

А3. Пара элементов, обладающих наиболее сходными химическими свойствами -это

   1) Са и К             2) Nа и К        3) В и С         4) С и О

А4. В каком ряду химические элементы расположены в порядке убывания их атомных радиусов?  

   1) N, C, B        2) N, P, As        3) Na, Mg, K         4) Si, C, N

А5. Наибольшей восстановительной активностью обладает

   1) Si              2) Р            3) S             4) С1

А6. Формула высшего оксида, образованного элементом четвертой группы

    1) ЭО2           2) Э2О3           3) ЭО3             4) Э2О5

А7. В ряду химических элементов Si─ Р ─ S

   1) увеличивается число валентных электронов в атомах

   2) уменьшается число валентных электронов в атомах

   3) уменьшается электроотрицательность

   4) увеличиваются радиусы атомов

А8. Притяжение электронов внешнего слоя к ядру увеличивается в ряду

    1) Si-P-N            2) S-P-As             3) Na-K-Rb            4) Si-Ca-K

А9. Оцените правильность суждений

  А. Элементы главной подгруппы имеют одинаковое число электронов на внешнем уровне

  Б. В главных подгруппах восстановительная способность усиливается с уменьшением радиуса атома

  1) верно только А             2) верно только Б        3) верны оба суждения       4) оба суждения неверны

А10. Высшая степень окисления в ряду химических элементов хлор- бром-йод

   1) увеличивается    2) не изменяется    3) уменьшается    4) изменяется периодически

А11. В каком ряду химические элементы расположены в порядке усиления металлических свойств?

   1) Br- Se- K      2) Mg- Al- Si       3) N- Li- C         4) S- Cl – P

А12. В порядке усиления неметаллических свойств расположены

   1) S-Se          2) Se-Br           3) Br-I             4) I-Te

А13. Наиболее сильными основными свойствами обладает гидроксид

    1) КОН           2) NaOH             3) RbOH           4) CsOH

А14. Кислотные свойства наиболее выражены у

    1) Br2O7           2) SeO3            3) As2O5            4) GeO2

В1. В ряду химических элементов Na ─ Mg─ А1:

   1) уменьшаются заряды ядер атомов

   2) увеличивается число электронов во внешнем электронном слое

   3) уменьшается электроотрицательность

   4) уменьшается радиус атомов

   5) усиливаются металлические свойства

В2. В ряду химических элементов F─ Br ─ I:

   1) все элементы имеют высшую степень окисления, равную номеру группы

   2) ослабевают неметаллические свойства

   3) увеличивается высшая степень окисления

   4) увеличивается радиус атомов

   5) образуют летучие водородные соединения с общей формулой НЭ

Вариант № 4

А1. Число электронов в атоме аргона равно числу электронов в ионе

   1) Мg 2+              2) Al 3+             3)Na +             4) С1 ─

А2. Сходное строение внешнего электронного слоя имеют атомы  серы и

1) фосфора         2) селена            3) германия            4) ванадия

А3. В ряду химических элементов:

                           алюминий→кремний→фосфор→сера    радиус атома

    1) увеличивается                                          3) не изменяется

    2) уменьшается                                            4) сначала увеличивается, а потом уменьшается

А4. Способность отдавать электроны  увеличивается в ряду

    1) Si-P-S            2) S-P-Cl             3) Na-K-Rb            4) Ca-K-Na

А5. В ряду   Ве-В-С-N происходит

   1) уменьшение числа валентных электронов

   2) уменьшение силы притяжения валентных электронов к ядру

   3) увеличение электроотрицательности

   4) увеличение радиуса атомов          

А6. Металлические свойства усиливаются в ряду

   1) Mg-Ca-Ba          2) Na-Mg-Al           3) K-Ca-Fe            4) Se-Ca-Mg

А7. Наибольшую энергию надо затратить на отрыв электрона от атома

   1) серы             2) кремния             3) кальция               4) мышьяка

А8. Оцените правильность суждений

   А. В главной подгруппе с ростом заряда ядра происходит ослабление кислотных свойств гидроксидов.

   Б. В периоде с ростом заряда ядра происходит усиление неметаллических свойств элементов.

  1) верно только А             2) верно только Б        3) верны оба суждения       4) оба суждения неверны

А9. Наиболее сильными основными свойствами обладает гидроксид

    1) фосфора           2) кальция             3) магния           4) бария

А10. Элемент, проявляющий наиболее ярко выраженные металлические свойства

   1) А1            2) Мg            3) Na           4) Si

А11. В ряду В→С→N→О окислительные свойства

   1) ослабевают           2) усиливаются          3) не изменяются           4) изменяются периодически

А12. В главных подгруппах с повышением порядкового номера металлические свойства элемента

    1) усиливаются          2) ослабевают          3) не изменяются           4) изменяются периодически

А13. В ряду Na→К→Rb→Cs способность металлов отдавать злектроны

  1) ослабевает           2) усиливается          3) не изменяется           4) изменяется периодически

А14. Элемент, в атоме которого на внешнем уровне находится четыре электрона

   1) бериллий        2) титан          3) германий        4) фосфор

В1. В ряду химических элементов Li ─ Ве ─ В:

   1) уменьшаются заряды ядер атомов

   2) увеличивается число электронов во внешнем электронном слое

   3) уменьшается электроотрицательность

   4) уменьшается радиус атомов

   5) усиливаются металлические свойства

В2. Для элементов 3-го периода характерны  

   1) уменьшение радиуса атома при увеличении заряда ядра

   2) одинаковое число валентных электронов

   3) одинаковое число электронных уровней у атомов

   4) увеличение кислотного характера высших гидроксидов, образованными этими элементами

   5) одинаковое агрегатное состояние при обычных условиях

Ответы:

Примечание: Задания А1-А14 оцениваются 1 баллом. Задания В1 и В2 оцениваются  2 баллами. Ставится 1 балл, если в ответе допущена одна ошибка. Ставится 0 баллов, если: а) в ответе до-

пущено более одной ошибки; б) ответ отсутствует.

 Максимальный балл за выполнение всех заданий составляет 18 баллов.

 Список использованной литературы и Интернет-ресурсов:

1. Химия. 9 класс. Подготовка к ГИА-2014: учебно-методическое пособие / Под ред. В.Н.Доронькина. -Ростов н/Д: Легион, 2013.

2. И.И.Новошинский, Н.С.Новошинская. Текущий и итоговый контроль по курсу «Химия. 9 класс». –М.: ООО «Русское слово», 2013.

3.  Новошинский И.И., Новошинская Н.С.  Химия: Учебник для 9 класса  общеобразовательных учреждений. ─ М.: ООО «ТИД «Русское слово-РС», 2010.

 https://www.fipi.ru/content/otkrytyy-bank-zadaniy-oge

https://reshuege.ru/

https://school-collection.edu.ru/