Значение на периодичната таблица. Значението на периодичния закон Знаци на периодичната система и периодичния закон

Откритие от D.I. Периодичният закон на Менделеев е от голямо значение за развитието на химията. Законът беше научната основа на химията. Авторът успя да систематизира богатия, но разпръснат материал, натрупан от поколения химици за свойствата на елементите и техните съединения, и да изясни много понятия, например понятията „химичен елемент“ и „просто вещество“. Освен това Д.И. Менделеев предсказа съществуването и описа с невероятна точност свойствата на много непознати по това време елементи, например скандий (ека-бор), галий (ека-алуминий), германий (ека-силиций). В редица случаи, въз основа на периодичния закон, ученият промени атомните маси на елементите, приети по това време ( Zn, Ла, аз, Ер, Ce, Th,U), които преди това бяха определени въз основа на погрешни идеи за валентността на елементите и състава на техните съединения. В някои случаи Менделеев подрежда елементи в съответствие с естествена промяна в свойствата, което предполага възможна неточност в стойностите на техните атомни маси ( Операционна система, Ir, Пт, Au, Те, аз, Ni, Co) и за някои от тях, в резултат на последващо уточняване, атомните маси са коригирани.

Периодичният закон и периодичната таблица на елементите служат като научна основа за прогнозиране в химията. След публикуването на периодичната таблица в нея са се появили повече от 40 нови елемента. Въз основа на периодичния закон изкуствено са получени трансуранови елементи, включително № 101, наречен менделевий.

Периодичният закон изигра решаваща роля в изясняването на сложната структура на атома. Не трябва да забравяме, че законът е формулиран от автора през 1869 г., т.е. почти 60 години преди съвременната теория за атомната структура да бъде окончателно формирана. И всички открития на учените, които последваха публикуването на закона и периодичната система от елементи (говорихме за тях в началото на представянето на материала), послужиха като потвърждение на блестящото откритие на великия руски химик, неговата изключителна ерудиция и интуиция.

ЛИТЕРАТУРА

1. Глинка Н. А. Обща химия / Н. А. Глинка. Л.: Химия, 1984. 702 с.

2. Курс по обща химия / изд. Н. В. Коровина. М.: Висше училище, 1990. 446 с.

3. Ахметов Н.С. обща и неорганична химия / Н.С. Ахметов. М.: Висше училище, 1988. 639 с.

4. Павлов Н.Н. Неорганична химия / N.N. Павлов. М.: Висше училище, 1986. 336 с.

5. Рамсдън E.N. Началото на съвременната химия / E.N. Рамсдън. Л.: Химия, 1989. 784 с.

Атомна структура

Насоки

в курса "Обща химия"

Съставител: СТАНКЕВИЧ Маргарита Ефимовна

Ефанова Вера Василиевна

Михайлова Антонина Михайловна

Рецензент Е. В. Третяченко

Редактор O.A.Panina

Подписан за печат Формат 60х84 1/16

Бум. изместване. Състояние-печене л. Академик-ред.л.

Тираж Поръчайте безплатно

Саратовски държавен технически университет

410054 Саратов, ул. Политехническа, 77

Отпечатано в RIC SSTU, 410054 Саратов, ул. Политехническа, 77

Периодичният закон и периодичната система на химичните елементи на Д. И. Менделеев въз основа на идеи за структурата на атомите. Значението на периодичния закон за развитието на науката

Билети по химия за 10 клас.

Билет №1

Периодичният закон и периодичната система на химичните елементи на Д. И. Менделеев въз основа на идеи за структурата на атомите. Значението на периодичния закон за развитието на науката.

През 1869 г. Д. И. Менделеев, въз основа на анализ на свойствата на прости вещества и съединения, формулира периодичния закон:

Свойствата на простите тела... и съединенията на елементите периодично зависят от големината на атомните маси на елементите.

Въз основа на периодичния закон е съставена периодичната система от елементи. В него елементи с подобни свойства бяха комбинирани във вертикални колони - групи. В някои случаи, когато се поставят елементи в периодичната таблица, беше необходимо да се наруши последователността на увеличаване на атомните маси, за да се поддържа периодичността на повторението на свойствата. Например, трябваше да „разменим“ телур и йод, както и аргон и калий.

