Modifications des propriétés des éléments chimiques et de leurs composés. Tâches à réaliser de manière indépendante

Parmi les nutriments endroit spécial Le phosphore doit être isolé. Après tout, sans cela, l’existence de choses aussi vitales est impossible. connexions importantes, comme l'ATP ou les phospholipides, ainsi que bien d'autres. En même temps, les substances inorganiques de cet élément sont très riches en molécules diverses. Le phosphore et ses composés sont largement utilisés dans l’industrie et jouent un rôle important processus biologiques, sont utilisés dans la plupart différents secteurs activité humaine. Voyons donc ce que c'est cet élément, quelle est sa substance simple et ses composés les plus importants.

Phosphore : caractéristiques générales de l'élément

Position dans tableau périodique peut être décrit en plusieurs points.

1. Cinquième groupe, sous-groupe principal.
2. Troisième petite période.
3. Numéro de série - 15.
4. Masse atomique - 30,974.
5. La configuration électronique de l'atome est 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3.
6. Les états d'oxydation possibles vont de -3 à +5.
7. Symbole chimique - P, prononciation dans les formules "pe". Le nom de l'élément est le phosphore. Nom latin Phosphore.

L'histoire de la découverte de cet atome remonte au lointain XIIe siècle. Même dans les archives des alchimistes, il y avait des informations qui parlaient de la production d’une substance « lumineuse » inconnue. Cependant, la date officielle de la synthèse et de la découverte du phosphore était 1669. Le commerçant en faillite Brand est à la recherche de Pierre philosophale a accidentellement synthétisé une substance capable d'émettre une lueur et de brûler avec une flamme vive et aveuglante. Il l'a fait en calcinant à plusieurs reprises l'urine humaine.

Après cela, cet élément a été obtenu indépendamment les uns des autres en utilisant à peu près les mêmes méthodes :

• I. Kunkel;
• R. Boylem ;
• A. Marggraf;
• K. Scheele ;
• A. Lavoisier.

Aujourd'hui, l'une des méthodes les plus populaires de synthèse de cette substance est la réduction des minéraux correspondants contenant du phosphore à haute température sous l'influence de monoxyde de carbone et de la silice. Le processus est effectué dans des fours spéciaux. Le phosphore et ses composés sont très substances importantes tant pour les êtres vivants que pour de nombreuses synthèses dans l'industrie chimique. Par conséquent, nous devrions considérer ce qu’est cet élément en tant que substance simple et où il se trouve dans la nature.

Phosphore, substance simple

Il est difficile de nommer une connexion spécifique lorsque nous parlons deà propos du phosphore. Cela s'explique par le grand nombre modifications allotropiques, que possède cet élément. Il existe quatre types principaux de phosphore, une substance simple.

1. Blanc. Il s'agit d'un composé dont la formule est P 4. C'est une substance volatile blanche avec une odeur piquante et désagréable d'ail. S'enflamme spontanément dans l'air à des températures normales. Brûle avec une lumière vert pâle brillante. Très toxique et potentiellement mortel. L'activité chimique est extrêmement élevée, elle est donc obtenue et stockée sous une couche d'eau purifiée. Ceci est possible en raison de la faible solubilité dans les solvants polaires. Le disulfure de carbone est le mieux adapté à cet effet pour le phosphore blanc et matière organique. Lorsqu'il est chauffé, il peut se transformer en le prochain forme allotropique- du phosphore rouge. Lorsque la vapeur se condense et refroidit, elle peut former des couches. Gras au toucher, doux, facile à découper au couteau, blanc(légèrement jaunâtre). Point de fusion 44 0 C. En raison de son activité chimique, il est utilisé dans les synthèses. Mais en raison de sa toxicité, il n’est pas largement utilisé industriellement.
2. Jaune. C'est une forme mal purifiée phosphore blanc. Il est encore plus toxique et sent également désagréable l’ail. Il s'enflamme et brûle avec une flamme verte brillante. Ces cristaux jaunes ou bruns ne se dissolvent pas du tout dans l'eau lorsqu'ils sont complètement oxydés, ils libèrent des nuages ​​; fumée blanche composition P 4 O 10.
3. Le phosphore rouge et ses composés constituent la modification de cette substance la plus courante et la plus utilisée dans l'industrie. Masse rouge pâteuse, qui hypertension artérielle peut prendre la forme de cristaux violets et est chimiquement inactif. Il s’agit d’un polymère qui ne peut se dissoudre que dans certains métaux et rien d’autre. A une température de 250 0 C, il se sublime et se transforme en une modification blanche. Pas aussi toxique que les formes précédentes. Cependant, en cas d'exposition prolongée au corps, il est toxique. Il est utilisé pour appliquer un revêtement d'allumage sur boîtes d'allumettes. Cela s'explique par le fait qu'il ne peut pas s'enflammer spontanément, mais lors de la dénotation et du frottement, il explose (s'enflamme).
4. Noir. Son apparence rappelle beaucoup le graphite et son toucher est également gras. C'est un semi-conducteur courant électrique. Cristaux sombres, brillants, qui ne peuvent se dissoudre dans aucun solvant. Pour qu'il s'éclaire, il faut très hautes températures et préchauffage.

