Ogólna charakterystyka pierwiastków grupy IV, głównej podgrupy układu okresowego D.I.

Właściwości metaliczne są ulepszone, właściwości niemetaliczne są zmniejszone. Na warstwie zewnętrznej znajdują się 4 elektrony.

Właściwości chemiczne(na bazie węgla)

Interakcja z metalami:

4Al + 3C = Al 4 C 3 (reakcja idsetowa w wysokiej temperaturze)

Interakcja z niemetalami:

2H2 + C = CH4

Interakcja z wodą:

C + H 2 O = CO + H 2

2Fe 2 O 3 + 3C = 3CO 2 + 4Fe

Interakcja z kwasami:

3C + 4HNO3 = 3CO2 + 4NO + 2H2O

Węgiel. Charakterystyka węgla ze względu na jego położenie w układzie okresowym, alotropię węgla, adsorpcję, rozmieszczenie w przyrodzie, produkcję, właściwości. Najważniejsze związki węgla

Węgiel (symbol chemiczny - C, łac. Carboneum) to pierwiastek chemiczny czternastej grupy (według przestarzałej klasyfikacji - głównej podgrupy czwartej grupy), drugiego okresu układu okresowego pierwiastków chemicznych. numer seryjny 6, masa atomowa - 12.0107.

Węgiel występuje w różnych odmianach alotropowych o bardzo różnorodnych właściwościach fizycznych. Różnorodność modyfikacji wynika ze zdolności węgla do tworzenia różnego rodzaju wiązań chemicznych.

Węgiel naturalny składa się z dwóch stabilnych izotopów - 12C (98,93%) i 13C (1,07%) oraz jednego radioaktywnego izotopu 14C (β-emiter, T½ = 5730 lat), skoncentrowanego w atmosferze i górnej części skorupy ziemskiej.

Głównymi i dobrze zbadanymi alotropowymi modyfikacjami węgla są diament i grafit. W normalnych warunkach tylko grafit jest stabilny termodynamicznie, podczas gdy diament i inne formy są metastabilne. Ciekły węgiel istnieje tylko pod pewnym ciśnieniem zewnętrznym.

Przy ciśnieniach powyżej 60 GPa zakłada się powstanie bardzo gęstej odmiany C III (gęstość 15-20% większa od gęstości diamentu), która ma przewodność metaliczną.

Krystaliczna modyfikacja węgla o układzie sześciokątnym o strukturze łańcuchowej cząsteczek nazywa się karbynem. Znanych jest kilka form karbynu, różniących się liczbą atomów w komórce elementarnej.

Carbyne to drobnokrystaliczny czarny proszek (gęstość 1,9-2 g/cm3) o właściwościach półprzewodnikowych. Otrzymywany w sztucznych warunkach z długich łańcuchów atomów węgla ułożonych równolegle do siebie.

Carbyne jest liniowym polimerem węgla. W cząsteczce karbinu atomy węgla są połączone łańcuchami naprzemiennie wiązaniami potrójnymi i pojedynczymi (struktura polienowa) lub trwale wiązaniami podwójnymi (struktura polikumulenowa). Carbyne ma właściwości półprzewodnikowe, a jego przewodność znacznie wzrasta pod wpływem światła. Pierwsze praktyczne zastosowanie opiera się na tej właściwości - w fotokomórkach.

W wyniku reakcji węgla z siarką powstaje dwusiarczek węgla CS2 i C3S2.

W przypadku większości metali węgiel tworzy węgliki, na przykład:

Reakcja węgla z parą wodną jest istotna w przemyśle:

Po podgrzaniu węgiel redukuje tlenki metali do metali. Właściwość ta jest szeroko stosowana w przemyśle metalurgicznym.

Grafit jest używany w przemyśle ołówkowym, ale miesza się go z gliną, aby zmniejszyć jego miękkość. Diament ze względu na swoją wyjątkową twardość jest niezbędnym materiałem ściernym. W farmakologii i medycynie szeroko stosowane są różne związki węgla - pochodne kwasu węglowego i kwasów karboksylowych, różne heterocykle, polimery i inne związki. Węgiel odgrywa ogromną rolę w życiu człowieka. Jego zastosowania są tak różnorodne, jak sam ten wielostronny element. W szczególności węgiel jest integralnym składnikiem stali (do 2,14% mas.) i żeliwa (ponad 2,14% mas.)

