Как объяснить что такое окончание. Какие бывают окончания? Слова, у которых вообще нет окончания

Конспект урока химии

Тема 1:

Характеристика химического элемента на основании его положения в ПСХЭ Д.И. Менделеева.

Цель урока: изучить характеристику химического элемента, опираясь на ПСХЭ Д.И. Менделеева.

Задачи:

Образовательные:

Познакомить учащихся с планом характеристики химического элемента;

Вспомнить закономерности изменения свойств атомов, простых веществ и соединений в главных п/группах и периодах ПСХЭ Д.И. Менделеева;

Научить давать полную характеристику, опираясь на план, некоторых металлов(на примере магния) и неметаллов(на примере серы);

Раскрыть понятие «Генетический ряд металлов и неметаллов».

2. Развивающие:

Развивать у учащихся умение самостоятельно работать с текстом учебника, извлекая из них нужную информацию;

Формировать у учащихся умение осуществлять основные мыслительные операции и излагать их в устной и письменной форме;

Развивать воображение, память и внимание;

Развивать у учащихся ориентирование в ПСХЭ Д.И. Менделеева.

3. Воспитательные:

Воспитывать у учащихся бережное отношение к своему здоровью и здоровью окружающих;

Продолжить формирование интереса учащихся к научным знаниям;

Формирование мировоззрения у учащихся и расширение их кругозора.

Оборудование: ПСХЭ Д.И. Менделеева, учебник, плакат.

Понятия урока: план характеристики химического элемента, характеристика элемента-металла, характеристика элемента-неметалла, генетические ряды металла и неметалла.

Тип урока: комбинированный.

Вид урока: традиционный.

Ход урока.

1. Организационный момент.

Знакомство с классом, литературой, по которой будем работать, изложить требования к ведению тетрадей для домашних заданий, самостоятельных, практических и контрольных работ.

Проведение вводного инструктажа по ТБ при работе в кабинете химии.

2. Изучение нового материала.

Как вы знаете из курса химии за 8 класс систематизация(т.е. упорядочение) химических элементов в соответствии с электронным строением атомов приведена в ПСХЭ Д.И. Менделеева и сформулирована в виде периодического закона(Кто из вас вспомнит и назовет формулировку периодического закона? ).

Периодический закон гласит: свойства химических элементов, а также свойства и формы соединений, образованных данными элементами, находятся в периодической зависимости от величины заряда ядер их атомов. Иными словами: свойства веществ простых и сложных изменяются периодически от величины заряда ядра.

Для характеристики химических элементов нам необходимо обращаться к ПСХЭ Д.И. Менделеева, поскольку все основные знания о элементах систематизированы и изложены в ней. Скажите, какое важное составляющее необходимо для составления характеристики элемента?(пример литература). Правильно план, на основании которого она будет проводиться. Открываем учебники на странице 3. Здесь изложен план описания химического элемента, записываем в тетрадь.

План характеристики химического элемента:

Положение элемента в ПСХЭ Д.И. Менделеева и строение его атомов(сюда входит порядковый номер, период, ряд, группа, п/группа; если изучать строение атома,- то заряд ядра, число протонов, нейтронов, общее число электронов, электронных слоев и т.д. ).

Характер простого вещества(металл, неметалл ).

Сравнение свойств простого вещества со свойствами простых веществ, образованных соседними по п/группе элементами.

Сравнение свойств простого вещества со свойствами простых веществ, образованных по периоду элементами.

Состав высшего оксида, его характер(основный, кислотный, амфотерный ).

Состав высшего гидроксида, его характер(кислородсодержащая кислота, основание, амфотерный гидроксид ).

Состав летучего водородного соединения(для неметаллов ).

В изложенном плане понятия: переходные металлы, амфотерные оксиды и гидроксиды вам пока неизвестны, будете изучать их на следующем уроке.

Итак, рассмотрим характеристики металла и неметалла пользуясь приведенным выше планом. Но для начала нам необходимо вспомнить основные закономерности изменения свойств атомов простых веществ и соединений, образованных химическими элементами главных п/групп и периодов ПСХЭ Д.И. Менделеева. Открываем стр. 4 учебника, где изображена таблица №1.

Закономерности изменения свойств атомов, простых веществ и соединений, образованных химическими элементами, в пределах главных п/групп и периодов ПСХЭ Д.И. Менделеева.

