Таблица определения ионов по химии 9 класс: Качественные реакции на ионы (таблицы) | Методическая разработка по химии (9,11 класс) по теме:

ТИП УРОКА: изучение нового материала

РЕАКТИВЫ И ОБОРУДОВАНИЕ:

Растворы: сульфат магния, хлорид алюминия, хлорид меди (II), сульфат железа (II), хлорид железа (III), гидроксид натрия, серная кислота, хлорид бария, хлорид кальция, карбонат натрия.

Крист. вещества: нитрат натрия, нитрат калия, нитрат кальция, нитрат бария.

Спиртовка, пробирки.

ХОД УРОКА

В течение нескольких уроков мы рассматривали строение, свойства и применений металлов, а также их соединений. И сегодня на уроке мы познакомимся с качественными реакциями на ионы металлов, а также методом их определения.

Понятие “качественные реакции”, как вы понимаете это слово – “качественные”, что оно означает?

Качественные реакции – это химические реакции, с помощью которых можно определить то, чем одно вещество отличается от другого по элементарному составу, иначе говоря, эти реакции позволяют определить отдельные ионы или молекулы, из которых состоит исследуемое вещество или смесь веществ.

В качественном анализе применяют реакции, сопровождающиеся каким-либо эффектом, который можно легко обнаружить органами чувств.

Как вы считаете, что это за эффекты?

• Изменение окраски раствора;
• Выпадение или растворение осадка;
• Выделение газов, обладающих характерным запахом.

Обратите внимание на тему урока “Качественные реакции на

За объект определения мы возьмем ионы тех металлов, которые были рассмотрены ранее при изучении темы “Металлы”, а результаты определения будем фиксировать в следующей таблице:

Обратите внимание на первые пять ионов Мg²⁺, Al³⁺, Cu²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺ , все они имеют общий реактив, содержащий ОН^— ион.

Лабораторный опыт: Определение ионов Мg²⁺, Al³⁺, Cu²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺с помощью раствора щелочи.

(Учащиеся выполняют опыты по группам (всего 5 групп, каждая группа определяет 1 ион) и результаты заносят в таблицу, а также составляют уравнения химических реакций в молекулярной и ионной форме)

На доске от каждой группы по 1 учащемуся записывают сокращенное ионное уравнение реакции.

Вторая группа ионов представленных в таблице (Ca²⁺ , Ba²⁺ , Na⁺ , K⁺) состоит из ионов щелочных и щелочноземельных металлов. Особое внимание заслуживают ионы щелочных металлов т.к. обнаружить эти ионы сложно.

Как вы считаете, в чем сложность определения ионов щелочных металлов?

Они не образуют нерастворимых солей при взаимодействии с наиболее употребимыми кислотами, не известны также характерные цветные реакции с простыми реагентами в нерастворенном или твердом состоянии. Но их можно качественно определить по окраске пламени, а также изменяют окраску пламени и ионы щелочноземельных металлов.

Демонстрационный опыт: Определение ионов Ca²⁺ , Ba²⁺ , Na⁺ , K⁺ по изменению окраски пламени.

(Учащиеся результаты определения заносят в таблицу)

Итак, мы определяли наличие ионов с помощью окрашивания пламени или действием щелочи, но не стоит забывать о том, что каждый ион металла может быть определен и специфическим реактивом, характерным для этого иона. Такими реактивами, например, являются красная и желтая кровяная соль на ионы железа, с этими реакциями мы встречались ранее в теме “Железо и его соединения”

Демонстрационный опыт: Определение ионов Ca²⁺ (СО) , Ba²⁺ (SO) , Cu²⁺ (S).

(Учащиеся результаты определения заносят в таблицу)

Уравнения реакций записать дома в молекулярном и ионном виде.

Таким образом, мы рассмотрели качественные реакции на ионы металлов. А теперь попробуем применить эти знания для распознавания веществ.

Задание: Как распознать следующие растворы солей: BaCl₂ , AlCl₃ , KCl .

(Учащиеся самостоятельно работают в группах по 4 человека)

Итак, проверим, какие реактивы вы будете использовать для распознавания?

(Ответ учащихся с объяснениями)

Но нужно помнить, что любой анализ требует строгой последовательности действий. Рассмотрим алгоритм определения данных ионов металлов.

(См. приложение 1)

С помощью этого алгоритма можно точно определить, в какой из пробирок находиться каждый раствор.

Определять ионы металлов может не только человек, но и растения.

(Сообщение ученика об определении металлов в почве с помощью растений)

Задание: Как распознать следующие растворы солей: BaCl₂ , FeCl₃ , CuCl₂ .

Подведем итог, что необходимо знать, чтобы определить наличие ионов металлов в соединении?

• Основные качественные реакции на металлы (как общие на группы металлов, так и на отдельные металлы)
• Умение выстраивать точную последовательность действий для качественного анализа соединения.

Записи в тетради, стр. 70 (учебник) подготовка к ПР №3 (по вариантам).

Лабораторная работа по химии «Определение минеральных удобрений»; 9 класс — К уроку — Химия

Лабораторная работа. Определение минеральных удобрений. Качественные реакции на ионы.

Цель работы. Научиться выполнять опыты, демонстрирующие реакции ионного обмена, проводить качественные реакции на ионы.

Оборудование. Штатив с пробирками. Реактивы: растворы: NaOH, хлорида бария BaCl₂, (перечислите все)

Ход работы.

1. В пробирку насыпьте на кончике мерной ложечки немного суперфосфата Ca(H₂PO₄)₂ . К нему налейте 1 мл раствора хлорида бария (II) BaCl₂. Выпадает белый осадок, частично растворимый в азотной кислоте.

В пробирку насыпьте немного суперфосфата Ca(H₂PO₄)₂ . К нему налейте 1 мл раствора нитрата серебра AgNO₃. Выпадает желтый осадок Ag₃PO₄.

2. В пробирку насыпьте немного нитрата аммония NH₄NO₃. К нему прилейте 1 мл концентрированной серной кислоты H₂SO₄ и добавьте медных стружек. Пробирку нагрейте. По выделению газообразного оксида азота (IV) NO₂ бурого цвета будем судить о наличии нитрат – ионов NO₃^—. Медь растворяется.

В пробирку насыпьте немного нитрата аммония NH₄NO₃. К нему прилейте 1 мл раствора щелочи NaOH. Ощущается запах аммиака.

3. В пробирку насыпьте немного сульфата аммония (NH₄)₂SO₄. К нему прилейте 1 мл раствора хлорида бария (II) BaCl₂. Выпадает белый осадок, нерастворимый в азотной кислоте.

В пробирку насыпьте немного сульфата аммония (NH₄)₂SO₄. К нему прилейте 1 мл раствора щелочи NaOH. Ощущается запах аммиака.

4. В пробирку насыпьте немного натриевой селитры NaNO₃. К нему прилейте 1 мл концентрированной серной кислоты H₂SO₄ и добавьте медных стружек. Пробирку нагрейте. По выделению газообразного оксида азота (IV) NO₂ бурого цвета будем судить о наличии нитрат – ионов NO₃^—. Медь растворяется.

5. В пробирку насыпьте немного хлорида калия KСl. К нему прилейте 1 мл раствора нитрата серебра AgNO₃. Выпадает белый творожистый осадок.

Свои наблюдения запишите в виде отчета, заполнив таблицу:

Вывод должен содержать уравнения реакций в молекулярном, полном и сокращенном ионном виде.

м

6. В пробирку налейте 1 мл раствора бромида калия KBr. В раствор добавьте 1 мл нитрата серебра AgNO₃. Что наблюдаете? Какое вещество образовалось в ходе реакции? Свои наблюдения запишите в таблицу.

7. В пробирку налейте 1 мл раствора йодида калия KJ. В раствор добавьте 1 мл нитрата серебра AgNO₃. Что наблюдаете? Какое вещество образовалось в ходе реакции? Свои наблюдения запишите в таблицу.

8. В пробирку налейте 1 мл раствора хлорида алюминия AlCl₃. В раствор добавьте 1 мл гидроксида натрия NaOH. Наблюдайте появление белого желеобразного осадка, который при избытке OH^— растворяется. Свои наблюдения запишите в таблицу.

Практические работы по химии (9 класс) | Химия

Практические работы по химии (9 класс)

Автор: Фаттахова Галина Александровна

Организация: МБОУ «Мари-Турекская СОШ»

Населенный пункт: Республика Марий Эл, пгт. Мари-Турек

Практическая работа №1.

Влияние различных факторов на скорость химической реакции

Цель: изучение условий, влияющих на скорость химической реакции.

Ход выполнения работы:

1. Посмотрите виртуальный эксперимент;
2. Опишите ход эксперимента в таблице;
3. Составьте уравнения реакций;
4. Ответьте на вопросы;
5. Сделайте общий вывод по окончании практической работы;
6. Сделайте фото работы и отправьте его на адрес электронной почты учителю.

Вывод:

Практическая работа №2.

Решение экспериментальных задач по теме

«Растворы. Электролитическая диссоциация»

Цель: изучение условий прохождения реакций ионного обмена до конца; закрепление умения пользоваться таблицей растворимости кислот, оснований и солей.

Ход выполнения работы:

1. Посмотрите виртуальный эксперимент;
2. Опишите ход эксперимента в таблице;
3. Составьте уравнения реакций в молекулярном, полном и сокращенном ионных видах;
4. Ответьте на вопросы;
5. Сделайте общий вывод по окончании практической работы;
6. Сделайте фото работы и отправьте его на адрес электронной почты учителю.

Вывод:

Практическая работа №3.

