Četvrta perioda periodnog sustava. Građa atoma kalija Kojim elementom počinje 4. period

DEFINICIJA

Kalij- prvi element četvrtog razdoblja. Nalazi se u I. skupini glavne (A) podskupine periodnog sustava elemenata.

Odnosi se na elemente s - obitelji. Metal. Metalni elementi uključeni u ovu skupinu zajednički se nazivaju alkalnim. Oznaka - K. Redni broj - 19. Srodnik atomska masa- 39.102 amu

Elektronska struktura atoma kalija

Atom kalija sastoji se od pozitivno nabijene jezgre (+19), unutar koje se nalazi 19 protona i 20 neutrona, a 19 elektrona giba se u 4 orbite.

Sl. 1. Shema strukture atoma kalija.

Distribucija elektrona u orbitalama je sljedeća:

1s 2 2s 2 2str 6 3s 2 3str 6 4s 1 .

Vanjska energetska razina atoma kalija sadrži 1 elektron, koji je valencija. Oksidacijsko stanje kalija je +1. Energetski dijagram osnovnog stanja ima sljedeći oblik:

Uzbuđeno stanje unatoč prisutnosti praznog 3 str- i 3 d- nema orbitala.

Primjeri rješavanja problema

PRIMJER 1

Vježbajte Atom elementa ima sljedeću elektroničku konfiguraciju 1 s 2 2s 2 2str 6 3s 2 3str 6 3d 10 4s 2 4str 3 . Navedite: a) nuklearni naboj; b) broj dovršenih energetskih razina u elektronskoj ljusci ovog atoma; c) najveći mogući stupanj oksidacije; d) valencija atoma u kombinaciji s vodikom.
Riješenje Da bismo odgovorili na ova pitanja, prvo moramo definirati ukupni broj elektrona u atomu kemijski element. To se može učiniti zbrajanjem svih elektrona prisutnih u atomu, bez uzimanja u obzir njihove raspodjele po energetskim razinama:

2+2+6+2+6+10+2+3 = 33.

Ovo je arsen (As). Sada odgovorimo na pitanja:

a) naboj jezgre je +33;

b) atom ima četiri razine, od kojih su tri potpune;

c) napišite energetski dijagram za valentne elektrone atoma arsena u osnovnom stanju.

Arsen je sposoban prijeći u pobuđeno stanje: elektrone s- podrazine se pare i jedna od njih ide u praznu d-orbitalni.

Pet nesparenih elektrona pokazuje da je maksimalno moguće oksidacijsko stanje arsena +5;

d) Valencija arsena u kombinaciji s vodikom je III (AsH 3).

Duga razdoblja Mendeljejeva sustava, uključujući i takozvane interkalirane dekade, sadrže po deset elemenata, za koje je broj elektrona u vanjskoj ljusci dva (dva elektrona) i koji se razlikuju samo po broju elektrona u drugi vani ljuska. Takvi elementi su npr. skandij u cink ili itrij u kadmij.

Ljuska druga izvana igra manju ulogu u manifestaciji kemijskih svojstava od vanjske ljuske, jer je veza elektrona vanjske ljuske s jezgrom slabija nego u drugi vani. Stoga se elementi u čijim su atomima vanjske ljuske građene na isti način, a razlikuju se samo druge vanjske ljuske, znatno se manje razlikuju jedni od drugih po kemijskim svojstvima od elemenata s različitom građom vanjskih ljuski. Dakle, svi elementi interkalarnih dekada, koji zajedno tvore takozvane bočne podskupine glavnih osam grupa Mendeljejeva sustava, su metali; svi su karakterizirani promjenjivom valencijom. NA šesto razdoblje Mendeljejevljevi sustavi, osim interkalirane dekade, postoji još 14 elemenata nakon lantana, kod kojih se razlika u strukturi elektronskih ljuski očituje samo u trećoj elektronskoj ljusci izvana (ispunjavanje /-mjesta u četvrtoj ljusci u prisustvu ispunjena mjesta Ovi elementi (lantanoidi) na -23

Kao rezultat pokusa za određivanje naboja atomskih jezgri, do 4. godine ukupan broj poznatih elemenata - od vodika (Z = 1) do urana (Z = 92) - iznosio je 86. Šest elemenata s atomski brojevi= 43, 61, 72, 75, 85, 87. Međutim, unatoč tim prazninama, već je bilo jasno da bi u prvom razdoblju Mendelejevljevog sustava trebala postojati dva elementa - vodik i helij, u 2. i trećem - osam elemenata svaki, u četvrtom i petom - osamnaest, u šestom - trideset i dva elementa.13

Prije rasvjetljavanja strukture šeste periode Mendeljejeva sustava, među elementima rijetkih zemalja tragalo se za elementom broj 72, a čak su i pojedini znanstvenici najavljivali otkriće ovog elementa. Kad je postalo jasno da šesto razdoblje Mendeljejeva sustava sadrži 32 elementa, od kojih su 14 rijetke zemlje, N. Bohr je istaknuo da je element br. 72 već iza rijetkih zemalja, u četvrtoj skupini, te je, kako je očekivao Mendeljejev, analog cirkonija.

