Содержание

Химия металлов :: Основы химии металлов :: Металлы. Простые вещества :: Химические свойства металлов

Щелочные металлы образуют катион типа Ме+, s-металлы второй группы образуют катионы Ме2+.

Металлы р-блока при растворении в кислотах образуют катионы, указанные в таблице.

Металлы Pb и Bi растворяют только в азотной кислоте.

Me Al Ga In Tl Sn Pb Bi
Mez+ Al3+ Ga3+ In3+ Tl+ Sn2+ Pb2+ Bi3+
Eo,B –1,68 –0,55 –0,34
–0,34
–0,14 –0,13 +0,317

Все d-металлы 4 периода, кроме Cu, могут быть окислены ионами Н+ в кислых растворах.

Типы катионов, образуемых d-металлами 4 периода:

  • Ме 2+ (образуют d-металлы начиная от Mn до Cu)
  • Ме 3+ (образуют Sc, Ti , V , Cr и Fe в азотной кислоте).
  • Ti и V образуют также катионы МеО 2+
d-элементы 5 и 6 периодов более устойчивы к окислению, чем 4d- металлы.

В кислых растворах Н+ может окислить: Y, La, Сd.

В HNO3 могут растворяться: Cd, Hg, Ag. В горячей HNO3 растворяются Pd, Tc, Re.

В горячей H2SO4 растворяются: Ti, Zr, V, Nb, Tc, Re, Rh, Ag, Hg.

Металлы: Ti, Zr, Hf, Nb, Ta, Mo, W обычно растворяют в смеси HNO3 + HF.

В царской водке (смеси HNO3 + HCl) можно растворить Zr, Hf, Mo, Tc, Rh, Ir, Pt, Au и Os с трудом). Причиной растворения металлов в царской водке или в смеси HNO

3 + HF является образование комплексных соединений.

Пример. Растворение золота в царской водке становится возможным из-за образования комплекса [AuCl4]-

Au + HNO3 + 4HCl = H[AuCl4] + NO + 2H2O

media.ls.urfu.ru

Металлы восстановительные свойства - Справочник химика 21

    Типичными восстановителями являются атомы, на внешнем энергетическом уровне которых имеется от I до 3 электронов. К этой группе восстановителей относятся металлы. Восстановительные свойства могут проявлять и неметаллы, например водород, углерод, бор и др. В химических реакциях все они отдают электроны по схеме  [c.192]

    Стандартные потенциалы металлов ф приведены в табл. 6 в порядке возрастания их алгебраической величины, образуя так называемый ряд напряжений металлов. Если стандартный потенциал металла имеет знак минус, это означает, что металл в паре со стандартным водородным электродом выполняет функцию отрицательного электрода, избыточные электроны которого переходят к ионам Н . При знаке плюс на металле донором электронов являются молекулы водорода, адсорбированные на поверхности платинового электрода. Электроны, переходя на металлический электрод, притягивают из раствора катионы металла, которые, концентрируясь и разряжаясь на его поверхности, сообщают ему положительный заряд. С увеличением алгебраического значения стандартного потенциала металла уменьшаются восстановительные свойства его атомов и увеличиваются окислительные свойства образующихся при этом катионов. Так, цинк по своим восстановительным свойствам превосходит водород, а ионы Н по своим 

[c.159]


    К 1А-группе относятся -элементы литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций, называемые щелочными металлами, так как гидроксиды некоторых из них издавна известны как щелочи. Щелочные металлы имеют на внешнем электронном уровне атома по одному электрону ( ), сильно удаленному от ядра, отличаются низкими потенциалами ионизации (табл. 21). Атомы их легко отдают электрон, проявляя степень окисления + 1. Это самые активные металлы, восстановительные свойства выражены у них особенно резко и усиливаются с увеличением порядкового номера элемента. 
[c.263]

    Фридман Я. Д. Окислительно-восстановительные свойства комплексных соединений металлов и их устойчивость в растворах. Фрунзе, Илим, 1966. [c.186]

    Простые вещества по свойствам составляющих их элементов делятся на металлы и неметаллы. Металлы имеют ряд общих свойств. Это - металлический блеск, высокая теплопроводность и электропроводность. Бее металлы, кроме ртути, при нормальных условиях (температура 0°С, давление 1 атм.) являются твердыми веществами, прочными и пластичными. Металлы обладают более высокими восстановительными свойствами, чем неметаллы. Подробнее о металлах и неметаллах разговор пойдет в главе 2 и в главе 7, В приведенной на форзаце Периодической системе элементов разными цветами выделены типичные металлы и неметаллы. [c.10]

    Гидриды щелочных и щелочноземельных металлов, содержащие ион Н , проявляют восстановительные свойства, легко окисляясь до свободного водорода  [c.165]

    Химические свойства простых веществ. В химических реакциях металлы обычно выступают как восстановители. Неметаллы, кроме фтора, могут проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства. При этом характер изменения восстановительной и окислительной активности простых веществ в группах и подгруппах существенно зависит от природы партнера по реакции и условий осуществления реакции. Обычно в главных подгруппах проявляется общая тенденция с увеличением порядкового номера элемента окислительные свойства неметаллов ослабевают, а восстановительные свойства металлов усиливаются. Об этом, в частности, свидетельствует характер изменения стандартных изобарных потенциалов образования однотипных соединений. Например, в реакции окисления хлором металлов главной подгруппы П группы 

[c.260]

    Гем, или порфирин железа, входит также в активные центры ферментов, таких, как пероксидаза и каталаза. Многие другие переходные металлы также являются важнейшими участниками ферментативного катализа некоторые из них будут обсуждены в гл. 21. В результате появления миоглобина и гемоглобина были сняты ограничения на размеры живых организмов. Это привело к появлению разнообразных многоклеточных организмов. Поскольку переходные металлы и органические циклические системы с двойными связями, подобные порфиринам, чрезвычайно приспособлены к поглощению видимого света, а их комбинации проявляют разнообразные окислительно-восстановительные свойства, жизнь можно рассматривать как одну из областей, где протекают процессы координационной химии. 

