Страница - 17

§33 МЕТАЛЛЫ И НЕМЕТАЛЛЫ

Вы знаете, что простые вещества в зависимости от электронного строения атомов подразделяются на металлы и неметаллы. Рассмотрим их структуру, свойства и применение в сравнительном аспекте. Обратите внимание на их различия и с чем они связаны.

В периодах в I, II, III группах находятся в основном металлы, а в IV-VIII главных подгруппах в основном расположены неметаллы.

Если провести диагональ от бора к астату, то справа вверх от диагонали расположены элементы - неметаллы (кроме элементов побочных подгрупп), а слева вниз - элементы металлы. На внешних энергетических уровнях ме­таллов вращаются в основном 1-3 электрона, у неметаллов 4-8 электронов.

Электронное строение металлов пs^1-2пр^1-2 и неметаллов пs²пр^2-6. Радиусы атомов металлов большие, неметаллы характеризуются малыми значениями радиусов.

В химических реакциях металлы отдают электроны

неметаллы присоединяют и могут отдавать электроны, кроме фтора.

Металлы, кроме ртути, твердые вещества, а неметаллы - твердые (S, Р, С, Si, I₂), жидкие (Вг₂) и газообразные (N₂, О₂, Сl₂, Н₂, F₂).

Металлы и их соединения применяются в тяжелой индустрии, а соеди­нения неметаллов применяются в пищевой, бумажной и текстильной про­мышленности.

Металлы встречаются в литосфере, а соединения неметаллов чаще на­ходятся в атмосфере.

По распространенности металлы подразделяются на благородные (Au, Ag, Pt), редкие, рассеянные, макро- и микроэлементы; неметаллы по содер­жанию в живых организмах - на макро-, микро- и ультраэлементы. В не­драх земли они встречаются в виде минералов, в морских и водах океанов - в виде соединений.

Оксиды металлов I-II главных подгрупп - основные оксиды, им соответ­ствуют гидроксиды: СаО → Са(ОН)₂. Оксиды неметаллов главных подгрупп VI—VII групп - кислотные оксиды, им соответствуют кислоты:

СО₂ → H2CO₃

Металлы не образуют летучие водородные соединения. Неметаллы обра­зуют летучие водородные соединения кислотного характера, например, H2S, HCl, HF, HBr, HI. А некоторые неметаллы образуют водородные соединения, проявляющие основные свойства в водных растворах, например, NH₃ и РН₃.

Металлы обладают характерной особенностью - металлическим блеском, лег­ко куются, вытягиваются, гнутся и прокатываются.

Металлы хорошо проводят электричество и тепло, они хорошие прово­дники. Из неметаллов хорошим проводником электрического тока является графит. Многие соединения неметаллов (кристаллический кремний) прояв­ляют полупроводниковые свойства или являются диэлектриками.

А

1. Где расположены металлы и неметаллы в Периодической таблице?
2. Дайте сравнительную характеристику металлам и неметаллам по распро­странению в природе и агрегатным состояниям.

В

1. Какие элементы образуют летучие водородные соединения?
2. Как изменяются металлические и неметаллические свойства по группам и периодам?
3. Определите объемные и массовые отношения газов синтеза галогеноводоро- дов (НГ).

С

1. Спрогнозируйте свойства химических элементов: рубидия (Rb), брома (Br) по положению в Периодической системе.
2. Как изменяются неметаллические свойства в направлении германий - бром?
3. Подготовьте эссе или презентацию по значению и применению металлов и неметаллов.

Словарь по теме «Периодическая таблица химических элементов»

№	Русский	Казахский	Английский
1	химическая формула	химиялық формула	chemical formula

2	период	период	period
3	большой период	үлкен период	grand period
4	малый период	кіші период	small period
5	группа	топ	group
6	главная подгруппа	негізгі топша	major subgroup
7	побочная подгруппа	қосымша топша	side subgroup
8	естественные семейства элементов	элементтердің табиғи ұяластары	natural elements family
9	щелочные металлы	сілтілік металдар	alkaline metals
10	щелочноземельные металлы	сілтілік-жер металдары	alkaline earth metals
11	галогены	галогендер	halogens
12	инертные газы	бекзат газдар	noble gases

ДЕЛАЕМ ВЫВОДЫ

1. Периодическая система состоит из 7 периодов, 8 групп.
2. Периоды подразделяются на малые (1-3) и большие (4-7).
3. Каждая группа состоит из двух подгрупп: главной (А) и побоч­ной (В).
4. Порядковый номер элемента указывает на заряд его ядра.
5. Свойства элементов и образуемых ими простых и сложных ве­ществ находятся в периодической зависимости от заряда атомных ядер.
6. Группы элементов со сходными физическими и хими­ческими свойствами называются естественными семействами.
7. Формулы валентных электронов щелочных металлов пs¹, галоге­нов - пs² пр⁵, а инертных газов - пs² пр⁶ (кроме гелия).
8. Щелочные металлы - легко отдают один электрон с внешнего энергетического уровня, а галогены легко присоединяют недостающий до завершения внешнего слоя один электрон.