Slično, Bohr je istaknuo da je element 75 u sedmoj skupini i da je Mendeljejevljev predviđeni analog mangana. Doista, 3. godine u rudama cirkona otkriven je element br. 72, nazvan hafnij, i pokazalo se da je sve ono što se prije nazivalo cirkonijem zapravo mješavina cirkonija i hafnija.

Iste godine pokrenute su pretrage elementa br. 75 u raznim mineralima, gdje se na temelju odnosa s manganom očekivala prisutnost ovog elementa. Kemijske operacije za izolaciju ovog elementa također su se temeljile na njegovoj pretpostavljenoj sličnosti svojstava s manganom. Potraga je kulminirala 5. godine otkrićem novog elementa nazvanog renij.24

Ali time još nisu iscrpljene sve mogućnosti umjetne proizvodnje novih elemenata. Granicu periodnog sustava u području lakih jezgri daje vodik, jer ne može postojati element s nuklearnim nabojem manjim od jedan.


Ali u području teških jezgri tu granicu nikako ne postavlja uran. Istina, nepostojanje elemenata težih od urana u prirodi samo ukazuje na to da su vremena poluraspada takvih elemenata mnogo kraća od starosti Zemlje. Stoga, među tri stabla prirodnih radioaktivni raspad, uključujući izotope s masenim brojevima A = 4n, 4n--2 i 4 4-3, samo su grane koje počinju s dugotrajnim izotopima Tb, i 2 i 2 i 2 i sve kratkoperiodične grane, slikovito rečeno, presušile i otpalo u pradavna vremena. Osim toga, četvrto stablo radioaktivnog raspada, uključujući izotope s masenim brojevima A = 4ga + 1, potpuno se osušilo i umrlo, ako je ikada bilo izotopa ove serije na Zemlji.
Kao što znate, četvrta i peta perioda Mendeljejeva sustava sadrže po 18 elemenata, dok šesta period sadrži 32 elementa, jer se između elementa treće skupine lantana (br. 57) i elementa četvrte skupine hafnija (br. 72) nalazi je još četrnaest elemenata rijetkih zemalja sličnih lantanu.

Nakon pojašnjenja strukture sedme periode sustava D. I. Mendeljejeva, postalo je jasno da u periodnom sustavu nakon prve periode od dva elementa slijede dvije periode od osam elemenata, zatim dvije periode od osamnaest elemenata i dvije periode od trideset elemenata. dva elementa. U 2. takvo razdoblje koje treba završiti stihijom. svezak br., dok nedostaje još sedamnaest elemenata, od kojih dva nisu dovoljna za kompletiranje familije aktinoida, a element br. već bi se trebao nalaziti u četvrtoj skupini periodnog sustava, kao analog hafnija.

Kod n + / = 5 popunjene su razine n = 3, 1 = 2 (M), n = 4, / = 1 (4p) i na kraju n = 5, / = 0 (55). Ako se prije kalcija punjenje elektroničkih razina odvijalo uzlaznim redoslijedom broja elektronskih ljuski (15, 25, 2p, 3s, 3p, 45), tada je nakon popunjavanja 5 mjesta četvrte elektronske ljuske, umjesto da se nastavi s popunite ovu ljusku /7-elektronima, punjenje prethodne, treće, ljuske - elektronima. Ukupno, svaka ljuska može sadržavati, kao što je jasno iz onoga što je gore rečeno, 10 elektrona. Sukladno tome, nakon kalcija u periodnom sustavu slijedi 10 elemenata od skandijuma (3 452) do cinka (3 452), u čijim je atomima ispunjen -sloj treće ljuske, a tek onda p-sloj četvrte. ljuska je ispunjena - od galija (3 (Ncz p) do kriptona 3dShz p). U rubidiju i stronciju, koji započinju petu periodu, pojavljuju se 55 i 552 elektrona.19

Istraživanja posljednjih petnaest godina dovela su do umjetne proizvodnje niza kratkotrajnih. izotopa jezgri elemenata od žive do urana, do uskrsnuća roditelja urana, protaktinija i torija, davno mrtvih u prirodi - transuranijevih elemenata od broja 93 do broja - i do rekonstrukcije četvrtog niza raspada, uključujući izotope s masenim brojevima /4 = 4r- -1. Taj se niz uvjetno može nazvati nizom raspada neptunija, jer je najdugovječniji u nizu izotop elementa br. 93 - čije je vrijeme poluraspada blizu 2 milijuna godina.