[c.262]

    С уменьшением радиуса атома или иона увеличивается прочность связи электронов с ядром, что приводит к ослаблению восстановительной и усилению окислительной способности. Увеличение радиуса вызывает обратный эффект усиливает восстановительную и уменьшает окислительную способность. В главных подгруппах наблюдается усиление восстановительных свойств элементов в направлении сверху вниз. В периодах с увеличением порядкового номера происходит ослабление восстановительных и усиление окислительных свойств. У элементов побочных групп незначительный рост радиуса при значительном увеличении зарй-да ядра приводит не к увеличению, а к уменьшению восстановительных свойств, т. е. к ослаблению активности металлов. [c.19]

    Ион металла при этом восстанавливается в одну из низших валентных форм. В результате совместного действия кислорода и углеводорода ионы металлов часто находятся в разных валентных состояниях, что в среднем соответствует некоторой дробной величине. Так, ион ванадия при окислении нафталина воздухом имеет среднюю валентность 4,3 вместо 5 в УгОб. Очевидно, что состояние иона металла определяется окислительно-восстановительными свойствами среды и зависит от соотношения кислорода и углеводорода, от наличия водяных паров и т. д. При этом в начальный период работы катализатор постепенно формируется в состояние, стабильное для данных условий синтеза, а варьирование условий может изменить его активность и селективность. 

[c.412]

    В табл. 28.1 приведены некоторые свойства этих металлов. Восстановительные свойства элементов подгруппы цинка выражены значительно слабее, чем у элементов главной подгруппы. Это объясняется меньшими размерами атомов и, соответственно, более высокими энергиями ионизации этих элементов по сравнению с соответствующими элементами главной подгруппы (ср. данные табл. 14.3 и 28.1). [c.542]

    Как уже отмечалось, при погружении металла в раствор на границе раздела фаз образуется двойной электрический слой. Разность потенциалов, возникающая между металлом и окружающей его жидкой средой, называется электродным потенциалом. Этот потенциал является характеристикой окислительно-восстановительной способности металла в виде твердой фазы. Заметим, что у изолированного металлического атома (состояние одноатомного пара, возникающее при высоких температурах и высоких степенях разрежения) окислительно-восстановительные свойства характеризуются другой величиной, называемой ионизационным потенциалом. Ионизационный потенциал — эт

www.chem21.info

Лекция по теме «окислительно-восстановительные реакции. Свойства металлов» Учебные вопросы:

  1. Теория ОВР

  2. Электрохимические свойства металлов.

1. Теория овр

К окислительно-восстановительным реакциям относятся такие, которые сопровождающиеся перемещением электронов от одних частиц к другим. При рассмотрении закономерностей протекания окислительно-восстановительных реакций используется понятие степени окисления.

Степень окисления

Понятие степени окисления введено для характеристики состояния элементов в соединениях. Под степенью окисления понимается условный заряд атома в соединении, вычисленный исходя из предположения, что соединение состоит из ионов. Степень окисления обозначается арабской цифрой со знаком плюс при смещении электронов от данного атома к другому атому и цифрой со знаком минус при смещении электронов в обратном направлении. Цифру со знаком “+” или “-“ ставят над символом элемента. Степень окисления указывает состояние окисления атома и представляет собой всего лишь удобную форму для учета переноса электронов: ее не следует рассматривать ни как эффективный заряд атома в молекуле (например, в молекуле LiF эффективные заряды Li и F равны соответственно + 0,89 и -0,89, тогда как степени окисления +1 и -1), ни как валентность элемента (например, в соединениях CH4, CH3OH, HCOOH, CO2 валентность углерода равна 4, а степени окисления соответственно равны -4, -2, +2, +4). Численные значения валентности и степени окисления могут совпадать по абсолютной величине лишь при образовании соединений с ионной структурой.

При определении степени окисления используют следующие правила:

Атомы элементов, находящихся в свободном состоянии или в виде молекул простых веществ, имеют степень окисления, равную нулю, например Fe, Cu, H2, N2 и т.п.

Степень окисления элемента в виде одноатомного иона в соединении, имеющем ионное строение, равна заряду данного иона,

+1 -1 +2 -2 +3 -1

например, NaCl, Cu S, AlF3.

Водород в большинстве соединений имеет степень окисления +1, за исключением гидридов металлов (NaH, LiH), в которых степень окисления водорода равна -1.

Наиболее распространенная степень окисления кислорода в соединениях -2 , за исключением пероксидов (Na2O2, Н2О2), в которых степень окисления кислорода равна –1 и F2O, в котором степень окисления кислорода равна +2.

Для элементов с непостоянной степенью окисления ее значение можно рассчитать, зная формулу соединения и учитывая, что алгебраическая сумма степеней окисления всех элементов в нейтральной молекуле равна нулю. В сложном ионе эта сумма равна заряду иона. Например, степень окисления атома хлора в молекуле HClO

4, вычисленная исходя из суммарного заряда молекулы [1 + x + 4(-2)] = 0, где х – степень окисления атома хлора), равна +7. Степень окисления атома серы в ионе (SO4)2- [х + 4(-2) = -2] равна +6.

Окислительно-восстановительные свойства веществ

Любая окислительно-восстановительная реакция состоит из процессов окисления и восстановления. Окисление - это процесс отдачи электронов атомом, ионом или молекулой реагента. Вещества, которые отдают свои электроны в процессе реакции и при этом окисляются, называют восстановителями.