La forme de phosphore métallique récemment découverte est également intéressante. C'est un conducteur et possède un réseau cristallin cubique.

Propriétés chimiques

Les propriétés chimiques du phosphore dépendent de la forme sous laquelle il se trouve. Comme mentionné ci-dessus, le jaune et modification blanche. De manière générale, le phosphore est capable d'interagir avec :

• les métaux, formant des phosphures et agissant comme agent oxydant ;
• les non-métaux, agissant comme agent réducteur et formant des composés volatils et non volatils de diverses sortes ;
• agents oxydants forts, se transformant en acide phosphorique;
• avec des alcalis caustiques concentrés selon le type de dismutation ;
• avec de l'eau à très haute température ;
• avec l'oxygène pour former divers oxydes.

Les propriétés chimiques du phosphore sont similaires à celles de l'azote. après tout, il fait partie du groupe des pnictogènes. Cependant, l’activité est plusieurs ordres de grandeur plus élevée, en raison de la diversité des modifications allotropiques.

Être dans la nature

Comment élément biogénique, le phosphore est très courant. Son pourcentage en la croûte terrestre est de 0,09 %. C'est assez grand indicateur. Où trouve-t-on cet atome dans la nature ? Il existe plusieurs lieux principaux :

• la partie verte des plantes, leurs graines et leurs fruits ;
• tissus animaux (muscles, os, émail dentaire, de nombreux composés organiques);
• La croûte terrestre;
• le sol;
• roches et minéraux;
• l'eau de mer.

En même temps, nous ne pouvons parler que de formulaires associés, mais pas sur des sujets simples. Après tout, il est extrêmement actif et cela ne lui permet pas d'être libre. Parmi les minéraux les plus riches en phosphore figurent :

• Anglais;
• la fluoropaptite;
• svanbergite;
• phosphorite et autres.

L'importance biologique de cet élément ne peut être surestimée. Après tout, il fait partie de composés tels que :

• protéines;
• les phospholipides ;
• les phosphoprotéines;
• enzymes.

C’est-à-dire tous ceux qui sont vitaux et à partir desquels tout le corps est construit. Norme quotidienne pour un adulte typique, environ 2 grammes.

Phosphore et ses composés

En tant qu'élément très actif, cet élément forme de nombreuses substances différentes. Après tout, il forme des phosphures et agit lui-même comme agent réducteur. Grâce à cela, il est difficile de nommer un élément qui serait inerte en réagissant avec lui. Par conséquent, les formules des composés du phosphore sont extrêmement diverses. Plusieurs classes de substances peuvent être citées à la formation desquelles elle participe activement.

1. Composés binaires - oxydes, phosphures, composés volatils d'hydrogène, sulfures, nitrures et autres. Par exemple : P 2 O 5, PCL 3, P 2 S 3, PH 3 et autres.
2. Substances complexes : sels de tous types (moyens, acides, basiques, doubles, complexes), acides. Exemple : H 3 PO 4, Na 3 PO 4, H 4 P 2 O 6, Ca(H 2 PO 4) 2, (NH 4) 2 HPO 4 et autres.
3. Composés organiques contenant de l'oxygène : protéines, phospholipides, ATP, ADN, ARN et autres.

La plupart des types de substances désignés ont d'importantes répercussions industrielles et signification biologique. L'utilisation du phosphore et de ses composés est possible aussi bien à des fins médicales que pour la fabrication d'articles ménagers tout à fait ordinaires.

Connexions aux métaux

Les composés binaires du phosphore avec des métaux et des non-métaux moins électronégatifs sont appelés phosphures. Ce sont des substances ressemblant à du sel qui sont extrêmement instables lorsqu’elles sont exposées à divers agents. Même l’eau ordinaire provoque une décomposition rapide (hydrolyse).

De plus, sous l'influence d'acides non concentrés, la substance se décompose également en produits correspondants. Par exemple, si l'on parle de l'hydrolyse du phosphure de calcium, les produits seront de l'hydroxyde métallique et de la phosphine :

Ca 3 P 2 + 6H 2 O = 3Ca(OH) 2 + 2PH 3

Et exposer le phosphure à la décomposition sous l'influence acide minéral, Nous obtiendrons sel approprié et phosphine :

Ca 3 P 2 + 6HCL = 3CaCL 2 + 2PH 3

En général, la valeur des composés considérés réside précisément dans le fait qu'il en résulte un composé hydrogène du phosphore, dont les propriétés seront discutées ci-dessous.

Volatils à base de phosphore

Il y en a deux principaux :

• phosphore blanc;
• phosphine

Nous avons déjà évoqué le premier ci-dessus et donné les caractéristiques. Ils ont dit qu'il s'agissait d'une fumée blanche et épaisse, hautement toxique, d'odeur désagréable et qui s'enflamme spontanément dans des conditions normales.