Атомы

Заряд ядра

увеличивается

увеличивается

Число заполняемых энергетических уровней

Увеличивается

Li +3

Na +11

Не изменяется и равно номеру периода

Li Be B C

Число электронов на внешнем энергетическом уровне

Не изменяется и равно номеру группы

Н 1s 1

Li 1s 2 2s 1

Na 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1

Увеличивается

Li 1s 2 2s 1

Be 1s 2 2s 2

B 1s 2 2s 2 2p 1

C 1s 2 2s 2 2p 2

Радиус атома

Увеличивается

Li +3

Na +11

Уменьшается

Восстановительные свойства

Усиливаются

Ослабевают

Окислительные свойства

Ослабевают

Усиливаются

Высшая степень окисления

Постоянная и равна № группы

Увеличивается от +1 до +7

Низшая степень окисления

Не изменяется и равна № группы

Увеличивается от -4 до -1

Простые вещества

Металлические свойства

Усиливаются

Ослабевают

Неметаллические свойства

Ослабевают

Усиливаются

Соединения элементов

Характер химических свойств высшего оксида и высшего гидроксида

Усиление основных свойств и ослабевание кислотных свойств

Основный Амфотерный Кислотный

Усиление кислотных свойств и ослабевание основных

Щелочь нерастворимое основание Амфотерный гидроксид

Кислота

Конкретно: по периоду основные свойства гидроксидов, образованных элементами ослабевают, усиливаются кислотные свойства. Происходит изменение свойств от сильно основных(Na OH) через амфотерные(AL (OH ) 3 ) к кислотным(H 2 SO 4 ).По группе – основные усиливаются, а кислотные ослабевают. Металлические свойства связывают с тем, насколько легко атом отдает электроны(тем самым окисляется и является восстановителем, а металлы - типичные восстановители). Способность отдавать электроны зависит от радиуса атома и величины заряда ядра. Правило: чем больше радиус, тем меньше сила притяжения электрона к ядру, тем легче он их отдает, проявляя восстановительные свойства. Чем больше заряд, тем больше сила притяжения м/у электроном и ядром, а чем меньше заряд, тем меньше сила притяжения м/у электроном и ядром.

Теперь приступим к характеристике металла на примере магния.

Положение элемента в периодической системе

А) Магний имеет порядковый номер 12 (Z =12) и атомную массу 24(Ar = 24). Соответственно заряд ядра его атома +12, число нейтронов равно: N =Ar – Z = 24-12=12. Т.к. атом электронейтрален, то число электронов равно числу протонов = -12.

Б) Элемент магний находится в 3 периоде ПСХЭ, значит все электроны атома располагаются на трех энергетических уровнях. Строение электронной оболочки атома магния можно отобразить с помощью схемы:

Mg +12 12 Mg 2e; 8е; 2е

Исходя из строения атома можно предсказать и ст. окисления магния в его соединениях. В химических реакциях атом магния дает 2 внешних электрона, проявляя восстановительные свойства, следовательно ст.окисления = +2. если рассматривать ряд:

Be +4

Mg +12

Ca +20

то видно, что восстановительные свойства у магния выражены более сильно, чем у бериллия, но слабее, чем у кальция. Это связанно с увеличением радиусов атомов при переходе от Be к Ca . Соответственно в ряду:

Be +4

Mg +12

Ca +20

два внешних электрона все более удаляются от ядра, ослабевает их связь с ядром, и они легче покидают атом, который при этом переходит в ион Mg + .

Для магния простого вещества характерна металлическая кристаллическая решетка и металлическая химическая связь, а отсюда все типичные свойства для металлов(вспомните, какие ):

металлы – восстановители;

взаимодействие с неметаллами, образование бинарных соединений: оксидов, галогенов, сульфидов;

взаимодействие с водой, образование щелочи;

взаимодействие с кислотами, образование солей;

взаимодействие со щелочами.

Металлические свойства у магния выражены сильнее, чем у бериллия, но слабее, чем у кальция. Как вы думаете, почему, учитывая, что металлические свойства определяются в первую очередь способностью отдавать электроны?

Металлические свойства у магния выражены слабее, чем у натрия, но сильнее, чем у алюминия(объясните, почему ). Способность терять электроны уменьшается(у натрия заряд ядра меньше, чем у магния и алюминия; поэтому натрий легче теряет электроны.

Оксид магния MgO является основным оксидом и проявляет все свойства оснований(какие? ).

В качестве гидроксида магнию соответствует основание Mg(OH ) 2 , которое проявляет все характерные свойства оснований. Напомните мне, какие.

Т. к. магний – металл, то он не образует летучего соединения.

Характеристика неметалла(на примере серы)

Сера – элемент VI группы 3 периода, порядковый номер равен 16(Z =16), атомная масса – 32(Ar =32). Соответственно, число нейтронов равно: N=Ar- Z=32-16=16. Т.к. атом электронейтрален, то число электронов равно числу протонов= - 16.

S +16 16 S 2e; 8е; 6е

Атомы серв проявляют как окислительные свойства(принимают недостающие для завершения энергетического уровня 2 е, получая при этом степень окисления – 2: в соединениях с Ме или менее э. о. НеМе(Н)); так и восстановительные свойства(отдают 2.4 е или все 6 внешних е более э. о. элементам, например, кислороду, приобретая при этом ст. окисления +2+4+6).

О +8

S +16

Sе +34

Сера – менее сильный окислитель, чем кислород, но более сильный, чем селен. Что связано с увеличением радиуса атома от кислорода к селену. По этой же причине восстановительные свойства усиливаются при переходе от кислорода к селену. Дайте объяснение указанных изменений окислительных и восстановительных свойств .

2. Сера – простое вещество, типичный НеМе. Сере свойственно явление аллотропии(разные простые вещества, образованные химическим элементом серой, имеют различные свойства, т.к. различно кристаллическое строение). Например у ромбической серы молекулярная кристаллическая решетка состоит из циклических молекул состава S 8, а у пластической серы молекулы представляют собой длинные открытые цепи атомов:

3. НеМе свойства серы выражены слабее, чем у кислорода, но сильнее, чем у селена.

НеМе свойства серы выражены сильнее, чем у фосфора, но слабее, чем у хлора.

Высший оксид серы имеет формулу SO 3 . Это кислотный оксид, проявляющий все основные свойства кислотных оксидов(Напомните ).

Высший гидроксид серы хорошо вам известен как серная кислота, раствор которой проявляет типичные свойства кислот(Назовите ).

Сера образует летучее соединение – сероводород H 2 S.

Итак, мы с вами составили 2 характеристики на металл и неметалл по изложенному выше плану. Данный план пригодится вам в дальнейшем для составления характеристик химических элементов главных п/групп.