Восстановление – это процесс принятия электронов атомом, ионом или молекулой реагента.

Вещества, которые принимают электроны и при этом восстанавливаются, называют окислителями.

Реакции окисления-восстановления всегда протекают как единый процесс, называемый окислительно-восстановительной реакцией. Например, при взаимодействии металлического цинка с ионами меди восстановитель (Zn) отдает свои электроны окислителю – ионам меди (Cu2+):

Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu

Медь выделяется на поверхности цинка, а ионы цинка переходят в раствор.

Окислительно-восстановительные свойства элементов связаны со строением их атомов и определяются положением в периодической системе Д.И. Менделеева. Восстановительная способность элемента обусловлена слабой связью валентных электронов с ядром. Атомы металлов, содержащие на внешнем энергетическом уровне небольшое число электронов склонны к их отдаче, т.е. легко окисляются, играя роль восстановителей. Самые сильные восстановители – наиболее активные металлы.

Критерием окислительно-восстановительной активности элементов может служить величина их относительной электроотрицательности: чем она выше, тем сильнее выражена окислительная способность элемента, и чем ниже, тем ярче проявляется его восстановительная активность. Атомы неметаллов (например, F, O) обладают высоким значением сродства к электрону и относительной электроотрицательности, они легко принимают электроны, т.е. являются окислителями.

Окислительно-восстановительные свойства элемента зависят от степени его окисления. У одного и того же элемента различают низшую, высшую и промежуточные степени окисления.

В качестве примера рассмотрим серу S и ее соединения H2S, SO2 и SO3. Связь между электронной структурой атома серы и его окислительно-восстановительными свойствами в этих соединениях наглядно представлена в таблице 1.

В молекуле H2S атом серы имеет устойчивую октетную конфигурацию внешнего энергетического уровня 3s23p6 и поэтому не может больше присоединять электроны, но может их отдавать.

Состояние атома, в котором он не может больше принимать электроны, называется низшей степенью окисления.

В низшей степени окисления атом теряет окислительную способность и может быть только восстановителем.

Таблица.1.

В молекуле SO3 все внешние электроны атома серы смещены к атомам кислорода. Следовательно, в этом случае атом серы может только принимать электроны, проявляя окислительные свойства.

Состояние атома, в котором он отдал все валентные электроны, называется высшей степенью окисления. Атом, находящийся в высшей степени окисления, может быть только окислителем.

В молекуле SO2 и элементарной сере S атом серы находится в промежуточных степенях окисления, т.е., имея валентные электроны, атом может их отдавать, но, не имея завершенного р - подуровня, может и принимать электроны до его завершения.

Атом элемента, имеющий промежуточную степень окисления, может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства, что определяется его ролью в конкретной реакции.

Так, например роль сульфит - аниона SOв следующих реакциях различна:

5Na2SO3 +2KMnO4 + 3H2SO4  2MnSO4 + 5Na2SO4 + K2SO4+ 3H2O (1)

H2SO3 + 2 H2S  3 S + 3 H2O (2)

В реакции (1) сульфит-анион SOв присутствии сильного окислителяKMnO4 играет роль восстановителя; в реакции (2) сульфит-анион SO- окислитель, так как H2S может проявлять только восстановительные свойства.

Таким образом, среди сложных веществ восстановителями могут быть:

1. Простые вещества, атомы которых обладают низкими значениями энергии ионизации и электроотрицательности (в частности, металлы).

2. Сложные вещества, содержащие атомы в низших степенях окисления:

-1 -2 - 3

HCl,H2S,NH3

3. Сложные вещества, содержащие атомы в промежуточных степенях окисления:

+4 +2 +2

Na2SO3, FeCl2, Sn(NO3)2.

Окислителями могут быть:

1. Простые вещества, атомы которых обладают высокими значениями сродства к электрону и электроотрицательности - неметаллы.

2. Сложные вещества, содержащие атомы в высших степенях окисления: +7 +6 +7

KMnO4, K2Cr2O7, HClO4.

3. Сложные вещества, содержащие атомы в промежуточных степенях окисления:

+4 +4 +2

Na2SO3, MnO2, MnSO4.

studfiles.net

Периодический закон и система Д.И. Менделеева

1. Слева направо по периоду (см. Таблица Менделеева):

    • металлические свойства простых веществ ослабевают (уменьшаются)
    • неметаллические свойства усиливаются (увеличиваются)
    • радиус атома уменьшается (атомное сжатие из-за увеличения заряда ядра)
    • электроотрицательность элементов возрастает (самый ЭО элемент - фтор)
    • восстановительные свойства уменьшаются
    • окислительные свойства увеличиваются
    • основные свойства оксидов и гидроксидов уменьшаются
    • Кислотные свойства оксидов и гидроксидовусиливаются
    • идет увеличение числа электронов на внешнем уровне
    • увеличивается максимальная валентность элементов

2. Сверху вниз по группе (см. Таблица Менделеева) (для главной подгруппы):

    • металлические свойства простых веществ усиливаются
    • неметаллические свойства ослабевают
    • радиус атома увеличивается
    • электроотрицательность элементов уменьшается
    • основные свойства оксидов и гидроксидов усиливаются
    • кислотные свойства оксидов и гидроксидов убывают
    • Число электронов на внешнем уровне не меняется

3. К основным оксидам относятся оксиды металлов со степенью окисления +1 и +2

4. К кислотным оксидам относятся оксиды неметаллов и оксиды металлов со степенью окисления +5, +6, +7

5. К амфотерным оксидам относятся Al2O3, BeO, ZnO, Cr2O3

Давайте порассуждаем вместе

1. Как изменяется радиус атома в ряду Be - Mg - Ca ?