Mais qu’est-ce que la phosphine ? Il s’agit de la substance volatile la plus courante et la plus connue, qui contient l’élément en question. C'est binaire, et le deuxième participant est l'hydrogène. La formule du composé hydrogène du phosphore est PH 3, le nom est phosphine.

Les propriétés de cette substance peuvent être décrites comme suit.

1. Gaz incolore volatil.
2. Très toxique.
3. A l'odeur du poisson pourri.
4. Il n'interagit pas avec l'eau et s'y dissout très mal. Bien soluble dans la matière organique.
5. Dans des conditions normales, il est très chimiquement actif.
6. S'auto-enflamme dans l'air.
7. Formé lors de la décomposition des phosphures métalliques.

Un autre nom est le phosphane. Des histoires des temps anciens y sont associées. Le tout est quelque chose que les gens ont parfois vu et voient maintenant dans les cimetières et les marécages. Les lumières en forme de boule ou de bougie qui apparaissent ici et là, donnant une impression de mouvement, étaient considérées comme de mauvais augure et étaient très redoutées par les superstitieux. La raison de ce phénomène est vues modernes certains scientifiques, peut être considérée comme la combustion spontanée de la phosphine, qui se forme naturellement lors de la décomposition des résidus organiques, végétaux et animaux. Le gaz sort et, entrant en contact avec l'oxygène de l'air, s'enflamme. La couleur et la taille des flammes peuvent varier. Le plus souvent, ce sont des lumières vives verdâtres.

Il est évident que tous les composés volatils du phosphore sont substances toxiques, qui peut être facilement détecté par une odeur forte et désagréable. Ce signe permet d'éviter les empoisonnements et les conséquences désagréables.

Composés avec des non-métaux

Si le phosphore se comporte comme un agent réducteur, nous devrions alors parler de composés binaires avec des non-métaux. Le plus souvent, ils s’avèrent plus électronégatifs. Ainsi, on peut distinguer plusieurs types de substances de ce genre :

• un composé de phosphore et de soufre - sulfure de phosphore P 2 S 3 ;
• chlorure de phosphore III, V;
• oxydes et anhydride ;
• bromure et iodure et autres.

La chimie du phosphore et de ses composés est variée, il est donc difficile d'identifier les plus importants d'entre eux. Si nous parlons spécifiquement de substances formées à partir de phosphore et de non-métaux, alors valeur la plus élevée contiennent des oxydes et des chlorures de compositions différentes. Ils sont utilisés dans synthèses chimiques comme agents d'élimination de l'eau, comme catalyseurs, etc.

Ainsi, l'un des agents de séchage les plus puissants est le plus élevé - P 2 O 5. Il attire l'eau si fortement qu'au contact direct avec elle, une réaction violente se produit avec un bruit fort. La substance elle-même est une masse blanche semblable à de la neige, son état d'agrégation est plus proche de l'amorphe.

Il est connu que chimie organique en termes de nombre de composés, il est beaucoup plus important que celui inorganique. Ceci s'explique par le phénomène d'isomérie et la capacité des atomes de carbone à se former de diverses structures des chaînes d'atomes se fermant les unes aux autres. Naturellement il y a certain ordre, c’est-à-dire la classification à laquelle est soumise toute chimie organique. Les classes de composés sont différentes, cependant, nous nous intéressons à une spécifique, directement liée à l'élément en question. C'est avec du phosphore. Ceux-ci inclus:

• coenzymes - NADP, ATP, FMN, phosphate de pyridoxal et autres ;
• protéines;
• les acides nucléiques, puisque le résidu acide phosphorique fait partie du nucléotide ;
• les phospholipides et les phosphoprotéines ;
• enzymes et catalyseurs.

Le type d'ion dans lequel le phosphore participe à la formation de la molécule de ces composés est PO 4 3-, c'est-à-dire le résidu acide de l'acide phosphorique. Certaines protéines le contiennent sous forme d’atome libre ou d’ion simple.

Pour le fonctionnement normal de tout organisme vivant, cet élément et les composés organiques qu'il forme sont extrêmement importants et nécessaires. Après tout, sans molécules protéiques, il est impossible de construire une seule partie structurelle du corps. Et l'ADN et l'ARN sont les principaux porteurs et transmetteurs informations héréditaires. En général, toutes les connexions doivent être présentes.

Application du phosphore dans l'industrie

L'utilisation du phosphore et de ses composés dans l'industrie peut être caractérisée en plusieurs points.

1. Utilisé dans la production d'allumettes, de composés explosifs, de bombes incendiaires, de certains types de carburant et de lubrifiants.
2. Comme absorbeur de gaz, ainsi que dans la fabrication de lampes à incandescence.
3. Pour protéger les métaux de la corrosion.
4. DANS agriculture comme engrais pour le sol.
5. Comme adoucisseur d'eau.
6. Dans les synthèses chimiques dans la production de diverses substances.

Son rôle dans les organismes vivants se réduit à participer aux processus de formation de l'émail des dents et des os. Participation aux réactions d'ana- et de catabolisme, ainsi qu'au maintien de la capacité tampon environnement interne cellules et fluides biologiques. C'est la base de la synthèse de l'ADN, de l'ARN et des phospholipides.

