Tavola periodica chimica senza il nome degli elementi. Cosa sono gli elementi chimici? Sistema e caratteristiche degli elementi chimici

In natura, ci sono molte sequenze ripetute:

• Le stagioni;
• Momenti della giornata;
• giorni della settimana…

A metà del XIX secolo, DI Mendeleev notò che anche le proprietà chimiche degli elementi hanno una certa sequenza (si dice che questa idea gli sia venuta in sogno). Il risultato dei sogni miracolosi dello scienziato fu la tavola periodica degli elementi chimici, in cui D.I. Mendeleev ha disposto gli elementi chimici in ordine crescente di massa atomica. Nella tavola moderna, gli elementi chimici sono disposti in ordine crescente del numero atomico dell'elemento (il numero di protoni nel nucleo di un atomo).

Il numero atomico è mostrato sopra il simbolo di un elemento chimico, sotto il simbolo è la sua massa atomica (la somma di protoni e neutroni). Nota che la massa atomica di alcuni elementi è un numero non intero! Ricorda gli isotopi! La massa atomica è la media ponderata di tutti gli isotopi di un elemento che si trovano naturalmente in condizioni naturali.

Sotto la tabella ci sono i lantanidi e gli attinidi.

Metalli, non metalli, metalloidi

Si trovano nella tavola periodica a sinistra della linea diagonale a gradini che inizia con il boro (B) e termina con il polonio (Po) (le eccezioni sono il germanio (Ge) e l'antimonio (Sb). È facile vedere che i metalli occupano la maggior parte della tavola periodica Le principali proprietà dei metalli: solido (tranne il mercurio); brillante; buoni conduttori elettrici e termici; duttile; malleabile; dona facilmente elettroni.

Vengono chiamati gli elementi a destra della diagonale a gradini B-Po non metalli. Le proprietà dei non metalli sono direttamente opposte alle proprietà dei metalli: cattivi conduttori di calore ed elettricità; fragile; non contraffatto; non di plastica; generalmente accetta elettroni.

Metalloidi

Tra metalli e non metalli ci sono semimetalli(metalloidi). Sono caratterizzati dalle proprietà sia dei metalli che dei non metalli. I semimetalli hanno trovato la loro principale applicazione industriale nella produzione di semiconduttori, senza i quali nessun moderno microcircuito o microprocessore è inconcepibile.

Periodi e gruppi

Come accennato in precedenza, la tavola periodica è composta da sette periodi. In ogni periodo, i numeri atomici degli elementi aumentano da sinistra a destra.

Le proprietà degli elementi nei periodi cambiano sequenzialmente: così sodio (Na) e magnesio (Mg), che sono all'inizio del terzo periodo, cedono elettroni (Na cede un elettrone: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1; Mg cede due elettroni: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2). Ma il cloro (Cl), situato alla fine del periodo, prende un elemento: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5.

Nei gruppi, invece, tutti gli elementi hanno le stesse proprietà. Ad esempio, nel gruppo IA(1), tutti gli elementi dal litio (Li) al francio (Fr) donano un elettrone. E tutti gli elementi del gruppo VIIA(17) prendono un elemento.

Alcuni gruppi sono così importanti che hanno ricevuto nomi speciali. Questi gruppi sono discussi di seguito.

Gruppo IA(1). Gli atomi degli elementi di questo gruppo hanno un solo elettrone nello strato elettronico esterno, quindi donano facilmente un elettrone.

I metalli alcalini più importanti sono il sodio (Na) e il potassio (K), poiché svolgono un ruolo importante nel processo della vita umana e fanno parte dei sali.

Configurazioni elettroniche:

• Li- 1s 2 2s 1 ;
• N / a- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 ;
• K- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1

Gruppo IIA(2). Gli atomi degli elementi di questo gruppo hanno due elettroni nello strato elettronico esterno, che si arrendono anche durante le reazioni chimiche. L'elemento più importante è il calcio (Ca), la base di ossa e denti.

Configurazioni elettroniche:

• Essere- 1s 2 2s 2 ;
• mg- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 ;
• Circa- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2

Gruppo VIIA(17). Gli atomi degli elementi di questo gruppo di solito ricevono un elettrone ciascuno, perché. sullo strato elettronico esterno ci sono cinque elementi ciascuno e manca solo un elettrone al "set completo".

Gli elementi più famosi di questo gruppo sono: cloro (Cl) - fa parte del sale e della candeggina; lo iodio (I) è un elemento che svolge un ruolo importante nell'attività della ghiandola tiroidea umana.