На основании характеристик, изложенных на сегодняшнем уроке можно составить генетические ряды металлов и неметаллов. Давайте их составим на примере магния и серы:

Металл основной оксид основание соль

( простое вещество )

Mg MgO Mg ( OH ) 2 MgSO 4

Неметалл кислотный оксид кислота соль

S SO 3 H 2 SO 4 MgSO 4

3. Закрепление изученного материала.

Ребята, сегодня на уроке мы познакомились с планом характеристики химических элементов, составили характеристику 2-х элементов(металла и неметалла). Давайте вспомним:

Назовите основные положения плана, которые нужно учитывать при составлении характеристики элемента.

Как изменяется заряд ядра атомов и их радиус в группах и в периодах.

На какие свойства химических элементов влияют данные изменения.

Почему магний проявляет слабые восстановительные свойства, чем кальций, но более сильные, чем берилий.

Почему металлические свойства у магния выражены слабее, чем у натрия, но сильнее, чем у алюминия.

Как вы думаете, почему у серы выражены более слабые окислительные свойства, чем у кислорода, но более сильные, чем у селена.

Составьте генетический ряд кальция и фосфора.

Домашнее задание

§ 1, упражнения

Решить задачу.

При взаимодействии 800 мг 30%-ного раствора едкого натра с избытком раствора медного купороса (сульфата меди ( II )) было получено 196 мг осадка. Каков его выход в % от теоретически возможного?

Тема урока: Характеристика химического элемента на основании его положения в Периодической системе Д.И. Менделеева

Цельурока: Расширить и углубить полученные знания построению атомов химических элементов из курса химии 8-гокласса.

Научить составлять план характеристики химического элемента, исходя из его положения в Периодической системе и строения атома.

Ход урока:

1. Организационный момент.

2. Повторение структуры ПСХЭ.

Закономерности изменения свойств химических элементов и их соединений по периодам и группам

Химические свойства элементов (а уж тем более их соединений!) напрямую зависят от

Памятка!!! Не надо учить наизусть химические свойства каждого атома, не надо зазубривать химические реакции... ответ на любой вопрос по химии находится в .

3. Изучение нового материала.

Химические элементы в Периодической системе – это герои, и им, как и любым героям, нужно давать определенные характеристики. За основу их характеристики нужно брать Периодическую систему химических элементов Д.И. Менделеева. Описывать химический элемент нужно будет по 7 пунктам: во-первых необходимо указать Положение элемента в Периодической системе Д.И. Менделеева и строение его атома, затем характер простого вещества, т.е. металлом или неметаллом является этот химический элемент, сравнить свойств простого вещества со свойствами простых веществ, образованных соседними по подгруппе элементами, а также сравнить свойства простого вещества со свойствами простых веществ, образованных соседними по периоду элементами, только после этого определить состав высшего оксида и его характер (основный, кислотный, амфотерный), а на основании оксида и состав высшего гидроксида, его характер (кислородсодержащая кислота, основание, амфотерный гидроксид), а для неметаллов ещё указать состав летучего водородного соединения.

Для атомов химических элементов в группах сверху вниз увеличивается заряд ядра атомов, который численно равен порядковому номеру элемента, радиус атомов тоже увеличивается, т.к. увеличивается число энергетических уровней, а число энергетических уровней определяется номером периода, при этом число электронов остается неизменным, электроны все дальше и дальше отдаляются от ядра, поэтому их становится легче отдать и восстановительные свойства усиливаются, а окислительные – ослабевают. При этом высшая степень окисления остается неизменной и равна номеру группы, низшая степень окисления тоже не изменяется и равна №группы – 8. В периодах слева направо заряд ядра тоже увеличивается, а радиус, наоборот, уменьшается, т.к. увеличивается число электронов на внешнем уровне, которое определяется по номеру группы и электроны крепче связаны с ядром, число энергетических уровней при этом остается неизменным. Поэтому, восстановительные свойства ослабевают, а усиливаются окислительные. Высшая степень окисления изменяется от +1 до +8: в первой группе ‒ +1, во второй ‒ +2, в третьей ‒ +3, в четвертой ‒ +4, в пятой ‒ +5, а низшая от изменяется -4 до -: в четвертой группе она равна -4, в пятой -3, в шестой -2, а в седьмой -1.

Что касается простых веществ, то металлические свойства в группах сверху вниз усиливаются, а в периодах слева направо ослабевают. Неметаллические свойства, наоборот, в группах сверху вниз ослабевают, а в периодах слева направо усиливаются.

Для соединений химических элементов характерно то, что в группах сверху вниз усиливаются основные свойства, а кислотные ослабевают. Например, в первой группе, основные свойства оксида калия выражены сильнее, чем у оксида лития, а в четверной группе у оксида кремния (IV ) кислотные свойства выражены сильнее, чем у оксида свинца (IV ). В периодах слева направо усиливаются кислотные свойства, а ослабевают основные. Например, у оксида магния основные свойства выражены сильнее, чем у оксида алюминия, у оксида углерода (IV ) кислотные свойства выражены сильнее, чем у оксида бора.

Охарактеризуем металл натрий по всем признакам. Порядковый номер натрия, т.е. клетка, в которой он стоит – 11. Массовое число – 23. Значит, заряд его ядра равен +11, Z = +11 (заряд ядра атома равен порядковому номеру элемента, числу протонов и числу электронов). Поэтому в атоме 11 электронов (11 ē), а число нейтронов определяется по формуле N = A – Z , т.е. 23 – 11 = 12, значит в атоме 12 нейтронов (12 n ).