Exemple 1 : maquillage formules électroniques atomes à l'état fondamental pour les éléments suivants : phosphore (15), calcium (20) et titane (22). Indiqué entre parenthèses numéro de sérieélément.

Solution. Le phosphore se trouve dans sous-groupe principal cinquième groupe et en troisième période. Le nombre total d'électrons dans cet atome est de 15 et ils sont situés sur trois couches électroniques. Les deux premières couches électroniques de l’atome de phosphore sont complètement remplies ( configuration électronique Ne atome : 1s 2 2s 2 2p 6), le nombre d'électrons dans la troisième couche de phosphore est égal au numéro de groupe. Parmi ces électrons, deux sont situés dans l’orbitale 3s et 3 dans l’orbitale 3p. Ainsi, la formule électronique de l’atome de phosphore est :

15 Р 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 .

Pour composer la formule électronique de l'atome de calcium à la configuration électronique de l'atome Ar (1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6), il faut ajouter deux électrons, qui sont situés dans l'orbitale 4s. En conséquence, nous obtenons la formule électronique suivante :

20 Ca 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 .

L'élément en titane est situé dans sous-groupes latéraux e 4 groupes d'éléments et en quatrième période. Ça fait référence à éléments de transition de la quatrième période, dans laquelle est remplie la couche 3d, sur laquelle se trouvent 2 électrons. Le nombre total d'électrons dans un atome de titane est de 22. Pour compiler la formule électronique du titane, deux électrons d (3d 2) doivent être ajoutés à la formule électronique du calcium :

22 Ti 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 2 4s 2 .

Exemple 2. Déterminer le type (s,p,d,f) des éléments suivants : manganèse (25), strontium (38), cérium (58) et plomb (82). Le numéro de série de l'élément est indiqué entre parenthèses.

Solution. Les éléments s comprennent les deux premiers éléments - l'hydrogène et l'hélium, ainsi que des éléments situés dans les principaux sous-groupes des 1er et 2e groupes d'éléments (sous-groupe du lithium et sous-groupe du béryllium). Parmi les éléments présentés, cette catégorie comprend strontium(38). Les principaux sous-groupes du troisième au huitième groupe contiennent des éléments p. Dans notre cas c'est plomb(82). Les décennies plug-in d'éléments formant des sous-groupes latéraux appartiennent au type d-éléments. Parmi les éléments considérés, ce type comprend manganèse(25). Enfin, les inserts de 14 éléments situés dans les sixième et septième périodes, après le lanthane (57) et l'actinium (89), appartiennent aux éléments f. L'élément f est donc cérium(58). Nous présentons les données obtenues sous forme de tableau.

Exemple 3. Disposez les éléments par ordre de rayons croissants : Mg(12), Al(13), K(19), Ca(20). Le numéro de série de l'élément est indiqué entre parenthèses.

Solution. Pour les éléments des sous-groupes principaux, les rayons atomiques augmentent de haut en bas. Par périodes, de gauche à droite, les rayons des atomes diminuent. Ainsi, plus petit rayon aura un atome d’aluminium et le plus gros aura un atome de potassium. Le rayon de l'atome de calcium est plus petit que celui de l'atome de potassium, mais plus qu'un atome magnésium En conséquence, nous obtenons la série suivante, dans laquelle les éléments sont disposés par ordre de rayon croissant : Al(13), Mg(12), Ca(20), K(19).

Exemple 4.À l'aide du diagramme de Kossel, déterminez quelle base est la plus forte, CsOH ou Ba(OH) 2.

Solution. Selon le schéma de Kossel, plus base solide Le rayon du cation doit être plus grand et la charge plus petite. Dans ce cas Groupe hydroxyle est moins fortement retenu par le cation et la liaison E – OH est plus facilement rompue. Dans le cas considéré, le rayon de l'ion Cs + est plus grand et la charge est inférieure à celle de l'ion Ba 2+. Ainsi CsOH est plus fort que Ba(OH)2.

Exemple 5.À l'aide du diagramme de Kossel, déterminez quel acide est le plus fort, H 2 S ou H 2 Se.

Solution. La force des acides sans oxygène augmente avec l'augmentation du rayon ion négatif, puisque l’ion le plus gros a plus de mal à retenir l’ion hydrogène. Puisque le rayon de l'ion Se 2– est plus grand que celui de l'ion S 2–, H 2 Se est plus fort que H 2 S.

Caractériser les éléments Magnésium et Phosphore selon plan

Caractéristiques du chlore :

1. Élément n°17 ​​chlore, son masse atomique Ar = 35,5 (deux isotopes Ar = 35. Ar = 37), sa charge nucléaire Z = +17, dans le noyau 17 p⁺ (protons dans l'isotope Ar = 35 18 n⁰, et dans l'isotope

Ar = 37 n⁰ 20 (neutrons.