1) уменьшается

2) увеличивается

3) не изменяется

4) сначала уменьшается, потом увеличивается

 

Ответ: все элементы находятся в одной группе, сверху вниз, значит радиус атома увеличивается

2. Как изменяются металлические свойства в ряду Li - Be - B?

1) не изменяются

2) сначала усиливаются, потом уменьшаются

3) ослабевают

4) усиливаются

 

Ответ: все элементы находятся в одном периоде слева направо, значит металлические свойства ослабевают

3. Как изменяется электроотрицательность в ряду F - O - N?

1) сначала усиливается, потом ослабевает

2) уменьшается

3) не изменяется

4) усиливается

 

Ответ: все элементы находятся в одном периоде справа налево, значит электроотрицательность уменьшается.

4. Как изменяются неметаллические свойства в ряду As - P - N?

1) уменьшаются

2) не изменяются

3) сначала усиливаются, потом уменьшаются

4) усиливаются

 

Ответ: все элементы находятся в одной группе снизу вверх, значит неметаллические свойства усиливаются

5. Как изменяется число валентных электронов в ряду Li - Na - K?

1) не изменяется

2) увеличивается

3) уменьшается

4) сначала уменьшается, затем увеличивается

 

Ответ: все элементы находятся в одной группе сверху вниз, значит число валентных электронов не изменяется

6. Как изменяются окислительные свойства в ряду O - S - Se?

1) увеличиваются

2) сначала уменьшаются, затем увеличиваются

3) не изменяются

4) уменьшаются

 

Ответ: все элементы находятся в одной группе сверху вниз, значит окислительные свойства уменьшаются

7. Как изменяются восстановительные свойства в ряду Si - Al - Mg?

1) сначала уменьшаются, затем усиливаются

2) увеличиваются

3) не изменяются

4) уменьшаются

 

Ответ: все элементы находятся в одном периоде справа налево, значит восстановительные свойства усиливаются

8. Как изменяются свойства оксидов в ряду MgO -> Al2O3 --> SiO2

1) от основных к кислотным

2) от кислотных к основным

3) от кислотных к амфотерным

4) от основных к амфотерным

 

Ответ: все элементы находятся в одном периоде слева направо, значит свойства оксидов изменяются от основных к кислотным

 

Задания повышенной сложности

 

1. В главных подгруппах периодической системы с увеличением заряда ядра атомов химических элементов происходит:

1) усиление неметаллических свойств

2) усиление металлических свойств

3) высшая валентность элементов остается постоянной

4) изменяется валентность в водородных соединениях

5) уменьшается радиус атомов

 

Ответ: 2, 3

2. В главных подгруппах периодической системы  восстановительная способность атомов увеличивается по мере

1) уменьшения радиуса атома

2) увеличения числа электронных слоев в атомах

3) уменьшения заряда ядра атомов

4) увеличения числа валентных электронов

5) увеличения порядкового номера элемента

 

Ответ: 2, 5

3. В ряду химических элементов Be, Mg, Ca, Sr

1) усиливается способность атомов отдавать электроны

2) уменьшается заряд ядра атомов

3) усиливается восстановительная способность

4) уменьшаются металлические свойства

5) усиливается способность атомов принимать электроны

 

Ответ: 1, 3

4. В ряду химических элементов I, Br, Cl, F восстановительная способность атомов уменьшается, потому что

1) увеличивается радиус атома

2) увеличивается заряд ядра атомов

3) увеличивается число электронных слоев в атомах

4) уменьшается число электронных слоев в атомах

5) уменьшается способность атомов отдавать электроны

 

Ответ: 4, 5

5. В ряду химических элементов As, P, N

1) увеличивается радиус атома

2) увеличивается электроотрицательность

3) усиливаются кислотные свойства их высших оксидов

4) возрастает значение высшей степени окисления

5) увеличивается число электронов во внешнем электронном слое атомов

 

Ответ: 2, 3

6.  В ряду химических элементов  P, N, O

1) уменьшается число электронов во внешнем электронном слое

2) увеличивается электроотрицательность

3) возрастает значение высшей валентности

4) ослабевают неметаллические свойства

5) усиливается способность атомов принимать электроны

 

Ответ: 2, 5

7. В ряду гидроксидов NaOH, Ca(OH)2, Al(OH)3

1) увеличивается термическая стойкость

2) ослабевают основные свойства

3) увеличивается способность к электролитической диссоциации

4) ослабевают окислительные свойства

5) уменьшается растворимость в воде

 

Ответ: 2,5

dx-dy.ru

Изменение металлических и неметаллических свойств в таблице Менделеева

Периодическая таблица Дмитрия Ивановича Менделеева очень удобна и универсальна в своём использовании. По ней можно определить некоторые характеристики элементов, и что самое удивительное, предсказать некоторые свойства ещё неоткрытых, не обнаруженных учёными, химических элементов (например, мы знаем некоторые свойства предполагаемого унбигексия, хотя его ещё не открыли и не синтезировали).

Что такое металлические и неметаллические свойства

Эти свойства зависят от способности элемента отдавать или притягивать к себе электроны. Важно запомнить одно правило, металлы – отдают электроны, а неметаллы – принимают. Соответственно металлические свойства – это способность определённого химического элемента отдавать свои электроны (с внешнего электронного облака) другому химическому элементу. Для неметаллов всё в точности наоборот. Чем легче неметалл принимает электроны, тем выше его неметаллические свойства.

Металлы никогда не примут электроны другого химического элемента. Такое характерно для следующих элементов;

  • натрия;
  • калия;
  • лития;
  • франция и так далее.