Węgiel wchodzi w skład aerozoli atmosferycznych, w wyniku czego regionalny klimat może ulec zmianie i może zmniejszyć się liczba dni słonecznych. Węgiel przedostaje się do środowiska w postaci sadzy w spalinach pojazdów, podczas spalania węgla w elektrowniach cieplnych, podczas wydobycia węgla odkrywkowego, zgazowania podziemnego, produkcji koncentratów węglowych itp. Stężenie węgla nad źródłami spalania wynosi 100-400 µg/m3, w dużych miastach 2,4-15,9 µg/m3, na terenach wiejskich 0,5-0,8 µg/m3. Wraz z emisją aerozoli gazowych z elektrowni jądrowych, (6-15) · 109 Bq/dzień 14СО2 przedostaje się do atmosfery.

Wysoka zawartość węgla w aerozolach atmosferycznych prowadzi do zwiększonej zachorowalności populacji, szczególnie na górne drogi oddechowe i płuca. Choroby zawodowe to głównie antrakoza i pyłowe zapalenie oskrzeli. W powietrzu obszaru roboczego MPC, mg/m3: diament 8,0, antracyt i koks 6,0, węgiel 10,0, sadza i pył węglowy 4,0; w powietrzu atmosferycznym maksymalna jednorazowa dawka wynosi 0,15, średnia dobowa 0,05 mg/m3.

Najważniejsze połączenia. Tlenek węgla (II) (tlenek węgla) CO. W normalnych warunkach jest to gaz bezbarwny, bezwonny i pozbawiony smaku. Toksyczność tłumaczy się tym, że łatwo łączy się z hemoglobiną we krwi.

Tlenek węgla (IV) CO2. W normalnych warunkach jest to bezbarwny gaz o lekko kwaśnym zapachu i smaku, półtora razy cięższy od powietrza, nie pali się i nie podtrzymuje spalania.
Kwas węglowy H2CO3. Słaby kwas. Cząsteczki kwasu węglowego istnieją tylko w roztworze.

Fosgen COCl2. Bezbarwny gaz o charakterystycznym zapachu, temperatura wrzenia = 8°C, temperatura topnienia = -118°C. Bardzo trujący. Słabo rozpuszczalny w wodzie. Reaktywny. Stosowany w syntezach organicznych.

Grupa układu okresowego pierwiastków chemicznych to ciąg atomów o rosnącym ładunku jądrowym, które mają tę samą strukturę elektronową. Numer grupy zależy od liczby elektronów na zewnętrznej powłoce atomu (elektronów walencyjnych)… Wikipedia

Czwarty okres układu okresowego obejmuje elementy czwartego rzędu (lub czwartego okresu) układu okresowego pierwiastków chemicznych. Struktura układu okresowego opiera się na wierszach, aby zilustrować powtarzające się (okresowe) ... ... Wikipedia

Pierwszy okres układu okresowego obejmuje elementy pierwszego rzędu (lub pierwszego okresu) układu okresowego pierwiastków chemicznych. Struktura układu okresowego opiera się na wierszach, aby zilustrować powtarzające się (okresowe) trendy w... ...Wikipedii

Drugi okres układu okresowego obejmuje elementy drugiego rzędu (lub drugiego okresu) układu okresowego pierwiastków chemicznych. Struktura układu okresowego opiera się na wierszach, aby zilustrować powtarzające się (okresowe) trendy w… Wikipedii

Piąty okres układu okresowego obejmuje elementy piątego rzędu (lub piątego okresu) układu okresowego pierwiastków chemicznych. Struktura układu okresowego opiera się na wierszach, aby zilustrować powtarzające się (okresowe) trendy w... ...Wikipedii

Trzeci okres układu okresowego obejmuje elementy trzeciego rzędu (lub trzeciego okresu) układu okresowego pierwiastków chemicznych. Struktura układu okresowego opiera się na wierszach, aby zilustrować powtarzające się (okresowe) trendy... Wikipedia

Siódmy okres układu okresowego obejmuje elementy siódmego rzędu (lub siódmego okresu) układu okresowego pierwiastków chemicznych. Struktura układu okresowego opiera się na wierszach, aby zilustrować powtarzające się (okresowe) trendy... Wikipedia

Szósty okres układu okresowego obejmuje elementy szóstego rzędu (lub szóstego okresu) układu okresowego pierwiastków chemicznych. Struktura układu okresowego opiera się na wierszach, aby zilustrować powtarzające się (okresowe) trendy w... ...Wikipedii

Krótka forma układu okresowego opiera się na równoległości stopni utlenienia pierwiastków głównej i podgrupy podrzędnej: na przykład maksymalny stopień utlenienia wanadu wynosi +5, podobnie jak fosfor i arsen, maksymalny stopień utlenienia chromu wynosi + 6... Wikipedia

Żądanie „Grupowanie” zostało przekierowane tutaj. Potrzebny jest na ten temat osobny artykuł... Wikipedia

Ogólna charakterystyka pierwiastków grupy IV, głównej podgrupy układu okresowego D. I. Mendelejewa

Do pierwiastków głównej podgrupy grupy IV zalicza się węgiel, krzem, german, cynę i ołów. Właściwości metaliczne są ulepszone, właściwości niemetaliczne są zmniejszone. Na warstwie zewnętrznej znajdują się 4 elektrony.