Il y a 17 e⁻(électrons) autour du noyau, qui sont situés dans trois niveaux d'énergie, puisque le chlore est dans la troisième période.
1). Modèle d'un atome de chlore à l'aide d'arcs :
₊₁₇CI)₂)₈)₇
2). Modèle de l'atome, à travers la formule électronique (configuration électronique :

₊₁₇CI 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵
3). Modèle graphique électronique d'un atome :

⇵ ⇵
3ème niveau ⇵
⇅ ⇅ ⇅
2ème niveau ⇅
1er niveau ⇅
₊₁₇CI
2. La molécule de la substance simple chlore est diatomique. Le chlore est un non-métal, en réactions chimiques peut être un agent réducteur, peut être un agent oxydant.
3. Les molécules d’atomes du groupe 7, le sous-groupe principal du chlore, sont diatomiques. À mesure que la charge nucléaire augmente du fluor à l'astatine, les propriétés non métalliques diminuent et les propriétés métalliques augmentent.

4. Molécules d'atomes substances simples dans la période : sodium, magnésium, aluminium, silicium - monoatomique ; phosphore quadriatomique P₄, soufre polyatomique (S) n, chlore diatomique CI₂. Du sodium au chlore, les propriétés des substances changent : le sodium, le magnésium sont des métaux, l'aluminium est un métal amphotère, le silicium est un semi-métal, le phosphore, le soufre, le chlore sont des non-métaux. De plus, les propriétés redox changent de gauche à droite au cours d’une période. Le sodium, le magnésium et l'aluminium sont des agents réducteurs. Le silicium, le phosphore, le soufre, le chlore peuvent être à la fois des agents réducteurs et des agents oxydants.
5. Oxyde de chlore supérieur – CI₂O₇, oxyde d'acide:
6. Hydroxyde –HCIO₄, chlore, acide fort,

7. Composé volatil avec de l'hydrogène HCI chlorure d'hydrogène, gaz incolore, à odeur désagréable, très soluble dans l'eau, solution acide hydrochlorique HCI.

Caractéristiques du magnésium :

1) Nom de l'élément - magnésium, symbole chimique - Mg, numéro de série - n° 12, masse atomique Ar = 24 Groupe - 2, sous-groupe - principal, 3ème période
Charge du noyau d'un atome de magnésium Z=+12 (il y a 12 protons dans le noyau - p⁺ et 12 neutrons - n⁰)
Il existe 3 niveaux d'énergie autour du noyau d'un atome, sur lesquels se trouvent 12 électrons.

3) Sur la base de ce qui précède, nous écrirons la structure de l'atome de magnésium et sa formule électronique :
UN. Modèle d'un atome de magnésium à l'aide d'arcs :
₊₁₂Mg)₂)₈)₂

b. Modèle de l'atome, à travers la formule électronique (configuration électronique :
formule électronique de l'aluminium ₊₁₂Mg 1s²2s²2p⁶3s²

V. Modèle graphique électronique d'un atome :

3ème niveau ⇵
⇅ ⇅ ⇅
2ème niveau ⇅
1er niveau ⇅
₊₁₂Mg

4. Une substance simple, le magnésium métallique, est constituée d'un atome, la valence du magnésium dans les composés est de 2, l'état d'oxydation est de +2. Le magnésium est un agent réducteur.

5. Les molécules d’atomes du groupe 2, le sous-groupe principal, sont monoatomiques. À mesure que la charge du noyau augmente du béryllium au radium, les propriétés non métalliques diminuent et les propriétés métalliques augmentent.

6. Molécules d'atomes de substances simples dans la période : sodium, magnésium, aluminium, silicium - monoatomiques ; phosphore quadriatomique P₄, soufre polyatomique (S) n, chlore diatomique CI₂. Du sodium au chlore, les propriétés des substances changent : le sodium, le magnésium sont des métaux, l'aluminium est un métal amphotère, le silicium est un semi-métal, le phosphore, le soufre, le chlore sont des non-métaux. De plus, les propriétés rédox changent de gauche à droite au cours d’une période. Le sodium, le magnésium et l'aluminium sont des agents réducteurs. Le silicium, le phosphore, le soufre, le chlore peuvent être à la fois des agents réducteurs et des agents oxydants.
7. Formule de l'oxyde supérieur : MgO – oxyde basique
8. Formule d'hydroxyde : Mg(OH)₂ - base insoluble dans l'eau.

9. composé volatil ne se forme pas avec l'hydrogène, et le composé de magnésium avec l'hydrogène est l'hydrure d'aluminium MgH₂ - C'est une substance solide blanche non volatile. Légèrement soluble dans l'eau. Interagit avec l'eau et les alcools. MgH₂ + 2H₂O = 2H₂ + Mg(OH)₂

Se désintègre en éléments lorsqu'il est exposé à une forte chaleur.

Tâches pour auto-exécution

1. Organisez les éléments suivants par ordre croissant propriétés réductrices: phosphore, magnésium, chlore.

2. Classez les substances suivantes par ordre d'affaiblissement propriétés non métalliques: antimoine, bismuth, silicium, phosphore.