Configurazione elettronica:

• F- 1s 2 2s 2 2p 5 ;
• Cl- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 ;
• Fr- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 5

Gruppo VIII(18). Gli atomi degli elementi di questo gruppo hanno uno strato di elettroni esterno completamente "personalizzato". Pertanto, "non hanno bisogno" di accettare elettroni. E non vogliono regalarli. Quindi - gli elementi di questo gruppo sono molto "riluttanti" ad entrare in reazioni chimiche. Per molto tempo si è creduto che non reagissero affatto (da qui il nome "inerti", cioè "inattivi"). Ma il chimico Neil Barlett ha scoperto che alcuni di questi gas, in determinate condizioni, possono ancora reagire con altri elementi.

Configurazioni elettroniche:

• Ne- 1s 2 2s 2 2p 6 ;
• Ar- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 ;
• kr- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6

Elementi di valenza nei gruppi

È facile vedere che all'interno di ciascun gruppo gli elementi sono simili tra loro nei loro elettroni di valenza (elettroni degli orbitali s e p situati sul livello energetico esterno).

I metalli alcalini hanno 1 elettrone di valenza ciascuno:

• Li- 1s 2 2s 1 ;
• N / a- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 ;
• K- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1

I metalli alcalino terrosi hanno 2 elettroni di valenza:

• Essere- 1s 2 2s 2 ;
• mg- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 ;
• Circa- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2

Gli alogeni hanno 7 elettroni di valenza:

• F- 1s 2 2s 2 2p 5 ;
• Cl- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 ;
• Fr- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 5

I gas inerti hanno 8 elettroni di valenza:

• Ne- 1s 2 2s 2 2p 6 ;
• Ar- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 ;
• kr- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6

Per ulteriori informazioni, vedere l'articolo Valenza e la tabella delle configurazioni elettroniche degli atomi degli elementi chimici per periodi.

Rivolgiamo ora la nostra attenzione agli elementi situati in gruppi con simboli IN. Si trovano al centro della tavola periodica e sono chiamati metalli di transizione.

Una caratteristica distintiva di questi elementi è la presenza di elettroni negli atomi che riempiono d-orbitali:

1. sc- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 1 ;
2. Ti- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 2

Separato dal tavolo principale si trovano lantanidi E attinidi sono i cosiddetti metalli di transizione interni. Negli atomi di questi elementi, gli elettroni si riempiono orbitali f:

1. Ce- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 4d 10 5s 2 5p 6 4f 1 5d 1 6s 2 ;
2. Gi- 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 4d 10 5s 2 5p 6 4f 14 5d 10 6s 2 6p 6 6d 2 7s 2

La tavola periodica è una delle più grandi scoperte dell'umanità, che ha permesso di semplificare la conoscenza del mondo che ci circonda e scoprire nuovi elementi chimici. È necessario per gli scolari, così come per tutti coloro che sono interessati alla chimica. Inoltre, questo schema è indispensabile in altre aree della scienza.

Questo schema contiene tutti gli elementi conosciuti dall'uomo e sono raggruppati a seconda massa atomica e numero di serie. Queste caratteristiche influenzano le proprietà degli elementi. In totale, ci sono 8 gruppi nella versione breve della tabella, gli elementi inclusi in un gruppo hanno proprietà molto simili. Il primo gruppo contiene idrogeno, litio, potassio, rame, la cui pronuncia latina in russo è cuprum. E anche argentum - argento, cesio, oro - aurum e francium. Il secondo gruppo contiene berillio, magnesio, calcio, zinco, seguito da stronzio, cadmio, bario, e il gruppo termina con mercurio e radio.

Il terzo gruppo comprende boro, alluminio, scandio, gallio, poi ittrio, indio, lantanio, e il gruppo termina con tallio e attinio. Il quarto gruppo inizia con carbonio, silicio, titanio, continua con germanio, zirconio, stagno e termina con afnio, piombo e ruterfordio. Nel quinto gruppo ci sono elementi come l'azoto, il fosforo, il vanadio, l'arsenico, il niobio, l'antimonio si trovano sotto, poi arriva il bismuto tantalio e completa il gruppo del dubnio. Il sesto inizia con l'ossigeno, seguito da zolfo, cromo, selenio, poi molibdeno, tellurio, poi tungsteno, polonio e seaborgio.