Причината е, че Менделеев предложи периодичния закон във време, когато нищо не се знаеше за структурата на атома.

След като планетарният модел на атома е предложен през 20 век, периодичният закон е формулиран, както следва:

Свойствата на химичните елементи и съединения периодично зависят от зарядите на атомните ядра.

Зарядът на ядрото е равен на номера на елемента в периодичната таблица и броя на електроните в електронната обвивка на атома.

Тази формулировка обяснява "нарушенията" на Периодичния закон.

В периодичната система номерът на периода е равен на броя на електронните нива в атома, номерът на групата за елементите от основните подгрупи е равен на броя на електроните във външното ниво.

Причината за периодичната промяна на свойствата на химичните елементи е периодичното запълване на електронните обвивки. След запълване на следващата черупка започва нов период. Периодичната промяна на елементите е ясно видима в промените в състава и свойствата на оксидите.

Научно значение на периодичния закон. Периодичният закон направи възможно систематизирането на свойствата на химичните елементи и техните съединения. При съставянето на периодичната таблица Менделеев предсказал съществуването на много неоткрити елементи, оставяйки празни клетки за тях, и предсказал много свойства на неоткритите елементи, което улеснило тяхното откриване.

6. ???

7. Периодичен закон и периодична система D.I. Менделеев Структура на периодичната система (период, група, подгрупа). Значението на периодичния закон и периодичната система.

Периодичен закон на Д. И. Менделеев Свойствата на простите тела, както и формите и свойствата на съединенията на елементите, са периодично зависими от. стойности на атомните тегла на елементите

Периодична система от елементи. Серии от елементи, в които свойствата се променят последователно, като серията от осем елемента от литий до неон или от натрий до аргон, Менделеев нарича периоди. Ако напишем тези два периода един под друг, така че натрият да е под литий, а аргонът да е под неон, получаваме следната подредба на елементите:

При тази подредба вертикалните колони съдържат елементи, които са сходни по свойства и имат еднаква валентност, например литий и натрий, берилий и магнезий и др.

След като раздели всички елементи на периоди и постави един период под друг, така че елементи, подобни по свойства и тип образувани съединения, да са разположени един под друг, Менделеев състави таблица, която той нарече периодична система от елементи по групи и серии.

Значение на периодичната таблица. Периодичната таблица на елементите оказа голямо влияние върху последващото развитие на химията. Това не само беше първата естествена класификация на химичните елементи, показваща, че те образуват хармонична система и са в тясна връзка помежду си, но беше и мощен инструмент за по-нататъшни изследвания.

8. Периодични промени в свойствата на химичните елементи. Атомни и йонни радиуси. Йонизационна енергия. Електронен афинитет. Електроотрицателност.

Зависимостта на атомните радиуси от заряда на ядрото на атом Z е периодична. В рамките на един период, с увеличаване на Z, има тенденция за намаляване на размера на атома, което се наблюдава особено ясно в кратки периоди

С началото на изграждането на нов електронен слой, по-отдалечен от ядрото, т.е. по време на прехода към следващия период, атомните радиуси се увеличават (сравнете например радиусите на флуорните и натриевите атоми). В резултат на това в рамките на една подгрупа, с увеличаване на ядрения заряд, размерите на атомите се увеличават.

Загубата на електронни атоми води до намаляване на неговия ефективен размер^ и добавянето на излишни електрони води до увеличаване. Следователно радиусът на положително заредения йон (катион) винаги е по-малък, а радиусът на отрицателно заредения не (анион) винаги е по-голям от радиуса на съответния електрически неутрален атом.

В рамките на една подгрупа радиусите на йони с еднакъв заряд се увеличават с увеличаване на ядрения заряд.Този модел се обяснява с увеличаването на броя на електронните слоеве и нарастващото разстояние на външните електрони от ядрото.