Właściwości chemiczne(na bazie węgla)

· Interakcja z metalami

4Al+3C = Al 4 C 3 (reakcja zachodzi w wysokiej temperaturze)

· Oddziaływać z niemetalami

2H2+C = CH4

· Interakcja z tlenem

· Interakcja z wodą

C+H2O = CO+H2

· Oddziaływać z tlenkami

2Fe 2 O 3 +3C = 3CO 2 +4Fe

· Oddziaływać z kwasami

3C+4HNO3 = 3CO2 +4NO+2H2O

Węgiel. Charakterystyka węgla ze względu na jego położenie w układzie okresowym, alotropię węgla, adsorpcję, rozmieszczenie w przyrodzie, produkcję, właściwości. Najważniejsze związki węgla

Węgiel (symbol chemiczny - C, łac. Carboneum) to pierwiastek chemiczny czternastej grupy (według przestarzałej klasyfikacji - głównej podgrupy czwartej grupy), drugiego okresu układu okresowego pierwiastków chemicznych. numer seryjny 6, masa atomowa - 12.0107. Węgiel występuje w różnych odmianach alotropowych o bardzo różnorodnych właściwościach fizycznych. Różnorodność modyfikacji wynika ze zdolności węgla do tworzenia różnego rodzaju wiązań chemicznych.

Węgiel naturalny składa się z dwóch stabilnych izotopów - 12C (98,93%) i 13C (1,07%) oraz jednego radioaktywnego izotopu 14C (β-emiter, T½ = 5730 lat), skoncentrowanego w atmosferze i górnej części skorupy ziemskiej.

Głównymi i dobrze zbadanymi alotropowymi modyfikacjami węgla są diament i grafit. W normalnych warunkach tylko grafit jest stabilny termodynamicznie, podczas gdy diament i inne formy są metastabilne. Ciekły węgiel istnieje tylko pod pewnym ciśnieniem zewnętrznym.

Przy ciśnieniach powyżej 60 GPa zakłada się powstanie bardzo gęstej odmiany C III (gęstość 15-20% większa od gęstości diamentu), która ma przewodność metaliczną.

Krystaliczna modyfikacja węgla o układzie sześciokątnym o strukturze łańcuchowej cząsteczek nazywana jest zwykle karbynem. Znanych jest kilka form karbynu, różniących się liczbą atomów w komórce elementarnej.

Carbyne to drobnokrystaliczny czarny proszek (gęstość 1,9-2 g/cm3) o właściwościach półprzewodnikowych. Otrzymywany w sztucznych warunkach z długich łańcuchów atomów węgla ułożonych równolegle do siebie.

Carbyne jest liniowym polimerem węgla. W cząsteczce karbinu atomy węgla są połączone w łańcuchy naprzemiennie wiązaniami potrójnymi i pojedynczymi (struktura polienowa) lub trwale wiązaniami podwójnymi (struktura polikumulenowa). Carbyne ma właściwości półprzewodnikowe, a jego przewodność znacznie wzrasta pod wpływem światła. Pierwsze praktyczne zastosowanie opiera się na tej właściwości - w fotokomórkach.

Grafen to dwuwymiarowa alotropowa modyfikacja węgla, utworzona przez warstwę atomów węgla o grubości jednego atomu, połączonych wiązaniami sp² w sześciokątną dwuwymiarową sieć krystaliczną.

W zwykłych temperaturach węgiel jest chemicznie obojętny, w odpowiednio wysokich temperaturach łączy się z wieloma pierwiastkami i wykazuje silne właściwości redukujące. Aktywność chemiczna różnych form węgla maleje w następującej kolejności: węgiel amorficzny, grafit, diament, w powietrzu zapalają się odpowiednio w temperaturach powyżej 300-500°C, 600-700°C i 850-1000°C.

Produkty spalania węgla to CO i CO2 (odpowiednio tlenek i dwutlenek węgla). Znane są również niestabilny podtlenek węgla C3O2 (temperatura topnienia -111 °C, temperatura wrzenia 7 °C) i niektóre inne tlenki (na przykład C12O9, C5O2, C12O12). Grafit i węgiel amorficzny zaczynają reagować z wodorem w temperaturze 1200°C, z fluorem w temperaturze 900°C.