С неметаллами дела обстоят похожим образом. Фтор больше всех остальных неметаллов проявляет свои свойства, он может только притянуть к себе частицы другого элемента, но ни при каких условиях не отдаст свои. Он обладает наибольшими неметаллическими свойствами. Кислород (по своим характеристикам) идёт сразу же после фтора. Кислород может образовывать соединение с фтором, отдавая свои электроны, но у других элементов он забирает отрицательные частицы.

Список неметаллов с наиболее выраженными характеристиками:

  1. фтор;
  2. кислород;
  3. азот;
  4. хлор;
  5. бром.

Неметаллические и металлические свойства объясняются тем, что все химические вещества стремятся завершить свой энергетический уровень. Для этого на последнем электронном уровне должно быть 8 электронов. У атома фтора на последней электронной оболочке 7 электронов, стремясь завершить ее, он притягивает ещё один электрон. У атома натрия на внешней оболочке один электрон, чтобы получить 8, ему проще отдать 1, и на последнем уровне окажется 8 отрицательно заряженных частиц.

Благородные газы не взаимодействуют с другими веществами именно из-за того, что у них завершён энергетический уровень, им не нужно ни притягивать, ни отдавать электроны.

Как изменяются металлические свойства в периодической системе

Периодическая таблица Менделеева состоит из групп и периодов. Периоды располагаются по горизонтали таким образом, что первый период включает в себя: литий, бериллий, бор, углерод, азот, кислород и так далее. Химические элементы располагаются строго по увеличению порядкового номера.

Группы располагаются по вертикали таким образом, что первая группа включает в себя: литий, натрий, калий, медь, рубидий, серебро и так далее. Номер группы указывает на количество отрицательных частиц на внешнем уровне определённого химического элемента. В то время, как номер периода указывает на количество электронных облаков.

Металлические свойства усиливаются в ряду справа налево или, по-другому, ослабевают в периоде. То есть магний обладает большими металлическими свойствами, чем алюминий, но меньшими, нежели натрий. Это происходит потому, что в периоде количество электронов на внешней оболочке увеличивается, следовательно, химическому элементу сложнее отдавать свои электроны.

В группе все наоборот, металлические свойства усиливаются в ряду сверху вниз. Например, калий проявляется сильнее, чем медь, но слабее, нежели натрий. Объяснение этому очень простое, в группе увеличивается количество электронных оболочек, а чем дальше электрон находится от ядра, тем проще элементу его отдать. Сила притяжения между ядром атома и электроном в первой оболочке больше, чем между ядром и электроном в 4 оболочке.

Сравним два элемента – кальций и барий. Барий в периодической системе стоит ниже, чем кальций. А это значит, что электроны с внешней оболочки кальция расположены ближе к ядру, следовательно, они лучше притягиваются, чем у бария.

Сложнее сравнивать элементы, которые находятся в разных группах и периодах. Возьмём, к примеру, кальций и рубидий. Рубидий будет лучше отдавать отрицательные частицы, чем кальций. Так как он стоит ниже и левее. Но пользуясь только таблицей Менделеева нельзя однозначно ответить на этот вопрос сравнивая магний и скандий (так как один элемент ниже и правее, а другой выше и левее). Для сравнения этих элементов понадобятся специальные таблицы (например, электрохимический ряд напряжений металлов).

Как изменяются неметаллические свойства в периодической системе

Неметаллические свойства в периодической системе Менделеева изменяются с точностью до наоборот, нежели металлические. По сути, эти два признака являются антагонистами.

Неметаллические свойства усиливаются в периоде (в ряду справа налево). Например, сера способна меньше притягивать к себе электроны, чем хлор, но больше, нежели фосфор. Объяснение этому явлению такое же. Количество отрицательно заряженных частиц на внешнем слое увеличивается, и поэтому элементу легче закончить свой энергетический уровень.

Неметаллические свойства уменьшаются в ряду сверху вниз (в группе). Например, фосфор способен отдавать отрицательно заряженные частицы больше, чем азот, но при этом способен лучше притягивать, нежели мышьяк. Частицы фосфора притягиваются к ядру лучше, чем частицы мышьяка, что даёт ему преимущество окислителя в реакциях на понижение и повышение степени окисления (окислительно-восстановительные реакции).

Сравним, к примеру, серу и мышьяк. Сера находится выше и правее, а это значит, что ей легче завершить свой энергетический уровень. Как и металлы, неметаллы сложно сравнивать, если они находятся в разных группах и периодах. Например, хлор и кислород. Один из этих элементов выше и левее, а другой ниже и правее. Для ответа придётся обратиться к таблице электроотрицательности неметаллов, из которой мы видим, что кислород легче притягивает к себе отрицательные частицы, нежели хлор.

Периодическая таблица Менделеева помогает узнать не только количество протонов в атоме, атомную массу и порядковый номер, но и помогает определить свойства элементов.

Видео

Видео поможет вам разобраться в закономерности свойств химических элементов и их соединений по периодам и группам.

liveposts.ru

Тема 24. Окислительные и восстановительные свойства неметаллов. — КиберПедия

План:

1. Окислительные и восстановительные свойства неметаллов в зависимости от их положения в ряду электроотрицательности.

 

1 .Окислительные и восстановительные свойства неметаллов в зависимости от их положения в ряду электроотрицательности.

Исходя из положения неметаллов в периодической системе Менделеева, можно выявить свойства для них характерные. Можно определить количество электронов на внешнем энергетическом подуровне, местоположение неметаллов в конце малых и больших периодов, число электронов на внешнем подуровне соответствует номеру группы. В периоде идет возрастание способности присоединять электроны, а в группе это свойство можно наблюдать по мере уменьшения радиуса (в периоде снизу вверх).

