A patra perioadă a sistemului periodic. Structura atomului de potasiu Ce element începe perioada a 4-a

DEFINIȚIE

Potasiu- primul element al perioadei a patra. Este situat în grupa I a subgrupului principal (A) al Tabelului Periodic.

Se referă la elementele familiei s -. Metal. Elementele metalice incluse în acest grup sunt numite colectiv alcaline. Denumire - K. Număr ordinal - 19. Relativ masă atomică- 39.102 amu

Structura electronică a atomului de potasiu

Atomul de potasiu este format dintr-un nucleu încărcat pozitiv (+19), în interiorul căruia se află 19 protoni și 20 neutroni, iar 19 electroni se mișcă pe 4 orbite.

Fig.1. Structura schematică a atomului de potasiu.

Distribuția electronilor în orbitali este următoarea:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 .

Nivelul de energie exterior al atomului de potasiu conține 1 electron, care este o valență. Starea de oxidare a potasiului este +1. Diagrama energetică a stării fundamentale ia următoarea formă:

Stare emoționată în ciuda prezenței vacantei 3 p- și 3 d- nu există orbitali.

Exemple de rezolvare a problemelor

EXEMPLUL 1

Exercițiu Un atom al unui element are următoarea configurație electronică 1 s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 3. Precizati: a) sarcina nucleara; b) numărul de niveluri de energie finalizate din învelișul de electroni a acestui atom; c) gradul maxim posibil de oxidare; d) valenţa unui atom în combinaţie cu hidrogenul.
Soluţie Pentru a răspunde la aceste întrebări, trebuie mai întâi să definim numărul total electroni într-un atom element chimic. Acest lucru se poate realiza prin însumarea tuturor electronilor prezenți în atom, fără a lua în considerare distribuția lor pe niveluri de energie:

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

Acesta este arsenul (As). Acum să răspundem la întrebări:

a) sarcina nucleară este +33;

b) atomul are patru niveluri, dintre care trei sunt complete;

c) notează diagrama energetică pentru electronii de valență ai atomului de arsen în starea fundamentală.

Arsenicul este capabil să intre într-o stare excitată: electroni s- subnivelurile sunt aburite și unul dintre ele merge la vacant d-orbital.

Cinci electroni nepereche indică faptul că starea maximă posibilă de oxidare a arsenului este +5;

d) Valența arsenicului în combinație cu hidrogenul este III (AsH 3).

Perioadele lungi ale sistemului Mendeleev, inclusiv așa-numitele decenii intercalate, conțin fiecare zece elemente, în care numărul de electroni din învelișul exterior este de doi (doi electroni) și care diferă doar prin numărul de electroni din a doua afară coajă. Astfel de elemente sunt, de exemplu, scandiu la zinc sau ytriu la cadmiu.

Învelișul secund din exterior joacă un rol mai mic în manifestarea proprietăților chimice decât învelișul exterior, deoarece legătura electronilor învelișului exterior cu nucleul este mai slabă decât în a doua afară. Prin urmare, elementele în a căror atomi învelișurile exterioare sunt construite în același mod și doar a doua învelișă exterioară diferă mult mai puțin unele de altele în proprietăți chimice decât elementele cu structuri diferite ale învelișurilor exterioare. Astfel, toate elementele deceniilor intercalate, care formează împreună așa-numitele subgrupuri laterale ale principalelor opt grupuri ale sistemului Mendeleev, sunt metale; toate sunt caracterizate prin valență variabilă. LA a șasea perioadă sistemele lui Mendeleev, pe lângă deceniul intercalat, mai există încă 14 elemente care urmează lantanului, în care diferența de structură a învelișurilor de electroni se manifestă numai în a treia înveliș de electroni din exterior (umplerea /-situurilor în a patra înveliș în prezența locuri umplute Aceste elemente (lantanide) pe -23

Ca urmare a experimentelor de determinare a încărcăturii nucleelor ​​atomice, până în anul 4 numărul total de elemente cunoscute - de la hidrogen (Z = 1) la uraniu (Z = 92) - sa ridicat la 86. Șase elemente cu numerele atomice= 43, 61, 72, 75, 85, 87. Cu toate acestea, în ciuda acestor lacune, era deja clar că în prima perioadă a sistemului Mendeleev ar trebui să existe două elemente - hidrogen și heliu, în al 2-lea și al treilea - opt elemente. fiecare, în al patrulea și al cincilea - optsprezece, în al șaselea - treizeci și două de elemente.13

Înainte ca structura celei de-a șasea perioade a sistemului Mendeleev să fie clarificată, elementul nr. 72 a fost căutat printre elementele pământurilor rare și chiar și oamenii de știință individuali au anunțat descoperirea acestui element. Când a devenit clar că a șasea perioadă a sistemului Mendeleev conține 32 de elemente, dintre care 14 sunt pământuri rare, N. Bohr a subliniat că elementul nr. 72 se află deja în spatele pământurilor rare, în a patra grupă și este, așa cum se aștepta Mendeleev, un analog al zirconiului.

