Thema 4: Struktur des Periodensystems von D. I. Mendelejew und Arten der Periodizität chemischer Eigenschaften der Elemente

TEMA 4. Struktur des Periodensystems von D. I. Mendelejew. Arten der Periodizität der Eigenschaften chemischer Elemente.

Beispiel 1: Welche höchste und niedrigste Oxidationsstufe zeigen Arsen, Selen und Brom?
Stellen Sie die Formeln der Verbindungen dieser Elemente auf, die diesen Oxidationsstufen entsprechen.
Lösung: Die höchste Oxidationsstufe eines Elements wird durch die Gruppennummer im Periodensystem von D. I. Mendelejew bestimmt, in der es sich befindet. Die niedrigste Oxidationsstufe wird durch die hypothetische Ladung bestimmt, die ein Atom annimmt, wenn es so viele Elektronen aufnimmt, wie nötig sind, um eine stabile acht-Elektronen-Schale (ns²np⁶) zu bilden.
Diese Elemente befinden sich in den Hauptgruppen V, VI, VII und haben die Elektronenstruktur der äußersten Schale s²p³, s²p⁴, s²p⁵. Folglich sind die Oxidationsstufen von Arsen, Selen und Brom in den Verbindungen wie folgt:
As +5 (höchste), -3 (niedrigste) --- As₂O₅, AsH₃;
Se +6 (höchste), -2 (niedrigste) --- SeO₃, Na₂Se;
Br +7 (höchste), -1 (niedrigste) --- KBrO₄, KBr.

Beispiel 2: Welches der Elemente des vierten Periodes, Mangan oder Brom, zeigt stärkere metallische Eigenschaften?
Lösung: Die Elektronenkonfigurationen der beiden Elemente sind:
25Mn 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d⁵
35Br 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁵.
Mangan ist ein d-Element der VII. Nebengruppe, Brom ein p-Element der VII. Hauptgruppe. Auf der äußersten Energieniveauschale hat das Manganatom zwei Elektronen, das Bromatom hat sieben.

Aufgaben FÜR SELBSTSTUDIUM

1. Geben Sie die moderne Formulierung des periodischen Gesetzes an. Wie unterscheidet sie sich von der, die D. I. Mendelejew gegeben hat?

2. Die Entdeckung welcher drei Elemente war der Triumph des periodischen Gesetzes? Wie genau stimmten die Eigenschaften dieser Elemente und ihrer einfachsten Verbindungen mit den von D. I. Mendelejew vorhergesagten Eigenschaften überein?

3. Zeigen Sie, wie das periodische Gesetz eines der allgemeinen Gesetze der Naturentwicklung veranschaulicht und bestätigt – das Gesetz des Übergangs von Quantität zu Qualität.

4. Wie erklärt die Atomstrukturtheorie die Periodizität der Änderungen der Eigenschaften chemischer Elemente?

5. Welche physikalische Bedeutung hat die Ordnungszahl und warum werden die chemischen Eigenschaften eines Elements letztlich durch die Kernladung seines Atoms bestimmt?

6. Erklären Sie drei Fälle (geben Sie diese an), in denen es Abweichungen von der Reihenfolge der Elemente im Periodensystem nach zunehmender Atommasse gibt.

7. Wie ist die Struktur des Periodensystems? Perioden, Gruppen und Untergruppen. Was ist die physikalische Bedeutung der Perioden- und Gruppennummern?

8. In welchen Fällen stimmen die Kapazität des Energieniveaus und die Anzahl der Elemente in einer Periode überein: a) stimmen überein; b) stimmen nicht überein? Erklären Sie den Grund.

9. Welchen Werten des Quantenzahl entspricht die Nummer der Perioden? Geben Sie eine Definition der Periode gemäß der Atomstrukturtheorie an?

10. Welche Perioden des Periodensystems nennt man klein, welche groß? Wodurch wird die Anzahl der Elemente in jeder Periode bestimmt?

11. Geben Sie die valenten Energieniveaus in den angegebenen Elektronenkonfigurationen der neutralen Atome an: a) [KL]3s²3p¹; b) [K]2s²2p⁵; c) [KLM]4s²4p³; d) [KL]4s²3d⁸.

12. Wo im Periodensystem befinden sich die Edelgase? Warum gehörten sie früher zur nullten Gruppe und wie wurden sie genannt?

13. Warum wird Wasserstoff in die I. und VII. Gruppe des Periodensystems eingeordnet? Welche Begründung gibt es für beide Varianten?

14. Wie ändern sich die Eigenschaften der Elemente der Hauptgruppen in den Perioden und Gruppen? Was ist die Ursache dieser Veränderungen?

15. Welche Position nehmen zwei Elemente im Periodensystem ein, von denen eines den höchsten Wert des Ionisierungsenergiepotentials und der Elektronegativität aufweist, während das andere die niedrigsten Werte dieser Größen hat?

16. Bei welchen Elementen findet der sogenannte „Elektronenabfall“ statt? Erklären Sie den Grund dieses Effekts.

17. Unter normalen Bedingungen sind nur 11 chemische Elemente in freier Form Gase und 2 Elemente in freier Form Flüssigkeiten. Geben Sie die Symbole und Namen dieser Elemente an.

18. Die Elektronenkonfiguration der Valenzelektronen in den Atomen von zwei Elementen ist wie folgt: a) 3s²3p² und 4s²3d²; b) 4s²3d³ und 4s²3d¹⁰4p³. In welchen Perioden und Gruppen befinden sich diese Elemente? Sollten sie sich in ihren Eigenschaften unterscheiden, wenn sie die gleiche Anzahl an Valenzelektronen haben?

19. Bestimmen Sie, basierend auf der Anzahl der Elemente in jeder Periode, die Position eines Elements im Periodensystem und seine Hauptchemischen Eigenschaften anhand der Ordnungszahlen: 35, 42 und 56.

20. Trotz seiner eigenen Formulierung stellte D. I. Mendelejew Tellur vor Iod und Kobalt vor Nickel. Erklären Sie dies.

21. Was lässt sich durch die allgemeine Tendenz erklären – die Abnahme des Atomradius mit steigender Ordnungszahl in einer Periode und die Zunahme des Atomradius mit steigender Ordnungszahl in einer Gruppe?

22. Auf welcher Grundlage befinden sich Chrom und Schwefel in derselben Gruppe des Periodensystems? Warum werden sie in unterschiedlichen Untergruppen eingeordnet?

23. Auf welcher Grundlage befinden sich Phosphor und Vanadium in derselben Gruppe des Periodensystems? Warum werden sie in unterschiedlichen Untergruppen eingeordnet?

24. Welche Reihe von Elementen ist nach steigenden Atomradien geordnet: a) Na, Mg, Al, Si; b) C, N, O, F; c) O, S, Sc, Fe; d) I, Br, Cl, F.

25. Was ist das Ähnlichkeits- und Unterschiedsmerkmal zwischen den Atomen: a) F und Cl; b) N und P.