3. Indiquez lequel des deux acides est le plus fort (expliquez votre réponse) :

a) H 2 Se ou H 2 Te b) H 2 CrO 4 ou HMnO 4

4. Pour les éléments portant les numéros atomiques 33, 37, 17, 31, 41, créez des formules pour l'oxyde supérieur, l'hydroxyde supérieur et indiquez leur nature. Nommez les états d’oxydation les plus élevés et les plus bas possibles.

5. Composez des formules pour les composés avec de l'hydrogène d'éléments, si leurs formules sont connues oxydes supérieurs:

a) E 2 O b) E 2 O 5 c) EO d) E 2 O 3 e) EO 3

6. Donnez description complèteéléments numérotés 42 et 35.

STRUCTURE ATOMIQUE.

ARRANGEMENT DES ÉLECTRONS PAR NIVEAUX D'ÉNERGIE

Atome d'un élément chimique est un système électriquement neutre constitué d'un noyau chargé positivement, dans lequel est concentrée la quasi-totalité de la masse de l'atome, et d'électrons situés à proximité du noyau.

Numéro atomique (ou atomique) L'élément indique la charge du noyau d'un atome. En cela signification physique numéro atomique de l'élément.

Dans un atome, le nombre de protons, qui déterminent la charge du noyau atomique, et le nombre d'électrons sont les mêmes. Cela détermine la neutralité électrique de l’atome.

Nombre de masse - le nombre total de protons et de neutrons dans le noyau.

Élément chimique - C'est un type d'atome avec la même charge nucléaire. La charge nucléaire est la principale caractéristique d'un atome d'un élément chimique.

Isotopes– les atomes d'un élément chimique (ayant même frais noyaux atomiques), mais différant par leur nombre de masse.

La masse atomique relative est la moyenne arithmétique des nombres de masse de tous les isotopes d'un élément chimique donné.

Exercice 1. Déterminer le nombre de protons, de neutrons et d'électrons dans un atome de l'isotope du phosphore 31 R.

Dans le tableau périodique éléments chimiques DI. Le phosphore de Mendeleïev (PS) a numéro atomique 15. Par conséquent. Sa charge de base est de +15. Cela signifie qu'il y a 15 protons dans le noyau, nombre total Il y a 15 électrons dans un atome. Le nombre de neutrons est N = 31-15 = 16.

Par idées modernes un électron dans un atome a une double nature (une particule et une onde à la fois). L’électron n’a pas de coordonnées spécifiques dans l’espace et ne suit pas de trajectoire. Ils parlent de sa présence probabiliste en tout point de l’espace.

Nuage d'électrons (orbital) – la région de l'espace autour du noyau dans laquelle un électron est le plus susceptible de se trouver. L'état des électrons dans un atome est décrit par l'ensemble nombres quantiques. Pour chaque électron d’un atome donné, l’ensemble des 4 nombres quantiques est individuel.

Nombres quantiques.

1. Nombre quantique principal(n) caractérise l'énergie de l'électron et sa distance au noyau. Des électrons avec des quantités égales d'énergie et à égale distance du noyau sont combinés en un seul. niveau d'énergie.

n = 1, 2, 3… 7 Que moins de valeur n, plus l'électron est proche du noyau, plus il est fortement attiré vers le noyau, la réserve d'énergie de ces électrons est minime. Valeur numérique n est égal au numéro du niveau d'énergie sur lequel l'électron peut se situer.

N = 2 n 2, où N est nombre maximumélectrons

Quand n = 1 N= 2

n= 3 N=18, etc.

2. Nombre quantique orbital (côté)(l) - décrit la forme de l'orbitale électronique. Si l’orbitale est sphérique, on l’appelle orbitale s ; si elle est en forme d’haltère, on l’appelle orbitale p. Encore plus formes complexes sont appelées orbitales d et orbitales f.

O s-orbitale ∞ -p-orbitale

Les électrons avec la même réserve d'énergie peuvent occuper une région de forme différente de l'espace, dans ce cas ils parlent de sous-niveau(s, p, d, f - sous-niveaux).

3. Nombre quantique magnétique(m l) – caractérise l'orientation de l'orbitale dans l'espace :

Il y a toujours une orbitale S, puisque sa rotation est espace tridimensionnel n’entraîne pas de changement de lieu.

Les habitats P peuvent être orientés le long des axes x, y et z. Par conséquent, ils peuvent être situés dans l'une des trois positions mutuellement perpendiculaires.

Il y a 5 orbitales D (orientées différemment dans l'espace), il devrait y avoir 7 orbitales f, etc.

Sur le schéma nous montrerons chacune des orbitales possibles avec un rectangle □ ou un tiret -.

4. Nombre quantique de rotation(m s) – décrit la rotation des électrons autour de son axe (dans le sens horaire ou antihoraire). Dans le diagramme, les différentes rotations des électrons sont indiquées par des flèches ou ↓.

Principes de remplissage des orbitales électroniques :

1. Une orbitale ne peut pas contenir plus de deux électrons.

2. Lors du remplissage des orbitales d'un sous-niveau, l'état le plus stable est celui dans lequel le nombre d'électrons non appariés est le plus grand.