Dwutlenek węgla reaguje z wodą tworząc słaby kwas węglowy – H2CO3, który tworzy sole – węglany. Najbardziej rozpowszechnione na Ziemi są węglany wapnia (formy mineralne - kreda, marmur, kalcyt, wapień itp.) i magnez (forma mineralna dolomit).

Grafit z halogenami, metalami alkalicznymi itp.
Opublikowano na ref.rf
substancje tworzą związki inkluzyjne. Kiedy wyładowanie elektryczne przepływa pomiędzy elektrodami węglowymi w atmosferze azotu, powstaje cyjan. W wysokich temperaturach reakcja węgla z mieszaniną H2 i N2 powoduje powstanie kwasu cyjanowodorowego:

W wyniku reakcji węgla z siarką powstaje dwusiarczek węgla CS2 i C3S2. W przypadku większości metali węgiel tworzy węgliki, na przykład:

Reakcja węgla z parą wodną jest istotna w przemyśle:

Po podgrzaniu węgiel redukuje tlenki metali do metali. Właściwość ta jest szeroko stosowana w przemyśle metalurgicznym.

Grafit jest używany w przemyśle ołówkowym, ale miesza się go z gliną, aby zmniejszyć jego miękkość. Diament ze względu na swoją wyjątkową twardość jest niezbędnym materiałem ściernym. W farmakologii i medycynie szeroko stosowane są różne związki węgla - pochodne kwasu węglowego i kwasów karboksylowych, różne heterocykle, polimery i inne związki. Węgiel odgrywa ogromną rolę w życiu człowieka. Jego zastosowania są tak różnorodne, jak sam ten wieloaspektowy element. W szczególności węgiel jest integralnym składnikiem stali (do 2,14% mas.) i żeliwa (ponad 2,14% mas.)

Węgiel jest częścią aerozoli atmosferycznych, dzięki czemu regionalny klimat może się zmieniać, a liczba dni słonecznych może się zmniejszać. Węgiel przedostaje się do środowiska w postaci sadzy w spalinach pojazdów podczas spalania węgla w elektrowniach cieplnych, podczas odkrywkowych kopalń węgla, podziemnego zgazowania, produkcji koncentratów węglowych itp.
Opublikowano na ref.rf
Stężenie węgla nad źródłami spalania wynosi 100-400 µg/m3, w dużych miastach 2,4-15,9 µg/m3, na terenach wiejskich 0,5 – 0,8 µg/m3. Wraz z emisją aerozoli gazowych z elektrowni jądrowych, (6-15)·109 Bq/dzień 14СО2 przedostaje się do atmosfery.

Wysoka zawartość węgla w aerozolach atmosferycznych prowadzi do zwiększonej zachorowalności populacji, szczególnie na górne drogi oddechowe i płuca. Choroby zawodowe - głównie antrakoza i pyłowe zapalenie oskrzeli. W powietrzu obszaru roboczego MPC, mg/m3: diament 8,0, antracyt i koks 6,0, węgiel 10,0, sadza i pył węglowy 4,0; w powietrzu atmosferycznym maksymalna jednorazowa dawka wynosi 0,15, średnia dobowa 0,05 mg/m3.

Najważniejsze połączenia. Tlenek węgla (II) (tlenek węgla) CO. W normalnych warunkach jest to gaz bezbarwny, bezwonny i pozbawiony smaku. Toksyczność tłumaczy się tym, że łatwo łączy się z hemoglobiną we krwi Tlenek węgla (IV) CO2. W normalnych warunkach jest to bezbarwny gaz o lekko kwaśnym zapachu i smaku, półtora razy cięższy od powietrza, nie pali się i nie podtrzymuje spalania. Kwas węglowy H2CO3. Słaby kwas. Cząsteczki kwasu węglowego istnieją tylko w roztworze. Fosgen COCl2. Bezbarwny gaz o charakterystycznym zapachu, temperatura wrzenia = 8°C, temperatura topnienia = -118°C. Bardzo trujący. Słabo rozpuszczalny w wodzie. Reaktywny. Stosowany w syntezach organicznych.

Ogólna charakterystyka pierwiastków grupy IV, głównej podgrupy układu okresowego D.I. Mendelejewa – pojęcie i rodzaje. Klasyfikacja i cechy kategorii „Ogólna charakterystyka pierwiastków grupy IV, głównej podgrupy układu okresowego D. I. Mendelejewa” 2017, 2018.

- Francuska rzeźba gotycka. XIII-XIV wiek

Początki francuskiej rzeźby gotyckiej powstały w Saint-Denis. Trzy portale zachodniej fasady słynnego kościoła wypełniły rzeźbiarskie obrazy, w których po raz pierwszy objawiła się chęć ściśle przemyślanego programu ikonograficznego, zrodziło się pragnienie…

- TEMAT WYKŁADU: PLANOWANIE MIEJSKIE WŁOCH, FRANCJI, NIEMIEC, ANGLII W X – XIV WIEKU.