Натрий находится в 3-ем периоде, значит, у него будет 3 энергетических уровня, на которых будут располагаться все его электроны. На первом уровне 2 электрона (это максимально), на втором – 8, на третьем, значит, – 1 электрон.

Т.к. у натрия 1 электрон на внешнем уровне, то этот элемент относится к металлам. В реакциях он будет отдавать 1 электрон, проявляя восстановительные свойства, и получать степень окисления +1.

Теперь нужно охарактеризовать натрий как простое вещество. Раз натрий – это металл, то для него характерна металлическая химическая связь и металлическая кристаллическая решетка. Поэтому, как и для любого металла для него характерны такие физические свойства, как металлический блеск, пластичность, тепло и – электропроводность.

Теперь нужно сравнить свойства натрия со свойствами его соседей по группе: металлические свойства натрия выражены сильнее, чем у лития, но слабее, чем у калия, т.к. в группе сверху вниз увеличивается радиус атома и электроны больше отдаляются от ядра и их становится легче оторвать.

А теперь сравнить нужно свойства натрия со свойствами его соседей по периоду: металлические свойства натрия выражены сильнее, чем у магния, т.к. в периодах, слева направо радиус атомов уменьшается, а число электронов на внешнем уровне увеличивается, электроны крепче связаны с ядром, поэтому их становится тяжелее оторвать, чем присоединить.

Теперь нужно составить формулу оксида натрия и определить его характер. Т.к. натрий – металл I A группы, то ему соответствует оксид натрия – Na 2 O , значит, это основный оксид и он проявляет все свойства, характерные для этих оксидов: он реагирует с кислотами и кислотными оксидами, с водой с образованием щёлочи.

Гидроксид натрия – это NaOH , он является щёлочью – растворимым в воде основанием. Для него будут характерны следующие свойства: реакции с кислотами и кислотными оксидами, реакции с солями.

Если натрий – металл, но он не образует летучих водородных соединений.

Охарактеризуем фосфор. Фосфор находится в клетке номер 15, т.е. порядковый номер его – 15, значит, заряд ядра его атома будет +15, а число протонов, как и число электронов равно 15: (р = 15, ē = 15). Массовое число фосфора – 31, поэтому число нейтронов будет равно 16, т.к. если мы от массового числа отнимем число протонов, то будет 16 (31 – 15 = 16). Фосфор находится в третьем периоде, значит, у него три энергетических уровня, на первом уровне 2 электрона, на втором – 8, а на третьем будет пять: (2ē, 8ē, 5ē). Т.о. на внешнем энергетическом уровне у фосфора 5 электронов.

Фосфор – это неметалл, значит, он может быть как окислителем, так и восстановителем. Как окислитель, он может присоединить 3 электрона до завершения внешнего уровня, получая при этом степень окисления -3 (Р 0 + 3 ē → Р -3 ), а как восстановитель, он может отдать 3 или 5 электронов и получить степень окисления +3 или +5 (Р 0 - 3 ē → Р +3 , Р 0 - 5 ē → Р +5 .

Фосфор – неметалл. Для него характерно явление аллотропии, как и для серы. Т.е. он может образовывать несколько простых веществ, отличающихся своими свойствами. Например, белый фосфор имеет белый цвет и молекулярную кристаллическую решетку, молекула имеет вид тетраэдра, а красный фосфор представляет собой полимер, черный фосфор является полупроводником и имеет металлический блеск.

Теперь нужно сравнить свойства фосфора и его соседей. Неметаллические свойства фосфора выражены сильнее, чем у мышьяка, но слабее, чем у азота, т.к. радиус у азота меньше, чем у фосфора. По сравнению с соседями по периоду, свойства фосфора выражены сильнее, чем у кремния, но слабее, чем у серы.

Осталось составить формулу оксида и гидроксида фосфора. Высший оксид фосфора – P 2 O 5 . Это кислотный оксид, который проявляет свойства, характерные для этих оксидов: он реагирует с основными оксидами, основаниями и водой с образованием соответствующей кислоты.

Высший гидроксид фосфора – это фосфорная кислота, или ортофосфорная – H 3 PO 4 , она проявляет свойства, характерные для всех кислот: реагирует с металлами, основаниями и основными оксидами, с солями.

Фосфор – неметалл, поэтому имеет летучее водородное соединение – РН 3 – фосфин.

4. Закрепление: выполнение задания на стр. 9, упр. 4 – 6, индивидуальная работа по карточкам.

5. Рефлексия и подведение итогов:

Выберите из нижепредложенных утверждений, соответствующее вашему мнению и настроению, и закончите фразу согласно вашему выбору. Очередные 45 драгоценных минут моей не менее драгоценной жизни:

а) потеряны безвозвратно, так как …;

б) прошли с пользой, так как …

6. Домашнее задание: §1, составить план характеристики химического элемента с атомным номером 17, упр. 2, 7, 10.

1. Дайте характеристику элементов: а) фосфора; б) калия.

2. Запишите уравнения химических реакций, и характеризующие свойства: Уравнения реакций с участием электролитов запишите также в ионной форме.

3. Дайте характеристику магния - простого вещества. Какой тип связи наблюдается в нем? Какие физические свойства имеет металл магний? Запишите уравнения реакция магния со следующими веществами: а) кислородом; б) хлором Cl2; в) серой; г) азотом N2; д) соляной кислотой. Рассмотрите их с позиций процессов окисления-восстановления.

Магний— простое вещество, дня него характерна металлическая кристаллическая решетка; он обладает металлическим блеском, электропроводностью.