Най-характерното химично свойство на металите е способността на техните атоми лесно да се отказват от външни електрони и да се трансформират в положително заредени йони, докато неметалите, напротив, се характеризират със способността да добавят електрони, за да образуват отрицателни йони. За да се отстрани електрон от атом и да се трансформира последният в положителен йон, е необходимо да се изразходва известна енергия, наречена йонизационна енергия.

Йонизационната енергия може да се определи чрез бомбардиране на атоми с електрони, ускорени в електрическо поле. Най-ниското полево напрежение, при което скоростта на електроните става достатъчна за йонизиране на атомите, се нарича йонизационен потенциал на атомите на даден елемент и се изразява във волтове.

С изразходването на достатъчно енергия два, три или повече електрона могат да бъдат отстранени от един атом. Следователно те говорят за първия йонизационен потенциал (енергията на отстраняване на първия електрон от атома) и втория йонизационен потенциал (енергията на отстраняването на втория електрон)

Както беше отбелязано по-горе, атомите могат не само да даряват, но и да получават електрони. Енергията, освободена, когато електрон се прикрепи към свободен атом, се нарича електронен афинитет на атома. Електронният афинитет, подобно на йонизационната енергия, обикновено се изразява в електронволтове. Така афинитетът към електрона на водородния атом е 0,75 eV, кислородът - 1,47 eV, флуорът - 3,52 eV.

Електронните афинитети на металните атоми обикновено са близки до нула или отрицателни; От това следва, че за атомите на повечето метали добавянето на електрони е енергийно неизгодно. Електронният афинитет на неметалните атоми винаги е положителен и толкова по-голям, колкото по-близо е неметалът до благородния газ в периодичната таблица; това показва увеличение на неметалните свойства с наближаването на края на периода.

(?)9. Химическа връзка. Основни видове и характеристики на химичните връзки. Условия и механизъм на образуването му. Метод на валентната връзка. Валентност. Понятие за метода на молекулярната орбита

Когато атомите взаимодействат, между тях може да възникне химическа връзка, която да доведе до образуването на стабилна многоатомна система - молекула, молекулярно не, кристал. условието за образуване на химична връзка е намаляване на потенциалната енергия на системата от взаимодействащи атоми.

Теория на химичната структура. Основата на теорията, разработена от А. М. Бутлеров, е следната:

Атомите в молекулите са свързани помежду си в определена последователност. Промяната на тази последователност води до образуването на ново вещество с нови свойства.

Комбинацията от атоми се извършва в съответствие с тяхната валентност.

Свойствата на веществата зависят не само от техния състав, но и от тяхната „химическа структура“, тоест от реда на свързване на атомите в молекулите и естеството на тяхното взаимно влияние. Атомите, които са пряко свързани един с друг, си влияят най-силно.

Идеите за механизма на образуване на химическа връзка, разработени от Хайтлер и Лондон, използвайки примера на водородната молекула, бяха разширени до по-сложни молекули. Теорията на химичните връзки, разработена на тази основа, се нарича метод на валентната връзка (BC метод). Методът BC предостави теоретично обяснение на най-важните свойства на ковалентните връзки и направи възможно разбирането на структурата на голям брой молекули. Въпреки че, както ще видим по-долу, този метод не се оказа универсален и в някои случаи не е в състояние да опише правилно структурата и свойствата на молекулите, той все пак изигра голяма роля в развитието на квантово-механичната теория на хим. обвързване и не е загубил значението си и до днес. Валентността е сложно понятие. Следователно има няколко дефиниции на валентността, изразяващи различни аспекти на това понятие. Следното определение може да се счита за най-общо: валентността на елемента е способността на неговите атоми да се комбинират с други атоми в определени съотношения.

Първоначално валентността на водородния атом се приема като единица за валентност. Валентността на друг елемент може да бъде изразена чрез броя на водородните атоми, които добавят към себе си или заместват един атом на този друг елемент.