We wczesnym średniowieczu nie budowano prawie żadnych nowych miast. Ciągłe wojny wymuszały budowę ufortyfikowanych osad, zwłaszcza na terenach przygranicznych. Ośrodkiem wczesnośredniowiecznej kultury materialnej i duchowej były klasztory. Budowano je....

- Odzież w okresie gotyku XII-XIV

ROZWIĄZANIA DO ZABAWY PRZESTRZENI Ogólne rozwiązania budynków i zespołów Struktura uczelni, zgodnie z jej strukturą architektoniczną i planistyczną, obejmuje następujące działy: instytut ogólny oraz wydziały wydziałowe z biurami i laboratoriami; ...

Układ okresowy pierwiastków chemicznych to klasyfikacja pierwiastków chemicznych stworzona przez D. I. Mendelejewa na podstawie prawa okresowości odkrytego przez niego w 1869 roku.

DI Mendelejew

Zgodnie ze współczesnym sformułowaniem tego prawa, w ciągłym szeregu pierwiastków ułożonych według rosnącej wielkości ładunku dodatniego jąder ich atomów, okresowo powtarzają się pierwiastki o podobnych właściwościach.

Układ okresowy pierwiastków chemicznych, przedstawiony w formie tabeli, składa się z okresów, serii i grup.

Na początku każdego okresu (z wyjątkiem pierwszego) pierwiastek ma wyraźne właściwości metaliczne (metal alkaliczny).

Symbole tabeli kolorów: 1 - znak chemiczny pierwiastka; 2 - imię; 3 - masa atomowa (masa atomowa); 4 - numer seryjny; 5 - rozkład elektronów w warstwach.

Wraz ze wzrostem liczby atomowej pierwiastka, równej dodatniemu ładunkowi jądra jego atomu, właściwości metaliczne stopniowo słabną, a właściwości niemetaliczne rosną. Przedostatni pierwiastek w każdym okresie to pierwiastek o wyraźnych właściwościach niemetalicznych (), a ostatni to gaz obojętny. W okresie I występują 2 elementy, w II i III – 8 elementów, w IV i V – 18, w VI – 32, a w VII (okres nieskończony) – 17 elementów.

Pierwsze trzy okresy nazywane są małymi okresami, każdy z nich składa się z jednego poziomego rzędu; reszta - w dużych okresach, z których każdy (z wyjątkiem okresu VII) składa się z dwóch poziomych rzędów - parzystego (górnego) i nieparzystego (dolnego). Tylko metale występują w równych rzędach dużych okresów. Właściwości elementów tych szeregów zmieniają się nieznacznie wraz ze wzrostem liczby porządkowej. Zmieniają się właściwości pierwiastków w nieparzystych rzędach dużych okresów. W okresie VI po lantanie następuje 14 pierwiastków o bardzo podobnych właściwościach chemicznych. Pierwiastki te, zwane lantanowcami, są wymienione osobno poniżej głównej tabeli. Aktynowce, pierwiastki następujące po aktynie, przedstawiono w tabeli w podobny sposób.

Tabela ma dziewięć grup pionowych. Numer grupy, z nielicznymi wyjątkami, jest równy najwyższej dodatniej wartościowości elementów tej grupy. Każda grupa, z wyjątkiem zera i ósmej, jest podzielona na podgrupy. - główny (znajdujący się po prawej stronie) i wtórny. W głównych podgrupach wraz ze wzrostem liczby atomowej właściwości metaliczne pierwiastków stają się silniejsze, a właściwości niemetaliczne słabną.

Zatem o właściwościach chemicznych i szeregu właściwości fizycznych pierwiastków decyduje miejsce, jakie zajmuje dany pierwiastek w układzie okresowym.

Pierwiastki biogenne, czyli pierwiastki wchodzące w skład organizmów i pełniące w nich określoną rolę biologiczną, zajmują górną część układu okresowego. Komórki zajmowane przez pierwiastki stanowiące większość (ponad 99%) żywej materii są zabarwione na niebiesko; komórki zajmowane przez mikroelementy mają kolor różowy (patrz).

Układ okresowy pierwiastków chemicznych jest największym osiągnięciem współczesnej nauk przyrodniczych i żywym wyrazem najogólniejszych dialektycznych praw natury.

Zobacz także: Masa atomowa.

Układ okresowy pierwiastków chemicznych to naturalna klasyfikacja pierwiastków chemicznych stworzona przez D. I. Mendelejewa na podstawie prawa okresowości odkrytego przez niego w 1869 roku.