4. Что такое аллотропия? Какой тип химической связи реализуется в молекулах состава: a) S8; б) H2S? Какие физические свойства имеет наиболее устойчивая модификация серы — ромбическая сера? Запишите уравнения реакций серы со следующими веществами: а) натрием; б) кальцием; в) алюминием; г) кислородом; д) водородом; е) фтором F2. Рассмотрите их с позиций процессов окисления-восстановления.

Аллотропия — явление существования химического элемента в виде нескольких простых веществ, различных по строению и свойствам (так называемых аллотропных форм).

5. Сравните свойства простого вещества кремния со свойства-ми простых веществ, образованных химическими элементами — соседями кремния по периоду.

Неметаллические свойства кремния выражены слабее, чем у фосфора, но сильнее, чем у алюминия.

6. У высшего оксида какого химического элемента наиболее выражены кислотные свойства: а) азота или фосфора, б) фосфора или серы?

а) У азота кислотные свойства выражены сильнее, чем у фосфора, т. к. в группах сверху вниз происходит усиление основных и ослабление кислотных свойств.

б) У серы кислотные свойства выражены сильнее, чем у фосфора, т. к. в периодах слева направо происходит усиление кислотных и ослабление основных свойств.

7. Вычислите объем воздуха (примите объемную долю кислорода в нем равной 0,2), который потребуется для сжигания 120 мг образца магния, содержащего 2% негорючих примесей.

8. Вычислите объем оксида серы (IV) (н. у.), который может быть получен при сжигании 1,6 кг серы, если выход продукта составляет 80% от теоретически возможного.

9. Можно ли утверждать, что высшему оксиду серы SO3 соответствует сернистая кислота H2SO3? Почему?

10. Используя метод электронного баланса, определите коэффициенты в схемах химических реакций:

Физические свойства: углерод образует множество аллотропных модификаций: алмаз – одно из самых твердых веществ, графит, уголь, сажа .

Атом углерода имеет 6 электронов: 1s 2 2s 2 2p 2 . Последние два электрона располагаются на отдельных р-орбиталях и являются неспаренными. В принципе, эта пара могла бы занимать одну орбиталь, но в таком случае сильно возрастает межэлектронное отталкивание. По этой причине один из них занимает 2р х, а другой, либо 2р у , либо 2р z -орбитали.

Различие энергии s- и р-подуровней внешнего слоя невелико, поэтому атом довольно легко переходит в возбужденное состояние, при котором один из двух электронов с 2s-орбитали переходит на свободную 2р. Возникает валентное состояние, имеющее конфигурацию 1s 2 2s 1 2p x 1 2p y 1 2p z 1 . Именно такое состояние атома углерода характерно для решетки алмаза — тетраэдрическое пространственное расположение гибридных орбиталей, одинаковая длина и энергия связей.

Это явление, как известно, называют sp 3 -гибридизацией, а возникающие функции – sp 3 -гибридными. Образование четырех sp 3 -cвязeй обеспечивает атому углерода более устойчивое состояние, чем три р-р- и одна s-s-связи. Помимо sp 3 -гибридизации у атома углерода наблюдается также sp 2 — и sp-гибридизация. В первом случае возникает взаимное наложение s- и двух р-орбиталей. Образуются три равнозначные sp 2 — гибридных орбитали, расположенные в одной плоскости под углом 120° друг к другу. Третья орбиталь р неизменна и направлена перпендикулярно плоскости sp 2 .

При sp-гибридизации происходит наложение орбиталей s и р. Между двумя образующимися равноценными гибридными орбиталями возникает угол 180°, при этом две р-орбитали у каждого из атомов остаются неизменными.

Аллотрорпия углерода. Алмаз и графит

В кристалле графита атомы углерода расположены в параллельных плоскостях, занимая в них вершины правильных шестиугольников. Каждый из атомов углерода связан с тремя соседними sp 2 -гибридными связями. Между параллельными плоскостями связь осуществляется за счет ван-дер-ваальсовых сил. Свободные р-орбитали каждого из атомов направлены перпендикулярно плоскостям ковалентных связей. Их перекрыванием объясняется дополнительная π-связь между атомами углерода. Таким образом, от валентного состояния, в котором находятся атомы углерода в веществе, зависят свойства этого вещества .

Химические свойства углерода

Наиболее характерные степени окисления: +4, +2.

При низких температурах углерод инертен, но при нагревании его активность возрастает.

Углерод как восстановитель:

— с кислородом
C 0 + O 2 – t° = CO 2 углекислый газ
при недостатке кислорода — неполное сгорание:
2C 0 + O 2 – t° = 2C +2 O угарный газ

— со фтором
С + 2F 2 = CF 4

— с водяным паром
C 0 + H 2 O – 1200° = С +2 O + H 2 водяной газ

— с оксидами металлов. Таким образом выплавляют металл из руды.
C 0 + 2CuO – t° = 2Cu + C +4 O 2

— с кислотами – окислителями:
C 0 + 2H 2 SO 4 (конц.) = С +4 O 2 ­ + 2SO 2 ­ + 2H 2 O
С 0 + 4HNO 3 (конц.) = С +4 O 2 ­ + 4NO 2 ­ + 2H 2 O

— с серой образует сероуглерод:
С + 2S 2 = СS 2 .