Вече знаем, че състоянието на електродите в атома се описва от квантовата механика като набор от атомни електронни орбитали (атомни електронни облаци); Всяка такава орбитала се характеризира с определен набор от атомни квантови числа. Методът на МО се основава на предположението, че състоянието на електроните в една молекула може също да бъде описано като набор от молекулярни електронни орбитали (молекулни електронни облаци), като всяка молекулярна орбитала (МО) съответства на специфичен набор от молекулни квантови числа. Както във всяка друга многоелектронна система, принципът на Паули остава валиден в молекулата (виж § 32), така че всеки МО може да съдържа не повече от два електрона, които трябва да имат противоположно насочени спинове.

Значението на периодичния закон за развитието на науката

Въз основа на периодичния закон Менделеев съставя класификация на химичните елементи - периодичната система. Състои се от 7 периода и 8 групи.
Периодичният закон бележи началото на съвременния етап от развитието на химията. С откриването му стана възможно да се предвидят нови елементи и да се опишат техните свойства.
С помощта на периодичния закон са коригирани атомните маси и са изяснени валентностите на някои елементи; законът отразява взаимовръзката на елементите и взаимозависимостта на техните свойства. Периодичният закон потвърди най-общите закони на развитието на природата и отвори пътя към познанието за структурата на атома.

Периодичната таблица на елементите оказа голямо влияние върху последващото развитие на химията.

Дмитрий Иванович Менделеев (1834-1907)

Това не само беше първата естествена класификация на химичните елементи, показваща, че те образуват хармонична система и са в тясна връзка един с друг, но също така се превърна в мощен инструмент за по-нататъшни изследвания.

По времето, когато Менделеев съставя таблицата си въз основа на открития от него периодичен закон, много елементи все още са неизвестни. По този начин елементът от четвъртия период скандий беше неизвестен. По отношение на атомната маса титанът идва след калция, но титанът не може да бъде поставен веднага след калция, тъй като би попаднал в третата група, докато титанът образува по-висок оксид и според други свойства трябва да се класифицира в четвърта група . Следователно Менделеев е прескочил една клетка, тоест е оставил свободно пространство между калция и титана. На същата основа в четвъртия период бяха оставени две свободни клетки между цинк и арсен, сега заети от елементите галий и германий. На другите редове все още има празни места. Менделеев не само беше убеден, че трябва да има все още неизвестни елементи, които биха запълнили тези пространства, но също така предсказа свойствата на такива елементи предварително въз основа на тяхното положение сред другите елементи на периодичната таблица. Той даде името екабор на един от тях, който в бъдеще трябваше да заеме място между калций и титан (тъй като неговите свойства трябваше да наподобяват бора); другите две, за които имаше празни места в таблицата между цинк и арсен, бяха наречени ека-алуминий и ека-силиций.

През следващите 15 години предсказанията на Менделеев бяха брилянтно потвърдени: и трите очаквани елемента бяха открити. Първо, френският химик Lecoq de Boisbaudran откри галий, който има всички свойства на ека-алуминия; след това, в Швеция, L. F. Nilsson открива скандий, който има свойствата на екаборон, и накрая, няколко години по-късно в Германия, K. A. Winkler открива елемент, който нарича германий, който се оказва идентичен на екасилиция.

За да преценим удивителната точност на прозорливостта на Менделеев, нека сравним свойствата на ека-силиция, предсказан от него през 1871 г., със свойствата на германия, открит през 1886 г.:

Откриването на галий, скандий и германий е най-големият триумф на периодичния закон.

Периодичната система също е от голямо значение за установяване на валентността и атомните маси на някои елементи. Така елементът берилий отдавна се смята за аналог на алуминия и на неговия оксид е определена формулата. Въз основа на процентния състав и очакваната формула на берилиевия оксид, неговата атомна маса се счита за 13,5. Периодичната таблица показва, че има само едно място за берилий в таблицата, а именно над магнезия, така че неговият оксид трябва да има формулата, която дава атомната маса на берилий, равна на десет. Това заключение скоро беше потвърдено от определянето на атомната маса на берилия от плътността на парите на неговия хлорид.

Точно така И в момента периодичният закон остава водещата нишка и водещият принцип на химията. На негова основа през последните десетилетия бяха изкуствено създадени трансуранови елементи, разположени в периодичната таблица след урана. Един от тях - елемент № 101, получен за първи път през 1955 г. - е наречен менделевий в чест на великия руски учен.