Получение аммиака и изучение его свойств

Цель: рассмотреть способ получения аммиака в лаборатории; изучить его основные свойства; составить уравнения химических реакций, подтверждающие свойства аммиака

Ход выполнения работы:

1. Посмотрите виртуальный эксперимент;
2. Опишите ход эксперимента в таблице;
3. Составьте уравнения реакций
4. Ответьте на вопросы
5. Сделайте общий вывод по окончании практической работы
6. Сделайте фото работы и отправьте его на адрес электронной почты учителю

Вывод:

Практическая работа №4.

Получение оксида углерода (IV) и изучение его свойств

Цель: рассмотрение способа получения аммиака в лаборатории; изучение его основных свойств; составление уравнений химических реакций, подтверждающих свойства аммиака

Ход выполнения работы:

1. Посмотрите виртуальный эксперимент;
2. Опишите ход эксперимента в таблице;
3. Составьте уравнения реакций
4. Ответьте на вопросы
5. Сделайте общий вывод по окончании практической работы
6. Сделайте фото работы и отправьте его на адрес электронной почты учителю

Вывод:

Практическая работа №5.

Решение экспериментальных задач по теме «Металлы»

Цель: изучение свойств металлов (на примере алюминия) и изучение его свойств.

Ход выполнения работы:

1. Посмотрите виртуальный эксперимент

Опыт 1 (1:05)

Опыт 2 (1:10)

Опыт 3 (1:25)

Опыт 4 (1:06)

1. Опишите ход эксперимента в таблице по схеме:

А → В → С → В

↓

С

1. Составьте уравнения реакций;
2. Ответьте на вопросы;
3. Сделайте общий вывод по окончании практической работы;
4. Сделайте фото работы и отправьте его на адрес электронной почты учителю.

Вывод:

Практическая работа №6.

Минеральные удобрения

Цель: ознакомление с минеральными удобрениями как источником питания растительных организмов; распознавание минеральных удобрений с помощью качественных реакций на ионы.

Ход выполнения работы:

1) Посмотрите виртуальный эксперимент

опыт (5:09)

2) Опишите ход эксперимента в таблице;

3) Составьте уравнения реакций;

4) Сделайте общий вывод по окончании практической работы;

5) Сделайте фото работы и отправьте его на адрес электронной почты учителю.

Вывод:

Список использованных источников

Литература:

1. Кузнецова, Н.Е. Химия: 9 класс: учебник для общеобразовательных учреждений / Н.Е.Кузнецова, И.М.Титова, Н.Н. Гара. – М.: Вентана-Граф, 2019. – 321 с.
2. Основы химического эксперимента и занимательные опыты по химии: учебное пособие для вузов и школ / Ю.В. Бахтиярова,Р.Р. Миннуллин, В.И. Галкин. – Казань: Изд-во Казан.ун-та, 2014. – 144 с.
3. Полупаненко, Е.Г.Школьный химический эксперимент: учебное пособие. — Луганск: Книта, 2018. – 176 с.

Интернет-источники:

1. Амфотерные свойства гидроксида алюминия — Режим доступа: URL: https://www.youtube.com/watch?v=64P2B4loGsM (дата обращения 12.04.2020).
2. Взаимодействие алюминия с соляной кислотой — Режим доступа: URL: https://www.youtube.com/watch?v=XN9U4Q8993Q (дата обращения 12.04.2020).
3. Взаимодействие алюминия со щёлочью и водой — Режим доступа: URL: https://www.youtube.com/watch?v=5RvUC-3uY6c (дата обращения 12.04.2020).
4. Взаимодействие аммиака с хлороводородом — Режим доступа: URL: https://www.youtube.com/watch?v=6YCy5nWffbk (дата обращения 26.03.2020).
5. Влияние температуры на скорость реакции — Режим доступа: URL: https://www.youtube.com/watch?v=z8ig_koe9q8 (дата обращения 29.09.2020).
6. Горение аммиака в кислороде — Режим доступа: URL: https://www.youtube.com/watch?v=lMIpFie0UTY (дата обращения 26.03.2020).
7. Горение магния в углекислом газе – Режим доступа: URL: https://www.youtube.com/watch?v=3zL6ZTs922M (дата обращения 22.04.2020).
8. Зависимость скорости реакции от концентрации реагентов — Режим доступа: URL: https://www.youtube.com/watch?v=cKLD1ejTJg4 (дата обращения 29.09.2020).
9. Зависимость скорости химической реакции от катализаторов — Режим доступа: URL: https://www.youtube.com/watch?v=f8hsZMo9x3Q (дата обращения 29.09.2020).
10. Зависимость скорости химической реакции от природы реагирующих веществ — Режим доступа: URL: https://www.youtube.com/watch?v=Gah0VEO7Ps0 (дата обращения 29.09.2020).
11. Изучение взаимодействия оксида углерода(IV) со щелочью — Режим доступа: URL: https://www.youtube.com/watch?v=Y4mQ0R1LGUg (дата обращения 22.04.2020).
12. Исследование возможности реакции оксида углерода(IV) с хлоридом кальция — Режим доступа: URL: https://www.youtube.com/watch?v=j_cSr2-SeLU (дата обращения 22.04.2020).
13. Качественная реакция на сульфат-ионы — Режим доступа: URL: https://www.youtube.com/watch?v=4yFyNl6Wb8A (дата обращения 26.09.2020).
14. Отношение оксида углерода(IV) к горению — Режим доступа: URL: https://www.youtube.com/watch?v=w6vNxqxtPsY (дата обращения 22.04.2020).
15. Получение аммиака — Режим доступа: URL: https://www.youtube.com/watch?v=zbwg1XwvdVw (дата обращения 26.03.2020).
16. Получение гидроксида алюминия — Режим доступа: URL: https://www.youtube.com/watch?v=95vUHth8NHo (дата обращения 12.04.2020).
17. Получение и собирание оксида углерода (IV) — Режим доступа: URL: https://www.youtube.com/watch?v=Yv8FIc-3tvI (дата обращения 22.04.2020).
18. Распознавание минеральных удобрений — Режим доступа: URL: https://www.youtube.com/watch?v=liHlzMqPOFA (дата обращения 06.05.2020).
19. Растворение аммиака в воде — Режим доступа: URL: https://www.youtube.com/watch?v=Wh37wEk5wB8 (дата обращения 26.03.2020).
20. Реакция нейтрализации — Режим доступа: URL: https://www.youtube.com/watch?v=IJIzzhYmTSU (дата обращения 26.09.2020).

Приложения:

1. file0.docx.. 29,5 КБ

Задания Химия, 9 класс *Внимание! Во всех вопросах только один правильный ответ. 1. Выберите

1. Выберите правильное утверждение, относительно веществ, которые растворяются в воде.
A) Питьевая сода — нерастворимое в воде вещество.
B) Азотная кислота растворяется в воде.
C) Бензин растворяется в воде.
D) Мел растворяется в воде.

2. Выберите правильное утверждение.
A) Неэлектролиты — вещества, водные растворы которых проводят электрический ток.
B) Растворы электролитов проводят электрический ток.
C) Неэлектролиты — это вещества исключительно с ионной связью.
D) Электролиты — это вещества, которые не проводят электрический ток.

3. Выберите правильное утверждение относительно положения элементов в периодической таблице Менделеева.
A) Первая группа Периодической системы состоит исключительно из металлов.
B) В первой группе Периодической системе все элементы-неметаллы.
C) К металлам относятся химические элементы главной подгруппы III группы (III A группы), исключая бор
D) Все утверждения верны.

4. Горение можно отнести к химическим реакциям по следующему признаку:
A) Изменение цвета
B) Выделение теплоты и света
C) Появление запаха.
D) Выпадение осадка

5. Среди утверждений, касающихся добычи металлов из месторождений, укажите все неправильное.
А) Золото и платина — самородные металлы.
B) Все металлы, кроме золота и платины, добывают переработкой руд.
C) Все металлургические процессы, идут при высоких температурах.
D) Металлургия- это наука о добыче металлов.

6. Семь металлов в древности соотносили с семью известными тогда небесными телами. С каким металлом соотносили Солнце?
A) Железо
B) Медь
C) Серебро
D) Золото

7. Под скоростью химической реакции понимают:
A) изменение концентрации реагирующих веществ в единицу времени.
B) увеличение времени протекания реакции
C) изменение времени протекания реакции
D) уменьшение времени протекания реакции

8. Такое название эти металлы получили потому, что их оксиды, которые в старину на Руси называли «землями», при растворении в воде образуют щелочи. Отметьте название этих металлов.
A) щелочные
B) щелочноземельные
C) благородные
D) неметаллы

9. Среди утверждений, касающихся качественного определения ионов железа, укажите неправильное.
A) Fe2+ + 2OH- → Fe(OH)2 (зеленоватый осадок, который на воздухе буреет)
В) Fe3+ + 3OH- →Fe(OH)3 (бурый осадок)
С) Fe3+ + 3NO3- →Fe(NO3)3↓(красный насыщенный осадок)
D) все утверждения верны

10. Среди утверждений, касающихся свойств оксидов и гидроксидов щелочных металлов, укажите все неправильное.
A) Гидроксиды щелочных металлов-неэлектролиты.
B) Гидроксиды щелочных металлов разъедают кожу и ткань.
C) 2NaOH + CO2→ Na2CO3 + h3O
D) NaOH + HCl→ NaCl + h3O

11. Укажите название неоднородной смеси, в состав которой входят частицы двух жидкостей, нерастворимых друг в друге.
A) суспензия
В) эмульсия
С) аэрозоль
D) пена

12. Химическое количество кислорода, который выделился в результате реакции
2KCIO3 t 2KCI+3O2, составляет 3 моль. Масса (г) взятого для разложения хлората калия равна:
A) 25,5
B) 156
C) 245
D) 314

13. В воде массой 135 г. растворили хлорид натрия массой 45 г. Найдите массовую долю соли в растворе.
A) 0,25%
B) 0,43%
C) 18%
D) 39%

14. Прореагировали 100г 5%-ного раствора соляной кислоты и 250г 0,93%-ного раствора аммиака. Среди приведенных утверждений укажите правильное, если рассматривать процесс с безводным аммиаком HCl + Nh4 = Nh5Cl
A) Реакция образовавшего раствора щелочная.
B) Вещество, которое образовалось в результате реакции,- кислая соль.
C) Количества вещества соляной кислоты, аммиака и образовавшегося продукта одинаковые.
D) Количества вещества соляной кислоты больше, чем аммиака.