W swoim pierwotnym sformułowaniu okresowe prawo D.I. Mendelejewa stwierdzało: właściwości pierwiastków chemicznych, a także formy i właściwości ich związków są okresowo zależne od mas atomowych pierwiastków. Następnie, wraz z rozwojem doktryny budowy atomu, wykazano, że dokładniejszą cechą każdego pierwiastka nie jest masa atomowa (patrz), ale wartość dodatniego ładunku jądra atomu pierwiastka, równy numerowi seryjnemu (atomowemu) tego pierwiastka w układzie okresowym D. I. Mendelejewa . Liczba ładunków dodatnich w jądrze atomu jest równa liczbie elektronów otaczających jądro atomu, ponieważ atomy jako całość są elektrycznie obojętne. W świetle tych danych prawo okresowości formułuje się w następujący sposób: właściwości pierwiastków chemicznych, a także formy i właściwości ich związków są okresowo zależne od wielkości dodatniego ładunku jąder ich atomów. Oznacza to, że w ciągłym szeregu pierwiastków ułożonych według rosnących ładunków dodatnich jąder ich atomów, okresowo będą się powtarzać pierwiastki o podobnych właściwościach.

Tabelaryczna forma układu okresowego pierwiastków chemicznych przedstawiona jest w nowoczesnej formie. Składa się z okresów, serii i grup. Okres reprezentuje kolejny poziomy szereg pierwiastków ułożonych w kolejności rosnącego ładunku dodatniego jąder ich atomów.

Na początku każdego okresu (z wyjątkiem pierwszego) występuje pierwiastek o wyraźnych właściwościach metalicznych (metal alkaliczny). Następnie wraz ze wzrostem numeru seryjnego właściwości metaliczne elementów stopniowo słabną, a właściwości niemetaliczne rosną. Przedostatnim pierwiastkiem w każdym okresie jest pierwiastek o wyraźnych właściwościach niemetalicznych (halogen), a ostatnim jest gaz obojętny. Pierwszy okres składa się z dwóch pierwiastków, rolę metalu alkalicznego i halogenu pełni tutaj jednocześnie wodór. Okresy II i III obejmują po 8 elementów, zwanych przez Mendelejewa typowymi. Okresy IV i V zawierają po 18 elementów każdy, VI-32. Okres VII nie został jeszcze zakończony i jest uzupełniany sztucznie stworzonymi elementami; obecnie w tym okresie jest 17 elementów. Okresy I, II i III nazywane są małymi, każdy z nich składa się z jednego poziomego rzędu, IV-VII są duże: (z wyjątkiem VII) obejmują dwa poziome rzędy - parzysty (górny) i nieparzysty (dolny). W równych rzędach dużych okresów znajdują się tylko metale, a zmiana właściwości pierwiastków w rzędzie od lewej do prawej jest słabo wyrażona.

W nieparzystych szeregach dużych okresów właściwości elementów szeregu zmieniają się w taki sam sposób, jak właściwości pierwiastków typowych. W parzystym rzędzie okresu VI, po lantanie, znajduje się 14 pierwiastków [zwanych lantanowcami (patrz), lantanowce, pierwiastki ziem rzadkich], które mają podobne właściwości chemiczne do lantanu i do siebie nawzajem. Ich wykaz znajduje się osobno pod tabelą.

Pierwiastki następujące po aktynie - aktynowce (aktynowce) - są wymienione osobno i wymienione poniżej tabeli.

W układzie okresowym pierwiastków chemicznych dziewięć grup znajduje się pionowo. Numer grupy jest równy najwyższej dodatniej wartościowości (patrz) elementów tej grupy. Wyjątkami są fluor (może być tylko ujemnie jednowartościowy) i brom (nie może być siedmiowartościowy); ponadto miedź, srebro, złoto mogą wykazywać wartościowość większą niż +1 (Cu-1 i 2, Ag i Au-1 i 3), a z pierwiastków grupy VIII tylko osm i ruten mają wartościowość +8 . Każda grupa, z wyjątkiem ósmej i zerowej, jest podzielona na dwie podgrupy: główną (umieszczoną po prawej stronie) i drugorzędną. Do głównych podgrup zaliczają się pierwiastki typowe i pierwiastki długie, podgrupy drugorzędne obejmują jedynie pierwiastki długie, a ponadto metale.