Откриването на периодичния закон и създаването на система от химични елементи е от голямо значение не само за химията, но и за философията, за цялото ни разбиране за света. Менделеев показа, че химичните елементи образуват хармонична система, която се основава на основен закон на природата. Това е израз на позицията на материалистичната диалектика за взаимовръзката и взаимозависимостта на природните явления. Разкривайки връзката между свойствата на химичните елементи и масата на техните атоми, периодичният закон беше блестящо потвърждение на един от универсалните закони на развитието на природата - законът за прехода на количеството в качество.

Последващото развитие на науката направи възможно въз основа на периодичния закон да се разбере структурата на материята много по-дълбоко, отколкото беше възможно по време на живота на Менделеев.

Теорията за структурата на атома, разработена през 20 век, на свой ред дава ново, по-дълбоко осветление на периодичния закон и периодичната система от елементи. Пророческите думи на Менделеев бяха блестящо потвърдени: "Периодичният закон не е заплашен от унищожение, но се обещава само надстройка и развитие."

Периодичният закон и периодичната система на химичните елементи в светлината на теорията за структурата на атома

1 март 1869 гФормулиране на периодичния закон от D.I. Менделеев.

Свойствата на простите вещества, както и формите и свойствата на съединенията на елементите, периодично зависят от атомните тегла на елементите.

Още в края на 19 век Д.И. Менделеев пише, че очевидно атомът се състои от други по-малки частици и периодичният закон потвърждава това.

Съвременна формулировка на периодичния закон.

Свойствата на химичните елементи и техните съединения са периодично зависими от големината на заряда на ядрата на техните атоми, изразяваща се в периодичната повторяемост на структурата на външната валентна електронна обвивка.

Периодичен закон в светлината на теорията за структурата на атома

Периодичната таблица в светлината на теорията за структурата на атома

Изводи:

1. Колкото по-малко електрони са на външното ниво и колкото по-голям е радиусът на атома, толкова по-ниска е електроотрицателността и толкова по-лесно е да се откажат външните електрони, следователно, толкова по-изразени са металните свойства.

Колкото повече електрони са във външното ниво и колкото по-малък е радиусът на атома, толкова по-голяма е електроотрицателността и толкова по-лесно е да се приемат електрони, следователно, толкова по-силни са неметалните свойства.

2. Металите се характеризират с отдаване на електрони, докато неметалите се характеризират с получаване на електрони.

Специалното положение на водорода в периодичната таблица

Водородът в периодичната таблица заема две клетки (в едната е ограден в скоби) - в група 1 и в група 7.

Водородът е в първата група, тъй като, подобно на елементите от първата група, има един електрон на външното ниво.

Водородът е в седма група, тъй като, подобно на елементите от седма група, преди завършването на енергията

ЗНАЧЕНИЕТО НА ПЕРИОДИЧНИЯ ЗАКОН

Периодичната таблица на елементите се превърна в едно от най-ценните обобщения в химията. Това е като обобщение на химията на всички елементи, графика, от която можете да прочетете свойствата на елементите и техните съединения. Системата направи възможно изясняването на позицията, атомните маси и стойностите на валентността на някои елементи. Въз основа на таблицата беше възможно да се предвиди съществуването и свойствата на все още неоткрити елементи. Менделеев формулира периодичния закон и предлага неговото графично представяне, но по това време беше невъзможно да се определи естеството на периодичността. Значението на периодичния закон беше разкрито по-късно, във връзка с откритията за структурата на атома.

1. През коя година е открит периодичният закон?

2. Какво е взел Менделеев като основа за систематизирането на елементите?

3. Какво гласи законът, открит от Менделеев?

4. Каква е разликата със съвременната формулировка?

5. Какво се нарича атомна орбитала?

6. Как се променят свойствата през периодите?

7. Как се разделят периодите?

8. Как се нарича група?

9. Как се разделят групите?

10. Какви видове електрони познавате?

11. Как се запълват енергийните нива?

Лекция № 4: Валентност и степен на окисление. Честота на промени в собствеността.