Использование качественных реакций на анионы на внеурочных занятиях по химии для 9 класса

Хохлова, Е. А. Использование качественных реакций на анионы на внеурочных занятиях по химии для 9 класса / Е. А. Хохлова. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2017. — № 48 (182). — С. 125-127. — URL: https://moluch.ru/archive/182/46829/ (дата обращения: 27.11.2021).

Современные школьники получают все необходимые знания по химии, формирующие их представление о химической картине мира, благодаря школьной программе. Знания по химии школьникам необходимы не только на уроках, но и в повседневной жизни. Химия многогранна и тесно переплетена с другими науками. На мой взгляд, уровень заинтересованности и мотивации школьников к обучению значительно снижается. Большинство подрастающего поколения постоянно пользуются гаджетом и практически разучились общаться и выполнять совместную работу. Педагогам очень сложно заинтересовать школьников в связи с нехваткой времени. Из-за сложного теоретического материала по химии, который необходим обучающимся к успешной сдаче ОГЭ и ЕГЭ появляется нехватка учебного времени на уроках, поэтому часто учителю просто не хватает времени, чтобы организовать участие обучающихся в химическом эксперименте. Химия — это наука, которую невозможно понять без практики (химического эксперимента), основываясь на одной теории. Поэтому необходима внеурочная деятельность, на которой можно проводить химические эксперименты. Химический опыт (эксперимент) — это связывание теории и практики в процессе обучения. Внеурочной деятельность — это учебно-воспитательная работа со школьниками, организуемая учителем с учетом их интересов во внеурочное время сверх учебного плана и обязательной программы, вне обычных урочных и факультативных занятий. Поэтому необходимо организовывать серию занятий по исследованию качественных реакций на анионы.

Ключевые слова: школьники, химический эксперимент, анионы, внеурочная деятельность

В связи с низким уровнем заинтересованности школьников к химии, я поставила перед собой проблему, с помощью каких качественных реакций на анионы можно заинтересовать учащихся 9 класса.

Я нашла такое решение провести внеурочное занятие для учеников 9 класса, на котором будут представлены химические эксперименты на тему определение анионов в растворах. Я провела опрос среди школьников 9 классов на тему: Какие анионы вам труднее всего определить в растворе? Результаты представлены в таблице 1.

Мной была проанализирована рабочая программа Н. Н. Гара химия для 9 классов и было выявлено, что на изучение данной темы отводиться 10 ч. Исходя из результатов опроса, я подобрала самые ярко выраженные качественные реакции на те, анионы, которые вызывают затруднение у школьников.

Практическое занятие №1

Опыт 1. Качественное определение SO4^2- врастворах.

Цель занятия: научиться определять анионы SO4^2-врастворах.

Реактивы иоборудование: растворы: соль BaCl2, разбавленная H₂SO₄; стеклянные трубочки, предметное стекло, стеклянные палочки.

Ход работы.

1. На предметное стекло нанести 1–2 капли раствора разбавленной H₂SO_4.
2. Добавить 1–2 капли BaCl2.
3. Отметьте характерный признак реакции.
4. Составьте уравнения реакций в молекулярном и ионном виде.
5. Оформите отчёт по работе, и сделайте выводы.

Выводы по результатам, практической работы:

Практическое занятие №2

Опыт 2. Качественное определение Y^— врастворах.

Цель: научиться определять анионы Y^—врастворах.

Реактивы иоборудование: растворы: соль AgNO3, разбавленная HY; стеклянные трубочки, предметное стекло, стеклянные палочки.

Ход работы.

1. На предметное стекло нанести 1–2 капли раствора разбавленной HY_.
2. Добавить 1–2 капли AgNO3.
3. Отметьте характерный признак реакции.
4. Составьте уравнения реакций в молекулярном и ионном виде.
5. Оформите отчёт по работе, и сделайте выводы.

Выводы по результатам, практической работы:

Практическое занятие №3

Опыт 3. Качественное определение CH3COO^— врастворах.

Цель: научиться определять анионы Ch4COO^—врастворах.

Реактивы иоборудование: растворы: соль FeCl3, разбавленная уксусная кислота; стеклянные трубочки, предметное стекло, стеклянные палочки.

Ход работы.

1. На предметное стекло нанести 1–2 капли раствора разбавленной уксусной кислоты_.
2. Добавить 1–2 капли FeCl3.
3. Отметьте характерный признак реакции.
4. Составьте уравнения реакций в молекулярном и ионном виде.
5. Оформите отчёт по работе, и сделайте выводы.

Выводы по результатам, практической работы:

Все подобранные мною наиболее ярко выраженные эксперименты могут применяться на внеурочных занятиях согласно СанПиН 2.4.2.2821–10 «Санитарно-эпидемиологические требования к условиям и организации обучения в общеобразовательных учреждениях».

С точки зрения практики можно данные эксперименты использовать как проблемные вопросы, на решение которых будет направлено время внеурочного занятия, в ходе которого учащиеся должны научиться отделять анионы в растворах. На сегодняшний день мной разрабатываются технологические карты внеурочных занятий с применение экспериментов.

Таким образом, благодаря этим занятиям школьники разовьют навыки работы с химическими реактивами и лабораторным оборудованием. Научаться самостоятельно, делать эксперименты. Школьникам будет гораздо проще производить аналитический анализ и сравнения; закрепить полученный и выученный материал. Сформировать устойчивый интерес к предмету. Данные внеурочные занятия с применением подобранных мною химических экспериментов может быть рекомендовано к внедрению в учебный процесс общеобразовательных учреждений.

Литература:

1. Байкова В. М. Химия после уроков. В помощь школе. — М.: Просвещение
2. Вайнштейн Б. М. Практические занятия по химии. М., 1939;
3. Парменов К. Я. Химический эксперимент в средней школе. М., 1959;
4. Назарова Т. С., Гродецкий А. А., Лаврова В. Н. Химический эксперимент в школе (Библиотека учителя химии). М., 1987;
5. Постановление Главного государственного санитарного врача Российской Федерации от 29 декабря 2010 г. N 189 г. Москва «Об утверждении СанПиН 2.4.2.2821–10 «Санитарно-эпидемиологические требования к условиям и организации обучения в общеобразовательных учреждениях».
6. Гара Н. Н. уроки в 9 классе. Пособие для учителя. М., 2015.

Основные термины (генерируются автоматически): предметное стекло, анион, ионный вид, капля раствора, практическая работа, практическое занятие, уравнение реакций, характерный признак реакции, химический эксперимент, ход работы.

2.6 Молекулярные и ионные соединения — химия

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Определение ионных и молекулярных (ковалентных) соединений
• Предсказать тип соединения, образованного из элементов, на основе их расположения в периодической таблице
• Определите формулы для простых ионных соединений

В обычных химических реакциях ядро ​​каждого атома (и, следовательно, идентичность элемента) остается неизменным.Электроны, однако, могут быть добавлены к атомам путем передачи от других атомов, потеряны при передаче другим атомам или совместно с другими атомами. Передача и обмен электронами между атомами регулируют химию элементов. Во время образования некоторых соединений атомы приобретают или теряют электроны и образуют электрически заряженные частицы, называемые ионами (рис. 1).

Вы можете использовать периодическую таблицу, чтобы предсказать, образует ли атом анион или катион, и вы часто можете предсказать заряд образовавшегося иона. Атомы многих металлов основной группы теряют достаточно электронов, чтобы у них осталось то же количество электронов, что и у атома предыдущего благородного газа. Например, атом щелочного металла (группа 1) теряет один электрон и образует катион с зарядом 1+; щелочноземельный металл (группа 2) теряет два электрона и образует катион с зарядом 2+ и так далее.Например, нейтральный атом кальция с 20 протонами и 20 электронами легко теряет два электрона. В результате получается катион с 20 протонами, 18 электронами и зарядом 2+. Он имеет такое же количество электронов, что и атомы предыдущего благородного газа, аргона, и обозначается как Ca ²⁺ . Название иона металла совпадает с названием атома металла, из которого он образуется, поэтому Ca ²⁺ называется ионом кальция.

Когда атомы неметаллических элементов образуют ионы, они обычно получают достаточно электронов, чтобы дать им такое же количество электронов, как у атома следующего благородного газа в периодической таблице.Атомы группы 17 получают один электрон и образуют анионы с зарядом 1−; атомы группы 16 получают два электрона и образуют ионы с зарядом 2− и так далее. Например, нейтральный атом брома с 35 протонами и 35 электронами может получить один электрон, чтобы обеспечить ему 36 электронов. В результате получается анион с 35 протонами, 36 электронами и зарядом 1−. Он имеет такое же количество электронов, что и атомы следующего благородного газа, криптона, и обозначается Br ^— . (Обсуждение теории, подтверждающей предпочтительный статус числа электронов благородных газов, отраженное в этих правилах прогнозирования образования ионов, приводится в следующей главе этого текста.)