Углерод как окислитель:

— с некоторыми металлами образует карбиды

4Al + 3C 0 = Al 4 C 3

Ca + 2C 0 = CaC 2 -4

— с водородом — метан (а также огромное количество органических соединений)

C 0 + 2H 2 = CH 4

— с кремнием, образует карборунд (при 2000 °C в электропечи):

Нахождение углерода в природе

Ссвободный углерод встречается в виде алмаза и графита. В виде соединений углерод находится в составе минералов: мела, мрамора, известняка – СаСО 3 , доломита – MgCO 3 *CaCO 3 ; гидрокарбонатов – Mg(НCO 3) 2 и Са(НCO 3) 2 , СО 2 входит в состав воздуха; углерод является главной составной частью природных органических соединений – газа, нефти, каменного угля, торфа, входит в состав органических веществ, белков, жиров, углеводов, аминокислот, входящих в состав живых организмов.

Неорганические соединения углерода

Ни ионы С 4+ , ни С 4- ‑ ни при каких обычных химических процессах не образуются: в соединениях углерода имеются ковалентные связи различной полярности.

Оксид углерода (II) СО

Угарный газ; бесцветный, без запаха, малорастворим в воде, растворим в органических растворителях, ядовит, t°кип = -192°C; t пл. = -205°C.

Получение
1) В промышленности (в газогенераторах):
C + O 2 = CO 2

2) В лаборатории — термическим разложением муравьиной или щавелевой кислоты в присутствии H 2 SO 4 (конц.):
HCOOH = H 2 O + CO­

H 2 C 2 O 4 = CO­ + CO 2 ­ + H 2 O

Химические свойства

При обычных условиях CO инертен; при нагревании – восстановитель; несолеобразующий оксид.

1) с кислородом

2C +2 O + O 2 = 2C +4 O 2

2) с оксидами металлов

C +2 O + CuO = Сu + C +4 O 2

3) с хлором (на свету)

CO + Cl 2 – hn = COCl 2 (фосген)

4) реагирует с расплавами щелочей (под давлением)

CO + NaOH = HCOONa (формиат натрия)

5) с переходными металлами образует карбонилы

Ni + 4CO – t° = Ni(CO) 4

Fe + 5CO – t° = Fe(CO) 5

Оксид углерода (IV) СO 2

Углекислый газ, бесцветный, без запаха, растворимость в воде — в 1V H 2 O растворяется 0,9V CO 2 (при нормальных условиях); тяжелее воздуха; t°пл.= -78,5°C (твёрдый CO 2 называется «сухой лёд»); не поддерживает горение.

Получение

1. Термическим разложением солей угольной кислоты (карбонатов). Обжиг известняка:

CaCO 3 – t° = CaO + CO 2

1. Действием сильных кислот на карбонаты и гидрокарбонаты:

CaCO 3 + 2HCl = CaCl 2 + H 2 O + CO 2 ­

NaHCO 3 + HCl = NaCl + H 2 O + CO 2 ­

Химические свойства СO 2
Кислотный оксид: реагирует с основными оксидами и основаниями, образуя соли угольной кислоты

Na 2 O + CO 2 = Na 2 CO 3

2NaOH + CO 2 = Na 2 CO 3 + H 2 O

NaOH + CO 2 = NaHCO 3

При повышенной температуре может проявлять окислительные свойства

С +4 O 2 + 2Mg – t° = 2Mg +2 O + C 0

Качественная реакция

Помутнение известковой воды:

Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 ¯(белый осадок) + H 2 O

Оно исчезает при длительном пропускании CO 2 через известковую воду, т.к. нерастворимый карбонат кальция переходит в растворимый гидрокарбонат:

CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Сa(HCO 3) 2

Угольная кислота и её соли

H 2 CO 3 — Кислота слабая, существует только в водном растворе:

CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3

Двухосновная:
H 2 CO 3 ↔ H + + HCO 3 — Кислые соли — бикарбонаты, гидрокарбонаты
HCO 3 — ↔ H + + CO 3 2- Cредние соли — карбонаты

Характерны все свойства кислот.

Карбонаты и гидрокарбонаты могут превращаться друг в друга:

2NaHCO 3 – t° = Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2 ­

Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2 = 2NaHCO 3

Карбонаты металлов (кроме щелочных металлов) при нагревании декарбоксилируются с образованием оксида:

CuCO 3 – t° = CuO + CO 2 ­

Качественная реакция — «вскипание» при действии сильной кислоты:

Na 2 CO 3 + 2HCl = 2NaCl + H 2 O + CO 2 ­

CO 3 2- + 2H + = H 2 O + CO 2 ­

Карбиды

Карбид кальция:

CaO + 3 C = CaC 2 + CO

CaC 2 + 2 H 2 O = Ca(OH) 2 + C 2 H 2 .

Ацетилен выделяется при реакции с водой карбидов цинка, кадмия, лантана и церия:

2 LaC 2 + 6 H 2 O = 2La(OH) 3 + 2 C 2 H 2 + H 2 .

Be 2 C и Al 4 C 3 разлагаются водой с образованием метана:

Al 4 C 3 + 12 H 2 O = 4 Al(OH) 3 = 3 CH 4 .

В технике применяют карбиды титана TiC, вольфрама W 2 C (твердые сплавы), кремния SiC (карборунд – в качестве абразива и материала для нагревателей).

Цианиды

получают при нагревании соды в атмосфере аммиака и угарного газа:

Na 2 CO 3 + 2 NH 3 + 3 CO = 2 NaCN + 2 H 2 O + H 2 + 2 CO 2

Синильная кислота HCN – важный продукт химической промышленности, широко применяется в органическом синтезе. Ее мировое производство достигает 200 тыс. т в год. Электронное строение цианид-аниона аналогично оксиду углерода (II), такие частицы называют изоэлектронными:

C= O: [:C= N:] –

Цианиды (0,1-0,2%-ный водный раствор) применяют при добыче золота:

2 Au + 4 KCN + H 2 O + 0,5 O 2 = 2 K + 2 KOH.

При кипячении растворов цианидов с серой или сплавлении твердых веществ образуются роданиды :
KCN + S = KSCN.