Произход на понятието валентност.Валентността на химичните елементи е едно от най-важните им свойства. Концепцията за валентност е въведена в науката от Е. Франкланд през 1852 г. Първоначално концепцията е изключително стехиометрична по природа и произтича от закона за еквивалентите. Значението на понятието валентност следва от сравнението на стойностите на атомната маса и еквивалента на химичните елементи.

С установяването на атомно-молекулните концепции понятието валентност придоби определен структурен и теоретичен смисъл. Валентността започва да се разбира като способността на един атом на даден елемент да прикрепи към себе си определен брой атоми на друг химичен елемент. Съответният капацитет на водородния атом се приема като единица за валентност, тъй като съотношението на атомната маса на водорода към неговия еквивалент е равно на единица. По този начин валентността на химичния елемент се определя като способността на неговия атом да свързва определен брой водородни атоми. Ако даден елемент не образува съединения с водород, неговата валентност се определя като способността на неговия атом да замени определен брой водородни атоми в неговите съединения.

Тази идея за валентност беше потвърдена за най-простите съединения.

Въз основа на идеята за валентността на елементите възниква идеята за валентността на цели групи. Така например, на ОН групата, тъй като е добавила един водороден атом или е заменила един водороден атом в другите си съединения, е определена валентност единица. Идеята за валентността обаче загуби своята недвусмисленост, когато ставаше дума за по-сложни съединения. Така например във водороден пероксид H 2 O 2 валентността на кислорода трябва да се признае за равна на единица, тъй като в това съединение има един водороден атом за всеки кислороден атом. Известно е обаче, че всеки кислороден атом в Н 2 О 2 е свързан с един водороден атом и една едновалентна ОН група, т.е. кислородът е двувалентен. По същия начин, валентността на въглерода в етан C 2 H 6 трябва да се признае за равна на три, тъй като в това съединение има три водородни атома за всеки въглероден атом, но тъй като всеки въглероден атом е свързан с три водородни атома и една едновалентна група CH 3, валентният въглерод в C2H6 е равен на четири.

Трябва да се отбележи, че при формирането на идеи за валентността на отделните елементи не са взети предвид тези усложняващи обстоятелства и е взет предвид само съставът на най-простите съединения. Но дори в същото време се оказа, че за много елементи валентността в различните съединения не е еднаква. Това беше особено забележимо за съединенията на някои елементи с водород и кислород, в които се появиха различни валентности. Така в комбинация с водорода валентността на сярата се оказа равна на две, а с кислорода - на шест. Затова те започнаха да правят разлика между валентност на водорода и валентност на кислорода.

Впоследствие, във връзка с идеята, че в съединенията някои атоми са поляризирани положително, а други отрицателно, концепцията за валентност в кислородните и водородните съединения беше заменена с концепцията за положителна и отрицателна валентност.

Различните стойности на валентност за едни и същи елементи се проявяват и в различните им съединения с кислорода. С други думи, едни и същи елементи са в състояние да проявят различна положителна валентност. Така се появи идеята за променлива положителна валентност на някои елементи. Що се отнася до отрицателната валентност на неметалните елементи, тя като правило се оказва постоянна за едни и същи елементи.

По-голямата част от елементите показват променлива положителна валентност. Всеки от тези елементи обаче се характеризира с максимална валентност. Тази максимална валентност се нарича Характеристика.

По-късно, във връзка с появата и развитието на електронната теория за структурата на атома и химичните връзки, валентността започва да се свързва с броя на електроните, преминаващи от един атом към друг, или с броя на химичните връзки, които възникват между атомите в процес на образуване на химично съединение.

Електровалентност и ковалентност.Положителната или отрицателната валентност на даден елемент се определя най-лесно, ако два елемента образуват йонно съединение: елементът, чийто атом е станал положително зареден йон, се счита, че има положителна валентност, а елементът, чийто атом е станал отрицателно зареден йон, има отрицателна валентност. Числената стойност на валентността се счита за равна на големината на йонния заряд. Тъй като йоните в съединенията се образуват чрез даряване и придобиване на електрони от атоми, количеството на заряда на йоните се определя от броя на отдадените (положителни) и добавените (отрицателни) електрони от атомите. В съответствие с това положителната валентност на даден елемент се измерва с броя на електроните, отдадени от неговия атом, а отрицателната валентност - с броя на електроните, прикрепени към даден атом. Така, тъй като валентността се измерва с големината на електрическия заряд на атомите, тя получава името електровалентност. Нарича се още йонна валентност.