Šesta perioda počinje popunjavanjem dva mjesta za s-elektrone u šestoj ljusci, tako da struktura vanjskih ljuski atoma elementa br. 56 - barija - ima oblik 4s j0 d 05s2p66s2. Očito je da kod daljnje povećanje broja elektrona u atomima elemenata koji slijede nakon barija, ljuske mogu biti ispunjene ili s 4/-, ili bd-, ili, konačno, br-elektrona. Već u četvrtoj i petoj trećini Mendeljejevljevi sustavi, koji sadrži 18 elemenata, popunjavajući d-mjesta drugi vani ljuske nastale prije popunjavanja p-mjesta vanjske ljuske. Dakle u šesto razdoblje popunjavanje 6/7-mjesta počinje tek s elementom br.81-talij.- U atomima dvadeset i četiri elementa koji se nalaze između barija i talija, četvrta ljuska ispunjena je /-elektronima, a peta ljuska d- elektroni.

Obrasci promjena aktivnosti d-elemenata u razdoblju

Kategorije

Odaberite rubriku 1. FIZIKALNA I KEMIJSKA SVOJSTVA NAFTE, PRIRODNOG PLINA 3. OSNOVE RAZVOJA I EKSPLOATACIJE NAFTNIH POLJA 3.1. Fontanski rad naftnih bušotina 3.4. Rad bušotina potopnom elektrocentrifugom 3.6. Koncept razvoja naftnih i plinskih bušotina 7. Metode utjecaja na usisnu zonu slojeva Glavni čvorovi pločastog ispitivanja motora s rijetkim skeletom Hitni i posebni načini električnog rada jedinica za popravku i bušenje bušotina Analiza uzroci niskopodnih sustava remonta bušotina bušotina Ustvay asfaltno-parafinske naslage bez rubrika IZGARAVANJE PLINOVA BEZ DIMANJA BEZDIMNE PUMPNE JEDINICE BEZ BUŠINE blogun JEDINICE CIRKULACIJSKIH SUSTAVA. Borba protiv hidrata Borba protiv taloženja parafina u podiznim cijevima bušenje bočnih cijevi bušenje kosih i horizontalnih bušotina bušenje bušotina bušenje kolona bušenje Autorski ključevi bušaći agregati i instalacije za istražna bušenja bušaće pumpe bušaće pumpe bušaće čahure bušaće čahure u višegod. pragovi (MMP) VENTILI. VRSTE HETEROGENOSTI U STRUKTURI NAFTNIH LEŽIŠTA Vrste bušotina VIJČANE URANJIVE PUMPE S POGONOM NA PAKALO SADRŽAJ VLAGE I HIDRATATI SASTAVA PRIRODNOG PLINA HIDRAT Utjecaj razni faktori O karakteristikama STR-a, pitanjima optimizacije rada plastičnog sustava-UEC, izboru opreme i načinu rada UECN-a odabiru stroja za plin-kamene gaslift rad gaslift rad naftnih bušotina Gazlift metoda proizvodnja nafte i plina i plinskih polja i njihova svojstva hidratizacija u bušotinama plinskog kondenzata u sustavu elektromotor hidrohogker GKSh-1500MT hidraulična pumpa pumpa Poglavlje 8. Sredstva i metode gradacije i verifikacije komercijalnih sustava Dubinske pumpe Horizontalno bušenje planinsko-geološki uvjeti bušenja nafte i plinske bušotine granulometrijski (mehanički) sastav udaljenih vrsta nafte i plina Diafragmen električne pumpe diesel-gerry CAT-450 DIESEL I DIESEL-HIDRAULIČNE JEDINICE DINAMOMETRANJE DONJIH POGONSKIH JEDINICA S LMP STRUKTURAMA JSC "ORENBURGNEFT" proizvodnja nafte proizvodnja nafte u kompliciranim uvjetima NAFTA PROIZVODNJA UZ PRIMJENU SHSN TEKUĆINSKIH MJERAČA MOTORI U BUŠOTINI Ubrizgavanje otopina kiselina u bušotinu ZAPORNI VENTILI. Zaštita opreme naftne industrije od korozije zaštita od korozije ulja reflektirajuća oprema Promjena toka bušotine Mjerenje tlaka, protoka, protoka tekućine, plina i pare mjerenje količine tekućina i plinova mjerenje protoka tekućina, plinova i para mjerenje razine tekućina mjerenja jeftinih informacijskih tehnologija u proizvodnji nafte i plina ispitivanje bušotinskih električnih grijača bušotinskih crpnih bušotina ISTRAŽIVANJE UČINKOVITOSTI kabel UETsN remont bušotina Kompleks opreme tip KOS i KOS1 PROJEKTIRANJE PUMPE S VIJČANOM PROJEKTIRANJE VENTILNOG SKLOPOVA korozija Dizalice. LIJEVANJE BUŠOTINA KTPPN RAZDJELNIKI Izgled klatna Mjere sigurnosti pri pripremi