Студопедия — Періодична система елементів Д. І. Менделєєва
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Періодична система елементів Д. І. Менделєєва






Приклад 1. Яку вищу і нижчу ступені окислювання виявляють миш’як, селен і бром? Складіть формули сполук даних елементів, що відповідають цим ступеням окислювання.

елемент ступінь окислювання сполуки
вища нижча
As Se Br +5 +6 +7 –3 –2 –1 H3As+5O4; H3As–3 Se+6O3; Na2Se–2 KBr+7O4; KBr

Рішення. Вищий ступінь окислювання елемента визначає номер групи періодичної системи Д.И.Менделєєва, у якій він знаходиться. Нижчий ступінь окислювання визначається тим умовним зарядом, що здобуває атом при приєднанні тієї кількості електронів, яка необхідна для утворення стійкої восьмиелектронної оболонки ns2np6)

Дані елементи знаходяться відповідно в VA, VIA, VIIA–групах і мають структуру зовнішнього енергетичного рівня s2p3, s2p4 і s2p5. Відповідь на питання дивись у таблиці.

Приклад 2. У якого з елементів четвертого періоду марганцю або брому сильніше виражені металеві властивості?

Рішення. Електронні формули даних елементів: 25Mn 1s22s22p63s23p63d54s2; 35Br 1s22s22p63s23p63d104s24p5.

Марганець – d-елемент VIIB-групи, а бром – р-елемент VIIA-групи. На зовнішньому енергетичному рівні атома марганцю знаходиться два електрона, а в атома брому – сім. Атоми типових металів характеризуються наявністю невеликого числа електронів на зовнішньому енергетичному рівні, а, отже, тенденцією втрачати ці електрони. Вони мають тільки відновлювальні властивості і не утворять елементарних негативних іонів. Елементи, атоми яких на зовнішньому енергетичному рівні містять більш трьох електронів, мають звісну спорідненість до електрона, а отже, здобувають негативний ступінь окислювання і навіть утворюють елементарні негативні іони. Таким чином, марганець, як і всі метали, має тільки відновні властивості, тоді як для брому, що виявляє слабкі відновні властивості, більш властиві окислювальні функції. Загальною закономірністю для всіх груп, що містять p- і d-елементи, є перевага металевих властивостей у d-елементів. Отже, металеві властивості марганцю виражені сильніше, ніж металеві властивості брому.

Приклад 3. Як залежать кислотно-основні властивості оксидів і гідроксидів від ступеня окислювання атомів елементів, їх утворюючих? Які гідроксиди називаються амфотерними (амфолітами)?

Рішення. Якщо даний елемент виявляє перемінний ступінь окислювання й утворює кілька оксидів і гідроксидів, то зі збільшенням ступеня окислювання властивості останніх міняються від основних до амфотерних і кислотних. Це пояснюється характером електролітичної дисоціації (іонізації) гідроксидів ЕОН, яка у залежності від порівняльної міцності і полярності зв’язків Е− O і O− H може протікати по двох типах:

(I) Е− OH ↔ Е+ + OH і (II) ЕO− H ↔ ЕO + H+

Полярність зв’язків, у свою чергу, визначається різницею електронегативностей компонентів, розмірами й ефективними зарядами атомів. Дисоціація по кислотному типу (II) протікає, якщо EO− H < < EЕ− O (високий ступінь окислювання), а по основному типу, якщо EO− H > > EЕ− O (низький ступінь окислювання). Якщо міцності зв’язків Е − O і O − H близькі або рівні, дисоціація гідроксиду може одночасно протікати і по (I), і по (II) типах. У цьому випадку мова йде про амфотерні електроліти (амфоліти):

Е – елемент, n – його позитивний ступінь окислювання. У кислому середовищі амфоліт виявляє основний характер, а в лужному середовищі – кислий характер:

Ga(OH)3 + 3HCI = GaCl3+3H2O

Ga(OH)3 + 3 NaOH = Nа3GаО3 + 3 Н2О

Контрольні питання.