Pod względem właściwości chemicznych pierwiastki każdej podgrupy danej grupy różnią się znacznie od siebie, a jedynie najwyższa dodatnia wartościowość jest taka sama dla wszystkich pierwiastków danej grupy. W głównych podgrupach, od góry do dołu, właściwości metaliczne pierwiastków ulegają wzmocnieniu, a osłabieniu niemetaliczne (np. frans jest pierwiastkiem o najbardziej wyraźnych właściwościach metalicznych, a fluor jest niemetaliczny). Zatem miejsce pierwiastka w układzie okresowym Mendelejewa (liczba porządkowa) określa jego właściwości, które są średnią właściwości sąsiadujących elementów w pionie i poziomie.

Niektóre grupy elementów mają specjalne nazwy. Zatem pierwiastki głównych podgrup grupy I nazywane są metalami alkalicznymi, grupa II - metale ziem alkalicznych, grupa VII - halogeny, pierwiastki znajdujące się za uranem - transuran. Elementy wchodzące w skład organizmów, biorące udział w procesach metabolicznych i pełniące wyraźną rolę biologiczną nazywane są elementami biogennymi. Wszystkie zajmują górną część tabeli D.I. Mendelejewa. Są to przede wszystkim O, C, H, N, Ca, P, K, S, Na, Cl, Mg i Fe, które stanowią większość żywej materii (ponad 99%). Miejsca zajmowane przez te pierwiastki w układzie okresowym są zaznaczone kolorem jasnoniebieskim. Elementy biogenne, których jest bardzo mało w organizmie (od 10 -3 do 10 -14%), nazywane są mikroelementami (patrz). Komórki układu okresowego, zabarwione na żółto, zawierają mikroelementy, których istotne znaczenie dla człowieka zostało udowodnione.

Zgodnie z teorią budowy atomu (patrz Atom) właściwości chemiczne pierwiastków zależą głównie od liczby elektronów w zewnętrznej powłoce elektronowej. Okresową zmianę właściwości pierwiastków wraz ze wzrostem ładunku dodatniego jąder atomowych tłumaczy się okresowym powtarzaniem struktury zewnętrznej powłoki elektronowej (poziomu energetycznego) atomów.

W małych okresach, wraz ze wzrostem dodatniego ładunku jądra, liczba elektronów w powłoce zewnętrznej wzrasta z 1 do 2 w okresie I i od 1 do 8 w okresach II i III. Stąd zmiana właściwości pierwiastków w okresie od metalu alkalicznego do gazu obojętnego. Zewnętrzna powłoka elektronowa, zawierająca 8 elektronów, jest kompletna i stabilna energetycznie (pierwiastki grupy zerowej są chemicznie obojętne).

W długich okresach w równych rzędach, w miarę wzrostu dodatniego ładunku jąder, liczba elektronów w powłoce zewnętrznej pozostaje stała (1 lub 2), a druga powłoka zewnętrzna jest wypełniona elektronami. Stąd powolna zmiana właściwości elementów w rzędach parzystych. W nieparzystych seriach dużych okresów, w miarę wzrostu ładunku jąder, zewnętrzna powłoka wypełnia się elektronami (od 1 do 8), a właściwości pierwiastków zmieniają się w taki sam sposób, jak właściwości typowych pierwiastków.

Liczba powłok elektronowych w atomie jest równa liczbie okresu. Atomy pierwiastków głównych podgrup mają na swoich zewnętrznych powłokach liczbę elektronów równą liczbie grup. Atomy elementów podgrup bocznych zawierają jeden lub dwa elektrony na swoich zewnętrznych powłokach. To wyjaśnia różnicę we właściwościach elementów podgrupy głównej i drugorzędnej. Numer grupy wskazuje możliwą liczbę elektronów, które mogą brać udział w tworzeniu wiązań chemicznych (walencyjnych) (patrz Cząsteczka), dlatego takie elektrony nazywane są wartościowością. W przypadku elementów podgrup bocznych wartościowością są nie tylko elektrony powłok zewnętrznych, ale także przedostatnie. Liczbę i strukturę powłok elektronowych podano w załączonym układzie okresowym pierwiastków chemicznych.

Prawo okresowe D.I. Mendelejewa i oparty na nim system mają wyjątkowo duże znaczenie w nauce i praktyce. Prawo i układ okresowości były podstawą odkrycia nowych pierwiastków chemicznych, dokładnego określenia ich mas atomowych, rozwoju doktryny o budowie atomów, ustalenia geochemicznych praw rozmieszczenia pierwiastków w skorupie ziemskiej oraz rozwój współczesnych idei dotyczących żywej materii, której skład i związane z nim wzorce są zgodne z układem okresowym. O aktywności biologicznej pierwiastków i ich zawartości w organizmie w dużej mierze decyduje także miejsce, jakie zajmują w układzie okresowym Mendelejewa. Zatem wraz ze wzrostem numeru seryjnego w wielu grupach wzrasta toksyczność pierwiastków, a ich zawartość w organizmie maleje. Prawo okresowości jest jasnym wyrazem najogólniejszych dialektycznych praw rozwoju przyrody.