Обратите внимание на полезность периодической таблицы в прогнозировании вероятного образования и заряда ионов (рис. 2). Двигаясь слева направо в периодической таблице, элементы основной группы имеют тенденцию образовывать катионы с зарядом, равным номеру группы. То есть элементы группы 1 образуют ионы 1+; элементы группы 2 образуют 2+ иона и т. д. Двигаясь справа налево в периодической таблице, элементы часто образуют анионы с отрицательным зарядом, равным количеству групп, перемещенных влево от благородных газов.Например, элементы группы 17 (одна группа слева от благородных газов) образуют ионы 1−; элементы группы 16 (две группы слева) образуют 2− иона и так далее. Эту тенденцию можно использовать в качестве ориентира во многих случаях, но ее предсказательная ценность уменьшается по мере приближения к центру таблицы Менделеева. Фактически, переходные металлы и некоторые другие металлы часто имеют переменные заряды, которые нельзя предсказать по их расположению в таблице. Например, медь может образовывать ионы с зарядом 1+ или 2+, а железо может образовывать ионы с зарядом 2+ или 3+.

Пример 1

Состав ионов
Ион, содержащийся в некоторых соединениях, используемых в качестве антиперспирантов, содержит 13 протонов и 10 электронов. Что это за символ?

Решение
Поскольку количество протонов остается неизменным, когда атом образует ион, атомный номер элемента должен быть 13. Зная это, мы можем использовать периодическую таблицу для идентификации элемента как Al (алюминий).Атом Al потерял три электрона и, таким образом, имеет на три положительных заряда (13) больше, чем электронов (10). Это катион алюминия Al ³⁺ .

Проверьте свои знания
Дайте символ и название иона с 34 протонами и 36 электронами.

Ответ:

Se ²⁻, селенид-ион

Пример 2

Образование ионов
Магний и азот реагируют с образованием ионного соединения. Предскажите, что образует анион, который образует катион, и заряды каждого иона.Напишите символ для каждого иона и назовите их.

Раствор
Положение магния в периодической таблице (группа 2) говорит нам, что это металл. Металлы образуют положительные ионы (катионы). Атом магния должен потерять два электрона, чтобы иметь такое же количество электронов, как у атома предыдущего благородного газа, неона. Таким образом, атом магния образует катион с двумя электронами меньше, чем протонов, и с зарядом 2+. Символ для иона — Mg ²⁺ , и он называется ионом магния.

Позиция азота в периодической таблице (группа 15) показывает, что это неметалл. Неметаллы образуют отрицательные ионы (анионы). Атом азота должен получить три электрона, чтобы иметь такое же количество электронов, как и атом следующего благородного газа, неона. Таким образом, атом азота образует анион с тремя электронами больше, чем протонов, и зарядом 3−. Символ для иона — N ^3-, и он называется нитрид-ионом.

Проверьте свои знания
Алюминий и углерод вступают в реакцию с образованием ионного соединения.Предскажите, что образует анион, который образует катион, и заряды каждого иона. Напишите символ для каждого иона и назовите их.

Ответ:

Al образует катион с зарядом 3+: Al ³⁺ , ион алюминия. Углерод образует анион с зарядом 4−: C ⁴⁻, карбид-ион.

Ионы, которые мы обсуждали до сих пор, называются одноатомными ионами , то есть они являются ионами, образованными только из одного атома. Мы также находим много многоатомных ионов .Эти ионы, которые действуют как дискретные единицы, представляют собой электрически заряженные молекулы (группа связанных атомов с общим зарядом). Некоторые из наиболее важных многоатомных ионов перечислены в Таблице 6. Оксианионы представляют собой многоатомные ионы, которые содержат один или несколько атомов кислорода. На этом этапе изучения химии вы должны запомнить названия, формулы и заряды наиболее распространенных многоатомных ионов. Поскольку вы будете использовать их неоднократно, они скоро станут вам знакомы.

Обратите внимание, что существует система именования некоторых многоатомных ионов; -ate и -ite — суффиксы, обозначающие многоатомные ионы, содержащие больше или меньше атомов кислорода. Префиксы Per- (сокращение от «гипер») и hypo- (что означает «ниже») означают больше атомов кислорода, чем -ate , и меньше атомов кислорода, чем -ite , соответственно. Например, перхлорат — это ClO ₄ ^— , хлорат — это ClO ₃ ^— , хлорит — это ClO ₂ ^— и гипохлорит — ClO ^— .К сожалению, количество атомов кислорода, соответствующее данному суффиксу или префиксу, не согласуется; например, нитрат — это NO ₃ ^—, а сульфат — это SO ₄ ^2-. Более подробно это будет рассмотрено в следующем модуле по номенклатуре.

Природа сил притяжения, которые удерживают атомы или ионы вместе внутри соединения, является основой для классификации химических связей. Когда электроны переносятся и образуются ионы, образуются ионных связей .Ионные связи — это электростатические силы притяжения, то есть силы притяжения, возникающие между объектами с противоположным электрическим зарядом (в данном случае катионами и анионами). Когда электроны «делятся» и образуются молекулы, получается ковалентных связей . Ковалентные связи — это силы притяжения между положительно заряженными ядрами связанных атомов и одной или несколькими парами электронов, расположенными между атомами. Соединения классифицируются как ионные или молекулярные (ковалентные) на основе имеющихся в них связей.

Когда элемент, состоящий из атомов, которые легко теряют электроны (металл), реагирует с элементом, состоящим из атомов, которые легко приобретают электроны (неметалл), обычно происходит перенос электронов с образованием ионов. Соединение, образованное этим переносом, стабилизируется электростатическим притяжением (ионными связями) между ионами противоположного заряда, присутствующими в соединении. Например, когда каждый атом натрия в образце металлического натрия (группа 1) отдает один электрон для образования катиона натрия, Na ⁺ , и каждый атом хлора в образце газообразного хлора (группа 17) принимает один электрон на образуют хлорид-анион, Cl ^— , полученное соединение, NaCl, состоит из ионов натрия и ионов хлора в соотношении один ион Na ⁺ на каждый ион Cl ^— .Точно так же каждый атом кальция (группа 2) может отдать два электрона и передать по одному каждому из двух атомов хлора с образованием CaCl ₂ , который состоит из ионов Ca ²⁺ и Cl ^— в соотношении один Иона Ca ²⁺ на два иона Cl ^— .

Соединение, содержащее ионы и удерживаемое ионными связями, называется ионным соединением . Таблица Менделеева может помочь нам распознать многие соединения, которые являются ионными: когда металл объединяется с одним или несколькими неметаллами, соединение обычно является ионным.Это руководство хорошо подходит для прогнозирования образования ионных соединений для большинства соединений, которые обычно встречаются во вводном курсе химии. Однако это не всегда так (например, хлорид алюминия AlCl ₃ не является ионным).

Ионные соединения часто можно распознать по их свойствам. Ионные соединения — это твердые вещества, которые обычно плавятся при высоких температурах и кипят при еще более высоких температурах. Например, хлорид натрия плавится при 801 ° C и кипит при 1413 ° C.(Для сравнения, вода с молекулярным соединением плавится при 0 ° C и закипает при 100 ° C.) В твердой форме ионное соединение не является электропроводным, потому что его ионы не могут течь («электричество» — это поток заряженных частиц. ). Однако в расплавленном состоянии он может проводить электричество, потому что его ионы могут свободно перемещаться через жидкость (рис. 3).

Посмотрите это видео, чтобы увидеть, как смесь солей плавится и проводит электричество.

В каждом ионном соединении общее количество положительных зарядов катионов равно общему количеству отрицательных зарядов анионов. Таким образом, ионные соединения в целом электрически нейтральны, даже если они содержат положительные и отрицательные ионы. Мы можем использовать это наблюдение, чтобы помочь нам написать формулу ионного соединения. Формула ионного соединения должна иметь такое соотношение ионов, чтобы количество положительных и отрицательных зарядов было равным.

Пример 3

Предсказание формулы ионного соединения
Драгоценный камень сапфир (рис. 4) в основном представляет собой соединение алюминия и кислорода, которое содержит катионы алюминия, Al ³⁺ , и анионы кислорода, O ^2-.Какая формула этого соединения?

Раствор
Поскольку ионное соединение должно быть электрически нейтральным, оно должно иметь одинаковое количество положительных и отрицательных зарядов. Два иона алюминия, каждый с зарядом 3+, дадут нам шесть положительных зарядов, а три оксидных иона, каждый с зарядом 2−, дадут нам шесть отрицательных зарядов.Формула будет следующей: Al ₂ O ₃ .

Проверьте свои знания
Предскажите формулу ионного соединения, образованного катионом натрия Na ⁺ и сульфидным анионом S ^2-.

Многие ионные соединения содержат многоатомные ионы (таблица 6) в виде катиона, аниона или обоих. Как и простые ионные соединения, эти соединения также должны быть электрически нейтральными, поэтому их формулы можно предсказать, рассматривая многоатомные ионы как дискретные единицы.Мы используем круглые скобки в формуле, чтобы указать группу атомов, которые ведут себя как единое целое. Например, формула фосфата кальция, одного из минералов в наших костях, выглядит следующим образом: Ca ₃ (PO ₄ ) ₂ . Эта формула показывает, что на каждые две фосфатные (PO ₄ ^3-) группы приходится три иона кальция (Ca ²⁺ ). Группы PO ₄ ³⁻ представляют собой дискретные единицы, каждая из которых состоит из одного атома фосфора и четырех атомов кислорода и имеет общий заряд 3−.Соединение электрически нейтрально, и его формула показывает общее количество трех атомов Ca, двух P и восьми атомов O.

Пример 4

Предсказание формулы соединения с многоатомным анионом
Разрыхлитель содержит дигидрофосфат кальция, ионное соединение, состоящее из ионов Ca ²⁺ и H ₂ PO ₄ ^—. Какая формула этого соединения?

Раствор
Положительный и отрицательный заряды должны уравновешиваться, и это ионное соединение должно быть электрически нейтральным.Таким образом, у нас должны быть два отрицательных заряда, чтобы сбалансировать заряд 2+ иона кальция. Для этого требуется соотношение одного иона Ca ²⁺ к двум ионам H ₂ PO ₄ ^—. Мы обозначаем это, заключив формулу для иона дигидрофосфата в скобки и добавив нижний индекс 2. Формула: Ca (H ₂ PO ₄ ) ₂ .

