Périodicité des changements dans les propriétés des éléments chimiques en fonction de la structure électronique de leurs atomes

Par conséquent, la technique méthodologique pour compiler des formules électroniques d'éléments basées sur le système périodique consiste à considérer séquentiellement la coque électronique de chaque élément tout au long du chemin vers un élément donné, en identifiant par ses « coordonnées » où son prochain électron est allé dans la coque.

Les deux premiers éléments de la première période, l'hydrogène H et l'hélium He, appartiennent à la famille s. Deux de leurs électrons entrent dans le sous-niveau s du premier niveau. Nous notons : La première période se termine ici, le premier niveau d'énergie également. Les deux éléments suivants dans l'ordre de la deuxième période - le lithium Li et le béryllium Be sont dans les principaux sous-groupes des groupes I et II. Ce sont aussi des éléments s. Leurs prochains électrons seront situés au sous-niveau s du 2ème niveau. On note 6 éléments de la 2ème période qui se succèdent : le bore B, le carbone C, l'azote N, l'oxygène O, le fluor F et le néon Ne. Selon la localisation de ces éléments dans les sous-groupes principaux des groupes III - Vl, leurs prochains électrons, parmi les six, seront situés au sous-niveau p du 2ème niveau. Nous notons : L'élément inerte néon termine la deuxième période, le deuxième niveau d'énergie est également complété. Viennent ensuite deux éléments de la troisième période des principaux sous-groupes des groupes I et II : le sodium Na et le magnésium Mg. Ce sont des éléments s et leurs électrons suivants sont situés au sous-niveau s du niveau 3. Ensuite, il y a six éléments de la 3ème période : aluminium Al, silicium Si, phosphore P, soufre S, chlore C1, argon Ar. Selon la localisation de ces éléments dans les sous-groupes principaux des groupes III - UI, leurs prochains électrons, parmi les six, seront situés au sous-niveau p du 3ème niveau - L'élément inerte argon a complété la 3ème période, mais le Le 3ème niveau d'énergie n'est pas encore terminé, tant qu'il n'y a pas d'électrons sur son troisième sous-niveau d possible.

Viennent ensuite 2 éléments de la 4ème période des principaux sous-groupes des groupes I et II : le potassium K et le calcium Ca. Ce sont à nouveau des éléments s. Leurs prochains électrons seront au sous-niveau s, mais déjà au 4ème niveau. Il est énergétiquement plus favorable pour que ces électrons suivants commencent à remplir le 4ème niveau, qui est plus éloigné du noyau, que de remplir le 3ème sous-niveau. Nous notons : Les dix éléments suivants de la 4ème période du n°21 scandium Sc au n°30 zinc Zn sont dans les sous-groupes secondaires III - V - VI - VII - VIII - I - II. Puisqu’ils sont tous des éléments d, leurs électrons suivants sont situés au sous-niveau d avant le niveau externe, c’est-à-dire le troisième à partir du noyau. Nous écrivons :

Les six éléments suivants de la 4ème période : gallium Ga, germanium Ge, arsenic As, sélénium Se, brome Br, krypton Kr - sont dans les principaux sous-groupes des groupes III - VIIJ. Leurs 6 électrons suivants sont situés sur le sous-niveau p de l'extérieur, c'est-à-dire le 4ème niveau : les éléments 3b ont été considérés ; la quatrième période est complétée par l'élément inerte krypton ; Le 3ème niveau d'énergie est également complété. Cependant, au niveau 4, seuls deux sous-niveaux sont entièrement remplis : s et p (sur 4 possibles).

Viennent ensuite 2 éléments de la 5ème période des principaux sous-groupes des groupes I et II : n°37 rubidium Rb et n°38 strontium Sr. Ce sont des éléments de la famille s, et leurs électrons suivants sont situés au sous-niveau s du 5ème niveau : Les 2 derniers éléments - n° 39 yttrium YU n° 40 zirconium Zr - sont déjà dans des sous-groupes secondaires, c'est-à-dire qu'ils appartiennent à la famille D. Leurs deux électrons suivants iront au sous-niveau d, avant le sous-niveau externe, c'est-à-dire 4ème niveau En résumant séquentiellement tous les enregistrements, nous composons la formule électronique de l'atome de zirconium n°40. La formule électronique dérivée de l'atome de zirconium peut être légèrement modifiée en disposant les sous-niveaux dans l'ordre de numérotation de leurs niveaux :