Nel settimo gruppo, il primo elemento è il fluoro, seguito da cloro, manganese, bromo, tecnezio, seguito da iodio, poi renio, astato e borio. L'ultimo gruppo è i più numerosi. Include gas come elio, neon, argon, krypton, xeno e radon. Fanno parte di questo gruppo anche i metalli ferro, cobalto, nichel, rodio, palladio, rutenio, osmio, iridio, platino. Poi vengono l'annio e il meitnerio. Elementi posizionati separatamente che si formano la serie degli attinidi e la serie dei lantanidi. Hanno proprietà simili al lantanio e all'attinio.

Questo schema include tutti i tipi di elementi, che sono divisi in 2 grandi gruppi: metalli e non metalli con proprietà diverse. Come determinare se un elemento appartiene a un particolare gruppo, aiuterà una linea condizionale, che deve essere tracciata dal boro all'astato. Va ricordato che tale linea può essere tracciata solo nella versione completa della tabella. Tutti gli elementi che si trovano al di sopra di questa linea e si trovano nei sottogruppi principali sono considerati non metalli. E quali sono inferiori, nei sottogruppi principali: i metalli. Inoltre, i metalli sono sostanze che sono dentro sottogruppi laterali. Ci sono immagini e foto speciali su cui puoi conoscere in dettaglio la posizione di questi elementi. Vale la pena notare che quegli elementi che si trovano su questa linea presentano le stesse proprietà sia dei metalli che dei non metalli.

Un elenco separato è costituito anche da elementi anfoteri, che hanno proprietà duali e possono formare 2 tipi di composti come risultato di reazioni. Allo stesso tempo, si manifestano ugualmente sia di base che proprietà acide. La predominanza di alcune proprietà dipende dalle condizioni di reazione e dalle sostanze con cui reagisce l'elemento anfotero.

Va notato che questo schema nell'esecuzione tradizionale di buona qualità è il colore. Allo stesso tempo, sono indicati diversi colori per facilitare l'orientamento sottogruppi principali e secondari. E anche gli elementi sono raggruppati in base alla somiglianza delle loro proprietà.
Tuttavia, al momento, insieme alla combinazione di colori, la tavola periodica in bianco e nero di Mendeleev è molto comune. Questo modulo viene utilizzato per la stampa in bianco e nero. Nonostante l'apparente complessità, lavorare con esso è altrettanto conveniente, date alcune sfumature. Quindi, in questo caso, è possibile distinguere il sottogruppo principale da quello secondario per differenze di tonalità ben visibili. Inoltre, nella versione a colori, sono indicati elementi con presenza di elettroni su diversi strati colori differenti.
Vale la pena notare che in un design monocolore non è molto difficile navigare nello schema. Per questo saranno sufficienti le informazioni indicate in ogni singola cella dell'elemento.

L'esame oggi è il tipo principale di test alla fine della scuola, il che significa che è necessario prestare particolare attenzione alla preparazione. Pertanto, quando si sceglie esame finale di chimica, è necessario prestare attenzione ai materiali che possono aiutare nella sua consegna. Di norma, gli scolari possono utilizzare alcune tabelle durante l'esame, in particolare la tavola periodica di buona qualità. Pertanto, affinché apporti solo benefici nei test, è necessario prestare attenzione in anticipo alla sua struttura e allo studio delle proprietà degli elementi, nonché alla loro sequenza. Devi anche imparare usa la versione in bianco e nero della tabella in modo da non incontrare alcuna difficoltà nell'esame.

Oltre alla tabella principale che caratterizza le proprietà degli elementi e la loro dipendenza dalla massa atomica, ci sono altri schemi che possono aiutare nello studio della chimica. Ad esempio, ci sono tabelle di solubilità ed elettronegatività delle sostanze. Il primo può determinare quanto è solubile un particolare composto in acqua a temperatura normale. In questo caso, gli anioni si trovano orizzontalmente: gli ioni caricati negativamente e i cationi, cioè gli ioni caricati positivamente, si trovano verticalmente. Per scoprirlo grado di solubilità di uno o di un altro composto, è necessario trovare i suoi componenti nella tabella. E nel luogo della loro intersezione ci sarà la designazione necessaria.

Se è la lettera "r", la sostanza è completamente solubile in acqua in condizioni normali. In presenza della lettera "m" - la sostanza è leggermente solubile, e in presenza della lettera "n" - quasi non si dissolve. Se è presente il segno “+”, il composto non forma precipitato e reagisce con il solvente senza lasciare residui. Se è presente un segno "-", significa che tale sostanza non esiste. A volte puoi anche vedere il segno "?" nella tabella, quindi questo significa che il grado di solubilità di questo composto non è noto con certezza. Elettronegatività degli elementi può variare da 1 a 8, esiste anche un'apposita tabella per determinare questo parametro.