În mod similar, Bohr a subliniat că elementul 75 se află în al șaptelea grup și era analogul prezis de Mendeleev al manganului. Într-adevăr, în anul 3, elementul nr. 72, numit hafniu, a fost descoperit în minereurile de zirconiu și s-a dovedit că tot ceea ce se numea anterior zirconiu era, de fapt, un amestec de zirconiu și hafniu.

În același an, au fost întreprinse căutări ale elementului nr. 75 în diferite minerale, unde, pe baza relației cu manganul, era de așteptat prezența acestui element. Operațiile chimice pentru izolarea acestui element s-au bazat, de asemenea, pe presupusa asemănare a proprietăților cu manganul. Căutarea a culminat în anul 5 cu descoperirea unui nou element numit reniu.24

Dar acest lucru nu a epuizat încă toate posibilitățile de producere artificială a elementelor noi. Limita sistemului periodic în regiunea nucleelor ​​ușoare este dată de hidrogen, deoarece nu poate exista un element cu o sarcină nucleară mai mică de unu.


Dar în regiunea nucleelor ​​grele, această limită nu este în niciun caz stabilită de uraniu. În adevăr, absența elementelor mai grele decât uraniul în natură indică doar că timpul de înjumătățire al acestor elemente este mult mai mic decât vârsta Pământului. Prin urmare, printre cei trei arbori ai naturii dezintegrare radioactivă, inclusiv izotopii cu numerele de masă A = 4n, 4n--2 și 4 4-3, numai ramurile care încep cu izotopii de lungă durată Th, și 2 și 2 și 2 și toate ramurile de scurtă perioadă, la figurat vorbind, s-au uscat și au căzut oprit în timpuri imemoriale. În plus, al patrulea arbore al dezintegrarii radioactive, inclusiv izotopii cu numere de masă A = 4ga + 1, s-a uscat complet și a murit, dacă au existat vreodată izotopi din această serie pe Pământ.
După cum știți, perioadele a patra și a cincea ale sistemului Mendeleev conțin fiecare 18 elemente, în timp ce a șasea perioadă conține 32 de elemente, deoarece între al treilea element de grup lantan (nr. 57) și al patrulea element de grup hafniu (nr. 72) există sunt încă paisprezece elemente de pământ rare similare lantanului.

După clarificarea structurii celei de-a șaptea perioade a sistemului D. I. Mendeleev, a devenit clar că, în sistemul periodic, prima perioadă de două elemente este urmată de două perioade de opt elemente, apoi două perioade de optsprezece elemente și două perioade de treizeci și două elemente. În a 2-a astfel de perioadă, care trebuie să se încheie cu elementul. volumul nr., în timp ce încă șaptesprezece elemente lipsesc, două dintre ele nu sunt suficiente pentru a completa familia actinidelor, iar elementul nr. ar trebui să fie deja situat în a patra grupă a sistemului periodic, fiind un analog al hafniului.

La n + / = 5, nivelurile n = 3, 1 = 2 (M), n = 4, / = 1 (4p) și, în final, n = 5, / = 0 (55) sunt completate. Dacă înainte de calciu, umplerea nivelurilor electronice a procedat în ordinea crescătoare a numărului de învelișuri de electroni (15, 25, 2p, 3s, 3p, 45), atunci după umplerea celor 5 locuri ale celei de-a patra învelișuri de electroni, în loc să se continue umpleți acest înveliș cu /7-electroni, umplerea celei de-a treia învelișuri anterioare - cu electroni. În total, fiecare înveliș poate conține, după cum reiese din cele spuse mai sus, 10 electroni. În consecință, calciul în sistemul periodic este urmat de 10 elemente de la scandiu (3 452) la zinc (3 452), în atomii cărora este umplut stratul celui de-al treilea înveliș și abia apoi stratul p al celui de-al patrulea. coajă este umplută - de la galiu (3 (Schz p) până la krypton 3dShz p). În rubidiu și stronțiu, care încep perioada a cincea, apar 55 și 552 de electroni.19