41. Виходячи з положення германія і технецію в періодичній системі, складіть формули оксиду технецію мета- та ортогерманіевої кислот, що відповідають їхній вищої ступені окислювання. Зобразите формули цих сполук графічно.

42. Що таке енергія іонізації? У яких одиницях вона виражається? Як змінюється відновлювальна активність s- і p-елементів у групах періодичної системи зі збільшенням порядкового номера? Чому?

43. Що таке електронегативність? Як змінюється електронегативність p-елементів у періоді, у групі періодичної системи зі збільшенням порядкового номера? Чому?

44. Виходячи з положення германія, молібдену і ренію в періодичній системі, складіть формули водневої сполуки германія, оксиду молібдену і реніевої кислоти, що відповідають їхній вищої ступені окислювання. Зобразите формули цих сполук графічно.

45.Що таке спорідненість до електрона? У яких одиницях воно виражається? Як змінюється окисна активність неметалів у періоді й у групі періодичної системи зі збільшенням порядкового номера? Відповідь мотивуйте будовою атома відповідного елемента.

46. Складіть формули оксидів і гідроксидів елементів третього періоду періодичної системи, що відповідають їхній вищої ступені окислювання. Як змінюється кислотно-основний характер цих сполук при переході від натрію до хлору? Напишіть рівняння реакцій, що доводять амфотерність гідроксиду алюмінію.

47. Який з елементів четвертого періоду – ванадій або миш’як – має більш виражені металеві властивості? Який з цих елементів утворює газоподібну сполуку з воднем? Відповідь мотивуйте, виходячи з будови атомів даних елементів.

48. Марганець утворює сполуки, у яких він виявляє ступінь окислювання +2, +3, +4, +6, +7. Складіть формули його оксидів і гідроксидів, що відповідають цим ступеням окислювання. Напишіть рівняння реакцій, що доводять амфотерність гідроксиду марганцю (IV).

49. У якого елемента четвертого періоду – хрому або селену – сильніше виражені металеві властивості? Який з цих елементів утворює газоподібну сполуку з воднем? Відповідь мотивуйте, виходячи з будови атомів даних елементів.

50. Який нижчий ступінь окислювання виявляє хлор, сірка, азот і вуглец? Чому? Складіть формули сполук алюмінію з даними елементами в цьому ступені окислювання. Як називаються відповідні сполуки?

51. У якого з p-елементів п’ятої групи періодичної системи, фосфору або сурми, сильніше виражені неметалічні властивості? Яка зі сполук даних елементів з воднем є сильнішим відновником? Відповідь мотивуйте будовою атома даних елементів.

52. Як змінюється окисна активність елементів у періоді зі збільшенням порядкового номера? Чому? Відповідь дайте, ґрунтуючись на будови атомів відповідних елементів.

53. Виходячи зі ступеня окислювання атомів відповідних елементів, дайте мотивовану відповідь на питання: який із двох гідроксидів є більш сильною основою: CuOH або Cu(OH)2; Fe(OH)2 або Fe(OH)3; Sn(OH)2 або Sn(OH)4? Напишіть рівняння реакцій, що доводять амфотерність гідроксидів олова (II).

54. Який нижчий ступінь окислювання виявляє водень, фтор, сірка й азот? Чому? Складіть формули сполук кальцію з даними елементами в цьому їхньому ступені окислювання. Як називаються відповідні сполуки?

55. Яку нижчу і вищу ступень окислювання виявляють кремній, миш’як, селен і хлор? Чому? Складіть формули сполук даних елементів, що відповідають цим ступеням окислювання.

56. Хром утворює сполуки, у яких він виявляє ступінь окислювання +2, +3, +6. Складіть формули його оксидів і гідроксидів, що відповідають цим ступеням окислювання. Напишіть рівняння реакцій, що доводять амфотерність гідроксиду хрому (III).

57. Атомні маси елементів у періодичній системі безперервно збільшуються, тоді як властивості простих тіл змінюються періодично. Чим це можна пояснити? Дайте мотивовану відповідь.

58. Яке сучасне формулювання періодичного закону? Пояснить, чому в періодичній системі елементів аргон, кобальт, телур і торій поміщені відповідно перед калієм, нікелем, йодом і протактініем, хоча і мають більшу атомну масу?