При нагревании цианидов малоактивных металлов получается дициан: Hg(CN) 2 = Hg + (CN) 2 . Растворы цианидов окисляются до цианатов :

2 KCN + O 2 = 2 KOCN.

Циановая кислота существует в двух формах:

H-N=C=O; H-O-C= N:

В 1828 г. Фридрих Вёлер (1800-1882) получил из цианата аммония мочевину: NH 4 OCN = CO(NH 2) 2 при упаривании водного раствора.

Это событие обычно рассматривается как победа синтетической химии над «виталистической теорией».

Существует изомер циановой кислоты – гремучая кислота

H-O-N=C.
Ее соли (гремучая ртуть Hg(ONC) 2) используются в ударных воспламенителях.

Синтез мочевины (карбамида):

CO 2 + 2 NH 3 = CO(NH 2) 2 + H 2 O. При 130 0 С и 100 атм.

Мочевина является амидом угольной кислоты, существует и ее «азотный аналог» – гуанидин.

Карбонаты

Важнейшие неорганические соединения углерода – соли угольной кислоты (карбонаты). H 2 CO 3 – слабая кислота (К 1 =1,3·10 -4 ; К 2 =5·10 -11). Карбонатный буфер поддерживает углекислотное равновесие в атмосфере. Мировой океан обладает огромной буферной емкостью, потому что он является открытой системой. Основная буферная реакция – равновесие при диссоциации угольной кислоты:

H 2 CO 3 ↔ H + + HCO 3 — .

При понижении кислотности происходит дополнительное поглощение углекислого газа из атмосферы с образованием кислоты:
CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3 .

При повышении кислотности происходит растворение карбонатных пород (раковины, меловые и известняковые отложения в океане); этим компенсируется убыль гидрокарбонатных ионов:

H + + CO 3 2- ↔ HCO 3 —

CaCO 3 (тв.) ↔ Ca 2+ + CO 3 2-

Твердые карбонаты переходят в растворимые гидрокарбонаты. Именно этот процесс химического растворения избыточного углекислого газа противодействует «парниковому эффекту» – глобальному потеплению из-за поглощения углекислым газом теплового излучения Земли. Примерно треть мирового производства соды (карбонат натрия Na 2 CO 3) используется в производстве стекла.

Как и литературным героям, химическим элементам - «героям» химических процессов дают характеристики. Только если для первых в качестве первоисточника используют литературное произведение, то для вторых - Периодическую систему химических элементов Д. И. Менделеева. Однако и в первом, и во втором случае необходим план.

Характеризуя химический элемент, будем придерживаться следующего плана.

1. Положение элемента в Периодической системе Д. И. Менделеева и строение его атомов.
2. Характер простого вещества (металл, неметалл).
3. Сравнение свойств простого вещества со свойствами простых веществ, образованных соседними по подгруппе элементами.
4. Сравнение свойств простого вещества со свойствами простых веществ, образованных соседними по периоду элементами.
5. Состав высшего оксида, его характер (основный, кислотный, амфотерный).
6. Состав высшего гидроксида, его характер (кислородсодержащая кислота, основание, амфотерный гидроксид).
7. Состав летучего водородного соединения (для неметаллов).

В приведённом плане для вас незнакомыми являются следующие химические понятия: переходные металлы, амфотерные оксиды и гидроксиды. Их смысл будет раскрыт в следующем параграфе. Пока же рассмотрим характеристики металла и неметалла.

При этом будем руководствоваться уже известными вам из курса 8 класса основными закономерностями изменения свойств атомов, простых веществ и соединений, образованных химическими элементами главных подгрупп (А групп) и периодов Периодической системы Д. И. Менделеева (табл. 1).

Таблица 1
Закономерности изменения свойств атомов, простых веществ и соединений, образованных химическими элементами, в пределах главных подгрупп и периодов Периодической системы Д. И. Менделеева

Характеристика металла на примере магния.

1. Магний имеет порядковый номер в Периодической системе Z - 12 и массовое число А - 24. Соответственно заряд ядра его атома +12 (число протонов). Следовательно, число нейтронов в ядре равно N = А - Z = 12. Так как атом электронейтрален, то число электронов, содержащихся в атоме магния, тоже равно 12.

Элемент магний находится в 3-м периоде Периодической системы, значит, все электроны атома располагаются на трёх энергетических уровнях. Строение электронной оболочки атома магния можно отразить с помощью следующей схемы:

Исходя из строения атома, можно предсказать и степень окисления магния в его соединениях. В химических реакциях атом магния отдаёт два внешних электрона, проявляя восстановительные свойства, следовательно, он получает степень окисления +2.

Восстановительные свойства у магния выражены сильнее, чем у бериллия, но слабее, чем у кальция (элементы IIA группы), что связано с увеличением радиусов атомов при переходе от Be к Mg и Са. Соответственно в ряду Be - Mg - Са два внешних электрона всё более удаляются от ядра, ослабевает их связь с ядром, и они всё легче покидают атом, который при этом переходит в ион М 2+ (М - металл).

2. Для магния - простого вещества - характерна металлическая кристаллическая решётка и металлическая химическая связь, а отсюда и все типичные для металлов свойства (вспомните какие).

3. Металлические свойства у магния выражены сильнее, чем у бериллия, но слабее, чем у кальция (объясните почему, учитывая, что металлические свойства определяются в первую очередь способностью атомов отдавать электроны).