Для неметаллов характерно свойство присоединять электроны, проявлять окислительные свойства. Наиболее они выражены у элементов VI и VII групп. Самый сильный окислитель – фтор.

Окислительные свойства неметаллов возрастают в последовательности:

Фтор никогда не проявляет восстановительных свойств. Другие неметаллы и вещества, им соответствующие, могут проявлять восстановительные свойства, но они слабее, чем у металлов.

Восстановительная способность неметаллов увеличивается от кислорода к кремнию в ряду:

Так, хлор напрямую не взаимодействует с кислородом, но можно получить оксиды хлора (Cl2O, ClO2, Cl2O7), в которых хлор проявляет положительную степень окисления. Азот при высоких температурах вступает в реакцию с кислородом, выказывая восстановительные свойства:

Сера проявляет как окислительные, так и восстановительные свойства:

S + O2 = SO2 – окислительные свойства серы;

S + h3 = h3S – восстановительные свойства серы.

 

Примеры окислительно-восстановительных реакций:

· восстановительные свойства – образование оксидов и фторидов неметаллов;

· окислительные свойства неметаллов – образование галогенидов, сульфидов, карбидов, нитридов, фосфидов.

К о м а н д а А К о м а н д а B
Na + S = Fe + Cl2 = H2 + N2 = H2 + Cl2 = H2 + О2 = СH4 + O2 = Mg + F2 = S + O2 = C + O2 = S + F2 = P + Cl2 = H2 + CuO =

 

Вопросы для самоконтроля

¾ Назовите тип кристаллической решетки, который характерен для металлов. Его особенности.

¾ Назовите типы кристаллических решеток, характерные для неметаллов.

¾ Назовите тип химической связи в металлах. Его особенности.

¾ Назовите тип химической связи в неметаллах.

¾ Определить свойства, характерные неметаллам (ставят знак +) и металлам (ставят знак - ):



1. Твердые

2. Встречаются и в твердом, и в жидком, и в газообразном видах

3. Не имеют металлического блеска

4. Электро- и теплопроводны

5. Большинство не проводят электрический ток

6. Ковкие, пластичные, тягучие

7. В твердом состоянии – хрупкие

8. Имеют металлический блеск

¾ Вставьте слова, пропущенные в тексте.
Атомы ____ в отличие от атомов ____ легко принимают наружные электроны, являются ____

¾ Вставьте слова, пропущенные в тексте.
Неметаллические свойства элементов с увеличением порядкового номера в периодах ____
В группах неметаллические свойства элементов ____

¾ Пользуясь периодической таблицей, запишите молекулярные формулы высших кислородных соединений неметаллов III периода. Как будет изменяться кислотный характер?

¾ Запишите формулы водородных соединений элементов VII А группы. Как изменяются кислотные свойства с увеличением порядкового номера элемента?

¾ Водород занимает в периодической таблице два места: в I А группе и в VII А группе. Запишите молекулярные формулы водородных соединений Na, K, Cl, F.

¾ Какую высшую степень окисления имеют следующие элементы?

Азот +6
Хлор +5
Сера +4
Кремний +7

¾ Определите, окислителем или восстановителем является сера в следующих реакциях:

1 H2+S=H2S

2 2SO2 + O2 → 2SO3

¾ Наиболее ярко выраженные неметаллические свойства проявляет вещество, образованное из атомов, в которых число электронов во внешнем электронном слое равно____.

• 4 • 5 • 6 • 7

¾ Наиболее электроотрицательными являются атомы…..

• серы • фосфора • кремния • хлора

¾ Типичному неметаллу соответствует следующая схема распределения электронов по электронным слоям:

a) 2, 1

b) 2, 8, 2

c) 2, 8, 7

 

ПЛАН ЗАНЯТИЯ № 1

Дисциплина:Химия.

Тема: Предмет органической химии. Сравнение органических веществ с неорганическими.

Цель занятия:Выяснить сущность предмета органической химии, охарактеризовать природные, искусственные и синтетические органические вещества. Сравнить органические вещества с неорганическими. Повторить что такое валентность, химическое строение как порядок соединения атомов в молекулы по валентности.



 

Планируемые результаты

Предметные: Понимать роль химии в естествознании, ее связь с другими естественными науками, значение в жизни современного общества, уметь характеризовать основные классы неорганических и органических соединений, владетьпредставлениями о месте химии в современной научной картине мира; понимание роли химии в формировании кругозора и функциональной грамотности человека для решения практических задач.

Метапредметные:использование различных источников для получения химической информации, умение оценить ее достоверность для достижения хороших результатов в профессиональной сфере;

Личностные:чувство гордости и уважения к истории и достижениям отечественной химической науки;

Норма времени:2 часа

Вид занятия:Лекция.

План занятия:

1. Предмет органической химии.

2. Природные, искусственные и синтетические органические вещества.

3. Сравнение органических веществ с неорганическими.

4. Валентность.

5. Химическое строение как порядок соединения атомов в молекулы по валентности.

Оснащение:Учебник, модели молекул органических соединений.

Литература:

1. Химия 10 класс: учеб. для общеобразоват. организаций с прил. на электрон. Носителе (DVD) / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – М.:Просвещение, 2014. -208 с.: ил.

2. Химия для профессий и специальностей технического профиля: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / О.С.Габриелян, И.Г. Остроумов. – 5 - изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2017. – 272с., с цв. ил.

Преподаватель:Тубальцева Ю.Н.

 

cyberpedia.su

Восстановительными свойствами обладают... Окислительно-восстановительные свойства

Окислительно-восстановительные свойства отдельных атомов, а также ионов являются важным вопросом современной химии. Данный материал помогает объяснять активность элементов и веществ, проводить детальное сравнение химических свойств у разных атомов.

