Часть 2 химия элементов

ЛИТЕРАТУРА: 1, гл. IX— XI, с. 273-454

Методические советы

Для всех тем второй части программы предлагается следующий план рассмотрения свойств элементов:

1. Из положения элементов в периодической системе определить:

а) общее количество электронов, равное порядковому номеру элемента;

б) количество электронных слоев, соответствующее номеру периода, в котором расположен элемент;

в) число валентных электронов, связанное с номером группы.

Составить электронную формулу атома элемента с распределением электронов по уровням и подуровням.
С учетом правила Гунда представить распределение электронов графически. Для частично заполненных уровней обозначить свободные орбитали.
На основании распределения электронов в атоме сделать вывод о преобладании металлических или неметаллических свойств (тенденции к потере или к присоединению электронов).
С учетом свободных орбиталей и неспаренных электронов определить валентности, которые может проявлять элемент. Указать его возможные степени окисления.
Для всех положительных степеней окисления составить формулы оксидов элемента, определить их характер. Составить формулы соответствующих гидроксидов и подтвердить их характер (кислотный, основной или амфотерный) уравнениями диссоциации.

7) Рассмотреть свойства водородного соединения элемента. Указать возможную кислотность и охарактеризовать устойчивость.

Указать, как изменяется окислительная и восстановительная способность элемента при изменении его степени окисления. Написать уравнения реакций окисления и восстановления на примере водородных и кислородных соединений элемента.
Кратко охарактеризовать способы получения элемента и его соединений и основные области его применения. Для примера в соответствии с изложенным планом, охарактеризуем свойства мышьяка:

1. а) порядковый номер As равен 33, значит заряд его ядра +33, а общее количество электронов равно 33.

б) As находится в четвертом периоде, значит, его электроны занимают четыре энергетических уровня.

в) поскольку мышьяк - элемент главной подгруппы пятой группы, то он имеет пять валентных электронов, его максимальная положительная степень окисления +5 , а отрицательная равна – 3 .

2. Электронная формула мышьяка: 1s2 2s2 2p6 3p2 3p6 3d10 4s3 4p3

3. поскольку на внешнем энергетическом уровне число электронов больше четырех, а радиус атома не очень велик (4 электронных слоя), то у As следует ожидать появления тенденции как к присоединению так и к отдаче электронов, т.е. неметаллические свойства.

4. Оксиды мышьяка: As₂O₃, As₂O₅. поскольку мышьяк является неметаллом, следует ожидать, что его оксиды имеют кислотный характер. Это действительно так для высшего оксидаAs₂O₅. Для меньшей положительной степени окисления следует ожидать ослабления кислотных свойств. С учетом того, что радиус мышьяка не очень велик (4 электронных слоя), у оксида As₂O₃ можно предполагать наличие также и амфотерных свойств, но все – таки с преобладанием кислотного характера, Формулы гидроксидов As₅+ имеют вид As(OH)₃ или H₃AsO₃ (HAsO₂), а для As₅+ HAsO₃ или H₃AsO₄. Уравнения их диссоциации:

3H++AsO₃₃ = As(OH)₃ = As₃++3OH-

H₃AsO₄ = 3H++AsO4₃-

HAsO₃ = H++AsO₃-

7. Водородное соединение АзН₃ обладает свойствами, аналогичными свойствам аммиака NН₃. Но оно само и его продукты соединения с кислотами (АsН4С1) значительно менее устойчивы, т. к. больший радиус мышьяка, по сравнению с азотом, значительно ослабляет прочность связи.

8. В ряду Аs5+, Аs3+, Аs°, Аs3- ' окислительная способность убывает, вследствие все большего насыщения элемента электронами. Это можно подтвердить электронными формулами соответствующих ионов. Восстановительная способность в этом ряду возрастает. Аs3+ и Аs° могут проявлять и восстановительные и окислительные свойства. Аs3~ проявляет только восстановительные свойства, так как восьмиэлектронная конфигурация его внешнего уровня не позволяет принимать дополнительные электроны, и он способен только отдавать электроны. Аs5+ проявляет только окислительные свойства, поскольку его внешний уровень (четвертый от ядра) полностью свободен. Например:

ЗАsНз + 8НNО₃ = ЗН₃АsО₄+8NО + 4Н₂О

3 As3- - 8e As5+