(le sens de rotation des électrons est le même).

3.L'ordre de remplissage des sous-niveaux est déterminé par le principe

L'état de chaque électron dans un atome est caractérisé par 4 nombres quantiques :

UN) Nombre quantique principal n- détermine le nombre de niveaux dans un atome et coïncide avec le numéro de la période dans laquelle se trouve l'élément.

Par exemple : n = 2, ce qui signifie que l'atome a deux couches avec des électrons, donc l'élément est dans la deuxième période.

Nombre quantique principal n - détermine stock total l'énergie des électrons et leur distance au noyau. Plus l’électron est éloigné de l’atome, plus la réserve d’énergie est grande. À n = 1, l’énergie électronique est minime.

n = 1 K – niveau

n = 2 L – niveau

n = 3 M – niveau

n = 4 N – niveau

n = 5 O – niveau

n = 6 Р – niveau

n = 7 Q – niveau

b) Nombre quantique latéral l - détermine la forme du nuage électronique. Sa valeur est inférieure de 1 au nombre quantique principal.

Les sous-niveaux sont déterminés par la valeur du nombre quantique secondaire.

Par exemple : si n = 1 l = 0, alors c'est s - sous-niveau

n = 2 l = 0,1, alors ce sont s, p - sous-niveaux

n = 3 l = 0,1,2, alors ce sont s, р, d - sous-niveaux

n = 4 l = 0,1,2,3 alors ce sont s, р, d, f - sous-niveaux

c) Nombre quantique magnétique m – détermine la direction d'allongement du nuage d'électrons dans un champ magnétique. Ce quantité de vecteur a du positif et valeurs négatives dans le nombre quantique latéral.

Par exemple : l = 0, m = 0, alors c'est s – sous-niveau – une cellule

l = 1, m = – 1, 0,+1 р – sous-niveau - 3 cellules

l = 2, m = –2, – 1, 0,+1,+2 d – sous-niveau - 5 cellules

d) Quantique numéro de rotation S détermine la direction de rotation des électrons autour de propre axe. Si S = + 1/2, alors l'électron tourne autour de son propre axe dans le sens des aiguilles d'une montre et est classiquement désigné .

Si S = – 1/2, alors l’électron tourne autour de son propre axe dans le sens inverse des aiguilles d’une montre et est classiquement désigné ↓.

La structure de l'atome et la répartition des électrons entre les couches d'éléments de petites et grandes périodes.

En 1913 année scientifique-N. Bohr a développé théorie des quanta structure de l'atome. La théorie reposait sur les postulats suivants : un électron peut se déplacer autour du noyau d'un atome non pas sur des orbites, mais sur des orbites bien définies. Le nombre d'orbites d'un élément est déterminé par le numéro de période. Il y a sept périodes, ce qui signifie qu'il y a 1,2,3,4,5,6,7 niveaux d'énergie, appelés couches quantiques et désignés : K, L, M, N, O, P, Q.

Les niveaux sont divisés en sous-niveaux, désignés par des lettres alphabet latin s, p, d, f.

D'abord niveau d'énergie correspond au s - sous-niveau, le deuxième niveau - deux sous-niveaux : s, p, le troisième niveau - trois sous-niveaux : s, p, d, le quatrième niveau - quatre sous-niveaux : s, p, d, f.

Selon le deuxième principe Pauli: deux électrons peuvent occuper la même orbite à condition que leurs spins aient directions opposées

Selon le principe de Pauli:

· le premier niveau ne contient pas plus de 2 électrons

· seconde – pas plus de 8,

· troisième – pas plus de 18 ans,

· quatrième – pas plus de 32 électrons

Si un niveau d’un atome n’est pas rempli, alors les électrons qu’il contient sont répartis conformément avec la règle de Hund:

les cellules quantiques sont remplies d’abord d’un électron, puis d’un autre de spin opposé.

a) schéma de la structure de l'atome H +1) 1e

b) image graphique couche électronique de l'atome de l'élément hydrogène

Questions de contrôle :

1. Quels prérequis ont servi de base à la découverte ? Loi périodique?

2. Comment le tableau périodique est-il structuré horizontalement ? Quelles périodes sont distinguées dans le tableau périodique ?

3. Comment le tableau périodique est-il structuré verticalement ? Décrivez les sous-groupes principaux et secondaires.

4. Quels éléments chimiques du tableau périodique sont associés à la Russie ?

5. Décrire les coordonnées des éléments n°33 et n°41 dans le tableau périodique

6. Qu'est-ce qui unit les éléments des sous-groupes principaux et secondaires ? Donne des exemples

7. Disposez les éléments suivants : phosphore, magnésium, chlore - par ordre croissant de propriétés non métalliques. Disposez ces éléments par ordre croissant de propriétés métalliques.

8. Disposez les éléments suivants : antimoine, phosphore, bismuth - par ordre croissant de propriétés non métalliques. Disposez ces éléments par ordre croissant de propriétés métalliques.