Что такое окислитель

Многие задачи по химии, включая тестовые вопросы единого государственного экзамена в 11 классе, и ОГЭ в 9 классе, связаны с данным понятием. Окислителем считают атомы либо ионы, которые в процессе химического взаимодействия принимают электроны от другого иона либо атома. Если анализировать окислительные свойства атомов, нужна периодическая система Менделеева. В периодах, располагающихся в таблице слева направо, окислительная способность атомов возрастает, то есть меняется аналогично неметаллическим свойствам. В основных подгруппах подобный параметр уменьшается сверху вниз. Среди самых сильных простых веществ, обладающих окислительной способностью, лидирует фтор. Такой термин, как «электроотрицательность», то есть возможность атома принимать в случае химического взаимодействия электроны, можно считать синонимом окислительных свойств. Среди сложных веществ, которые состоят из двух и больше химических элементов, яркими окислителями можно считать: перманганат калия, хлорат калия, озон.

Что такое восстановитель

Восстановительные свойства атомов характерны для простых веществ, проявляющих металлические свойства. В таблице Менделеева в периодах металлические свойства слева направо ослабевают, а в основных подгруппах (вертикально) они усиливаются. Суть восстановления в отдаче электронов, которые располагаются на внешнем энергетическом уровне. Чем большее количество электронных оболочек (уровней), тем легче отдать во время химического взаимодействия «лишние» электроны.

Отличными восстановительными свойствами обладают активные (щелочные, щелочно-земельные) металлы. Кроме того, веществ, проявляющих подобные параметры, выделим оксид серы (6), угарный газ. Для того чтобы приобрести максимальную степень окисления, данные соединения вынуждены проявлять восстановительные свойства.

Процесс окисления

Если во время химического взаимодействия атом либо ион отдает электроны иному атому (иону), идет речь о процессе окисления. Для анализа того, как меняются восстановительные свойства и окислительная способность, потребуется таблица элементов Менделеева, а также знание современных законов физики.

Процесс восстановления

Восстановительные процессы предполагают принятие ионами либо атомами электронов от других атомов (ионов) во время непосредственного химического взаимодействия. Отличными восстановителями являются нитриты, сульфиты щелочных металлов. Восстановительные свойства в системе элементов меняются аналогично металлическим свойствам простых веществ.

Алгоритм разбора ОВР

Для того чтобы в готовой химической реакции учащийся мог расставить коэффициенты, необходимо воспользоваться специальным алгоритмом. Окислительно-восстановительные свойства помогают решать и разнообразные расчетные задачи в аналитической, органической, общей химии. Предлагаем порядок разбора любой реакции:

  1. Сначала важно определить у каждого имеющегося элемента степень окисления, используя правила.
  2. Далее определяют те атомы либо ионы, которые поменяли свою степень окисления, будут участвовать в реакции.
  3. Знаками «минус» и «плюс» указывают число отданных и принятых в ходе химической реакции свободных электронов.
  4. Далее между числом всех электронов определяется минимальное общее кратное, то есть целое число, которое без остатка делится на принятые и отданные электроны.
  5. Затем его делят на электроны, участвовавшие в химической реакции.
  6. Далее определяем, какие именно ионы либо атомы восстановительными свойствами обладают, а также определяют окислители.
  7. На завершающем этапе ставят коэффициенты в уравнении.

Применяя способ электронного баланса, расставим коэффициенты в данной схеме реакции:

NaMnO4 + сероводород + серная кислота= S + Mn SO4 +…+…

Алгоритм решения поставленной задачи

Выясним, какие именно должны после взаимодействия образоваться вещества. Так как в реакции уже есть окислитель (им будет марганец) и определен восстановитель (им будет сера), образуются вещества, в которых уже не меняются степени окисления. Так как основная реакция протекала между солью и сильной кислородсодержащей кислотой, то одним из конечных веществ станет вода, а вторым - соль натрия, точнее, сульфат натрия.

Составим теперь схему отдачи и принятия электронов:

- Mn+7 берет 5 e= Mn+2.

Вторая часть схемы:

- S-2 отдает2e= S0

Ставим в исходную реакцию коэффициенты, не забывая при этом суммировать все атомы серы в частях уравнения.

2NaMnO4 + 5H2S + 3H2SO4 = 5S + 2MnSO4 + 8H2O + Na2SO4.

Разбор ОВР с участием перекиси водорода

Применяя алгоритм разбора ОВР, можно составить уравнение протекающей реакции:

перекись водорода + серная кислота + пермагнанат калия = Mn SO4 + кислород + …+…

Степени окисления изменили ион кислорода (в перекиси водорода) и катион марганца в перманганате калия. То есть восстановитель, а также окислитель у нас присутствуют.

Определим, что за вещества еще могут получиться после взаимодействия. Одно из них будет водой, что вполне очевидно, представлена реакция между кислотой и солью. Калий не образовал нового вещества, вторым продуктом станет соль калия, а именно сульфат, так как реакция шла с серной кислотой.

Схема:

2O – отдает 2 электрона и превращается в O20 5

Mn+7 принимает 5 электронов и становится ионом Mn+2 2

Поставим коэффициенты.

5H2O2 + 3H2SO4 + 2KMnO4 = 5O2 + 2Mn SO4 + 8H2O + K2SO4

Пример разбора ОВР с участием хромата калия

Используя способ электронного баланса, составим уравнение с коэффициентами:

FeCl2 + соляная кислота + хромат калия = FeCl3+ CrCl3 + …+…

Степени окисления поменяли железо (в хлориде железа II) и ион хрома в бихромате калия.

Теперь постараемся выяснить, какие еще вещества образуются. Одно может быть солью. Поскольку калий не образовал никакого соединения, следовательно, вторым продуктом будет соль калия, точнее, хлорид, ведь реакция проходила с соляной кислотой.