Un'altra tabella utile è la serie di attività sui metalli. Tutti i metalli si trovano in esso aumentando il grado di potenziale elettrochimico. Una serie di metalli di stress inizia con il litio, finisce con l'oro. Si ritiene che più a sinistra occupa un metallo in questa fila, più è attivo nelle reazioni chimiche. Così, il metallo più attivo Il litio è considerato un metallo alcalino. L'idrogeno è presente anche alla fine dell'elenco degli elementi. Si ritiene che i metalli che si trovano dopo di esso siano praticamente inattivi. Tra questi ci sono elementi come rame, mercurio, argento, platino e oro.

Immagini della tavola periodica di buona qualità

Questo schema è uno dei più grandi successi nel campo della chimica. In cui Ci sono molti tipi di questa tabella.- una versione corta, una lunga e una extra lunga. La più comune è la tabella breve ed è comune anche la versione lunga dello schema. Vale la pena notare che la versione breve dello schema non è attualmente raccomandata da IUPAC per l'uso.
Totale era sono stati sviluppati più di cento tipi di tavoli, che differiscono per presentazione, forma e rappresentazione grafica. Sono utilizzati in vari campi della scienza o non utilizzati affatto. Attualmente, i ricercatori continuano a sviluppare nuove configurazioni di circuiti. Come opzione principale, viene utilizzato un circuito corto o lungo di ottima qualità.

Se la tavola periodica ti sembra difficile da capire, non sei il solo! Sebbene possa essere difficile comprenderne i principi, imparare a lavorarci aiuterà nello studio delle scienze naturali. Per iniziare, studia la struttura della tabella e quali informazioni possono essere apprese da essa su ciascun elemento chimico. Quindi puoi iniziare a esplorare le proprietà di ciascun elemento. E infine, usando la tavola periodica, puoi determinare il numero di neutroni in un atomo di un particolare elemento chimico.

Passi

Parte 1

La tavola periodica, o tavola periodica degli elementi chimici, inizia in alto a sinistra e termina alla fine dell'ultima riga della tavola (in basso a destra). Gli elementi nella tabella sono disposti da sinistra a destra in ordine crescente del loro numero atomico. Il numero atomico ti dice quanti protoni ci sono in un atomo. Inoltre, all'aumentare del numero atomico, aumenta anche la massa atomica. Pertanto, dalla posizione di un elemento nella tavola periodica, puoi determinare la sua massa atomica.

Come puoi vedere, ogni elemento successivo contiene un protone in più rispetto all'elemento che lo precede. Questo è ovvio quando si guardano i numeri atomici. I numeri atomici aumentano di uno mentre ti sposti da sinistra a destra. Poiché gli elementi sono disposti in gruppi, alcune celle della tabella rimangono vuote.

• Ad esempio, la prima riga della tabella contiene l'idrogeno, che ha numero atomico 1, e l'elio, che ha numero atomico 2. Tuttavia, sono agli estremi opposti perché appartengono a gruppi diversi.

1. Informazioni sui gruppi che includono elementi con proprietà fisiche e chimiche simili. Gli elementi di ciascun gruppo si trovano nella corrispondente colonna verticale. Di norma, sono indicati dallo stesso colore, che aiuta a identificare elementi con proprietà fisiche e chimiche simili e a prevederne il comportamento. Tutti gli elementi di un particolare gruppo hanno lo stesso numero di elettroni nel guscio esterno.

   • L'idrogeno può essere attribuito sia al gruppo dei metalli alcalini che al gruppo degli alogeni. In alcune tabelle è indicato in entrambi i gruppi.
   • Nella maggior parte dei casi, i gruppi sono numerati da 1 a 18 ei numeri sono posizionati in cima o in fondo alla tabella. I numeri possono essere dati in numeri romani (es. IA) o arabi (es. 1A o 1).
   • Quando ti sposti lungo la colonna dall'alto verso il basso, dicono che stai "navigando nel gruppo".

2. Scopri perché ci sono celle vuote nella tabella. Gli elementi sono ordinati non solo in base al loro numero atomico, ma anche in base ai gruppi (gli elementi dello stesso gruppo hanno proprietà fisiche e chimiche simili). Questo rende più facile capire come si comporta un elemento. Tuttavia, all'aumentare del numero atomico, gli elementi che rientrano nel gruppo corrispondente non vengono sempre trovati, quindi nella tabella ci sono celle vuote.