59. Яку нижчу і вищу ступені окислювання виявляють вуглец, фосфор, сірка і йод? Чому? Складіть формули сполук даних елементів, що відповідають цим ступеням окислювання.

60. Як змінюється відновна активність s- і p-елементів у групах періодичної системи зі збільшенням порядкового номера елемента? Чому? Дайте мотивовану відповідь.

4. Енергетика хімічних процесів (термохімічні розрахунки)

Науку про взаємні перетворення різних видів енергії називають термодинамікою. Термодинаміка встановлює закони цих перетворень, а також напрямок самодовільного перебігу різних процесів у даних умовах.

При хімічних реакціях відбуваються глибокі якісні зміни в системі, рвуться зв’язки у вихідних речовинах і виникають нові зв’язки в кінцевих продуктах. Ці зміни супроводжуються поглинанням або виділенням енергії. В більшості випадків цією енергією є теплота. Розділ термодинаміки, що вивчає теплові ефекти хімічних реакцій, називають термохімією. Реакції, що супроводжуються виділенням теплоти, називають екзотермічними, а ті, котрі супроводжуються поглинанням теплоти, – ендотермічними. Теплоти реакцій є, таким чином, мірою зміни властивостей системи, і знання їх може мати велике значення при визначенні умов протікання тих або інших реакцій.

При будь-якому процесі виконується закон збереження енергії як прояв більш загального закону природи – закону збереження матерії. Теплота Q, поглинена системою, йде на зміну її внутрішньої енергії Δ U і на здійснення роботи A:

Q = Δ U + A

Внутрішня енергія системи U це загальний її запас, що включає енергію поступального й обертального руху молекул, енергію внутрімолекулярних коливань атомів і атомних груп, енергію руху електронів, внутрішньоядерну енергію і т.д. Внутрішня енергія – повна енергія системи без потенційної енергії, обумовленої положенням системи в просторі, і без кінетичної енергії системи як цілого. Абсолютне значення внутрішньої енергії U речовин невідомо, оскільки не можна привести систему в стан, позбавлений енергії. Внутрішня енергія, як і будь-який вид енергії, є функцією стану, тобто її зміна однозначно визначається початковим і кінцевим станом системи і не залежить від шляху переходу, по якому протікає процес Δ U = U(2) – U(1) де Δ U – зміна внутрішньої енергії системи при переході від початкового стану U(1) у кінцевий U(2). Якщо U(2) > U(1), то Δ U > 0. Якщо U(2) < U(1), то Δ U < 0.

Теплота і робота не є функціями стану, тому що вони служать формами передачі енергії і зв’язані з процесом, а не зі станом системи. При хімічних реакціях A – це робота проти зовнішнього тиску, тобто в першому наближенні A = PΔ V де Δ V – зміна об’єму системи (V(2) – V(1)). Оскільки більшість хімічних реакцій проходить при постійному тиску, то для ізобарно-ізотермічного процесу (P = const, T = const) теплота: QP = (U(2) – U(1)) + P(V(2) – V(1)); QP = (U(2) + PV(2)) – (U(1)) + PV(1)).

Суму U + PV позначимо H (ентальпія), тоді: QP = H(2) – H(1) = Δ H

Таким чином, теплота при P = const і T = const здобуває властивість функції стану і не залежить від шляху, по якому протікає процес. Звідси теплота реакції в ізобарно-ізотермічному процесі Q дорівнює зміні ентальпії системи Δ H (якщо єдиним видом роботи є робота розширення): QP = Δ H.

Ентальпія, як і внутрішня енергія, є функцією стану; її зміна (Δ H) визначається тільки початковими і кінцевими станами системи і не залежить від шляху перехо ду. Неважко бачити, що теплота реакції в ізохорно-ізотермічному процесі (V = const, T = const), при якому Δ V = 0, дорівнює зміні внутрішньої енергії системи: QV = Δ U

Теплоти хімічних процесів, що протікають при P, T = const й V, T = const, називають тепловими ефектами.