La formule dérivée peut, bien entendu, être simplifiée en la distribution des électrons uniquement entre les niveaux d'énergie : Zr – 2|8| 18 |8 + 2| 2 (la flèche indique le point d'entrée de l'électron suivant ; les électrons de valence sont soulignés). La signification physique de la catégorie des sous-groupes réside non seulement dans la différence dans l'endroit où l'électron suivant entre dans la coquille de l'atome, mais également dans les niveaux auxquels se trouvent les électrons de valence. A partir d'une comparaison de formules électroniques simplifiées, par exemple, le chlore (3ème période, sous-groupe principal du groupe VII), le zirconium (5ème période, sous-groupe secondaire du groupe IV) et l'uranium (7ème période, sous-groupe lanthanide-actinide)

№17, C1-2|8|7

N° 40, Zr - 2|8|18|8+ 2| 2

N° 92, U-2|8|18 | 32 |18 + 3|8 + 1|2

On peut voir que pour les éléments de tout sous-groupe principal, seuls les électrons du niveau externe (s et p) peuvent être de valence. Pour les éléments des sous-groupes latéraux, les électrons de valence peuvent être les électrons du niveau externe et partiellement pré-externe (s et d). Dans les lanthanides et surtout les actinides, les électrons de valence peuvent être localisés à trois niveaux : externe, pré-externe et pré-externe. Généralement, le nombre total d’électrons de valence est égal au numéro de groupe.

"Noms des éléments chimiques""Ce n'est qu'avec de la persévérance et un travail acharné que l'on peut obtenir des résultats." D'autres noms sont directement liés aux mythes des anciens Grecs. DI. Mendeleïev. Objectifs. Auteur de la présentation. Amusez-vous!!! Chers gars! Plomb. K. Remplissez les cellules de mots croisés avec les noms russes des éléments chimiques suivants : 1. Cl. 2.Zn. 3. Frère. 4. K. 5. Ni.

"Éléments de statistiques"- Pour calculer le nombre d'intervalles, la formule de Sturgers est recommandée r? 1+3,322 lg n La longueur de l'intervalle est calculée par la formule : h = (xmax-xmin)/r. « La pensée statistique deviendra à terme aussi nécessaire que les compétences en écriture et en lecture. » Concepts de base. Après avoir enregistré la durée de fonctionnement de 65 tubes à vide, les résultats suivants ont été obtenus :

"Propriétés chimiques"- Propriétés chimiques des sels. Relations génétiques entre les classes de composés inorganiques. Devoirs de l'examen d'État unifié de chimie. Classification des acides. Classes de composés inorganiques. Classement des bases. A = N + P Un élément chimique est un type d'atome doté d'une certaine charge nucléaire. Testez vos connaissances. La structure de l'atome. Définition.

"Tableau périodique des éléments chimiques"- Travail programmé à l'aide de cartes perforées. Dmitri Ivanovitch Mendeleïev 1834-1907. Un monde vivant se déroule autour de vous. Découvrez la station "Parlez-moi de moi". Testez-vous : 12-14 points – « 4 » - remorque jaune. A. 35 B. 44 C. 45 D. 80 3. Quel est le nombre de masse d'un atome de cuivre ? 5 bonnes réponses – « 3 » points. A. 2 B. 3 C. 5 D. 11.

"Produits chimiques"- « Tête » hydrophile. Obtenu à partir de graisses animales et végétales, d'acides naphténiques, de colophane, de tallöl. Par conséquent, l’hydroxyde de potassium est également appelé hydroxyde de potassium. Une solution d’hydroxyde de sodium dans l’eau est savonneuse au toucher et très caustique. Prends soin de toi environnement et votre santé. Préface. Les produits chimiques dans la vie quotidienne.

"Éléments de combinatoire"- Qu'est-ce que le placement ? Écrivez une formule pour trouver le nombre de combinaisons ? Qu'est-ce que la factorielle ? Sujet du cours : « éléments de combinatoire » (atelier). Soit n éléments et vous devez sélectionner k éléments un par un. Sélection de problèmes combinatoires. Écrivez la formule pour trouver le nombre de placements ?