   • Ad esempio, le prime 3 righe hanno celle vuote, poiché i metalli di transizione si trovano solo dal numero atomico 21.
   • Gli elementi con numeri atomici da 57 a 102 appartengono agli elementi delle terre rare e di solito sono collocati in un sottogruppo separato nell'angolo in basso a destra della tabella.

3. Ogni riga della tabella rappresenta un periodo. Tutti gli elementi dello stesso periodo hanno lo stesso numero di orbitali atomici in cui si trovano gli elettroni negli atomi. Il numero di orbitali corrisponde al numero del periodo. La tabella contiene 7 righe, ovvero 7 periodi.

   • Ad esempio, gli atomi degli elementi del primo periodo hanno un orbitale e gli atomi degli elementi del settimo periodo hanno 7 orbitali.
   • Di norma, i periodi sono indicati da numeri da 1 a 7 a sinistra della tabella.
   • Mentre ti muovi lungo una linea da sinistra a destra, si dice che stai "scorrendo un punto".

4. Impara a distinguere tra metalli, metalloidi e non metalli. Comprenderai meglio le proprietà di un elemento se riesci a determinare a quale tipo appartiene. Per comodità, nella maggior parte delle tabelle, metalli, metalloidi e non metalli sono indicati con colori diversi. I metalli sono a sinistra e i non metalli sono a destra del tavolo. I metalloidi si trovano tra di loro.

   Parte 2

   Designazioni degli elementi

   1. Ogni elemento è designato da una o due lettere latine. Di norma, il simbolo dell'elemento viene visualizzato a caratteri cubitali al centro della cella corrispondente. Un simbolo è un nome abbreviato per un elemento che è lo stesso nella maggior parte delle lingue. Quando si fanno esperimenti e si lavora con equazioni chimiche, i simboli degli elementi sono comunemente usati, quindi è utile ricordarli.

      • Tipicamente, i simboli degli elementi sono una scorciatoia per il loro nome latino, sebbene per alcuni elementi, in particolare quelli scoperti di recente, derivino dal nome comune. Ad esempio, l'elio è indicato dal simbolo He, che è vicino al nome comune nella maggior parte delle lingue. Allo stesso tempo, il ferro è designato come Fe, che è un'abbreviazione del suo nome latino.

   2. Prestare attenzione al nome completo dell'elemento, se presente nella tabella. Questo "nome" dell'elemento è usato nei testi normali. Ad esempio, "elio" e "carbonio" sono i nomi degli elementi. Di solito, anche se non sempre, i nomi completi degli elementi sono riportati sotto il loro simbolo chimico.

      • A volte i nomi degli elementi non sono indicati nella tabella e vengono forniti solo i loro simboli chimici.

   3. Trova il numero atomico. Di solito il numero atomico di un elemento si trova nella parte superiore della cella corrispondente, al centro o nell'angolo. Può anche apparire sotto il simbolo o il nome dell'elemento. Gli elementi hanno numeri atomici da 1 a 118.

      • Il numero atomico è sempre un numero intero.

   4. Ricorda che il numero atomico corrisponde al numero di protoni in un atomo. Tutti gli atomi di un elemento contengono lo stesso numero di protoni. A differenza degli elettroni, il numero di protoni negli atomi di un elemento rimane costante. Altrimenti, sarebbe venuto fuori un altro elemento chimico!

Tutti gli elementi chimici possono essere caratterizzati a seconda della struttura dei loro atomi, nonché dalla loro posizione nel sistema periodico di D.I. Mendeleev. Di solito, le caratteristiche di un elemento chimico sono date secondo il seguente schema:

• indicare il simbolo dell'elemento chimico, nonché il suo nome;
• in base alla posizione dell'elemento nel sistema periodico di D.I. Mendeleev indica il suo numero ordinale, periodo e gruppo (tipo di sottogruppo) in cui si trova l'elemento;
• in base alla struttura dell'atomo, indicare la carica nucleare, il numero di massa, il numero di elettroni, protoni e neutroni nell'atomo;
• annotare la configurazione elettronica e indicare gli elettroni di valenza;
• disegnare formule grafiche elettroniche per gli elettroni di valenza negli stati fondamentali ed eccitati (se possibile);
• indicare la famiglia dell'elemento, nonché il suo tipo (metallico o non metallico);
• indicare le formule degli ossidi e idrossidi superiori con una breve descrizione delle loro proprietà;
• indicano i valori degli stati di ossidazione minimo e massimo di un elemento chimico.