kiselinskih otopina METODE PRORAČUNA BUŠIONIH STUPOVA METODE BORBE S PARAFINSKIM TALOGAMA U ISPIRNIM BUŠOTINAMA Metode utjecaja na zonu dna bušotine za povećanje iscrpka nafte METODE I ALATI ZA MJERENJE RAZINE TEKUĆINA. Metode neizravnih mjerenja tlaka metode Metode za uklanjanje soli mehanizmi pomicanja i usmjeravanja bušaćih postrojenja mehanizmi pomicanja i usmjeravanja mehanizama tijekom operacija okidanja tijekom bušenja pod opterećenjem, rada zemaljske opreme crpne bušotine pumpne i kompresorske cijevi Nefts i naftni proizvodi news portal Nova tehnološka i tehnička Osiguranje ekološke sigurnosti proizvodnih procesa Oprema Gazlift bušotine Oprema za mehanizaciju pokretačkih operacija Oprema za naftu i plin Oprema za istodobne odvojene operatere Oprema za osiguranje otvorenih fontana opće namjene Oprema bačve bušotine, Dovršena oprema za bušenje ušća kompresorski bunari, bunari bunara, usta bunara bunara za bunar za bunar ESP rad FONTANA BUNAR OPREMA smo stvaranje hidrata i metode borbe protiv kristalinerata u naftnim bušotinama Opći pojmovi podzemnog i remonta Opći pojmovi izgradnje bušotina ograničenje plastičnog protoka vode Opasni i štetni fizikalni čimbenici koji određuju pritisak na izlaz perspektivnih horizonata Optimizacija radni način rada dna dna od Fleksibilni vučni element Ovladavanje i ispitivanje bušotina Ovladavanje i puštanje u rad fontanskih bušotina komplikacije u procesu produbljivanja bušotine osnovni pojmovi i odredbe Osnovni pojmovi i odredbe osnovni podaci o nafti, plinu i plinsko kondenzacijski Osnove hidrauličkog proračuna u bušenju osnove nafte i dodavanja osnove za projektiranje usmjerenih bušotina osnove industrijske sigurnosti, čišćenje osnove BUŠENJE BUNOTINE OD MULJA PROČIŠĆAVANJE POVETNIH PLINOVA lemljenje i navarivanje HIDROMEHANIČKI DVOPLOŠTNI PAKER PGMD1 HIDROMEHANIČKI, HIDRAULIČKI I MEHANIČKI PAKERI ZA ISPITIVANJE Stupovi Pakeri gumeno-metalnog stropa PRMP-1 Pakeri i ankeri Parametri i kompletnost cirkulacijskih sustava Parametri tale blokova za rad s APS-om Primarno otvaranje proizvodnih slojeva Primarne metode cementiranja mobilnih crpnih postrojenja i agregata Prerada trap ulja (nafta i ulja) Periodični gaslift Izgledi za korištenje dna povećavaju UČINKOVITOST RADA SPC pumpi Uranjanje pumpi ispod dinamičke razine Podzemna oprema protočnih bušotina PODIZANJE VISKOZNE TEKUĆINE KROZ BUNAR PRSTENASTI ALATI ZA RAZBIJANJE STIJENA KLIPNI MJERILA STVARANJE SOLI PR Teorijska osnova sigurnost tehnike mjerenja potrošnje Tehnička fizika Trajektorija kretanja crne crne cijevi Cijevne indikacije za proračun struja kratkog spoja Uvjeti protoka tekućine i plina u bušotine instalacije hidroforskih pumpi za proizvodnju potopnih spiralnih električnih pumpi instalacije potopnih dijafragmalnih pumpi Ustvoi Estate bušaće cijevi UET-a UECN u potpunosti čimbenici koji utječu u potpunosti čimbenici koji utječu u potpunosti čimbenici koji utječu u potpunosti čimbenici koji utječu Intenzitet stvaranja APO Fizičko-mehanička svojstva pasmina-sakupljača Fizička karakteristika plina i plinskih mjesta nafte i plinskih nalazišta Montaža Način proizvodnje nafte Cementiranje Cementiranje Cirkulacijski sustavi postrojenja za bušenje troska-pijesak cementi troska-pijesak cementi spojnih brusnih rima (SHN) Visoko pumpne crpne instalacije (shutsna) Biljna pumpa OIL ROD BUŠAŠKE PUMPE Pumpe sa štapnim bunarima SHSN RAD PLINSKIH BUNARA rad niskoizdašnih bunara X BUŠARI U KONTINUIRANOM NAČINU EKSPLOATACIJE VODENIH BUŠINA RAD BUŠINA EKSPLOATACIJA BUŠINA ESP ELEKTRODEHIDRATOR. ELEKTRIČNA MEMBRANSKA PUMPA štedna energija bušotinska električna pumpna jedinica ANCHOR