Investigațiile din ultimii cincisprezece ani au dus la producerea artificială a unei serii de perioade scurte. izotopii nucleelor ​​elementelor de la mercur la uraniu, până la reînvierea părinților uraniului, protactiniului și torii, de mult morți în natură - elemente transuraniu de la Nr. 93 la Nr - și la reconstrucția celei de-a patra serii de descompunere, inclusiv izotopi. cu numere de masă /4 = 4r- -1. Această serie poate fi numită în mod condiționat seria de descompunere a neptuniului, deoarece izotopul elementului nr. 93, al cărui timp de înjumătățire este aproape de 2 milioane de ani, a fost cel mai longeviv din serie.

A șasea perioadă începe cu umplerea a două locuri pentru electronii s în a șasea înveliș, astfel încât structura învelișurilor exterioare ale atomilor elementului nr. 56 - bariu - are forma 4s j0 d 05s2p66s2. Este evident că la creştere în continuare Numărul de electroni din atomii elementelor după bariu, învelișurile pot fi umplute fie cu electroni 4/-, fie bd-, fie, în cele din urmă, cu electroni br. Deja în a patra și a cincea perioadă sistemele lui Mendeleev, conținând 18 elemente, umplerea d-locurilor a doua afară cochilii au apărut înainte de umplerea locurilor p ale cochiliei exterioare. Deci in a șasea perioadă umplerea celor 6/7 locuri începe doar cu elementul nr 81-taliu.- În atomii celor douăzeci și patru de elemente situate între bariu și taliu, a patra înveliș este umplut cu electroni / iar a cincea înveliș cu d- electronii.