Caratteristiche di un elemento chimico usando l'esempio del vanadio (V)

Considera le caratteristiche di un elemento chimico usando l'esempio del vanadio (V) secondo il piano sopra descritto:

1. V - vanadio.

2. Numero ordinale - 23. L'elemento è nel 4 ° periodo, nel gruppo V, sottogruppo A (principale).

3. Z=23 (carica nucleare), M=51 (numero di massa), e=23 (numero di elettroni), p=23 (numero di protoni), n=51-23=28 (numero di neutroni).

4. 23 V 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 3 4s 2 – configurazione elettronica, elettroni di valenza 3d 3 4s 2 .

5. Stato di base

stato eccitato

6. elemento d, metallo.

7. L'ossido più alto - V 2 O 5 - presenta proprietà anfotere, con una predominanza di acido:

V 2 O 5 + 2NaOH \u003d 2NaVO 3 + H 2 O

V 2 O 5 + H 2 SO 4 \u003d (VO 2) 2 SO 4 + H 2 O (pH<3)

Il vanadio forma idrossidi della seguente composizione V(OH) 2 , V(OH) 3 , VO(OH) 2 . V(OH) 2 e V(OH) 3 sono caratterizzati da proprietà basiche (1, 2) e VO(OH) 2 ha proprietà anfotere (3, 4):

V (OH) 2 + H 2 SO 4 \u003d VSO 4 + 2H 2 O (1)

2 V (OH) 3 + 3 H 2 SO 4 \u003d V 2 (SO 4) 3 + 6 H 2 O (2)

VO(OH)2 + H2SO4 = VOSO4 + 2H2O (3)

4 VO (OH) 2 + 2KOH \u003d K 2 + 5 H 2 O (4)

8. Stato di ossidazione minimo "+2", massimo - "+5"

Esempi di risoluzione dei problemi

ESEMPIO 1

ESEMPIO 2

Un elemento chimico è un termine collettivo che descrive un insieme di atomi di una sostanza semplice, cioè uno che non può essere suddiviso in componenti più semplici (secondo la struttura delle loro molecole). Immagina di ricevere un pezzo di ferro puro con la richiesta di suddividerlo in componenti ipotetici utilizzando qualsiasi dispositivo o metodo mai inventato dai chimici. Tuttavia, non puoi fare nulla, il ferro non sarà mai diviso in qualcosa di più semplice. Una sostanza semplice - il ferro - corrisponde all'elemento chimico Fe.

Definizione teorica

Il fatto sperimentale sopra osservato può essere spiegato con la seguente definizione: un elemento chimico è un insieme astratto di atomi (non molecole!) della corrispondente sostanza semplice, cioè di atomi dello stesso tipo. Se ci fosse un modo per guardare ciascuno dei singoli atomi nel pezzo di ferro puro di cui sopra, allora sarebbero tutti uguali: atomi di ferro. Al contrario, un composto chimico, come l'ossido di ferro, contiene sempre almeno due diversi tipi di atomi: atomi di ferro e atomi di ossigeno.

Termini che dovresti conoscere

Massa atomica: la massa di protoni, neutroni ed elettroni che compongono un atomo di un elemento chimico.

numero atomico: il numero di protoni nel nucleo dell'atomo di un elemento.

simbolo chimico: una lettera o una coppia di lettere latine che rappresentano la designazione dell'elemento dato.

Composto chimico: una sostanza costituita da due o più elementi chimici combinati tra loro in una certa proporzione.

Metallo: Un elemento che perde elettroni nelle reazioni chimiche con altri elementi.

Metalloide: Un elemento che reagisce a volte come un metallo ea volte come un non-metallo.

Metalloide: un elemento che cerca di ottenere elettroni in reazioni chimiche con altri elementi.

Sistema periodico degli elementi chimici: un sistema per classificare gli elementi chimici in base al loro numero atomico.

elemento sintetico: quello che si ottiene artificialmente in laboratorio, e di solito non si trova in natura.

Elementi naturali e sintetici

Novantadue elementi chimici si trovano naturalmente sulla Terra. Il resto è stato ottenuto artificialmente nei laboratori. Un elemento chimico sintetico è tipicamente il prodotto di reazioni nucleari in acceleratori di particelle (dispositivi utilizzati per aumentare la velocità di particelle subatomiche come elettroni e protoni) o reattori nucleari (dispositivi utilizzati per controllare l'energia rilasciata nelle reazioni nucleari). Il primo elemento sintetico ottenuto con numero atomico 43 fu il tecnezio, scoperto nel 1937 dai fisici italiani C. Perrier e E. Segre. A parte il tecnezio e il promezio, tutti gli elementi sintetici hanno nuclei più grandi di quelli dell'uranio. L'ultimo elemento sintetico da nominare è il livermorio (116), e prima ancora il flerovio (114).