Elementi 4. periode periodnog sustava elemenata

n uhElektronička konfiguracija elementaKR t pl, oD H pl, kJ/molHB, MPa t kip, ohD H kip, kJ/mol
K s 1 BCC 63,55 2,3 - 89,4
ca s 2 HCC 8,4
sc s 2 d 1 Hex. 14,1
Ti s 2 d 2 GPU
V s 2 d 3 BCC 23,0
Kr s 1 d 5 BCC 21,0
Mn s 2 d 5 BCC 12,6 -
Fe s 2 d 6 BCC 13,77
co s 2 d 7 Hex. 16,3
Ni s 2 d 8 HCC 17,5
Cu s 1 d 10 HCC 12,97
Zn s 2 d 10 GPU 419,5 7,24 -
ga s 2 d 10 str 1 Romb. 29,75 5,59
Ge s 2 d 10 str 2 PC 958,5 -
Kao s 2 d 10 str 3 Hex. 21,8 - Subl.
Se s 2 d 10 str 4 Hex. 6,7 685,3
Br s 2 d 10 str 5 -7,25 10,6 - 59,8 29,6
kr s 2 d 10 str 6 -157 1,64 - -153 9,0
U tablici. 3.4 i na sl. 3.8 prikazuje podatke o promjenama nekih fizikalnih i kemijskih svojstava jednostavne tvaričetvrto razdoblje tablice D.I. Mendeljejev (prvo razdoblje koje sadrži d-elementi) na temelju broja vanjskih elektrona. Sve su one povezane s energijom interakcije između atoma u kondenziranoj fazi i pravilno se mijenjaju u periodu. Priroda promjene karakteristika ovisno o broju elektrona na vanjskoj razini omogućuje nam izdvajanje zasebnih područja: područje povećanja (približno 1-6), područje relativne konstantnosti (6-10), područje opadajuće vrijednosti (10-13), nagli porast (14) i monotoni pad (14-18).

Riža. 3.8. Ovisnost o temperaturi taljenja ( t pl) i kipuće ( t bale), entalpije topljenja (D H pl) i kipuće (D H kip), Brinellova tvrdoća jednostavnih tvari 4. periode na broj elektrona na vanjskoj energetskoj razini (broj elektrona iznad potpuno ispunjene ljuske plemenitog plina Ar)

Kao što je navedeno, za opisivanje kemijske veze koja se javlja između metalnih atoma, može se koristiti prikaz metode valentnih veza. Pristup opisu može se ilustrirati na primjeru kristala kalija. Atom kalija ima jedan elektron na svojoj vanjskoj energetskoj razini. U izoliranom atomu kalija, ovaj elektron se nalazi na 4 s-orbitale. U isto vrijeme, u atomu kalija ne postoji velika razlika u energiji od 4 s-orbitale slobodne, nezauzete elektronima orbitale koje se odnose na 3 d, 4str-podrazine. Može se pretpostaviti da se tijekom stvaranja kemijske veze valentni elektron svakog atoma može nalaziti ne samo na 4 s-orbitale, ali i u jednoj od slobodnih orbitala. Jedan valentni elektron atoma omogućuje mu da ostvari jednu jedinu vezu sa svojim najbližim susjedom. Prisutnost u elektronskoj strukturi atoma slobodnih orbitala koje se malo razlikuju u energiji sugerira da atom može "uhvatiti" elektron od svog susjeda do jedne od slobodnih orbitala, a zatim će moći formirati dvije jednostruke veze sa svojim najbliži susjedi. Zbog jednakosti udaljenosti do najbližih susjeda i nerazlikovanja atoma, moguće su različite mogućnosti implementacije kemijske veze između susjednih atoma. Ako pogledamo fragment kristalna rešetka od četiri susjedna atoma, dakle moguće opcije prikazano na sl. 3.9.