При екзотермічних реакціях ентальпія системи зменшується Δ H < 0 і (H2< H1), а при, ендотермічних ентальпія системи збільшується і Δ H > 0 і (H2 > H1), Надалі теплові ефекти усюди виражаються через Δ H.

Термохімічні розрахунки засновані на законі Гесса: тепловий ефект реакції залежить тільки від природи і фізичного стану вихідних речовин і кінцевих продуктів, але не залежить від шляху переходу.

Часто в термохімічних розрахунках застосовують наслідок із закону Гесса: тепловий ефект реакції ( Δ H х.р. ) дорівнює сумі теплот утворення( Δ H утв. ) продуктів реакції за винятком суми теплот утворення вихідних речовин з урахуванням стехіометричних коефіцієнтів перед формулами цих речовин у рівнянні реакціїт: Δ Hх.р = ∑ Δ Hутв(прод.) – ∑ Δ Hутв(вих.)

Приклад 1. При взаємодії кристалів хлориду фосфору (V) з парами води утвориться рідкий РОС13 і HCl. Реакція супроводжується виділенням 111, 4кДж теплоти. Напишіть термохімічне рівняння цієї реакції.

Рішення. Рівняння реакцій, у яких біля символів хімічних сполук указуються їхні агрегатні стани або кристалічна модифікація, а також чисельне значення теплових ефектів, називають термохімічними. В термохімічних рівняннях, якщо це спеціально не обговорено, указуються значення теплових ефектів при постійному тиску Qp, рівні зміні ентальпії системи Δ H.

Значення Δ H приводять звичайно в правій частині рівняння, відокремлюючи його комою або крапкою з комою. Прийнято наступні скорочені позначення агрегатного стану речовин: г – газоподібне, р – рідке, к – кристалічне. Ці символи опускаються, якщо агрегатний стан речовин є очевидним.

Якщо в результаті реакції виділяється теплота, то Δ H < 0. З огляду на сказане, складаємо термохімічне рівняння даної в прикладі реакції:

РС15(к) + Н2О(г) = РOС13(р) + 2НС1(г); Δ Hх.р. = –111, 4кДж.

Приклад 2. Реакція горіння етану виражається термохімічним рівнянням:

C2H6(r) +31/2O2 = 2СО2(г) + 3Н2О(р); Δ Η х.р. = –1559, 87кДж. Обчислить теплоту утворення етану, якщо відомі теплоти утворення СО2(г) і H2О(р) (табл.).








Дата добавления: 2014-10-22; просмотров: 1393. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Шрифт зодчего Шрифт зодчего состоит из прописных (заглавных), строчных букв и цифр...

Картограммы и картодиаграммы Картограммы и картодиаграммы применяются для изображения географической характеристики изучаемых явлений...

Практические расчеты на срез и смятие При изучении темы обратите внимание на основные расчетные предпосылки и условности расчета...

Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где...

Экспертная оценка как метод психологического исследования Экспертная оценка – диагностический метод измерения, с помощью которого качественные особенности психических явлений получают свое числовое выражение в форме количественных оценок...

В теории государства и права выделяют два пути возникновения государства: восточный и западный Восточный путь возникновения государства представляет собой плавный переход, перерастание первобытного общества в государство...

Закон Гука при растяжении и сжатии   Напряжения и деформации при растяжении и сжатии связаны между собой зависимостью, которая называется законом Гука, по имени установившего этот закон английского физика Роберта Гука в 1678 году...

Демографияда "Демографиялық жарылыс" дегеніміз не? Демография (грекше демос — халық) — халықтың құрылымын...

Субъективные признаки контрабанды огнестрельного оружия или его основных частей   Переходя к рассмотрению субъективной стороны контрабанды, остановимся на теоретическом понятии субъективной стороны состава преступления...

ЛЕЧЕБНО-ПРОФИЛАКТИЧЕСКОЙ ПОМОЩИ НАСЕЛЕНИЮ В УСЛОВИЯХ ОМС 001. Основными путями развития поликлинической помощи взрослому населению в новых экономических условиях являются все...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.01 сек.) русская версия | украинская версия