Составим схему:

Fe+2 отдает e =Fe+3 6 восстановитель,

2Cr+6 принимает 6 e = 2Cr +3 1 окислитель.

Поставим коэффициенты в начальную реакцию:

6K2Cr2O7 + FeCl2 + 14HCl = 7H2O + 6FeCl3 + 2CrCl3 + 2KCl

Пример разбора ОВР с участием иодида калия

Вооружившись правилами, составим уравнение:

перманганат калия + серная кислота + иодид калия...сульфат марганца + йод +…+…

Степени окисления изменили марганец и йод. То есть восстановитель и окислитель присутствуют.

Теперь выясним,что в итоге у нас образуется. Соединение будет у калия, то есть получим сульфат калия.

Восстановительные процессы протекают у ионов йода.

Составим схему передачи электронов:

- Mn+7 принимает 5 e = Mn+2 2 является окислителем,

- 2I- отдает2 e = I20 5 является восстановителем.

Расставляем коэффициенты в начальную реакцию, не забываем при этом суммировать все атомы серы в данном уравнении.

210KI + KMnO4 + 8H2SO4 = 2MnSO4 + 5I2 + 6K2SO4 + 8H2O

Пример разбора ОВР с участием сульфита натрия

Используя классический метод, составим для схемы уравнение:

- серная кислота + KMnO4 + сульфит натрия... сульфат натрия + сульфат марганца +…+…

После взаимодействия получим соль натрия, воду.

Составим схему:

- Mn+7 принимает 5 e= Mn+2 2,

- S+4 отдает 2 e = S+6 5.

Расставляем коэффициенты в рассматриваемую реакцию, не забываем складывать атомы серы при расстановке коэффициентов.

3H2SO4 + 2KMnO4 + 5Na2SO3 = K2SO4 + 2MnSO4 + 5Na2SO4 + 3H2O.

Пример разбора ОВР с участием азота

Выполним следующее задание. Пользуясь алгоритмом, составим полное уравнение реакции:

- нитрат марганца +азотная кислота+PbO2=HMnO4+Pb(NO3) 2+

Проанализируем, какое вещество еще образуется. Так как реакция проходила между сильным окислителем и солью, значит, веществом будет вода.

Покажем изменение числа электронов:

- Mn+2 отдает 5 e = Mn+7 2 проявляет свойства восстановителя,

- Pb+4 принимает 2 e = Pb+2 5 окислителем.

3. Расставляем коэффициенты в исходную реакцию, обязательно складываем весь азот, имеющийся в левой части исходного уравнения:

- 2Mn(NO3)2 + 6HNO3 + 5PbO2 = 2HMnO4 + 5Pb(NO3)2 + 2H2O.

В данной реакции не проявляются восстановительные свойства азота.

Второй образец окислительно-восстановительной реакции с азотом:

Zn + серная кислота + HNO3= ZnSO4 + NO+…

- Zn0 отдает 2 e = Zn+2 3 будет восстановителем,

N+5принимает 3 e = N+2 2 является окислителем.

Расставляем коэффициенты в заданную реакцию:

3Zn + 3H2SO4 + 2HNO3 = 3ZnSO4 + 2NO + 4H2O.

Значимость окислительно-восстановительных реакций

Самые известные восстановительные реакции - фотосинтез, характерный для растений. Как изменяются восстановительные свойства? Процесс происходит в биосфере, приводит к повышению энергии с помощью внешнего источника. Именно эту энергию и использует для своих нужд человечество. Среди примеров окислительных и восстановительных реакций, связанных с химическими элементами, особое значение имеют превращения соединений азота, углерода, кислорода. Благодаря фотосинтезу земная атмосфера имеет такой состав, который необходим для развития живых организмов. Благодаря фотосинтезу не увеличивается количество углекислого газа в воздушной оболочке, поверхность Земли не перегревается. Растение не только развивается с помощью окислительно-восстановительной реакции, но и образует такие нужные для человека вещества, как кислород, глюкоза. Без данной химической реакции невозможен полноценный круговорот веществ в природе, а также существование органической жизни.

Практическое применение ОВР

Для того чтобы сохранить поверхность металла, необходимо знать, что восстановительными свойствами обладают активные металлы, поэтому можно покрывать поверхность слоем более активного элемента, замедляя при этом процесс химической коррозии. Благодаря наличию окислительно-восстановительных свойств осуществляется очистка и дезинфекция питьевой воды. Ни одну задачу нельзя решить, не расставив правильно в уравнении коэффициенты. Для того чтобы избежать ошибок, важно иметь представление обо всех окислительно-восстановительных параметрах.

Защита от химической коррозии

Особую проблему для жизни и деятельности человека представляет коррозия. В результате данного химического превращения происходит разрушение металла, теряют свои эксплуатационные характеристики детали автомобиля, станков. Для того чтобы исправить подобную проблему, используется протекторная защита, покрытие металла слоем лака либо краски, применение антикоррозионных сплавов. Например, железная поверхность покрывается слоем активного металла - алюминия.

Заключение

Разнообразные восстановительные реакции происходят и в организме человека, обеспечивают нормальную работу пищеварительной системы. Такие основные процессы жизнедеятельности, как брожение, гниение, дыхание, также связаны с восстановительными свойствами. Обладают подобными возможностями все живые существа на нашей планете. Без реакций с отдачей и принятием электронов невозможна добыча полезных ископаемых, промышленное производство аммиака, щелочей, кислот. В аналитической химии все методы объемного анализа основаны именно на окислительно-восстановительных процессах. Борьба с таким неприятным явлением, как химическая коррозия, также основывается на знании этих процессов.

fb.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о