Le sous-groupe principal du groupe V du tableau périodique comprend l'azote, le phosphore, l'arsenic, l'antimoine et le bismuth.

Ces éléments, qui possèdent cinq électrons dans la couche externe de l’atome, sont généralement qualifiés de non-métaux. Cependant, leur capacité à attacher des électrons est bien moins prononcée que celle des éléments correspondants des groupes VI et VII. En raison de la présence de cinq électrons externes, l'oxydation positive la plus élevée des éléments de ce sous-groupe est de -5 et l'oxydation négative est de 3. En raison de l'électronégativité relativement plus faible, la liaison des éléments en question avec l'hydrogène est moins polaire que la liaison avec l'hydrogène des éléments des groupes VI et VII. Par conséquent, les composés hydrogène de ces éléments n’éliminent pas les ions hydrogène H dans une solution aqueuse et n’ont donc pas de propriétés acides.

Physique et Propriétés chimiques les éléments du sous-groupe de l'azote changent avec l'augmentation du numéro atomique dans la même séquence qui a été observée dans les groupes considérés précédemment. Mais comme les propriétés non métalliques sont moins prononcées que dans l'oxygène et surtout le fluor, l'affaiblissement de ces propriétés lors du passage aux éléments suivants entraîne l’apparition et l’augmentation des propriétés métalliques. Ces dernières sont déjà visibles dans l'arsenic, l'antimoine a les deux propriétés à peu près égales et dans le bismuth, les propriétés métalliques prédominent sur les propriétés non métalliques.

DESCRIPTION DES ÉLÉMENTS.

AZOTE(du grec ázōos - sans vie, lat. Nitrogenium), N, élément chimique du groupe V du système périodique de Mendeleïev, numéro atomique 7, masse atomique 14,0067 ; gaz incolore, inodore et insipide.

Référence historique. Les composés azotés - salpêtre, acide nitrique, ammoniac - étaient connus bien avant que l'azote ne soit obtenu à l'état libre. En 1772, D. Rutherford, brûlant du phosphore et d'autres substances dans une cloche en verre, montra que le gaz restant après la combustion, qu'il appelait « air suffocant », ne supportait pas la respiration et la combustion. En 1787, A. Lavoisier établit que les gaz « vitaux » et « asphyxiants » qui composent l'air sont des substances simples et propose le nom d'« azote ». En 1784, G. Cavendish montra que l'azote fait partie du salpêtre ; c'est de là que ça vient Nom latin l'azote (du latin tardif nitrum - salpêtre et du grec gennao - j'accouche, je produis), proposé en 1790 par J. A. Chaptal. Au début du 19ème siècle. L'inertie chimique de l'azote à l'état libre et son rôle exclusif dans les composés avec d'autres éléments comme l'azote lié ont été clarifiés. Depuis lors, la « liaison » de l’azote de l’air est devenue l’un des problèmes techniques les plus importants de la chimie.

Prévalence dans la nature. L'azote est l'un des éléments les plus répandus sur Terre et la majeure partie (environ 4 1015 tonnes) est concentrée à l'état libre dans l'atmosphère. Dans l'air, l'azote libre (sous forme de molécules N2) est de 78,09 % en volume (soit 75,6 % en masse), sans compter ses impuretés mineures sous forme d'ammoniac et d'oxydes. La teneur moyenne en azote dans la lithosphère est de 1,9´10-3 % en masse.

Composés azotés naturels. - du chlorure d'ammonium NH4Cl et divers nitrates (voir Salpêtre.) Les grandes accumulations de salpêtre sont caractéristiques d'un climat désertique sec (Chili, Asie centrale). Pendant longtemps, le nitrate a été le principal fournisseur d'azote pour l'industrie (aujourd'hui, la synthèse industrielle de l'ammoniac à partir de l'azote de l'air et de l'hydrogène est primordiale pour la fixation de l'azote). De petites quantités d'azote fixe se trouvent dans le charbon (1 à 2,5 %) et le pétrole (0,02 à 1,5 %), ainsi que dans les eaux des rivières, des mers et des océans. L'azote s'accumule dans les sols (0,1 %) et dans les organismes vivants (0,3 %).