Modele de modificări ale activității elementelor d în perioada

Categorii

Selectați o rubrică 1. PROPRIETĂȚI FIZICE ȘI CHIMICE ALE ȚEIEIULUI, GAZELOR NATURALE 3. BAZELE DEZVOLTĂRII ȘI EXPLOATĂRII ZĂMURILOR PETROLIERE 3.1. Funcționarea fântânilor puțurilor de petrol 3.4. Funcționarea puțurilor prin electrocentrifugă submersibilă 3.6. Conceptul de dezvoltare a sondelor de petrol și gaze 7. Metode de influență asupra zonei de admisie a straturilor Nodurile principale ale testului de plăci ale motoarelor scheletice rare de urgență și moduri speciale de funcționare electrică a unităților pentru repararea și forarea sondelor Analiza cauzele analizei puțurilor cu punte joasă a reparațiilor capitale ale puțurilor Depozite de asfalt-parafină Ustvay fără rubri COMBUSTIERE FĂRĂ FUM A GAZULUI FĂRĂ TIJELE UNITĂȚI DE POMPARE în fund blogun UNITĂȚI DE SISTEME DE CIRCULARE. Lupta împotriva hidraților Lupta împotriva depunerilor de parafină în conducte de ridicare forare butoaie laterale forare puțuri înclinate și orizontale forare puțuri forare coloană foraj chei Autoral unități de foraj și instalații pentru explorare foraj pompe de foraj pompe de foraj manșoane de foraj manșoane de foraj în mai mulți ani praguri (MMP) SUPPAPE. TIPURI DE HETEROGENITATE ÎN STRUCTURA ZAZCARELOR DE ȚEI Tipuri de puțuri diverși factori Cu privire la caracteristicile STR-urilor, problemele de optimizare a funcționării sistemului plastic-UEC, alegerea echipamentului și modul de funcționare al UECN selectarea mașinii de gaz-rocă operațiune de ridicare cu gaz a operațiunii de ridicare cu gaz a sondelor de petrol Metoda Gazlift de producția de zăcăminte de petrol și gaze și proprietățile acestora formarea de hidratare în puțuri de condensat de gaze în sistem motor electric hydrohogker GKSh-1500MT pompă hidraulică pompă Capitolul 8. Mijloace și metode de gradare și verificare a sistemelor comerciale Pompe de adâncime Foraj orizontal condiții montane-geologice de foraj sonde de petrol și gaze compoziție granulometrică (mecanică) a raselor de petrol și gaze îndepărtate Diafragmen pompe electrice diesel-gerry CAT-450 DIESEL ȘI DIESEL-UNITĂȚI HIDRAULICE DINAMOMETRAREA UNITĂȚILOR DE ACTIONARE INFERIOR CU STRUCTURI LMP JSC „ORENBURGNEFT” producție de petrol producție de petrol în condiții dificile PRODUCTIE DE ULEI UTILIZAREA MANOMELOR DE LICHID SHSNU MOTOARE DE FOND Injectarea de soluții acide în puț SUPAPELE DE ÎNCHIDERE. Protecția echipamentelor din industria petrolului împotriva coroziunii protecția împotriva coroziunii a echipamentelor reflectorizante pentru petrol Schimbarea cursului sondei Măsurarea presiunii, debitului, debitului, lichidului, gazului și aburului măsurarea cantității de lichide și gaze măsurarea debitului de lichide, gaze și vapori măsurarea nivelului de lichide măsurarea tehnologiilor informaționale low-cost în producția de petrol și gaze testarea încălzitoarelor electrice de sondă-lege puțuri de pompare puțuri adânci CERCETARE EFICIENȚĂ cablu UETsN revizie puțuri Complex de echipamente tip KOS și KOS1 PROIECTARE TIJĂ șurub. PROIECTAREA POMPEI ANSAMBLUI SUPPAPELOR Coroziune Macarale. TURNAREA PUNZURILOR KTPPN COLECTORE Dispunerea pendulului Masuri de siguranta in prepararea solutiilor acide METODE DE CALCUL A COLONILOR DE FORAGE METODE DE COMBATA CU DEPOZITE DE PARAFINA IN PUNZURI DE CARE Metode de influentare a zonei de fund pentru cresterea valorificarii petrolului METODE SI INSTRUMENTE DE MĂSURARE. Metode de măsurare indirectă a metodelor de presiune Metode de îndepărtare a sărurilor mecanisme de deplasare și aliniere a instalațiilor de foraj mecanisme de deplasare și aliniere a mecanismelor în timpul operațiunilor de declanșare în timpul forajului de sarcină, exploatarea echipamentelor terestre pompare puțuri pompare și conducte combinate Neft și produse petroliere Portal News Nou tehnologic si tehnic Asigurarea securitatii mediului inconjurator a proceselor de productie Echipament Puturi Gazlift Echipament pentru mecanizarea operatiilor de declansare echipamente pentru petrol si gaze echipamente pentru operatori separati simultan echipamente pentru asigurarea fântânilor deschise a echipamentului de uz general al butoiului sondei, echipament complet de foraj al gurii de puțuri compresoare, puțurile puțului, gura puțurilor puțului pentru puț pentru sondă funcționare ESP ECHIPAMENT FÂNTÂNT Suntem formarea hidraților și metodele de combatere a cristalinăților din puțurile de petrol Concepte generale de subteran și revizie Concepte generale de construcție a puțurilor restrângerea debitului de apă plastică Factori fizici periculoși și nocivi care determină presiunea asupra ieșirii orizonturilor promițătoare Optimizarea modul de funcționare a fundului fundului din Element de tracțiune flexibil Stăpânirea și testarea puțurilor Stăpânirea și începerea lucrului fântânilor complicații în procesul de aprofundare a puțului concepte și prevederi de bază Concepte și prevederi de bază informații de bază despre petrol, gaze și condensarea gazelor Fundamente ale calculelor hidraulice în foraj elementele de bază ale petrolului și adăugarea bazei pentru proiectarea puțurilor direcționate a bazei de siguranță industrială, curățarea bazei FORAGE PUTANȚA DIN NĂMUL PURIFICAREA GAZULUI ASOCIAT lipire și suprafață AMBALAJĂ HIDROMECANICĂ CU DUBLĂ COPA PGMD1 AMBALATORI HIDROMECANICI, HIDRAULICI ȘI MECANICI PENTRU ÎNCERCARE Coloane Ambalatori de tavan cauciuc-metalic Pachete și ancore PRMP-1 Parametrii și completitudinea sistemelor de circulație parametrii blocurilor de poveste pentru lucrul cu APS Deschiderea primară a straturilor productive Metode de cimentare primară a instalațiilor mobile de pompare și a unităților de prelucrare a petrolului comercial (ulei și uleiuri) Ridicare periodică cu gaz Perspective de utilizare a fundului crește EFICIENȚA DE OPERAȚIONARE A pompelor SPC Imersia pompelor sub nivelul dinamic Echipament subteran al puțurilor de fântână RIDICAREA LICHIDULUI VÂSCOS PRIN ANNULELE PUNZĂTORII STRUMENTE DE SFRUPAR PITONE MANAGEMENTE FORMARE SARE PR Baza teoretica siguranța tehnicii de măsurare a consumului Fizica tehnică Traiectoria deplasării țevii negre Negru Indicații țeavă pentru calculul curenților de scurtcircuit Condiții de curgere a lichidului și gazului în puțurile instalației de pompe hidrofoare pentru producția de electropompe submersibile spiralate a instalării pompelor submersibile de putere cu diafragmă Ustvoi Estate țevi de foraj ale UET-urilor UECN factori care afectează în totalitate factorii care afectează complet factorii care afectează în totalitate factorii care afectează intensitatea formării APO Proprietățile fizico-mecanice ale colectoarelor de rasă Fizic caracteristică gazelor și gazelor locurilor locurilor de petrol și gaze Montare Metodă de producere a petrolului Cimentare Cimentare Sisteme de circulație a instalațiilor de foraj cimenturi de zgură-nisip de zgură-nisip cimenturi de rime de măcinare a rosturilor (SHN) Instalații de pompare cu mare pompare (shutsna) Pompă pe bază de plante OIL ROD POMPE DE FORAT Pompe de puțuri cu tije SHSN EXPLOATARE PUNZURI DE GAZ exploatarea puțurilor cu randament redus X PUTANȚE ÎN MOD CONTINU EXPLOATARE PUNZURI CU WACH EXPLOATARE PUNZURI EXPLOATARE PUTANȚE ESP ELECTRODEHIDRATOR. POMPĂ ELECTRICĂ A MEMBRANĂ Unitate de pompă electrică pentru fundul puțului de economisire a energiei ANCORA