Elementi 4. periode periodnog sustava - pojam i vrste. Klasifikacija i značajke kategorije "Elementi 4. periode periodnog sustava elemenata" 2015., 2017.-2018.

Svrha ovog rada je proučavanje kemijskih svojstava nekih prijelaznih metala i njihovih spojeva.

Metali sekundarnih podskupina, takozvani prijelazni elementi, pripadaju d-elementima, jer su u njihovim atomima d-orbitale ispunjene elektronima.

U prijelaznim metalima valentni elektroni nalaze se u d orbitalama predvanjske razine i S orbitalama vanjske elektronske razine. Metalnost prijelaznih elemenata objašnjava se prisutnošću jednog ili dva elektrona u vanjskom elektronskom sloju.

Nepotpuna d-podrazina predvanjskog elektronskog sloja određuje raznolikost valentnih stanja metala sekundarnih podskupina, što zauzvrat objašnjava postojanje velikog broja njihovih spojeva.

U kemijskim reakcijama sudjeluju elektroni d-orbitale nakon što se iskoriste S-elektroni vanjske orbitale. Svi ili dio elektrona d orbitala pretposljednje elektronske razine mogu sudjelovati u stvaranju kemijskih spojeva. U tom slučaju nastaju spojevi koji odgovaraju različitim valentnim stanjima. Promjenjiva valencija prijelaznih metala je njihovo karakteristično svojstvo (s izuzetkom metala II i III sekundarne podskupine). Metali sekundarnih podskupina skupina IV, V, VI, VII mogu se uključiti u spojeve i u stanju najviše valencije (što odgovara broju skupine) i u stanjima niže valentnosti. Tako, na primjer, titan karakteriziraju 2-, 3-, 4-valentna stanja, a mangan ima 2-, 3-, 4-, 6- i 7-valentna stanja.

Oksidi i hidroksidi prijelaznih metala, u kojima su potonji u nižem valentnom stanju, obično pokazuju osnovna svojstva, na primjer, Fe(OH) 2 . Viši oksidi a hidrokside karakteriziraju amfoterna svojstva, npr. TiO 2 , Ti(OH) 4 ili kisela, npr.
i
.

Redoks svojstva spojeva razmatranih metala također su povezana s valentnim stanjem metala. U kombinaciji s najnižim stupnjem oksidacije obično pokazuju redukcijska svojstva, a oni s najvišim stupnjem oksidacije - oksidacijska.

Na primjer, za manganove okside i hidrokside, redoks svojstva se mijenjaju na sljedeći način:

kompleksni spojevi.

Karakteristična značajka spojeva prijelaznih metala je sposobnost stvaranja kompleksa, što se objašnjava prisutnošću dovoljnog broja slobodnih orbitala u metalnim ionima na vanjskoj i predvanjskoj elektronskoj razini.

U molekulama takvih spojeva u središtu se nalazi sredstvo za kompleksiranje. Oko njega su koordinirani ioni, atomi ili molekule koji se nazivaju ligandi. Njihov broj ovisi o svojstvima kompleksirajućeg sredstva, stupnju njegove oksidacije i naziva se koordinacijski broj:

Kompleksno sredstvo koordinira dvije vrste liganada oko sebe: anionske i neutralne. Kompleksi nastaju kada se nekoliko različitih molekula spoji u jednu složeniju:

bakar (II) sulfotetraamin, kalij heksacijanoferat (III).

U vodenim otopinama kompleksni spojevi disociraju, tvoreći kompleksne ione:

Sami složeni ioni također su sposobni za disocijaciju, ali obično u vrlo maloj mjeri. Na primjer:

Ovaj proces se odvija reverzibilno i njegova ravnoteža je oštro pomaknuta ulijevo. Dakle, prema zakonu djelovanja mase,

Konstanta Kn u takvim slučajevima naziva se konstanta nestabilnosti kompleksnih iona. Što je vrijednost konstante veća, to je jača sposobnost iona da disocijacije na svoje sastavne dijelove. Vrijednosti Kn date su u tablici:

Iskustvo 1. Oksidacija iona Mn 2+ u ione
.