Due dozzine di elementi comuni e importanti

* Se il valore non è specificato, l'elemento è inferiore allo 0,1%.

Big Bang come causa principale della formazione della materia

Quale elemento chimico è stato il primo nell'universo? Gli scienziati ritengono che la risposta a questa domanda risieda nelle stelle e nei processi con cui si formano le stelle. Si ritiene che l'universo abbia avuto origine in un momento compreso tra 12 e 15 miliardi di anni fa. Fino a questo momento, nulla di ciò che esiste, tranne l'energia, è concepito. Ma è successo qualcosa che ha trasformato questa energia in un'enorme esplosione (il cosiddetto Big Bang). Nei secondi successivi al Big Bang, la materia ha cominciato a formarsi.

Le prime forme di materia più semplici ad apparire furono i protoni e gli elettroni. Alcuni di loro sono combinati in atomi di idrogeno. Quest'ultimo è costituito da un protone e un elettrone; è l'atomo più semplice che possa esistere.

Lentamente, per lunghi periodi di tempo, gli atomi di idrogeno hanno cominciato a riunirsi in certe regioni dello spazio, formando nubi dense. L'idrogeno in queste nuvole è stato trascinato in formazioni compatte dalle forze gravitazionali. Alla fine queste nubi di idrogeno sono diventate abbastanza dense da formare stelle.

Stelle come reattori chimici di nuovi elementi

Una stella è semplicemente una massa di materia che genera l'energia delle reazioni nucleari. La più comune di queste reazioni è la combinazione di quattro atomi di idrogeno per formare un atomo di elio. Non appena le stelle iniziarono a formarsi, l'elio divenne il secondo elemento ad apparire nell'universo.

Man mano che le stelle invecchiano, passano dalle reazioni nucleari idrogeno-elio ad altri tipi. In essi, gli atomi di elio formano atomi di carbonio. Successivamente gli atomi di carbonio formano ossigeno, neon, sodio e magnesio. Ancora più tardi, il neon e l'ossigeno si combinano tra loro per formare il magnesio. Man mano che queste reazioni continuano, si formano sempre più elementi chimici.

I primi sistemi di elementi chimici

Oltre 200 anni fa, i chimici iniziarono a cercare modi per classificarli. A metà del diciannovesimo secolo erano noti circa 50 elementi chimici. Una delle domande che i chimici cercavano di risolvere. ridotto a quanto segue: un elemento chimico è una sostanza completamente diversa da qualsiasi altro elemento? O alcuni elementi sono in qualche modo collegati ad altri? Esiste una legge comune che li unisca?

I chimici hanno proposto vari sistemi di elementi chimici. Così, ad esempio, il chimico inglese William Prout nel 1815 suggerì che le masse atomiche di tutti gli elementi sono multipli della massa dell'atomo di idrogeno, se lo prendiamo uguale a uno, cioè devono essere numeri interi. A quel tempo, le masse atomiche di molti elementi erano già state calcolate da J. Dalton in relazione alla massa dell'idrogeno. Tuttavia, se questo è approssimativamente il caso di carbonio, azoto, ossigeno, allora il cloro con una massa di 35,5 non rientrava in questo schema.

Il chimico tedesco Johann Wolfgang Dobereiner (1780-1849) dimostrò nel 1829 che tre elementi del cosiddetto gruppo alogeno (cloro, bromo e iodio) potevano essere classificati in base alle loro masse atomiche relative. Il peso atomico del bromo (79,9) risultò essere quasi esattamente la media dei pesi atomici del cloro (35,5) e dello iodio (127), ovvero 35,5 + 127 ÷ 2 = 81,25 (vicino a 79,9). Questo è stato il primo approccio alla costruzione di uno dei gruppi di elementi chimici. Doberiner scoprì altre due triadi di elementi simili, ma non riuscì a formulare una legge periodica generale.

Come è apparsa la tavola periodica degli elementi chimici?

La maggior parte dei primi schemi di classificazione non ebbe molto successo. Poi, intorno al 1869, quasi la stessa scoperta fu fatta da due chimici quasi contemporaneamente. Il chimico russo Dmitri Mendeleev (1834-1907) e il chimico tedesco Julius Lothar Meyer (1830-1895) proposero di organizzare elementi che hanno proprietà fisiche e chimiche simili in un sistema ordinato di gruppi, serie e periodi. Allo stesso tempo, Mendeleev e Meyer hanno sottolineato che le proprietà degli elementi chimici si ripetono periodicamente a seconda del loro peso atomico.