4. Металлические свойства у магния выражены слабее, чем у натрия, но сильнее, чем у алюминия (соседние элементы 3-го периода) (объясните почему).

5. Оксид магния MgO является основным оксидом и проявляет все типичные свойства основных оксидов {вспомните какие).

6. В качестве гидроксида магнию соответствует основание Mg(OH) 2 , которое проявляет все характерные свойства оснований (вспомните какие).

7. Летучего водородного соединения магний не образует.

Характеристика неметалла на примере серы.

1. Сера - элемент VIA группы и 3-го периода, Z = 16, А = 32. Соответственно атом серы содержит в ядре 16 протонов и 16 нейтронов и на электронной оболочке - 16 электронов. Строение его электронной оболочки можно отразить с помощью следующей схемы:

Атомы серы проявляют как окислительные свойства (принимают недостающие для завершения внешнего уровня два электрона, получая при этом степень окисления -2, например в соединениях с металлами или менее электроотрицательными элементами-неметаллами - водородом, углеродом и т. п.), так и восстановительные свойства (отдают 2, 4 или все 6 внешних электронов более электроотрицательным элементам, например кислороду, галогенам, приобретая при этом степени окисления +2, +4, +6).

Сера - менее сильный окислитель, чем кислород, но более сильный, чем селен, что связано с увеличением радиусов атомов от кислорода к селену. По этой же причине восстановительные свойства элементов в главной подгруппе VI группы (VIA группы) при переходе от кислорода к селену усиливаются. {Дайте объяснения указанных изменений окислительных и восстановительных свойств.)

2. Сера - простое вещество, типичный неметалл. Сере свойственно явление аллотропии. Разные простые вещества, образованные химическим элементом серой, имеют различные свойства, так как кристаллическое строение их различно. Например, у ромбической серы молекулярная кристаллическая решётка состоит из циклических молекул состава S 8 , а у пластической серы молекулы представляют собой длинные открытые цепи атомов:

3. Неметаллические свойства у серы выражены слабее, чем у кислорода, но сильнее, чем у селена.

4. Неметаллические свойства у серы выражены сильнее, чем у фосфора, но слабее, чем у хлора (соседние элементы в 3-м периоде).

5. Высший оксид серы имеет формулу SO 2 . Это кислотный оксид. Он проявляет все типичные свойства кислотных оксидов {какие?).

6. Высший гидроксид серы - хорошо известная вам серная кислота H 2 SO 4 , раствор которой проявляет все типичные свойства кислот {какие?).

7. Сера образует летучее водородное соединение - сероводород H 2 S.

Подобные характеристики можно привести для большинства элементов-металлов и элементов-неметаллов главных подгрупп. На их основе можно составить генетические ряды металла и неметалла.

Генетический ряд металла:

Генетический ряд неметалла:

Новые слова и понятия

1. План характеристики химического элемента.
2. Характеристика элемента-металла.
3. Характеристика элемента-неметалла.
4. Генетические ряды металла и неметалла.

Задания для самостоятельной работы

1. Дайте характеристику элементов: а) фосфора; б) калия.
2. Запишите уравнения химических реакций, характеризующие свойства: a) MgO и SO 3 ; б) Mg(OH) 2 и H 2 SO 4 . Уравнения реакций с участием электролитов запишите также в ионной форме.
3. Дайте характеристику магния - простого вещества. Какой тип связи наблюдается в нём? Какие физические свойства имеет металл магний? Запишите уравнения реакций магния со следующими веществами: а) кислородом; б) хлором Сl 2 ; в) серой; г) азотом N 2 ; д) соляной кислотой. Рассмотрите их с позиций процессов окисления-восстановления.
4. Что такое аллотропия? Какой тип химической связи реализуется в молекулах состава: a) S 8 ; б) H 2 S? Какие физические свойства имеет наиболее устойчивая модификация серы - ромбическая сера? Запишите уравнения реакций серы со следующими веществами: а) натрием; б) кальцием; в) алюминием; г) кислородом; д) водородом; е) фтором F 2 . Рассмотрите их с позиций процессов окисления-восстановления.
5. Сравните свойства простого вещества кремния со свойствами простых веществ, образованных химическими элементами - соседями кремния по периоду.
6. У высшего оксида какого химического элемента наиболее выражены кислотные свойства: а) азота или фосфора; б) фосфора или серы?
7. Вычислите объём воздуха (примите объёмную долю кислорода в нём равной 0,2), который потребуется для сжигания 120 мг образца магния, содержащего 2% негорючих примесей.
8. Вычислите объём оксида серы (IV) (н. у.), который может быть получен при сжигании 1,6 кг серы, если выход продукта составляет 80% от теоретически возможного.

   Указание . Сначала по уравнению реакции рассчитайте объём оксида серы (IV) - это теоретический объём V теор, затем найдите практический объём V практ, исходя из известного выхода продукта W:

   W = V практ: V теор, отсюда V практ = W V теор.

   Аналогично можно найти массу продукта реакции, используя формулу:

   W = m практ: m теор, отсюда m практ = W m теор.

9. Можно ли утверждать, что высшему оксиду серы SO 3 соответствует сернистая кислота H 2 SO 3 ? Почему?
10. Используя метод электронного баланса, определите коэффициенты в схемах химических реакций:

    а) Mg + СO 2 -> MgO + С;

    б) S + КСlO 3 -> КСl + SO 2 .

Главная » Обучение за рубежом » Как объяснить что такое окончание. Какие бывают окончания? Слова, у которых вообще нет окончания