9. Disposez les éléments suivants : magnésium, baryum, strontium, béryllium - par ordre de rayons atomiques croissants. Comment les propriétés métalliques des éléments changent-elles dans cette série ?

10. Écrire des formules électroniques prochains atomes: oxygène, magnésium, phosphore, argon, vanadium.

Thème 1.3 : Structure de la matière

Liste des questions à étudier :

1. Covalent liaison chimique. Mécanisme d'éducation. Electronégativité. Liaisons covalentes polaires et non polaires. Réseaux cristallins moléculaires et atomiques.

2. Liaison chimique ionique. Cations, leur formation à partir d'atomes à la suite du processus d'oxydation. Anions, leur formation à partir d'atomes à la suite du processus de réduction. Liaison ionique, comme liaison entre les cations et les anions en raison de l'attraction électrostatique. Réseaux cristallins ioniques.

3. Connexion métallique. Métal cellule de cristal et liaison chimique métallique. Propriétés physiques les métaux

4. États agrégés de substances et liaisons hydrogène. Solide, liquide et état gazeux substances. Transfert de matière d'un état d'agrégationà un autre. Liaison hydrogène, son rôle dans la formation de structures biopolymères.

5. Substances pures et des mélanges. Le concept d'un mélange de substances. Mélanges homogènes et hétérogènes. Composition des mélanges : fractions volumiques et massiques des composants du mélange, fraction massique impuretés.

Systèmes dispersés. Le concept de système dispersé. Phase dispersée et milieu de dispersion. Classification des systèmes dispersés. Le concept de systèmes colloïdaux.

Liaison chimique covalente. Mécanisme de formation de liaisons covalentes (échange et donneur-accepteur). Electronégativité. Liaisons covalentes polaires et non polaires. Multiplicité de liaison covalente. Réseaux cristallins moléculaires et atomiques.

Une liaison covalente se forme à la suite du chevauchement de nuages ​​​​d'électrons d'atomes, accompagné de la libération d'énergie.

Il existe plusieurs mécanismes de formation de liaisons covalentes : échange(équivalent), donneur-accepteur, datif.

Lors de l'utilisation du mécanisme d'échange, la formation de liaisons est considérée comme le résultat de l'appariement de spins. électrons libres atomes. Dans ce cas, il y a un chevauchement de deux orbitales atomiques atomes voisins, dont chacun est occupé par un électron. Ainsi, chacun des atomes liés alloue une paire d'électrons à partager, comme pour les échanger. Par exemple, lorsqu'une molécule de trifluorure de bore est formée à partir d'atomes, trois orbitales atomiques de bore, dont chacune a un électron, se chevauchent avec trois orbitales atomiques. de trois atomes de fluor (chacun d’eux possède également un électron non apparié). À la suite de l'appariement d'électrons dans les zones de chevauchement des orbitales atomiques correspondantes, trois paires d'électrons apparaissent, reliant les atomes en une molécule.

Selon le mécanisme donneur-accepteur, l'orbitale avec une paire d'électrons d'un atome et l'orbitale libre d'un autre atome se chevauchent. Dans ce cas, une paire d’électrons apparaît également dans la région de chevauchement. Selon le mécanisme donneur-accepteur, par exemple, il se produit l'ajout d'un ion fluorure à une molécule de trifluorure de bore. Vacant R.-bore orbital (accepteur paire d'électrons) dans la molécule BF 3 chevauche R.-orbitale de l'ion F −, agissant comme donneur d'une paire d'électrons. Dans l’ion résultant, les quatre liaisons covalentes bore-fluor sont équivalentes en longueur et en énergie, malgré la différence dans le mécanisme de leur formation.

Atomes, externes couche électronique qui consiste uniquement en s- Et R.-les orbitales peuvent être soit des donneurs, soit des accepteurs d'une paire d'électrons. Atomes dont la couche électronique externe comprend d-les orbitales peuvent agir à la fois comme donneur et comme accepteur de paires d'électrons. Dans ce cas, le mécanisme datif de formation des liaisons est pris en compte. Un exemple de manifestation du mécanisme datif de formation de liaisons est l'interaction de deux atomes de chlore. Deux atomes de chlore dans une molécule de Cl 2 forment une liaison covalente selon le mécanisme d'échange, combinant leurs 3 non appariés R.-des électrons. De plus, il y a un chevauchement 3 R.-orbitale de l'atome Cl-1, qui possède une paire d'électrons, et vacante 3 d-orbitales de l'atome Cl-2, ainsi que chevauchement 3 R.-orbitale de l'atome Cl-2, qui possède une paire d'électrons, et vacante 3 d-orbitales de l'atome Cl-1. L'action du mécanisme datif entraîne une augmentation de la force de liaison. Par conséquent, la molécule Cl 2 est plus forte que la molécule F 2, dans laquelle les liaisons covalentes ne sont formées que par le mécanisme d'échange :

Electronégativité (χ)- fondamental Propriété chimique atome, caractéristique quantitative de la capacité d'un atome dans une molécule à attirer des paires d'électrons communes.