Сред химичните съединения има такива, в чиито молекули атомите не са поляризирани. Очевидно за тях концепцията за положителна и отрицателна електровалентност е неприложима. Ако молекулата е съставена от атоми на един елемент (елементарни вещества), обичайната концепция за стехиометрична валентност губи смисъла си. Въпреки това, за да оценят способността на атомите да прикрепят даден брой други атоми, те започнаха да използват броя на химичните връзки, които възникват между даден атом и други атоми по време на образуването на химично съединение. Тъй като тези химични връзки, които са електронни двойки, принадлежащи едновременно на двата свързани атома, се наричат ​​ковалентни, способността на атома да образува определен брой химични връзки с други атоми се нарича ковалентност. За установяване на ковалентността се използват структурни формули, в които химическите връзки са представени с тирета.

Степен на окисление и степен на окисление.В реакциите на образуване на йонни съединения преходът на електрони от едни реагиращи атоми или йони към други се придружава от съответната промяна в стойността или знака на тяхната електровалентност. Когато се образуват съединения с ковалентен характер, такава промяна в електровалентното състояние на атомите всъщност не се случва, а се извършва само преразпределение на електронните връзки и валентността на първоначално реагиращите вещества не се променя. Понастоящем, за да се характеризира състоянието на елемент във връзките, е въведена условна концепция степени на окисление. Численият израз на степента на окисление се нарича окислително число.

Окислителните числа на атомите могат да имат положителни, нулеви и отрицателни стойности. Положителното окислително число се определя от броя на електроните, извлечени от даден атом, а отрицателното окислително число се определя от броя на електроните, привлечени от даден атом. Номерът на окисление може да бъде присвоен на всеки атом във всяко вещество, за което трябва да се ръководите от следните прости правила:

1. Степента на окисление на атомите във всички елементарни вещества е нула.

2. Окислителните числа на елементарните йони във вещества с йонна природа са равни на стойностите на електрическите заряди на тези йони.

3. Окислителните числа на атомите в съединения с ковалентен характер се определят от конвенционалното изчисление, че всеки електрон, изтеглен от атом, му дава заряд, равен на +1, а всеки привлечен електрон му дава заряд, равен на –1.

4. Алгебричната сума на окислителните числа на всички атоми на всяко съединение е нула.

5. Флуорният атом във всички негови съединения с други елементи има степен на окисление –1.

Определянето на степента на окисление е свързано с концепцията за електроотрицателността на елементите. Използвайки тази концепция, се формулира друго правило.

6. В съединенията степента на окисление е отрицателна за атоми на елементи с по-висока електроотрицателност и положителна за атоми на елементи с по-ниска електроотрицателност.

По този начин понятието степен на окисление замени понятието електровалентност. В тази връзка изглежда неуместно да се използва понятието ковалентност. За да се характеризират елементите, е по-добре да се използва концепцията за валентност, като се определя от броя на електроните, използвани от даден атом за образуване на електронни двойки, независимо дали те са привлечени от даден атом или, обратно, изтеглени от него. Тогава валентността ще бъде изразена като число без знак. За разлика от валентността, степента на окисление се определя от броя на електроните, извлечени от даден атом (положителни) или привлечени от него (отрицателни). В много случаи аритметичните стойности на валентността и степента на окисление съвпадат - това е съвсем естествено. В някои случаи числените стойности на валентността и степента на окисление се различават една от друга. Например в молекулите на свободните халогени валентността на двата атома е равна на единица, а степента на окисление е нула. В молекулите на кислорода и водородния прекис валентността на двата кислородни атома е две, а степента им на окисление в молекулата на кислорода е нула, а в молекулата на водородния прекис е минус едно. В молекулите на азот и хидразин - N 4 H 2 - валентността на двата азотни атома е три, а степента на окисление в молекулата на елементарния азот е нула, а в молекулата на хидразин е минус две.