Na ryc. Rysunek 15.4 pokazuje położenie pięciu pierwiastków grupy IV w układzie okresowym. Podobnie jak pierwiastki grupy III należą do liczby p-elementów. Atomy wszystkich pierwiastków grupy IV mają ten sam typ konfiguracji elektronowej powłoki zewnętrznej: . W tabeli 15.4 wskazuje specyficzną konfigurację elektronową atomów i niektóre właściwości pierwiastków grupy IV. Te i inne właściwości fizyczne i chemiczne pierwiastków grupy IV są związane z ich budową, a mianowicie: węgiel (w postaci diamentu), krzem i german mają zrębową strukturę krystaliczną przypominającą diament (patrz rozdział 3.2); cyna i ołów mają strukturę metaliczną (sześcienną o powierzchni centrowanej, patrz także sekcja 3.2).

Ryż. 15.4. Pozycja pierwiastków grupy IV w układzie okresowym.

W miarę przesuwania się w dół grupy promień atomowy pierwiastków wzrasta, a wiązania między atomami słabną. W wyniku stale rosnącej delokalizacji elektronów zewnętrznych powłok atomowych w tym samym kierunku następuje wzrost przewodności elektrycznej pierwiastków grupy IV. Ich właściwości

Tabela 15.4. Konfiguracje elektronowe i właściwości fizyczne pierwiastków grupy IV

stopniowo zmieniaj się z niemetalicznego na metaliczny: węgiel jest pierwiastkiem niemetalicznym, a w postaci diamentu jest izolatorem (dielektrykiem); krzem i german – półprzewodniki; cyna i ołów są metalami i dobrymi przewodnikami.

Ze względu na wzrost wielkości atomów podczas przejścia od elementów górnej części grupy do elementów jej dolnej części, następuje stałe osłabienie wiązań między atomami i odpowiednio zmniejszenie topnienia temperatura i temperatura wrzenia, a także twardość pierwiastków.

Alotropia

Krzem, german i ołów występują tylko w jednej formie strukturalnej. Jednakże węgiel i cyna występują w kilku formach strukturalnych. Różne formy strukturalne jednego pierwiastka nazywane są alotropami (patrz sekcja 3.2).

Węgiel ma dwie odmiany alotropowe: diament i grafit. Ich strukturę opisano w pkt. 3.2. Alotropia węgla jest przykładem monotropii, którą charakteryzują następujące cechy: 1) alotropy mogą istnieć w pewnym zakresie temperatur i ciśnień (na przykład zarówno diament, jak i grafit występują w temperaturze pokojowej i pod ciśnieniem atmosferycznym); 2) nie ma temperatury przejścia, w której jeden alotrop zamienia się w drugi; 3) jeden alotrop jest bardziej stabilny od drugiego. Na przykład grafit jest bardziej odporny niż diament. Mniej stabilne formy nazywane są metastabilnymi. Diament jest zatem metastabilną alotropą (lub monotropem) węgla.

Węgiel może nadal występować w innych postaciach, takich jak węgiel drzewny, koks i sadza. Wszystkie są surowymi formami węgla. Czasami nazywane formami amorficznymi, wcześniej uważano, że reprezentują trzecią alotropową formę węgla. Termin amorficzny oznacza bezkształtny. Obecnie ustalono, że węgiel „amorficzny” to nic innego jak grafit mikrokrystaliczny.

Cyna występuje w trzech formach alotropowych. Nazywa się je cyną szarą (a-tin), cyną białą (P-tin) i cyną rombową (u-tin). Alotropia typu występującego w cynie nazywa się enancjotropią. Charakteryzuje się następującymi cechami: 1) przemiana jednego alotropu w drugi następuje w określonej temperaturze, zwanej temperaturą przejścia; Na przykład

Struktura Vlmaz Struktura metalowa (półprzewodnikowa) 2) każdy alotrop jest stabilny tylko w pewnym zakresie temperatur.

Reaktywność pierwiastków grupy IV

Reaktywność pierwiastków grupy IV na ogół wzrasta w miarę przesuwania się na dół grupy, od węgla do ołowiu. W szeregu napięć elektrochemicznych nad wodorem znajdują się tylko cyna i ołów (patrz rozdział 10.3). Ołów reaguje bardzo powoli z rozcieńczonymi kwasami, wydzielając wodór. Reakcja pomiędzy cyną i rozcieńczonymi kwasami zachodzi z umiarkowaną szybkością.

Węgiel jest utleniany przez gorące stężone kwasy, takie jak stężony kwas azotowy i stężony kwas siarkowy.