Bien que le nom « azote » signifie « qui ne maintient pas la vie », il s’agit en réalité d’un élément essentiel à la vie. Les protéines animales et humaines contiennent 16 à 17 % d'azote. Dans les organismes des animaux carnivores, les protéines se forment en raison de la consommation de substances protéiques présentes dans les organismes des animaux herbivores et dans les plantes. Les plantes synthétisent des protéines en assimilant les substances azotées contenues dans le sol, principalement inorganiques. Des quantités importantes d'azote pénètrent dans le sol grâce à des micro-organismes fixateurs d'azote capables de convertir l'azote libre de l'air en composés azotés.

Dans la nature, il existe un cycle de l'azote dans lequel le rôle principal est joué par les micro-organismes - nitrophie, dénitrophie, fixation de l'azote, etc. Cependant, en raison de l'extraction d'énormes quantités d'azote fixe du sol par les plantes (en particulier avec une agriculture intensive), les sols s'appauvrissent en azote. La carence en azote est typique de l’agriculture dans presque tous les pays ; une carence en azote est également observée dans l’élevage (« famine en protéines »). Sur les sols pauvres en azote disponible, les plantes se développent mal. Les engrais azotés et l’alimentation protéique des animaux constituent les moyens les plus importants pour stimuler l’agriculture. Les activités économiques humaines perturbent le cycle de l’azote. Ainsi, la combustion de carburant enrichit l’atmosphère en azote et les usines produisant des engrais captent l’azote de l’air. Le transport d’engrais et de produits agricoles redistribue l’azote à la surface de la terre.

L'azote est le quatrième élément le plus abondant dans le système solaire (après l'hydrogène, l'hélium et l'oxygène).

Isotopes, atome, molécule. L'azote naturel est constitué de deux isotopes stables : 14N (99,635 %) et 15N (0,365 %). L'isotope 15N est utilisé dans la recherche chimique et biochimique comme atome marqué. Parmi les isotopes radioactifs artificiels de l'azote, le 13N a la demi-vie la plus longue (T1/2 - 10,08 min), les autres ont une durée de vie très courte. Dans les couches supérieures de l'atmosphère, sous l'influence des neutrons du rayonnement cosmique, le 14N se transforme en isotope radioactif du carbone 14C. Ce processus est également utilisé dans les réactions nucléaires pour produire du 14C. La couche électronique externe de l’atome d’azote. se compose de 5 électrons (une paire isolée et trois non appariés - configuration 2s22p3). Le plus souvent de l'azote. dans les composés, il est 3-covalent en raison d'électrons non appariés (comme dans l'ammoniac NH3). La présence d'un doublet libre d'électrons peut conduire à la formation d'une autre liaison covalente, et l'azote devient 4-covalent (comme dans l'ion ammonium NH4+). Les états d'oxydation de l'azote varient de +5 (dans N205) à -3 (dans NH3). Dans des conditions normales, à l'état libre, l'azote forme une molécule N2, où les atomes N sont reliés par trois liaisons covalentes. La molécule d'azote est très stable : son énergie de dissociation en atomes est de 942,9 kJ/mol (225,2 kcal/mol), donc même à une température d'environ 3300°C, le degré de dissociation est l'azote. n'est que d'environ 0,1 %.

Proprietes physiques et chimiques. L'azote est légèrement plus léger que l'air ; densité 1,2506 kg/m3 (à 0°C et 101325 n/m2 ou 760 mm Hg), point de fusion -209,86°C, point d'ébullition -195,8°C. A. se liquéfie difficilement : sa température critique est assez basse (-147,1 °C) et sa pression critique est élevée de 3,39 Mn/m2 (34,6 kgf/cm2) ; La densité de l'azote liquide est de 808 kg (m3. L'azote est moins soluble dans l'eau que l'oxygène : à 0°C, 23,3 g d'azote se dissolvent dans 1 m3 de H2O. L'azote est mieux soluble dans certains hydrocarbures que dans l'eau.

