Між знаходженням атома елемента в періодичній системі та його будовою є взаємний зв’язок.

1. Порядковий номер показує кількість протонів і електронів в атомі.

2. Номер періоду показує кількість енергетичних рівнів в даному атомі, звідси зрозуміло чому в першому періоді всього 2 елементи. Так як 1-му періоді лише один енергетичний рівень і 1 підрівень s на якому максимум може бути 2 електрони: 1s¹ у водню і 1s² у гелію.

3. Номер групи показує максимальну валентність, а для s, p-елементів кількість електронів на останньому рівні; звідси зрозуміло, чому С і Ті в одній групі, але різних підгрупах; так як електронна конфігурація останнього рівня різна, але число валентних електронів і максимальна валентність однакова.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

1. Як читається періодичний закон Д.І.Менделєєва? Дайте його сучасне тлумачення.

2. Що виражає періодична система Д.І.Менделєєва?

3. Дайте характеристику структури короткої та довгої періодичної системи хім. елементів: групи, підгрупи; головні та побічні, періоди. Електронні аналоги. Фізичний зміст порядкового номеру елементу.

4. Що ви розумієте під енергії іонізації, спорідненістю до електрону, відносною електронегативністю? Як змінюються ці величини в періодах і групах?

5. Яке наукове значення має періодичний закон?

6. Філософське значення періодичного закону і періодичної системи Д.І. Менделєєва?

Задачі

1. Яку найнижчу та нийвищу ступінь окиснення проявляють: As, Se, Br?

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

3. Вкажіть валентні енергетичні підрівні в наведенних електронних формулах нейтральних атомів: а)[KL]3s²3p¹; б)[K]2s²2p⁵; в)[KLM]4s²4p³; г)[KL]4s²3d⁸.

4. У чому схожість і різниця атомів: а) F та Cl б) N та P ?

5. Який ряд хімічних елементів розташован по мірі збільшення їх атомних радіусів: а) Na, Mg, Al, Si; б) C, N, O, F; в) O, S, Sc, Fe; г) I, Br, Cl, F?

Лабораторна робота №7.

Властивості гідрогену та його сполук

Мета роботи – ознайомитися із фізичними та хімічними властивостями гідрогену та його сполук.

ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА

Атом Гідрогену в порівнянні з іншими атомами елементів найбільш простий за структурою: 1s¹. Основна особливість атома Гідрогену полягає в тому, що на відміну від всіх інших елементів (крім гелію) його валентний електрон знаходиться безпосередньо в сфері дії атомного ядра - у нього немає проміжного електронного шару. Позитивний іон Гідрогену Н⁺ представляє собою елементарну частку - протон.

Енергія іонізації атома Гідрогену (13,6 еВ, 1312 кДж/моль) досить велика, тому сполуки Гідрогену (I) навіть з такими сильними окисниками, як флуор і Оксиген, не можуть бути іонними. Специфіка будови атома Гідрогену обумовлює особливий, притаманний тільки сполукам Гідрогену (I) вид хімічного зв’язку - водневий зв’язок.

Процес утворення негативного іона H^- з атома екзотермічний, тому для Гідрогену в ступеню окислення -1 можливі іонні сполуки.

Таким чином, Гідроген - неметалічний елемент. В сполуках він може мати ступені окислення -1 и +1. Для нього, як і для галогенів, характерні іонні сполуки, в яких він виступає в якості простого аніона H^-. При позитивному ступеню окислення Гідроген утворює лише ковалентні сполуки і може грати роль комплексоутворювача в аніонних комплексах.

Гідроген має три ізотопу с масовими числами відповідно 1, 2 и 3:

----1H -----------------2D(2H)----------------------3T(3H)

-----p(e)----------------(p+n)e-----------------------(p+2n)e

----протій-------------дейтерій---------------------тритій

Протій и дейтерій - стабільні ізотопи. Нормальний ізотопний склад природних сполук Гідрогену відповідає відношенню D : H = 1 : 6800 (за числом атомів).

Проста речовина

Маючи один електрон, Гідроген утворює лише двохатомні молекули. При цьому можливі молекули легкого Гідрогену - протію H₂, важкого Гідрогену - дейтерію D₂, тритію T₂.

Молекули Гідрогену характеризуються великою міцністю та малою поляризуємістю незначними розмірами і малою масою, а відтоді, і більшою рухомістю. Тому у Гідрогену дуже низькі температури плавлення (-259,1^оС) и кипіння (-252,6^оС); він поступається в цьому відношенні лише гелію. В зв’язку з високою енергією дисоціації (435 кДж/моль) розпад молекул H₂ на атоми відбувається лише при температурі вище 2000^оС.

Гідроген проявляє і відновні, і окисні властивості. За звичайних умов, завдяки, міцністьмолекул він відносно малоактивний і безпосередньо взаємодіє лише зі флуором. При нагріванні вступає у взаємодію з багатьма неметалами - Хлором, бромом, Оксигеном та ін. Відновні здатності Гідрогену використовуються для отримання деяких простих речовин з оксидів і галідів:

CuO + H₂ = Cu + H₂O

В якості окисника Гідроген взаємодіє з активними металами:

2Na + H₂ = 2NaH

Отримання Гідрогену

В промисловості Гідроген отримують в основному із природних і супутніх газів, продуктів газифікації палива (водяного и пароповітряного газів) і коксового газу. В основі виробництва Гідрогену лежить каталітичні реакції взаємодії з водяним паром (конверсії) відповідних вуглеводнів (головним образом метану) і оксиду (II) Карбону, наприклад:

CH₄ + H₂O --800^oC--> CO + 3H₂

CO + H₂O --600^oC--> CO₂ + H₂

Гідроген отримують також неповним окисленням вуглеводнів, наприклад:

2CH₄ + O₂ = 2CO + 4H₂

В зв’язку зі зменшенням запасів вуглеводної сировини велику зацікавленість має метод отримання Гідрогену відновленням водяного пара розжареним вуглецем:

C + H₂O = CO + H₂

При цьому утворюється генераторний газ. Витрати енергії на його отримання можливо компенсувати за рахунок реакції неповного окислення Карбону:

2C + O₂ = 2CO

При комбінуванні цих двох процесів одержують водяний газ, до складу якого входить суміш H₂ и CO.

Гідроген виробляють також електролізом води. В лабораторних умовах Гідроген отримують взаємодією Цинку з соляною або сірчаною кислотою.