Проверьте свои знания
Предскажите формулу ионного соединения, образованного между ионом лития и ионом пероксида, O ₂ ^2- (Подсказка: используйте периодическую таблицу, чтобы предсказать знак и заряд иона лития. .)

Поскольку ионное соединение не состоит из отдельных дискретных молекул, его нельзя правильно обозначить с помощью молекулярной формулы . Вместо этого ионные соединения должны быть обозначены формулой, указывающей относительное число составляющих его ионов. Для соединений, содержащих только одноатомные ионы (например, NaCl), и для многих соединений, содержащих многоатомные ионы (например, CaSO ₄ ), эти формулы являются всего лишь эмпирическими формулами, введенными ранее в этой главе.Однако формулы для некоторых ионных соединений, содержащих многоатомные ионы, не являются эмпирическими формулами. Например, ионное соединение оксалат натрия состоит из ионов Na ⁺ и C ₂ O ₄ ^2-, объединенных в соотношении 2: 1, и его формула записывается как Na ₂ C ₂ О ₄ . Индексы в этой формуле не являются наименьшими из возможных целых чисел, так как каждое из них можно разделить на 2, чтобы получить эмпирическую формулу NaCO ₂ .Однако это не общепринятая формула оксалата натрия, поскольку она неточно представляет многоатомный анион соединения, C ₂ O ₄ ^2-.

Многие соединения не содержат ионов, а состоят исключительно из дискретных нейтральных молекул. Эти молекулярных соединений (ковалентные соединения) образуются, когда атомы делятся, а не передают (приобретают или теряют) электроны. Ковалентное связывание — важное и обширное понятие в химии, и оно будет подробно рассмотрено в одной из последующих глав этого текста.Мы часто можем идентифицировать молекулярные соединения на основе их физических свойств. В нормальных условиях молекулярные соединения часто существуют в виде газов, низкокипящих жидкостей и легкоплавких твердых веществ, хотя существует много важных исключений.

В то время как ионные соединения обычно образуются при соединении металла и неметалла, ковалентные соединения обычно образуются при соединении неметаллов. Таким образом, таблица Менделеева может помочь нам распознать многие ковалентные соединения. Хотя мы можем использовать положения элементов соединения в периодической таблице, чтобы предсказать, является ли оно ионным или ковалентным на данном этапе нашего изучения химии, вы должны знать, что это очень упрощенный подход, который не учитывает ряд факторов. интересные исключения.Между ионными и молекулярными соединениями существуют оттенки серого, о которых вы узнаете позже.

Пример 5

Предсказание типа связи в соединениях
Предскажите, являются ли следующие соединения ионными или молекулярными:

(a) KI, соединение, используемое в качестве источника йода в поваренной соли

(b) H ₂ O ₂ , отбеливатель и дезинфицирующее средство перекись водорода

(c) CHCl ₃ , анестезирующий хлороформ

(d) Li ₂ CO ₃ , источник лития в антидепрессантах

Раствор
(a) Калий (группа 1) — металл, а йод (группа 17) — неметалл; KI предположительно будет ионным.

(b) Водород (группа 1) — неметалл, а кислород (группа 16) — неметалл; H ₂ O ₂ предполагается молекулярным.

(c) Углерод (группа 14) — неметалл, водород (группа 1) — неметалл, а хлор (группа 17) — неметалл; Предполагается, что CHCl ₃ будет молекулярным.

(d) Литий (группа 1) — металл, а карбонат — многоатомный ион; Предполагается, что Li ₂ CO ₃ будет ионным.

Проверьте свои знания
Используя таблицу Менделеева, предскажите, являются ли следующие соединения ионными или ковалентными:

(а) СО ₂

(б) CaF ₂

(в) № ₂ H ₄

(г) Al ₂ (SO ₄ ) ₃

Ответ:

(а) молекулярный; (б) ионный; (в) молекулярный; (г) ионный

Металлы (особенно в группах 1 и 2) имеют тенденцию терять количество электронов, которое оставило бы их с тем же количеством электронов, что и в предыдущем благородном газе в периодической таблице.Таким образом образуется положительно заряженный ион. Точно так же неметаллы (особенно в группах 16 и 17 и, в меньшей степени, в группе 15) могут получить количество электронов, необходимое для обеспечения атомов таким же количеством электронов, как и в следующем благородном газе в периодической таблице. . Таким образом, неметаллы имеют тенденцию образовывать отрицательные ионы. Положительно заряженные ионы называются катионами, а отрицательно заряженные ионы — анионами. Ионы могут быть одноатомными (содержащими только один атом) или многоатомными (содержащими более одного атома).

Соединения, содержащие ионы, называются ионными соединениями. Ионные соединения обычно образуются из металлов и неметаллов. Соединения, которые не содержат ионов, а вместо этого состоят из атомов, прочно связанных в молекулы (незаряженные группы атомов, которые ведут себя как единое целое), называются ковалентными соединениями. Ковалентные соединения обычно образуются из двух неметаллов.

Химия: упражнения в конце главы

1. С помощью таблицы Менделеева предскажите, являются ли следующие хлориды ионными или ковалентными: KCl, NCl ₃ , ICl, MgCl ₂ , PCl ₅ и CCl ₄ .
2. Используя периодическую таблицу, предскажите, являются ли следующие хлориды ионными или ковалентными: SiCl ₄ , PCl ₃ , CaCl ₂ , CsCl, CuCl ₂ и CrCl ₃ .
3. Для каждого из следующих соединений укажите, является ли оно ионным или ковалентным. Если он ионный, напишите символы для участвующих ионов:

   (а) NF ₃

   (б) BaO,

   (в) (NH ₄ ) ₂ CO ₃

   (г) Sr (H ₂ PO ₄ ) ₂

   (е) IBr

   (е) Na ₂ O

4. Для каждого из следующих соединений укажите, является ли оно ионным или ковалентным, и, если оно ионное, напишите символы для соответствующих ионов:

   (а) KClO ₄

   (б) MgC ₂ H ₃ O ₂

   (в) H ₂ S

   (г) Ag ₂ S

   (e) № ₂ Класс ₄

   (f) Co (NO ₃ ) ₂

5. Для каждой из следующих пар ионов напишите символ формулы соединения, которое они будут образовывать:

   (а) Ca ²⁺ , S ²⁻

   (б) NH ₄ ⁺ , SO ₄ ²⁻

   (в) Al ³⁺ , Br ^—

   (г) Na ⁺ , HPO ₄ ²⁻

   (д) Mg ²⁺ , PO ₄ ³⁻

6. Для каждой из следующих пар ионов напишите символ формулы соединения, которое они будут образовывать:

   (а) К ⁺ , О ²⁻

   (б) NH ₄ +, PO ₄ ³⁻

   (в) Al ³⁺ , O ²⁻

   (г) Na ⁺ , CO ₃ ²⁻

   (e) Ba ²⁺ , PO ₄ ³⁻

Глоссарий

ковалентная связь

Сила притяжения между ядрами атомов молекулы и парами электронов между атомами

ковалентное соединение

(также молекулярное соединение), состоящее из молекул, образованных атомами двух или более различных элементов

ионная связь

электростатические силы притяжения между противоположно заряженными ионами ионного соединения

ионное соединение

Соединение, состоящее из катионов и анионов, объединенных в соотношении с образованием электрически нейтрального вещества

молекулярное соединение

(также ковалентное соединение), состоящее из молекул, образованных атомами двух или более различных элементов

одноатомный ион

Ион

, состоящий из одного атома

оксианион

многоатомный анион, состоящий из центрального атома, связанного с атомами кислорода

многоатомный ион

ион, состоящий более чем из одного атома

Решения

Ответы на упражнения в конце главы по химии

1.Ионный: KCl, MgCl ₂ ; Ковалент: NCl ₃ , ICl, PCl ₅ , CCl ₄

3. (а) ковалентный; (б) ионный, Ba ²⁺ , O ²⁻; (в) ионный, NH ₄ ⁺ , CO ₃ ^2-; (г) ионный, Sr ²⁺ , H ₂ PO ₄ ^—; (д) ковалентный; (е) ионная, Na ⁺ , O ²⁻

5. (а) CaS; (б) (NH ₄ ) ₂ SO ₄ ; c) AlBr ₃ ; (d) Na ₂ HPO ₄ ; (e) Mg ₃ (PO ₄ ) ₂

3.1. Типы химических соединений и их формулы

Цели обучения

• Чтобы понять разницу между ковалентной и ионной связью.

Атомы во всех веществах, содержащих несколько атомов, удерживаются вместе за счет электростатических взаимодействий — взаимодействий между электрически заряженными частицами, такими как протоны и электроны. Электростатическое притяжение между противоположно заряженными видами (положительными и отрицательными) приводит к возникновению силы, которая заставляет их двигаться друг к другу, как притяжение между противоположными полюсами двух магнитов.Напротив, электростатическое отталкивание между двумя видами с одинаковым зарядом (как положительными, так и отрицательными) приводит к силе, которая заставляет их отталкивать друг друга, как и те же полюса двух магнитов. Атомы образуют химические соединения, когда притягивающие электростатические взаимодействия между ними сильнее, чем отталкивающие. В совокупности притягивающие взаимодействия между атомами называются химическими связями.

Химические связи обычно делятся на два принципиально разных типа: ионные и ковалентные.В действительности, однако, связи в большинстве веществ не являются ни чисто ионными, ни чисто ковалентными, а лежат в спектре между этими крайностями. Хотя чисто ионные и чисто ковалентные связи представляют собой крайние случаи, которые редко встречаются в каких-либо, кроме очень простых веществ, краткое обсуждение этих двух крайностей помогает объяснить, почему вещества с разными типами химических связей имеют очень разные свойства. Ионные соединения состоят из положительно и отрицательно заряженных ионов, удерживаемых вместе сильными электростатическими силами, тогда как ковалентные соединения обычно состоят из молекул, которые представляют собой группы атомов, в которых одна или несколько пар электронов совместно используются связанными атомами.В ковалентной связи атомы удерживаются вместе за счет электростатического притяжения между положительно заряженными ядрами связанных атомов и отрицательно заряженными электронами, которые они разделяют. Это обсуждение структур и формул начинается с описания ковалентных соединений. Энергетические факторы, участвующие в образовании связи, более подробно описаны ниже.