Очевидно е, че валентността характеризира атоми, които са само част от всяко съединение, дори хомонуклеарно, т.е. състоящо се от атоми на един елемент; Няма смисъл да говорим за валентността на отделните атоми. Степента на окисление характеризира състоянието на атомите, както включени в съединение, така и съществуващи отделно.

Въпроси за затвърждаване на темата:

1. Кой въведе понятието "валентност"?

2. Какво се нарича валентност?

3. Каква е разликата между валентност и степен на окисление?

4. Какво е валентността?

5. Как се определя степента на окисление?

6. Валентността и степента на окисление на даден елемент винаги ли са еднакви?

7. От кой елемент се определя валентността на даден елемент?

8. Какво характеризира валентността на елемента и какво е степента на окисление?

9. Може ли валентността на даден елемент да бъде отрицателна?

Лекция № 5: Скорост на химична реакция.

Химичните реакции могат да варират значително във времето, необходимо за протичане. Смес от водород и кислород при стайна температура може да остане практически непроменена за дълго време, но ако бъде ударена или запалена, ще настъпи експлозия. Желязната плоча бавно ръждясва и парче бял фосфор спонтанно се запалва във въздуха. Важно е да знаете колко бързо настъпва определена реакция, за да можете да контролирате нейния ход.

Научно значение на периодичния закон. Животът и работата на Д. И. Менделеев

Откриването на периодичния закон и създаването на периодичната таблица на химичните елементи е най-голямото постижение на науката на 19 век. Експерименталното потвърждение на относителните атомни маси, променени от Д. И. Менделеев, откриването на елементи със свойствата, предвидени от него, и местоположението на отворените инертни газове в периодичната таблица доведоха до всеобщото признаване на периодичния закон.

Откриването на периодичния закон доведе до по-нататъшно бързо развитие на химията: през следващите тридесет години бяха открити 20 нови химични елемента. Периодичният закон допринесе за по-нататъшното развитие на работата по изследване на структурата на атома, в резултат на което се установи връзката между структурата на атома и периодичната промяна на техните свойства. Въз основа на периодичния закон учените успяха да извлекат вещества с дадени свойства и да синтезират нови химични елементи. Периодичният закон е позволил на учените да изградят хипотези за еволюцията на химичните елементи във Вселената.

Периодичният закон на Д. И. Менделеев има общонаучно значение и е основен закон на природата.

Дмитрий Иванович Менделеев е роден през 1834 г. в Тоболск. След като завършва гимназията в Тоболск, той учи в Педагогическия институт в Санкт Петербург, който завършва със златен медал. Като студент Д. И. Менделеев започва да се занимава с научни изследвания. След като учи, прекарва две години в чужбина в лабораторията на известния химик Робърт Бунзен. През 1863 г. той е избран за професор, първо в Петербургския технологичен институт, а впоследствие и в Петербургския университет.

Менделеев провежда изследвания в областта на химическата природа на разтворите, състоянието на газовете и топлината на изгаряне на горивото. Той се интересуваше от различни проблеми на селското стопанство, минното дело, металургията, работи върху проблема за подземната газификация на горивото и изучаваше петролно инженерство. Най-значимият резултат от творческата дейност, който донесе световна слава на Д. И. Менделеев, беше откриването през 1869 г. на периодичния закон и периодичната таблица на химичните елементи. Написал е около 500 статии по химия, физика, технологии, икономика и геодезия. Той организира и беше директор на първата руска Камара за мерки и теглилки и постави началото на съвременната метрология. Изобретил общото уравнение на състоянието на идеален газ, обобщил уравнението на Клапейрон (уравнение на Клапейрон-Менделеев).

Менделеев доживява до 73 години. За постиженията си е избиран за член на 90 чуждестранни академии на науките и почетен доктор на много университети. В негова чест е кръстен 101-ият химичен елемент (Менделевий).