Elemente ale perioadei a 4-a a tabelului periodic

n uhConfigurația electronică a elementuluiKR 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
Cr 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 p 1 Romb. 29,75 5,59
GE s 2 d 10 p 2 PC 958,5 -
La fel de s 2 d 10 p 3 Hex. 21,8 - Subl.
Se s 2 d 10 p 4 Hex. 6,7 685,3
Br s 2 d 10 p 5 -7,25 10,6 - 59,8 29,6
kr s 2 d 10 p 6 -157 1,64 - -153 9,0
În tabel. 3.4 și în fig. 3.8 prezintă date privind modificările unor caracteristici fizice și chimice substanțe simple a patra perioadă a tabelului D.I. Mendeleev (prima perioadă care conține d-elemente) pe baza numărului de electroni externi. Toate sunt legate de energia de interacțiune dintre atomi în faza condensată și se modifică în mod regulat în perioada. Natura modificării caracteristicilor în funcție de numărul de electroni la nivelul exterior ne permite să distingem regiuni individuale: regiunea de creștere (aproximativ 1-6), regiunea de constanță relativă (6-10), regiunea de scădere. valori (10-13), creșterea bruscă (14) și scăderea monotonă (14-18).

Orez. 3.8. Dependenta de temperatura de topire ( t pl) și fierbere ( t baloti), entalpii de topire (D H pl) și fierbere (D H kip), duritatea Brinell a substanțelor simple din perioada a 4-a asupra numărului de electroni la nivel de energie externă (numărul de electroni în exces față de învelișul complet umplut al gazului nobil Ar)

După cum sa menționat, pentru a descrie legătura chimică care are loc între atomii de metal, se pot folosi reprezentările metodei legăturilor de valență. Abordarea descrierii poate fi ilustrată prin exemplul unui cristal de potasiu. Atomul de potasiu are un electron în nivelul său de energie exterior. Într-un atom de potasiu izolat, acest electron este situat la 4 s-orbitali. În același timp, în atomul de potasiu nu sunt foarte diferite ca energie de 4 s-orbitali liberi, neocupati de electroni orbitali inruditi cu 3 d, 4p-subniveluri. Se poate presupune că în timpul formării unei legături chimice, electronul de valență al fiecărui atom poate fi situat nu numai pe 4 s-orbitali, dar si intr-unul din orbitalii liberi. Un electron de valență al unui atom îi permite să realizeze o singură legătură cu cel mai apropiat vecin. Prezența în structura electronică a unui atom de orbitali liberi care diferă puțin în energie sugerează că un atom poate „captura” un electron de la vecinul său la unul dintre orbitalii liberi și apoi va putea forma două legături simple cu vecinii cei mai apropiati. Datorită egalității distanțelor față de cei mai apropiați vecini și indistinguirii atomilor, sunt posibile diferite opțiuni de implementare legături chimiceîntre atomii vecini. Dacă ne uităm la fragment rețea cristalină de la patru atomi vecini, atunci opțiuni posibile prezentată în fig. 3.9.