Примечание

Ионные соединения состоят из ионов с противоположными зарядами, удерживаемых вместе сильными электростатическими силами, тогда как пары электронов разделяются между связанными атомами в ковалентных соединениях.

Ковалентные молекулы и соединения

Так же, как атом — это простейшая единица, обладающая фундаментальными химическими свойствами элемента, молекула — это простейшая единица, обладающая фундаментальными химическими свойствами ковалентного соединения. Некоторые чистые элементы существуют в виде ковалентных молекул. Водород, азот, кислород и галогены встречаются в природе в виде двухатомных («двухатомных») молекул H ₂ , N ₂ , O ₂ , F ₂ , Cl ₂ , Br ₂ , и I ₂ (часть (a) на рисунке \ (\ PageIndex {1} \)).Точно так же несколько чистых элементов существуют в виде многоатомных («многоатомных») молекул, таких как элементарный фосфор и сера, которые встречаются как P ₄ и S ₈ (часть (b) на рисунке \ (\ PageIndex {1}) \)).

Каждое ковалентное соединение представлено молекулярной формулой, которая дает атомный символ для каждого составляющего элемента в заданном порядке, сопровождаемый нижним индексом, указывающим количество атомов этого элемента в молекуле. Нижний индекс пишется только в том случае, если количество атомов больше 1.Например, вода с двумя атомами водорода и одним атомом кислорода на молекулу записывается как \ (H_2O \). Точно так же диоксид углерода, который содержит один атом углерода и два атома кислорода в каждой молекуле, записывается как \ (CO_2 \).

Ковалентные соединения, содержащие преимущественно углерод и водород, называются органическими соединениями. При представлении формул органических соединений принято писать сначала углерод, затем водород, а затем любые другие элементы в алфавитном порядке (например,g., CH ₄ O — метиловый спирт, топливо). Соединения, которые состоят в основном из элементов, отличных от углерода и водорода, называются неорганическими соединениями; они включают как ковалентные, так и ионные соединения. В неорганических соединениях составные элементы перечислены, начиная с самого левого в периодической таблице, как в CO ₂ или SF ₆ . Те, кто находятся в той же группе, перечислены, начиная с нижнего элемента и постепенно увеличиваясь, как в ClF. Однако по соглашению, когда неорганическое соединение содержит и водород, и элемент из групп 13-15, водород обычно указывается в формуле последним.Примерами являются аммиак (NH ₃ ) и силан (SiH ₄ ). Такие соединения, как вода, состав которых был установлен задолго до принятия этого соглашения, всегда сначала пишется с водородом: вода всегда записывается как H ₂ O, а не как OH ₂ . Условные обозначения для неорганических кислот, таких как соляная кислота (HCl) и серная кислота (H ₂ SO ₄ ), описаны в других местах.

Примечание

Для органических соединений: сначала напишите C, затем H, а затем остальные элементы в алфавитном порядке.Для молекулярных неорганических соединений: начните с крайнего левого элемента периодической таблицы; перечислить элементы в одной группе, начиная с нижнего элемента и далее.

Пример \ (\ PageIndex {1} \)

Напишите молекулярную формулу каждого соединения.

1. Фосфорно-серное соединение, которое вызывает так называемое зажигание спичек в любом месте, имеет 4 атома фосфора и 3 атома серы на молекулу.
2. Этиловый спирт, спирт для алкогольных напитков, имеет 1 атом кислорода, 2 атома углерода и 6 атомов водорода на молекулу.
3. Фреон-11, когда-то широко использовавшийся в автомобильных кондиционерах и участвовавший в повреждении озонового слоя, имеет 1 атом углерода, 3 атома хлора и 1 атом фтора на молекулу.

Дано : идентичность присутствующих элементов и количество атомов в каждом

Запрошено : молекулярная формула

Стратегия :

A Определите символ для каждого элемента в молекуле. Затем идентифицируйте вещество как органическое или неорганическое соединение.

B Если вещество является органическим соединением, расположите элементы по порядку, начиная с углерода и водорода, а затем перечислите другие элементы в алфавитном порядке. Если это неорганическое соединение, перечислите элементы, начиная с самого левого в периодической таблице. Перечислите элементы в одной группе, начиная с нижнего элемента и двигаясь вверх.

C На основе предоставленной информации добавьте нижний индекс для каждого типа атомов, чтобы записать молекулярную формулу.

Решение :

а.

• A В молекуле 4 атома фосфора и 3 атома серы. Поскольку соединение не содержит в основном углерода и водорода, оно неорганическое.
• B Фосфор находится в группе 15, а сера — в группе 16. Поскольку фосфор находится слева от серы, он записывается первым.
• C Запись номера каждого типа атомов в виде правого нижнего индекса дает P ₄ S ₃ в качестве молекулярной формулы.

г.

• A Этиловый спирт содержит преимущественно углерод и водород, поэтому он является органическим соединением.
• B Формула органического соединения записывается сначала с числом атомов углерода, затем с числом атомов водорода, а остальные атомы располагаются в алфавитном порядке: CHO.
• C Добавление нижних индексов дает молекулярную формулу \ (\ ce {C2H6O} \).

г.

• A Фреон-11 содержит углерод, хлор и фтор.Его можно рассматривать либо как неорганическое соединение, либо как органическое соединение (в котором фтор заменил водород). Таким образом, формула для фреона-11 может быть записана с использованием любого из двух соглашений.
• B Согласно соглашению для неорганических соединений, углерод пишется первым, потому что он находится дальше слева в периодической таблице. Фтор и хлор находятся в одной группе, поэтому они перечислены, начиная с нижнего элемента и постепенно увеличиваясь: CClF. Добавление нижних индексов дает молекулярную формулу CCl ₃ F.
• C Мы получаем ту же формулу для фреона-11, используя условные обозначения для органических соединений. Сначала записывается количество атомов углерода, затем указывается количество атомов водорода (ноль), а затем другие элементы в алфавитном порядке, что также дает CCl ₃ F.

Упражнение \ (\ PageIndex {1} \)

Напишите молекулярную формулу для каждого соединения.

1. Закись азота, также называемая «веселящий газ», содержит 2 атома азота и 1 атом кислорода на молекулу.Закись азота используется в качестве мягкого анестетика при небольших хирургических вмешательствах и в качестве пропеллента в банках со взбитыми сливками.
2. Сахароза, также известная как тростниковый сахар, имеет 12 атомов углерода, 11 атомов кислорода и 22 атома водорода.
3. Гексафторид серы, газ, используемый для создания давления «негерметичных» теннисных мячей и в качестве хладагента в ядерных реакторах, содержит 6 атомов фтора и 1 атом серы на молекулу.

Ответ :

1. N ₂ O
2. С ₁₂ В ₂₂ О ₁₁
3. SF ₆

Представления молекулярных структур

Молекулярные формулы дают только элементный состав молекул.Напротив, структурные формулы показывают, какие атомы связаны друг с другом, а в некоторых случаях — примерное расположение атомов в пространстве. Знание структурной формулы соединения позволяет химикам создать трехмерную модель, которая предоставляет информацию о том, как это соединение будет вести себя физически и химически.

Структурная формула для H ₂ может быть изображена как H – H, а формула для I ₂ как I – I, где линия указывает на одну пару общих электронов, одинарную связь. Две пары электронов связаны двойной связью, которая обозначена двумя линиями, например, O ₂ означает O = O. Три пары электронов объединены тройной связью, которая обозначена тремя линиями — например, N ₂ — это N≡N (рисунок \ (\ PageIndex {2} \)).Углерод уникален тем, что образует одинарные, двойные и тройные связи с самим собой и другими элементами. Число связей, образованных атомом в его ковалентных соединениях, не является произвольным. Водород, кислород, азот и углерод имеют очень сильную тенденцию к образованию веществ, в которых они имеют одну, две, три и четыре связи с другими атомами соответственно (Таблица \ (\ PageIndex {1} \)).

Структурную формулу воды можно составить следующим образом:

Поскольку последняя аппроксимирует экспериментально определенную форму молекулы воды, она более информативна.Точно так же аммиак (NH ₃ ) и метан (CH ₄ ) часто записывают в виде плоских молекул:

Однако, как показано на рисунке \ (\ PageIndex {3} \), реальная трехмерная структура NH ₃ выглядит как пирамида с треугольным основанием из трех атомов водорода. Структура CH ₄ с четырьмя атомами водорода, расположенными вокруг центрального атома углерода, как показано на рисунке \ (\ PageIndex {3} \), является тетраэдрической: атомы водорода расположены в каждой второй вершине куба.Многие соединения, в частности соединения углерода, имеют четыре связанных атома, расположенных вокруг центрального атома, образуя тетраэдр.