U epruvetu stavite malo olovnog dioksida tako da bude samo dno epruvete, dodajte nekoliko kapi koncentriranog
i jedna kap otopine
. Zagrijte otopinu i promatrajte pojavu iona
. Napiši jednadžbu reakcije. Otopinu manganove soli treba uzeti u maloj količini, jer postoji višak iona
obnavlja
prije
.

Iskustvo 2. Oksidacija ionima
u kiselim, neutralnim i alkalnim otopinama.

Proizvodi za smanjenje iona
su različite i ovise o pH otopine. Da, unutra kisele otopine i on
svedeni na ione
.

U neutralnim, blago kiselim i blago alkalnim otopinama, tj. u pH rasponu od 5 do 9, ion
reducira se stvaranjem permanganske kiseline:

U jako alkalnim otopinama i u odsutnosti redukcijskog sredstva ion
sveden na ion
.

U tri epruvete ulijte 5-7 kapi otopine kalijevog permanganata
. U jedan od njih dodajte isti volumen razrijeđene sumporne kiseline, u drugi ne dodajte ništa, a u treći koncentriranu otopinu lužine. U sve tri epruvete dodavati kap po kap, mućkajući sadržaj epruvete, otopinu kalijevog ili natrijevog sulfita dok u prvoj epruveti otopina ne postane bezbojna, u drugoj se ne stvori smeđi talog, a u trećoj otopina ne postane obojena. smeđa. zelene boje. Napišite jednadžbu reakcije imajući na umu da ion
pretvara u ione
. Dajte procjenu oksidacijske sposobnosti
u raznim sredinama prema tablici redoks potencijala.

Iskustvo 3. Interakcija kalijevog permanganata s vodikovim peroksidom. Stavite u epruvetu 1 ml. vodikovog peroksida, dodajte nekoliko kapi otopine sumporne kiseline i nekoliko kapi otopine kalijevog permanganata. Koji plin se oslobađa? Testirajte ga tinjajućom bakljom. Napišite jednadžbu reakcije i objasnite je pomoću redoks potencijala.

Iskustvo 4. Kompleksni spojevi željeza.

A) Dobivanje pruske plave boje. U 2-3 kapi otopine željezne (III) soli dodajte kap kiseline, nekoliko kapi vode i kap otopine heksatikal - (P) kalij ferata (žuta krvna sol). Promatrajte pojavu taloga pruske plave boje. Napiši jednadžbu reakcije. Ova reakcija se koristi za otkrivanje iona
. Ako a
uzeti u suvišku, tada umjesto taloga pruske modrice može nastati njegov koloidno topljivi oblik.

Istražite odnos pruske modrice prema djelovanju lužine. Što se promatra? koji bolje disocira. Fe (OH) 2 ili kompleksni ion
?

B) Dobivanje željeznog tiocijanata III. U nekoliko kapi otopine željezne soli dodajte kap otopine kalija ili amonijeva tiocijanata
. Napiši jednadžbu reakcije.

Istražite omjer tiocijanata
na lužine i objasniti uočenu pojavu. Ova reakcija, kao i prethodna, koristi se za detekciju iona
.

Iskustvo 5. Dobivanje kompleksnog spoja kobalta.

Stavite 2 kapi zasićene otopine kobaltove soli u epruvetu i dodajte 5-6 kapi zasićene otopine amonijaka: uzmite u obzir da to čini složenu otopinu soli
. Složeni ioni
obojeni su plavo, a hidratizirani ioni
- u ružičastoj boji. Opišite uočene pojave:

1. Jednadžba za dobivanje kompleksne kobaltove soli.

2. Jednadžba disocijacije kompleksne soli kobalta.

3. Jednadžba disocijacije kompleksnog iona.

4. Izraz konstante nestabilnosti kompleksnog iona.

Kontrolna pitanja i zadaci.

1. Koja svojstva (oksidacijska ili redukcijska) imaju spojevi najviši stupanj oksidacija elementa? Napravite jednadžbu elektron-ionske i molekularne reakcije:

2. Koja svojstva pokazuju spojevi sa srednjim oksidacijskim stanjem elementa? Sastavite elektron-ion i molekularne jednadžbe reakcije:

3. Navedite osebujna i slična svojstva željeza, kobalta, nikla. Zašto je D. I. Mendeljejev smjestio kobalt između željeza i nikla u periodnom sustavu elemenata, unatoč vrijednosti njegove atomske težine?