Oggi, Mendeleev è generalmente considerato lo scopritore della legge periodica perché ha fatto un passo che Meyer non ha fatto. Quando tutti gli elementi si trovavano nella tavola periodica, vi apparivano delle lacune. Mendeleev predisse che si trattava di siti per elementi che non erano ancora stati scoperti.

Tuttavia, è andato anche oltre. Mendeleev ha predetto le proprietà di questi elementi non ancora scoperti. Sapeva dove si trovavano sulla tavola periodica, quindi poteva prevedere le loro proprietà. È interessante notare che ogni elemento chimico previsto da Mendeleev, il futuro gallio, scandio e germanio, fu scoperto meno di dieci anni dopo la pubblicazione della legge periodica.

Forma abbreviata della tavola periodica

Ci sono stati tentativi di calcolare quante varianti della rappresentazione grafica del sistema periodico sono state proposte da diversi scienziati. Si è rivelato essere più di 500. Inoltre, l'80% del numero totale di opzioni sono tabelle e il resto sono forme geometriche, curve matematiche, ecc. Di conseguenza, quattro tipi di tabelle hanno trovato un'applicazione pratica: breve, semi -lungo, lungo e scala (piramidale). Quest'ultimo è stato proposto dal grande fisico N. Bohr.

La figura seguente mostra la forma abbreviata.

In esso, gli elementi chimici sono disposti in ordine crescente di numero atomico da sinistra a destra e dall'alto verso il basso. Quindi, il primo elemento chimico della tavola periodica, l'idrogeno, ha numero atomico 1 perché i nuclei degli atomi di idrogeno contengono uno ed un solo protone. Allo stesso modo, l'ossigeno ha un numero atomico di 8, poiché i nuclei di tutti gli atomi di ossigeno contengono 8 protoni (vedi figura sotto).

I principali frammenti strutturali del sistema periodico sono periodi e gruppi di elementi. In sei periodi tutte le celle sono piene, il settimo non è ancora completato (gli elementi 113, 115, 117 e 118, sebbene sintetizzati in laboratorio, non sono ancora stati ufficialmente registrati e non hanno nomi).

I gruppi sono divisi in sottogruppi principale (A) e secondario (B). Gli elementi dei primi tre periodi, contenenti ciascuno una linea di serie, sono inclusi esclusivamente nei sottogruppi A. I restanti quattro periodi includono due righe ciascuno.

Gli elementi chimici nello stesso gruppo tendono ad avere proprietà chimiche simili. Quindi, il primo gruppo è costituito da metalli alcalini, il secondo - terra alcalina. Gli elementi nello stesso periodo hanno proprietà che cambiano lentamente da un metallo alcalino a un gas nobile. La figura seguente mostra come cambia una delle proprietà - raggio atomico - per i singoli elementi nella tabella.

Forma a lungo periodo della tavola periodica

È mostrato nella figura sottostante ed è diviso in due direzioni, per righe e per colonne. Ci sono sette righe di periodo, come nella forma abbreviata, e 18 colonne, chiamate gruppi o famiglie. Infatti l'aumento del numero dei gruppi da 8 in forma breve a 18 in forma lunga si ottiene ponendo tutti gli elementi in periodi a partire dal 4°, non in due, ma in una riga.

Per i gruppi vengono utilizzati due diversi sistemi di numerazione, come mostrato nella parte superiore della tabella. Il sistema numerico romano (IA, IIA, IIB, IVB, ecc.) è stato tradizionalmente popolare negli Stati Uniti. Un altro sistema (1, 2, 3, 4, ecc.) è tradizionalmente utilizzato in Europa ed è stato raccomandato per l'uso negli Stati Uniti alcuni anni fa.

L'aspetto delle tavole periodiche nelle figure sopra è un po' fuorviante, come con qualsiasi tavola pubblicata. La ragione di ciò è che i due gruppi di elementi mostrati in fondo alle tabelle dovrebbero in realtà trovarsi al loro interno. I lantanidi, ad esempio, appartengono al periodo 6 tra il bario (56) e l'afnio (72). Inoltre, gli attinidi appartengono al periodo 7 tra radio (88) e ruterfordio (104). Se fossero incollati su un tavolo, sarebbe troppo largo per stare su un pezzo di carta o su una carta da parati. Pertanto, è consuetudine posizionare questi elementi nella parte inferiore del tavolo.