Рисунки \ (\ PageIndex {3} \) — \ (\ PageIndex {3} \) иллюстрируют различные способы представления структур молекул. Должно быть ясно, что не существует единственного «лучшего» способа изобразить структуру молекулы; используемый метод зависит от того, какой аспект конструкции следует выделить и сколько времени и усилий потребуется. На рисунке \ (\ PageIndex {4} \) показаны некоторые из различных способов изобразить структуру немного более сложной молекулы: метанола. Эти представления сильно различаются по своему информационному содержанию.Например, молекулярная формула метанола (часть (а) на рисунке \ (\ PageIndex {4} \)) дает только номер каждого типа атомов; запись метанола в виде CH ₄ O ничего не говорит о его структуре. Напротив, структурная формула (часть (b) на рисунке \ (\ PageIndex {4} \)) указывает, как атомы связаны, но при этом метанол выглядит так, как если бы он был плоским (а это не так). Как модель с мячом и клюшкой (часть (c) на рисунке \ (\ PageIndex {4} \)), так и перспективный рисунок (часть (d) на рисунке \ (\ PageIndex {4} \)) показывают три вида размерная структура молекулы.Последнее (также называемое представлением в виде клина и тире) — это самый простой способ нарисовать структуру молекулы в трех измерениях. Он показывает, какие атомы находятся выше и ниже плоскости бумаги, с помощью клиньев и штрихов соответственно; центральный атом всегда предполагается находящимся в плоскости бумаги. Модель заполнения пространства (часть (e) на рисунке \ (\ PageIndex {4} \)) иллюстрирует приблизительные относительные размеры атомов в молекуле, но не показывает связи между атомами. Кроме того, в модели заполнения пространства атомы на «передней стороне» молекулы могут закрывать атомы на «задней стороне».”

Хотя структурная формула, шарообразная модель, перспективный рисунок и модель заполнения пространства предоставляют значительный объем информации о структуре молекулы, каждая из них требует времени и усилий. Следовательно, химики часто используют сжатую структурную формулу (часть (f) на рисунке \ (\ PageIndex {4} \)), в которой опускаются линии, представляющие связи между атомами, и просто перечисляются атомы, связанные с данным атомом рядом с ним.Несколько групп, присоединенных к одному и тому же атому, показаны в скобках с нижним индексом, указывающим количество таких групп. Например, конденсированная структурная формула метанола — CH ₃ OH, что указывает на то, что молекула содержит звено CH ₃ , которое выглядит как фрагмент метана (CH ₄ ). Таким образом, метанол можно рассматривать либо как молекулу метана, в которой один атом водорода заменен группой –ОН, либо как молекулу воды, в которой один атом водорода заменен фрагментом –CH ₃ .Из-за простоты использования и содержания информации мы используем сжатые структурные формулы для молекул по всему тексту. Шариковые модели используются, когда необходимо проиллюстрировать трехмерную структуру молекул, а модели заполнения пространства используются только тогда, когда необходимо визуализировать относительные размеры атомов или молекул, чтобы понять важный момент.

Пример \ (\ PageIndex {2} \)

Напишите молекулярную формулу для каждого соединения. Приведена сокращенная структурная формула.

1. Монохлорид серы (также называемый дихлоридом дисеры) представляет собой едкую жидкость желтого цвета с неприятным запахом, используемую при производстве синтетического каучука. Его сжатая структурная формула — ClSSCl.
2. Этиленгликоль — основной ингредиент антифриза. Его сжатая структурная формула: HOCH ₂ CH ₂ OH.
3. Триметиламин — одно из веществ, ответственных за запах испорченной рыбы. Его сжатая структурная формула: (CH ₃ ) ₃ N.

Дано : сжатая структурная формула

Запрошено : молекулярная формула

Стратегия :

1. Определите каждый элемент в сжатой структурной формуле, а затем определите, является ли соединение органическим или неорганическим.
2. При необходимости используйте условные обозначения органического или неорганического происхождения для перечисления элементов. Затем добавьте соответствующие индексы, чтобы указать количество атомов каждого элемента, присутствующего в молекулярной формуле.

Решение :

В молекулярной формуле перечислены элементы в молекуле и количество атомов в каждом.

1. A Каждая молекула монохлорида серы имеет два атома серы и два атома хлора. Поскольку он не содержит в основном углерода и водорода, это неорганическое соединение. B Сера находится слева от хлора в периодической таблице, поэтому она записывается в формуле первой. Добавление нижних индексов дает молекулярную формулу S ₂ Cl ₂ .
2. A Подсчитывая количество атомов в этиленгликоле, мы получаем шесть атомов водорода, два атома углерода и два атома кислорода на молекулу. Соединение состоит в основном из атомов углерода и водорода, поэтому является органическим. B Как и все органические соединения, C и H записываются первыми в молекулярной формуле. Добавление соответствующих индексов дает молекулярную формулу C ₂ H ₆ O ₂ .
3. A Конденсированная структурная формула показывает, что триметиламин содержит три звена CH ₃ , так что у нас есть один атом азота, три атома углерода и девять атомов водорода на молекулу.Поскольку триметиламин содержит в основном углерод и водород, это органическое соединение. B Согласно соглашению для органических соединений, C и H пишутся первыми, что дает молекулярную формулу C ₃ H ₉ N.

Упражнение \ (\ PageIndex {2} \)

Напишите молекулярную формулу для каждой молекулы.

1. Хлороформ, который был одним из первых анестетиков и до недавнего времени использовался во многих сиропах от кашля, содержит один атом углерода, один атом водорода и три атома хлора.Его сжатая структурная формула — CHCl ₃ .
2. Гидразин используется в качестве топлива в реактивных двигателях космического корабля «Шаттл». Его сжатая структурная формула: H ₂ NNH ₂ .
3. Путресцин — соединение с резким запахом, впервые выделенное из экстрактов гниющего мяса. Его сжатая структурная формула: H ₂ NCH ₂ CH ₂ CH ₂ CH ₂ NH ₂ . Это часто записывается как H ₂ N (CH ₂ ) ₄ NH ₂ , чтобы указать, что существует четыре фрагмента CH ₂ , связанных вместе.

Ответьте на

CHCl ₃

Ответ б

N ₂ H ₄

Ответ c

C ₄ H ₁₂ N ₂

Ионные соединения

Вещества, описанные в предыдущем обсуждении, состоят из электрически нейтральных молекул; то есть количество положительно заряженных протонов в ядре равно количеству отрицательно заряженных электронов.Напротив, ионы — это атомы или сборки атомов, которые имеют общий электрический заряд. Ионы, которые содержат меньше электронов, чем протоны, имеют общий положительный заряд и называются катионами. И наоборот, ионы, которые содержат больше электронов, чем протонов, имеют общий отрицательный заряд и называются анионами. Ионные соединения содержат как катионы, так и анионы в соотношении, которое не приводит к отсутствию чистого электрического заряда.

Примечание

Ионные соединения содержат как катионы, так и анионы в соотношении, которое дает ноль электрического заряда.

В ковалентных соединениях электроны распределяются между связанными атомами и одновременно притягиваются более чем к одному ядру.Напротив, ионные соединения содержат катионы и анионы, а не отдельные нейтральные молекулы. Ионные соединения удерживаются вместе за счет притягивающих электростатических взаимодействий между катионами и анионами. В ионном соединении катионы и анионы расположены в пространстве, чтобы сформировать расширенный трехмерный массив, который максимизирует количество притягивающих электростатических взаимодействий и минимизирует количество отталкивающих электростатических взаимодействий (рисунок \ (\ PageIndex {5} \)). Как показано в уравнении 3.1.1, электростатическая энергия взаимодействия между двумя заряженными частицами пропорциональна произведению зарядов на частицах и обратно пропорциональна расстоянию между ними:

\ [\ text {электростатическая энергия} \ propto {Q_1Q_2 \ over r} \ label {3.1.1} \]

где

• \ (Q_1 \) и \ (Q_2 \) — электрические заряды на частицах 1 и 2, а
• \ (r \) — расстояние между ними.

Когда \ (Q_1 \) и \ (Q_2 \) оба положительны, что соответствует зарядам катионов, катионы отталкиваются друг от друга и электростатическая энергия положительна. Когда \ (Q_1 \) и \ (Q_2 \) оба отрицательны, что соответствует зарядам анионов, анионы отталкиваются друг от друга, и электростатическая энергия снова становится положительной.Электростатическая энергия отрицательна только тогда, когда заряды имеют противоположные знаки; то есть положительно заряженные виды притягиваются к отрицательно заряженным и наоборот. Как показано на рисунке \ (\ PageIndex {6} \), сила взаимодействия пропорциональна величине зарядов и уменьшается по мере увеличения расстояния между частицами. Эти энергетические факторы более подробно обсуждаются позже.

Примечание

Если электростатическая энергия положительна, частицы отталкиваются друг от друга; если электростатическая энергия отрицательна, частицы притягиваются друг к другу.

Одним из примеров ионного соединения является хлорид натрия (NaCl), образованный из натрия и хлора.При образовании химических соединений многие элементы имеют тенденцию приобретать или терять достаточно электронов, чтобы достичь того же количества электронов, что и ближайший к ним благородный газ в периодической таблице. Когда натрий и хлор вступают в контакт, каждый атом натрия отдает электрон, чтобы стать ионом Na ⁺ , с 11 протонами в его ядре, но только 10 электронами (как неон), и каждый атом хлора получает электрон, чтобы стать Cl Ион ^– с 17 протонами в ядре и 18 электронами (как аргон), как показано в части (b) на рисунке \ (\ PageIndex {5} \).Твердый хлорид натрия содержит равное количество катионов (Na ⁺ ) и анионов (Cl ^— ), что обеспечивает электрическую нейтральность. Каждый ион Na ⁺ окружен 6 ионами Cl ^— , а каждый ион Cl ^— окружен 6 ионами Na ⁺ . Из-за большого количества притягивающих взаимодействий Na ⁺ Cl ^— общая притягивающая электростатическая энергия в NaCl велика.