Elemente din perioada a 4-a a Tabelului Periodic - concept și tipuri. Clasificarea și caracteristicile categoriei „Elemente din perioada a IV-a a Tabelului Periodic” 2015, 2017-2018.

Scopul acestei lucrări este de a studia proprietățile chimice ale unor metale de tranziție și ale compușilor acestora.

Metalele subgrupurilor secundare, așa-numitele elemente de tranziție, aparțin elementelor d, deoarece în atomii lor orbitalii d sunt umpluți cu electroni.

În metalele de tranziție, electronii de valență sunt localizați în orbitalii d ai nivelului preextern și orbitalii S ai nivelului electronic exterior. Metalicitatea elementelor de tranziție se explică prin prezența unuia sau a doi electroni în stratul exterior de electroni.

Subnivelul d incomplet al stratului de electroni preextern determină varietatea stărilor de valență ale metalelor subgrupurilor secundare, ceea ce explică, la rândul său, existența unui număr mare de compuși ai acestora.

În reacțiile chimice, electronii orbitalului d participă după ce sunt utilizați electronii S ai orbitalului exterior. Toți sau o parte din electronii orbitalilor d ai penultimului nivel electronic pot participa la formarea compușilor chimici. În acest caz, se formează compuși corespunzători diferitelor stări de valență. Valența variabilă a metalelor de tranziție este proprietatea lor caracteristică (cu excepția metalelor din subgrupele secundare II și III). Metalele subgrupelor IV, V, VI, VII ale grupelor pot fi incluse în compoziția compușilor atât în ​​starea de valență cea mai mare (care corespunde numărului de grup), cât și în stările de valență inferioare. Deci, de exemplu, titanul este caracterizat prin stări de 2-, 3-, 4-valență, iar manganul are stări de 2-, 3-, 4-, 6- și 7-valență.

Oxizii și hidroxizii metalelor de tranziție, în care acestea din urmă sunt în starea de valență inferioară, prezintă de obicei proprietăți de bază, de exemplu, și Fe (OH) 2. Oxizi mai mariși hidroxizii sunt caracterizați prin proprietăți amfotere, de exemplu Ti02, Ti(OH)4 sau acide, de exemplu
și
.

Proprietățile redox ale compușilor metalelor considerate sunt, de asemenea, asociate cu starea de valență a metalului. Combinate cu cea mai scăzută stare de oxidare prezintă de obicei proprietăți reducătoare, iar cele cu cea mai mare stare de oxidare - oxidantă.

De exemplu, pentru oxizi și hidroxizi de mangan, proprietățile redox se modifică după cum urmează:

compuși complecși.

O trăsătură caracteristică a compușilor metalelor de tranziție este capacitatea de a forma complecși, care se explică prin prezența unui număr suficient de orbitali liberi în ionii metalici la nivelurile electronice exterioare și pre-exterioare.

În moleculele unor astfel de compuși, un agent de complexare este situat în centru. În jurul lui sunt coordonați ioni, atomi sau molecule numite liganzi. Numărul lor depinde de proprietățile agentului de complexare, de gradul de oxidare a acestuia și se numește număr de coordonare:

Agentul de complexare coordonează două tipuri de liganzi în jurul său: anionici și neutri. Complexele se formează atunci când mai multe molecule diferite sunt combinate într-una mai complexă:

sulfotetraamină de cupru (II), hexacianoferat de potasiu (III).

În soluții apoase, compușii complecși se disociază, formând ioni complecși:

Ionii complecși înșiși sunt, de asemenea, capabili de disociere, dar de obicei într-o măsură foarte mică. De exemplu:

Acest proces se desfășoară reversibil și echilibrul său este deplasat brusc spre stânga. Prin urmare, conform legii acțiunii în masă,

Constanta Kn în astfel de cazuri se numește constanta de instabilitate a ionilor complecși. Cu cât valoarea constantei este mai mare, cu atât este mai puternică capacitatea ionului de a se disocia în părțile sale constitutive. Valorile lui Kn sunt date în tabel:

Experiența 1. Oxidarea ionilor de Mn 2+ în ioni
.

