Периодический закон. Закономерности изменения свойств химических элементов
Тема кодификатора ОГЭ: Периодический закон и Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева. Закономерности изменения свойств элементов в связи с положением в Периодической системе.
1. Периоды и группы: физический смысл
Периодическая система состоит из горизонтальных рядов (периодов) и вертикальных столбцов (групп). Положение элемента в таблице строго связано со строением его атома.
Пример: Сера (S) находится в 3-м периоде и VI группе (главной подгруппе). Это значит, что у атома серы 3 электронных слоя, а на внешнем (третьем) слое находится 6 электронов.
2. Радиус атома
Радиус атома — это расстояние от ядра до самого дальнего электронного слоя.
- По группе сверху вниз радиус атома увеличивается. Это логично: увеличивается номер периода, а значит, добавляются новые энергетические уровни (слои), атом «разбухает».
- По периоду слева направо радиус атома уменьшается. Число слоев остается неизменным, но заряд ядра растет (протонов становится больше). Внешние электроны сильнее притягиваются к ядру, и атом «сжимается».
Запомнить: Самый маленький атом — у гелия (He) и фтора (F). Самый большой — у франция (Fr).
3. Электроотрицательность (ЭО)
Чем ближе электроны к ядру (т.е. чем меньше радиус), тем легче атому притягивать чужие электроны.
- По группе сверху вниз ЭО уменьшается (т.к. радиус растет, ядро далеко от внешних электронов и слабо их притягивает).
- По периоду слева направо ЭО увеличивается (радиус уменьшается, электронов на внешнем слое много — атом стремится добрать недостающие электроны до заветной восьмерки).
Самый электроотрицательный элемент — Фтор (F). К фтору сходятся стрелки увеличения электроотрицательности как в периоде, так и в группе.
4. Металлические и неметаллические свойства
Эти свойства напрямую связаны с тем, как атом обращается с электронами:
- Металлические (восстановительные) свойства — это способность атома отдавать электроны. Чем легче атом отдает электроны (чем больше его радиус), тем сильнее он металл.
- Неметаллические (окислительные) свойства — это способность атома принимать электроны. Чем сильнее он притягивает электроны (чем меньше радиус и больше ЭО), тем сильнее он неметалл.
Как они изменяются:
- К Фтору (F) усиливаются неметаллические свойства (и кислотные свойства высших оксидов и гидроксидов). Следовательно, по периоду слева направо и по группе снизу вверх они растут.
- К Францию (Fr) усиливаются металлические свойства (и основные свойства высших оксидов и гидроксидов). Следовательно, по периоду справа налево и по группе сверху вниз они растут.
5. Сводная таблица изменений свойств
Для успешного выполнения 3-го задания полезно держать в голове эту шпаргалку.
| Свойство | В периоде (слева направо →) | В главной подгруппе (сверху вниз ↓) |
|---|---|---|
| Заряд ядра | Увеличивается | Увеличивается |
| Число энергетических уровней | Не изменяется | Увеличивается |
| Число электронов на внешнем слое | Увеличивается (от 1 до 8) | Не изменяется |
| Радиус атома | Уменьшается | Увеличивается |
| Электроотрицательность | Увеличивается (стремится к F) | Уменьшается (отдаляется от F) |
| Металлические (восстановительные) свойства | Ослабевают | Усиливаются (стремятся к Fr) |
| Неметаллические (окислительные) свойства | Усиливаются (стремятся к F) | Ослабевают |
| Кислотные свойства высших оксидов и гидроксидов | Усиливаются | Ослабевают |
| Основные свойства высших оксидов и гидроксидов | Ослабевают | Усиливаются |
6. Разбор типовых заданий
В Задании 3 ОГЭ вам нужно расположить три элемента в порядке увеличения или уменьшения какого-либо свойства.
Пример 1: Увеличение электроотрицательности
Расположите химические элементы: 1) N 2) C 3) O в порядке увеличения их электроотрицательности.
Запишите номера элементов в соответствующем порядке.
Алгоритм решения:
1. Находим элементы в таблице Менделеева. Все они находятся во втором периоде: Углерод (C) в IV группе, Азот (N) в V группе, Кислород (O) в VI группе.
2. Их порядок в таблице слева направо: C → N → O.
3. Вспоминаем правило: по периоду слева направо (к фтору) электроотрицательность увеличивается.
4. Значит, наименьшая электроотрицательность у углерода (2), затем у азота (1), наибольшая у кислорода (3).
Ответ: 2, 1, 3.
Пример 2: Уменьшение радиуса атома
Расположите химические элементы: 1) Al 2) B 3) Ga в порядке уменьшения радиуса их атомов.
Запишите номера элементов в соответствующем порядке.
Алгоритм решения:
1. Находим элементы в таблице Менделеева. Они находятся в одной IIIA группе, но в разных периодах: Бор (B) во 2 периоде, Алюминий (Al) в 3 периоде, Галлий (Ga) в 4 периоде.
2. Их порядок в группе сверху вниз: B → Al → Ga.
3. По условию нужно расположить элементы в порядке уменьшения радиуса. Мы знаем, что радиус увеличивается сверху вниз. Следовательно, уменьшаться он будет снизу вверх.
4. Самый большой радиус у галлия (3), поменьше у алюминия (1), самый маленький у бора (2).
Ответ: 3, 1, 2.