Общая характеристика химических элементов

Характеристика химических элементов в зависимости от строения их атомов

Все химические элементы можно охарактеризовать в зависимости от строения их атомов, а также по их положению в Периодической системе Д.И. Менделеева. Обычно характеристику химического элемента дают по следующему плану:

• указывают символ химического элемента, а также его название;
• исходя из положения элемента в Периодической системе Д.И. Менделеева указывают его порядковый, номер периода и группы (тип подгруппы), в которых находится элемент;
• исходя из строения атома указывают заряд ядра, массовое число, число электронов, протонов и нейтронов в атоме;
• записывают электронную конфигурацию и указывают валентные электроны;
• зарисовывают электронно-графические формулы для валентных электронов в основном и возбужденном (если оно возможно) состояниях;
• указывают семейство элемента, а также его тип (металл или неметалл);
• указывают формулы высших оксидов и гидроксидов с кратким описанием их свойств;
• указывают значения минимальной и максимальной степеней окисления химического элемента.

Характеристика химического элемента на примере ванадия (V)

Рассмотрим характеристику химического элемента на примере ванадия (V) согласно плану, описанному выше:

1. V – ванадий.

2. Порядковый номер – 23. Элемент находится в 4 периоде, в V группе, А (главной) подгруппе.

3. Z=23 (заряд ядра), M=51 (массовое число), e=23 (число электронов), p=23 (число протонов), n=51-23=28 (число нейтронов).

4.₂₃V 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³4s² – электронная конфигурация, валентные электроны 3d³4s².

5. Основное состояние

Возбужденное состояние

6. d-элемент, металл.

7. Высший оксид – V₂O₅ — проявляет амфотерные свойства, с преобладанием кислотных:

V₂O₅ + 2NaOH = 2NaVO₃ + H₂O

V₂O₅ + H₂SO₄ = (VO₂)₂SO₄ + H₂O (рН<3)

Ванадий образует гидроксиды следующего состава V(OH)₂, V(OH)₃, VO(OH)₂. Для V(OH)₂ и V(OH)₃ характерны основные свойства (1, 2), а VO(OH)₂ обладает амфотерными свойствами (3, 4):

V(OH)₂ + H₂SO₄ = VSO₄ + 2H₂O (1)

2 V(OH)₃ + 3 H₂SO₄ = V₂(SO₄)₃ + 6 H₂O (2)

VO(OH)₂ + H₂SO₄ = VOSO₄ + 2 H₂O (3)

4 VO(OH)₂ + 2KOH = K₂[V₄O₉] + 5 H₂O (4)

8. Минимальная степень окисления «+2», максимальная – «+5»

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

Охарактеризуйте химический элемент фосфор

Решение

1. P – фосфор. 2. Порядковый номер – 15. Элемент находится в 3 периоде, в V группе, А (главной) подгруппе. 3. Z=15 (заряд ядра), M=31 (массовое число), e=15 (число электронов), p=15 (число протонов), n=31-15=16 (число нейтронов). 4.15P 1s22s22p63s23p3 – электронная конфигурация, валентные электроны 3s23p 3. 5. Основное состояние Возбужденное состояние 6. p-элемент, неметалл. 7. Высший оксид – P2O5 — проявляет кислотные свойства: P2O5 + 3Na2O = 2Na3PO4 Гидроксид, соответствующий высшему оксиду – H3PO4, проявляет кислотные свойства: H3PO4 + 3NaOH = Na3PO4 + 3H2O 8. Минимальная степень окисления «-3», максимальная – «+5»

ПРИМЕР 2

Задание

Охарактеризуйте химический элемент калий

Решение

1. K – калий. 2. Порядковый номер – 19. Элемент находится в 4 периоде, в I группе, А (главной) подгруппе. 3. Z=19 (заряд ядра), M=39 (массовое число), e=19 (число электронов), p=19 (число протонов), n=39-19=20 (число нейтронов). 4.19K 1s22s22p63s23p64s1 – электронная конфигурация, валентные электроны 4s 1. 5. Основное состояние 6. s-элемент, металл. 7. Высший оксид – K2O — проявляет основные свойства: K2O + SO2 = K2SO4 K2O + 2HCl = 2KCl + H2O Гидроксид, соответствующий высшему оксиду – KOH, проявляет основные свойства: KOH + HNO3 = KNO3 + H2O 2KOH+ N2O5 = 2KNO3 + H2O 8. Cтепень окисления «+1»