Puneți puțin dioxid de plumb în eprubetă, astfel încât doar fundul eprubetei să fie acoperit, adăugați câteva picături de concentrat
și o picătură de soluție
. Încălziți soluția și observați apariția ionilor
. Scrieți o ecuație pentru reacție. O soluție de sare de mangan trebuie luată într-o cantitate mică, deoarece un exces de ioni
reface
inainte de
.

Experiența 2. Oxidarea cu ioni
în soluții acide, neutre și alcaline.

Produse reducătoare de ioni
sunt diferite și depind de pH-ul soluției. Da, in solutii acide si el
redus la ioni
.

În soluții neutre, ușor acide și ușor alcaline, de ex. în intervalul de pH de la 5 la 9, ion
se reduce cu formarea acidului permangan:

În soluții puternic alcaline și în absența unui agent reducător, ionul
redus la un ion
.

Se toarnă 5-7 picături de soluție de permanganat de potasiu în trei eprubete
. Adăugați același volum de acid sulfuric diluat la unul dintre ele, nu adăugați nimic la celălalt și o soluție alcalină concentrată la al treilea. În toate cele trei eprubete se adaugă prin picurare, agitând conținutul eprubetei, o soluție de sulfit de potasiu sau de sodiu până când soluția devine incoloră în prima eprubetă, se formează un precipitat maro în a doua, iar în a treia soluția se întoarce maro. Culoarea verde. Scrieți o ecuație de reacție, ținând cont de faptul că ionul
se transformă în ioni
. Oferiți o estimare a capacității de oxidare
în diverse medii conform tabelului potențialelor redox.

Experiența 3. Interacțiunea permanganatului de potasiu cu peroxidul de hidrogen. Pune într-o eprubetă 1 ml. peroxid de hidrogen, se adaugă câteva picături de soluție de acid sulfuric și câteva picături de soluție de permanganat de potasiu. Ce gaz se eliberează? Testați-l cu o lanternă care mocnește. Scrieți o ecuație pentru reacție și explicați-o în termeni de potențiale redox.

Experiență 4. Compuși complecși ai fierului.

A) Obținerea albastrului prusac. La 2-3 picături dintr-o soluție de sare de fier (III), se adaugă o picătură de acid, câteva picături de apă și o picătură de soluție de ferat de potasiu hexatic (P) (sare galbenă de sânge). Observați apariția unui precipitat de albastru prusac. Scrieți o ecuație pentru reacție. Această reacție este utilizată pentru a detecta ioni
. În cazul în care un
ia în exces, apoi în loc de un precipitat de albastru prusac se poate forma forma sa coloidală solubilă.

Investigați relația dintre albastrul prusac și acțiunea alcalinei. Ce se observă? care se disociază mai bine. Fe (OH) 2 sau ion complex
?

B) Obținerea tiocianatului de fier III. La câteva picături de soluție de sare de fier, adăugați o picătură de soluție de tiocianat de potasiu sau de amoniu
. Scrieți o ecuație pentru reacție.

Explorați raportul de tiocianat
la alcalii si explica fenomenul observat. Această reacție, ca și cea anterioară, este folosită pentru a detecta ionul
.

Experiența 5. Obținerea unui compus complex de cobalt.

Puneți 2 picături dintr-o soluție saturată de sare de cobalt într-o eprubetă și adăugați 5-6 picături dintr-o soluție saturată de amoniu: luați în considerare că aceasta formează o soluție complexă de sare
. Ioni complexi
sunt colorate în albastru și ioni hidratați
- în roz. Descrieți fenomenele observate:

1. Ecuația de obținere a unei sări complexe de cobalt.

2. Ecuația de disociere a sării complexe de cobalt.

3. Ecuația de disociere a unui ion complex.

4. Exprimarea constantei de instabilitate a ionului complex.

Controlați întrebările și sarcinile.

1. Cu ce ​​proprietăți (oxidante sau reducătoare) au compușii cel mai înalt grad oxidarea elementului? Faceți o ecuație de reacție electron-ionică și moleculară:

2. Ce proprietăți prezintă compușii cu o stare intermediară de oxidare a unui element? Compune electron-ion și ecuații moleculare reactii:

3. Precizați proprietățile distinctive și similare ale fierului, cobaltului, nichelului. De ce a plasat D. I. Mendeleev cobaltul între fier și nichel în tabelul periodic al elementelor, în ciuda valorii greutății sale atomice?