4. Napiši formule kompleksnih spojeva željeza, kobalta, nikla. Što objašnjava dobru sposobnost kompleksiranja ovih elemenata?

5. Kako se mijenja priroda manganovih oksida? Koji je razlog tome? Koje oksidacijske brojeve može imati mangan u spojevima?

6. Postoje li sličnosti u kemiji mangana i kroma? U čemu se izražava?

7. Na kojim se svojstvima mangana, željeza, kobalta, nikla, kroma temelji njihova uporaba u tehnici?

8. Ocijenite oksidacijsku sposobnost iona
i reducirajuća sposobnost iona
.

9. Kako objasniti da su oksidacijski brojevi Cu, Ag, Au veći od +17.

10. Objasnite crnjenje srebra tijekom vremena na zraku, pozelenjavanje bakra na zraku.

11. Napravite jednadžbu za odvijanje reakcija prema shemi.

koncept prijelazni element obično se koristi za označavanje bilo kojeg elementa s valentnim d ili f elektronima. Ovi elementi zauzimaju periodni sustav elemenata prijelazni položaj između elektropozitivnih s-elemenata i elektronegativnih p-elemenata.

d-Elementi se nazivaju glavni prijelazni elementi. Njihove atome karakterizira unutarnja izgradnja d-podljuski. Činjenica je da je s-orbitala njihove vanjske ljuske obično ispunjena već prije nego što počne punjenje d-orbitala u prethodnoj elektronskoj ljusci. To znači da svaki novi elektron dodan u elektronska ljuska sljedećeg d-elementa, u skladu s principom punjenja, ne pada na vanjsku ljusku, već na unutarnju podljusku koja mu prethodi. Kemijska svojstva ovih elemenata određeni su sudjelovanjem elektrona obiju navedenih ljuski u reakcijama.

d-Elementi tvore tri prijelazne serije - u 4., 5. i 6. razdoblju, redom. Prvi prijelazni niz uključuje 10 elemenata, od skandijuma do cinka. Karakterizira ga unutarnja izgradnja 3d-orbitala. 4s orbitala se popunjava ranije nego 3d orbitala, jer ima manju energiju (pravilo Klečkovskog).

Međutim, treba uočiti dvije anomalije. Krom i bakar imaju samo po jedan elektron u svojim 4s orbitalama. To je zato što su poluispunjene ili potpuno ispunjene podljuske stabilnije od djelomično ispunjenih podljuska.

U atomu kroma svaka od pet 3d orbitala koje tvore 3d podljusku ima jedan elektron. Takva podljuska je napola ispunjena. U atomu bakra svaka od pet 3d orbitala ima par elektrona. Slična anomalija uočena je u srebru.

Svi d-elementi su metali.

Elektroničke konfiguracije elemenata četvrte periode od skandijuma do cinka:


Krom

Krom je u 4. periodu, u VI skupini, u sekundarnoj podskupini. To je metal prosječna aktivnost. Krom u svojim spojevima pokazuje oksidacijska stanja +2, +3 i +6. CrO je tipičan bazični oksid, Cr 2 O 3 - amfoterni oksid, CrO 3 je tipičan kiseli oksid sa svojstvima jakog oksidacijskog sredstva, tj. povećanje stupnja oksidacije prati povećanje kiselih svojstava.

Željezo

Željezo je u 4. razdoblju, u VIII skupini, u sekundarnoj podskupini. Željezo je metal srednje aktivnosti, u svojim spojevima pokazuje najkarakterističnija oksidacijska stanja +2 i +3. Poznati su i spojevi željeza, u kojima ono pokazuje oksidacijsko stanje +6, koji su jaki oksidansi. FeO pokazuje bazično, a Fe 2 O 3 - amfoterno s prevlašću bazičnih svojstava.

Bakar

Bakar je u 4. periodu, u I. skupini, u sekundarnoj podskupini. Njegova najstabilnija oksidacijska stanja su +2 i +1. U nizu napona metala, bakar je nakon vodika, njegova kemijska aktivnost nije jako visoka. Bakreni oksidi: Cu2O CuO. Potonji i bakrov hidroksid Cu(OH)2 pokazuju amfoterna svojstva s prevagom glavnih.

Cinkov

Cink je u 4. periodu, u II-skupini, u sekundarnoj podskupini. Cink pripada metalima srednje aktivnosti, u svojim spojevima pokazuje jedno oksidacijsko stanje +2. Cinkov oksid i hidroksid su amfoterni.