L'azote n'interagit qu'avec des métaux actifs tels que le lithium, le calcium et le magnésium lorsqu'il est chauffé à des températures relativement basses. L'azote réagit avec la plupart des autres éléments à haute température et en présence de catalyseurs. Les composés de l'azote avec l'oxygène N2O, NO, N2O3, NO2 et N2O5 ont été bien étudiés. À partir de ceux-ci, lors de l'interaction directe des éléments (4 000 °C), de l'oxyde de NO se forme qui, lors du refroidissement, s'oxyde facilement en dioxyde de NO2. Dans l'air, des oxydes d'azote se forment lors des rejets atmosphériques. Ils peuvent également être obtenus en exposant un mélange d'azote et d'oxygène à des rayonnements ionisants. Lorsque les anhydrides nitreux N2O3 et les anhydrides nitriques N2O5 sont dissous dans l'eau, l'acide nitreux HNO2 et l'acide nitrique HNO3 sont obtenus respectivement, formant des sels - nitrites et nitrates. L'azote se combine à l'hydrogène uniquement à haute température et en présence de catalyseurs, et de l'ammoniac NH3 se forme. En plus de l'ammoniac, de nombreux autres composés d'azote et d'hydrogène sont connus, par exemple l'hydrazine H2N-NH2, le diimide HN-NH, l'acide hydronitrique HN3(H-N-NºN), l'octazone N8H14, etc. La plupart des composés azotés et hydrogènes sont isolés uniquement sous forme de dérivés organiques. L'azote n'interagit pas directement avec les halogènes, donc tous les halogénures d'azote ne sont obtenus qu'indirectement, par exemple le fluorure d'azote NF3- lorsque le fluor réagit avec l'ammoniac. En règle générale, les halogénures d'azote sont des composés peu stables (à l'exception du NF3) ; Les oxyhalogénures d'azote sont plus stables - NOF, NOCI, NOBr, N02F et NO2CI. L'azote ne se combine pas non plus directement avec le soufre ; le soufre azoté N4S4 est obtenu à la suite de la réaction du soufre liquide avec l'ammoniac. Lorsque le coke chaud réagit avec l'azote, du cyanogène (CN) se forme.;. En chauffant de l'azote avec de l'acétylène C2H2 à 1 500 °C, du cyanure d'hydrogène HCN peut être obtenu. L'interaction de l'azote avec les métaux à haute température conduit à la formation de nitrures (par exemple Mg3N2).

Similitudes des éléments :

Structure identique de la couche électronique externe des atomes ns 2 np 3 ;

Éléments P ;

Village supérieur O. égal à +5 ;

Inférieur s. O. égal à -3 (inhabituel pour Sb et Bi).

Pour les éléments du sous-groupe principal du groupe V, on utilise parfois le nom de groupe « pnictogènes », introduit par analogie avec les termes « halogènes » et « chalcogènes » et dérivé des symboles des éléments phosphore P et azote N.

États de Valence des atomes

Pour les atomes P, As, Sb, Bi, 2 états de valence sont possibles :

Base ns 2 np 3

Horny ns 1 np 3 ème 1

La différence entre l'azote et les autres éléments du sous-groupe

1. En raison de l'absence d'orbitales D dans la couche électronique externe de l'atome d'azote, le nombre de liaisons covalentes formées par l'atome d'azote selon le mécanisme d'échange ne peut pas être supérieur à 3.

2. La présence d'une paire d'électrons libres au sous-niveau 2s de l'atome d'azote permet de former une liaison covalente via le mécanisme donneur-accepteur. Ainsi, la valence la plus élevée de N est IV.

3. Dans les composés avec de l'oxygène, l'azote présente les états d'oxydation +1, +2, +3, +4, +5.

Changement vertical des propriétés des éléments et des substances qu'ils forment

Contrairement aux halogènes et aux chalcogènes, dans le sous-groupe principal du groupe V, il y a un changement plus spectaculaire dans les propriétés des éléments et des substances simples qu'ils forment à mesure que la charge du noyau et le rayon des atomes augmentent :

Composés hydrogènes EN 3

Les éléments du sous-groupe principal du groupe V forment des composés volatils avec l'hydrogène, qui sont des gaz toxiques aux odeurs caractéristiques. Ce sont de puissants agents réducteurs. Contrairement aux composés hydrogènes des non-métaux des groupes VII et VI, dans solutions aqueuses ne forment pas d'ions H +, c'est-à-dire ne présentent pas de propriétés acides.