4. Scrieți formulele compușilor complecși de fier, cobalt, nichel. Ce explică capacitatea bună de complexare a acestor elemente?

5. Cum se schimbă natura oxizilor de mangan? Care este motivul pentru aceasta? Ce numere de oxidare poate avea manganul în compuși?

6. Există asemănări în chimia manganului și a cromului? În ce se exprimă?

7. Pe ce proprietăți ale manganului, fierului, cobaltului, nichelului, cromului se bazează utilizarea lor în tehnologie?

8. Oferiți o estimare a capacității de oxidare a ionilor
și capacitatea de reducere a ionilor
.

9. Cum să explicăm că numerele de oxidare ale Cu, Ag, Au sunt mai mari decât +17.

10. Explicați înnegrirea argintului în timp în aer, înverzirea cuprului în aer.

11. Faceți o ecuație pentru reacțiile care se desfășoară conform schemei.

concept element de tranziție folosit în mod obișnuit pentru a se referi la orice element cu electroni de valență d sau f. Aceste elemente ocupă tabelul periodic poziție de tranziție între elementele s electropozitive și elementele p electronegative.

d-Elementele sunt numite elemente de tranziție principale. Atomii lor sunt caracterizați de formarea internă a subînvelișului d. Faptul este că orbitalul s al învelișului lor exterior este de obicei umplut deja înainte de a începe umplerea orbitalilor d din învelișul electronic anterior. Aceasta înseamnă că fiecare electron nou adăugat la învelișul de electroni al următorului element d, în conformitate cu principiul umplerii, nu cade pe învelișul exterior, ci pe subînvelișul interior care îl precede. Proprietăți chimice dintre aceste elemente sunt determinate de participarea electronilor ambelor învelișuri indicate în reacții.

d-Elementele formează trei serii de tranziție - în perioada a 4-a, a 5-a și, respectiv, a 6-a. Prima serie de tranziție include 10 elemente, de la scandiu la zinc. Se caracterizează prin construirea internă a orbitalilor 3d. Orbitalul 4s se umple mai devreme decât orbitalul 3d, deoarece are mai puțină energie (regula lui Klechkovsky).

Cu toate acestea, trebuie remarcate două anomalii. Cromul și cuprul au un singur electron fiecare în orbitalii lor 4s. Acest lucru se datorează faptului că subshell-urile semi-umplute sau complet umplute sunt mai stabile decât subshell-urile parțial umplute.

În atomul de crom, fiecare dintre cei cinci orbitali 3d care formează subînvelișul 3d are câte un electron. Un astfel de subshell este umplut pe jumătate. În atomul de cupru, fiecare dintre cei cinci orbitali 3d are o pereche de electroni. O anomalie similară este observată în argint.

Toate elementele d sunt metale.

Configurații electronice ale elementelor din perioada a patra de la scandiu la zinc:


Crom

Cromul se află în perioada a 4-a, în grupa VI, în subgrupul secundar. Este metal activitate medie. În compușii săi, cromul prezintă stări de oxidare +2, +3 și +6. CrO este un oxid bazic tipic, Cr 2 O 3 - oxid amfoter, CrO3 este un oxid acid tipic cu proprietățile unui agent oxidant puternic, adică o creștere a gradului de oxidare este însoțită de o creștere a proprietăților acide.

Fier

Fierul se află în perioada a 4-a, în grupa a VIII-a, în subgrupul secundar. Fierul este un metal cu activitate medie, în compușii săi prezintă cele mai caracteristice stări de oxidare +2 și +3. Sunt cunoscuți și compușii de fier, în care prezintă o stare de oxidare de +6, care sunt agenți puternici de oxidare. FeO prezintă bază, iar Fe 2 O 3 - amfoter cu o predominanță a proprietăților de bază.

Cupru

Cuprul se află în perioada a 4-a, în grupa I, într-un subgrup secundar. Cele mai stabile stări de oxidare sunt +2 și +1. Într-o serie de tensiuni ale metalelor, cuprul este după hidrogen, activitatea sa chimică nu este foarte mare. Oxizi de cupru: Cu2O CuO. Acesta din urmă și hidroxid de cupru Cu(OH)2 prezintă proprietăți amfotere cu o predominanţă a principalelor.

Zinc

Zincul este în perioada a 4-a, în grupa II, în subgrupul secundar. Zincul aparține metalelor cu activitate medie, în compușii săi prezintă o singură stare de oxidare +2. Oxidul și hidroxidul de zinc sunt amfotere.