В группе металлические свойства щелочных металлов усилива­ются сверху вниз, а у галогенов неметаллические свойства в этом на­правлении ослабевают.

Глава IX. ВИДЫ ХИМИЧЕСКИХ СВЯЗЕЙ

ЭЛЕКТРООТРИЦАТЕЛЬНОСТЬ.

Как образуются соединения? Что такое ионы? Как они образуются?

После ознакомления и подробного изучения Периодической системы Д. И. Менделеева можно приступить к изучению способности элементов образовывать химические соединения.

Химическая активность элементов определяется незавершенностью внешнего энергетического уровня. Элементы могут завершить внешние уровни путем присоединения или отдачи электронов при образовании химических соединений. Эта способность определяется двумя факторами:

• электронным строением элементов;
• значением атомного радиуса.

В периодах слева направо увеличивается число электронов на внешнем энергетическом уровне (валентные электроны) элементов. В этом же направлении растут и значения заряда ядер атомов. Усиливается сила притяжения электрона к ядру. Поэтому постепенно уменьшаются значения атомных радиусов (табл. 18). Усиливается способность завершить энергетический уровень путем присоединения электронов. Для того чтобы убедиться в этом, рассмотрим строение внешних энергетических уровней элементов 3-го периода и определим число электронов, недостающих для их завершения (табл. 19).

Таблица 18. Радиусы атомов некоторых химических элементов главных подгрупп (в нм)

Таблица 19. Способность к завершению внешних энергетических уровней элементов 3-го периода

У элементов, расположенных в начале периода (IA, IIA), на внешнем энергетическом уровне имеется мало электронов. Поэтому они их легко отдают, принимая при этом электронное строение инертного газа, которым завершается предыдущий период. А у элементов, расположенных в конце периода (VIA, VIIA), на внешнем энергетическом уровне не хватает одного или двух электронов. Они с легкостью присоединяют, принимая электронное строение инертного газа, которым завершается данный период.

Величина, по которой определяется легкость отдачи или присоединения электрона элементом, называется электроотрицательностью.

Электроотрицательность — величина, характеризующая свойство атомов элемента притягивать к себе электроны, которые участвуют в образовании химических связей от других атомов в соединениях.

У элементов одной группы число валентных электронов одинаково. А число энергетических уровней, т. е. радиусы атомов, увеличивается сверху вниз, значит, усиливается способность отдавать электрон с внешнего уровня.

Электроотрицательность является универсальной характеристикой металлических и неметаллических свойств элементов.

Чем меньше электроотрицательность, тем ярче выражены метал­лические свойства. Чем больше электроотрицательность, тем ярче выражены неметаллические свойства.

Электроотрицательность элементов в периодах увеличивается слева направо, в группах — снизу вверх (табл. 20).

На практике используется понятие относительной электро­отрицательности, которое ввел в науку американский ученый Л. Полинг. Ее значение меняется от 0,7 до 4,0. Цезий - элемент с наименьшим (0,7), а фтор - с наибольшим (4,0) значением электроотрицательности.

Физический смысл этого понятия сводится к объяснению способности элемента завершить свой незавершенный энергетический уровень при взаи­модействии с другими элементами.

Вам уже известно, что при образовании ионов типичные металлы отда­вая, а типичные неметаллы принимая электрон завершают свои энергетиче­ские уровни. Первые из них заряжаются положительно, а вторые - отрица­тельно.

Таблица 20. Относительная электроотрицательность некоторых химических элементов

А

В

1. Как изменится значение атомных радиусов в направлениях Ва — Сl, Ве — F?
2. Определите более электроотрицательные элементы в следующих парах: Мg - Сl, К - F. Объясните с точки зрения электронного строения атомов.
3. Определите заряды элементов в следующих соединениях: НС1; С1₂О₇, МgО, Н₃Р, Н₂О.

C

1. Определите заряды кислотообразующих элементов: Н_2S, Н_2SО₃, НNО₃, НNО₂, H₃PO₄.
2. В нижней части периодической системы даны общие формулы оксидов эле­ментов в высших валентностях и формулы водородных соединений неме­таллов. Какой вывод можно сделать о зарядах неметаллов в кислородных и водородных соединениях?
3. Укажите смещения электронов в следующих парах: Nа - Р, Nа - S, Nа - Сl.