В соответствии с тенденцией иметь такое же количество электронов, что и ближайший благородный газ, при образовании ионов элементы в группах 1, 2 и 3 имеют тенденцию терять один, два и три электрона, соответственно, с образованием катионов, таких как Na ⁺ и Mg ^{2 +} .Таким образом, они имеют такое же количество электронов, что и ближайший благородный газ: неон. Точно так же K ⁺ , Ca ^{2 +} и Sc ^{3 +} имеют по 18 электронов, как и ближайший благородный газ: аргон. Кроме того, элементы в группе 13 теряют три электрона с образованием катионов, таких как Al ^{3 +} , снова достигая того же количества электронов, что и ближайший к ним благородный газ в периодической таблице. Поскольку лантаноиды и актиниды формально принадлежат к группе 3, наиболее распространенный ион, образованный этими элементами, — это M ^{3 +} , где M представляет собой металл.И наоборот, элементы в группах 17, 16 и 15 часто реагируют с получением одного, двух и трех электронов, соответственно, с образованием таких ионов, как Cl ^—, S ^2- и P ^3-. Такие ионы, которые содержат только один атом, называются одноатомными ионами. Заряды большинства одноатомных ионов, производных от элементов основной группы, можно предсказать, просто взглянув на периодическую таблицу и посчитав, сколько столбцов находится в крайнем левом или правом углу. Например, барий (в Группе 2) образует Ba ^{2 +} , чтобы иметь то же количество электронов, что и его ближайший благородный газ, ксенон; кислород (в группе 16) образует O ^2-, чтобы иметь такое же количество электронов, как неон; а цезий (в группе 1) образует Cs ⁺ , который имеет то же количество электронов, что и ксенон.Обратите внимание, что этот метод неэффективен для большинства переходных металлов, как обсуждалось в разделе 2.3. Некоторые общие одноатомные ионы перечислены в Таблице \ (\ PageIndex {2} \).

Примечание

элементов в группах 1, 2 и 3 имеют тенденцию образовывать ионы 1+, 2+ и 3+ соответственно; элементы в группах 15, 16 и 17 имеют тенденцию к образованию ионов 3–, 2– и 1– соответственно.

Пример \ (\ PageIndex {3} \)

Предскажите заряд наиболее распространенного одноатомного иона, образованного каждым элементом.

Алюминий
1. , используемый в квантовых логических часах, самых точных часах в мире
2. селен, из которого делают стекло рубинового цвета
3. иттрий, используемый для изготовления свечей зажигания с высокими эксплуатационными характеристиками

Дано : элемент

Запрошено : ионный заряд

Стратегия :

A Укажите группу в периодической таблице, к которой принадлежит элемент. Основываясь на его расположении в периодической таблице, решите, является ли элемент металлом, который имеет тенденцию терять электроны; неметалл, который имеет тенденцию собирать электроны; или полуметалл, который может делать то и другое.

B После обнаружения благородного газа, ближайшего к элементу, определите количество электронов, которое элемент должен получить или потерять, чтобы иметь такое же количество электронов, как и ближайший благородный газ.

Решение :

1. A Алюминий — металл 13 группы; следовательно, он будет терять электроны. B Ближайший к алюминию благородный газ — неон. Алюминий потеряет три электрона с образованием иона Al ^{3 +} , который имеет такое же количество электронов, как и неон.
2. A Селен — неметалл группы 16, поэтому он будет иметь тенденцию приобретать электроны. B Ближайший благородный газ — криптон, поэтому мы прогнозируем, что селен получит два электрона, чтобы сформировать ион Se ^2-, который имеет то же количество электронов, что и криптон.
3. A Иттрий относится к группе 3, и элементы этой группы представляют собой металлы, которые имеют тенденцию терять электроны. B Ближайшим к иттрию благородным газом является криптон, поэтому прогнозируется, что иттрий потеряет три электрона с образованием Y ^{3 +} , который имеет то же количество электронов, что и криптон.

Упражнение \ (\ PageIndex {3} \)

Предскажите заряд наиболее распространенного одноатомного иона, образованного каждым элементом.

1. Кальций, используемый для профилактики остеопороза
2. йод, необходимый для синтеза гормонов щитовидной железы
3. цирконий, широко используемый в ядерных реакторах

Ответ :

1. Ca ^{2 +}
2. Я ^—
3. Zr ^{4 +}

Физические свойства ионных и ковалентных соединений

Как правило, ионные и ковалентные соединения имеют разные физические свойства.Ионные соединения образуют твердые кристаллические вещества, плавящиеся при высоких температурах и устойчивые к испарению. Эти свойства проистекают из характерной внутренней структуры ионного твердого тела, схематически проиллюстрированной в части (а) на рисунке \ (\ PageIndex {8} \), где показан трехмерный массив чередующихся положительных и отрицательных ионов, удерживаемых вместе сильным электростатическим притяжением. . Напротив, как показано в части (b) на рисунке \ (\ PageIndex {8} \), большинство ковалентных соединений состоят из дискретных молекул, удерживаемых вместе сравнительно слабыми межмолекулярными силами (силами между молекулами), даже если атомы внутри каждой молекулы удерживаются вместе прочными внутримолекулярными ковалентными связями (силами внутри молекулы).Ковалентные вещества могут быть газами, жидкостями или твердыми телами при комнатной температуре и давлении, в зависимости от силы межмолекулярных взаимодействий. Ковалентные молекулярные твердые вещества имеют тенденцию образовывать мягкие кристаллы, которые плавятся при низких температурах и легко испаряются. Однако некоторые ковалентные вещества не являются молекулярными, а состоят из бесконечных трехмерных массивов ковалентно связанных атомов и включают некоторые из самых твердых известных материалов, например алмаз . Эта тема будет затронута в другом месте. Ковалентные связи, которые удерживают атомы вместе в молекулах, не затрагиваются, когда ковалентные вещества плавятся или испаряются, поэтому образуется жидкость или пар независимых молекул.Например, при комнатной температуре метан, основной компонент природного газа, представляет собой газ, состоящий из дискретных молекул CH ₄ . Сравнение различных физических свойств ионных соединений и ковалентных молекулярных веществ приведено в Таблице \ (\ PageIndex {3} \).

Когда химики синтезируют новое соединение, они могут еще не знать его молекулярную или структурную формулу.В таких случаях они обычно начинают с определения его эмпирической формулы, относительного количества атомов элементов в соединении, приведенного к наименьшим целым числам. Поскольку эмпирическая формула основана на экспериментальных измерениях количества атомов в образце соединения, она показывает только отношения количества присутствующих элементов. Разницу между эмпирической и молекулярной формулами можно проиллюстрировать на примере бутана, ковалентного соединения, используемого в качестве топлива в одноразовых зажигалках.Молекулярная формула бутана: C ₄ H ₁₀ . Отношение атомов углерода к атомам водорода в бутане составляет 4:10, которое может быть уменьшено до 2: 5. Таким образом, эмпирическая формула для бутана: C ₂ H ₅ . Формульная единица — это абсолютная группа атомов или ионов, представленная эмпирической формулой соединения, ионного или ковалентного. Бутан имеет эмпирическую формулу C ₂ H ₅ , но он содержит две формульные единицы C ₂ H ₅ , что дает молекулярную формулу C ₄ H ₁₀ .

Поскольку ионные соединения не содержат дискретных молекул, для обозначения их состава используются эмпирические формулы. Все соединения, ионные или ковалентные, должны быть электрически нейтральными. Следовательно, положительный и отрицательный заряды в формульной единице должны точно компенсировать друг друга. Если катион и анион имеют одинаковые заряды, например Na ⁺ и Cl ^—, то соединение должно иметь соотношение катионов к анионам 1: 1, а эмпирическая формула должна быть NaCl.Если заряды различаются по величине, то для получения нейтрального соединения необходимо соотношение катион: анион, отличное от 1: 1. В случае Mg ^{2 +} и Cl ^—, например, необходимы два иона Cl ^— для уравновешивания двух положительных зарядов на каждом ионе Mg ^{2 +} , что дает эмпирическую формулу MgCl ₂ . Точно так же формула ионного соединения, содержащего ионы Na ⁺ и O ^2-, — это Na ₂ O.

Примечание

Ионные соединения не содержат дискретных молекул, поэтому для обозначения их состава используются эмпирические формулы.

Бинарные ионные соединения

Ионное соединение, которое содержит только два элемента, один присутствует в виде катиона, а другой в виде аниона, называется бинарным ионным соединением. Одним из примеров является MgCl ₂ , коагулянт, используемый при приготовлении тофу из соевых бобов. Для бинарных ионных соединений индексы в эмпирической формуле также могут быть получены путем пересечения зарядов: используйте абсолютное значение заряда на одном ионе в качестве индекса для другого иона.Этот метод схематически показан следующим образом:

Транспортные расходы . Одним из способов получения индексов в эмпирической формуле является пересечение зарядов .

При пересечении сборов иногда необходимо уменьшить индексы до их простейшего отношения, чтобы написать эмпирическую формулу. Рассмотрим, например, соединение, образованное Mg ^{2 +} и O ^2-. Использование абсолютных значений зарядов на ионах в качестве индексов дает формулу Mg ₂ O ₂ :

Это упрощает правильную эмпирическую формулу MgO.Эмпирическая формула содержит один ион Mg ^{2 +} и один ион O ²⁻.

Пример \ (\ PageIndex {4} \)

Напишите эмпирическую формулу для простейшего бинарного ионного соединения, образованного из каждого иона или пары элементов.

1. Ga ^{3 +} и As ³⁻
2. Eu ^{3 +} и O ²⁻
3. кальций и хлор

Дано : ионы или элементы

Запрошенный : эмпирическая формула бинарного ионного соединения

Стратегия :

A Если не указано, определите ионные заряды на основе расположения элементов в периодической таблице.

B Используйте абсолютное значение заряда каждого иона в качестве индекса для другого иона. Уменьшить индексы до наименьших цифр

, чтобы написать эмпирическую формулу. Убедитесь, что эмпирическая формула электрически нейтральна.

Решение

а. B Использование абсолютных значений зарядов на ионах в качестве индексов дает Ga3As3:

Сокращение индексов до наименьших целых чисел дает эмпирическую формулу GaAs, которая электрически нейтральна [+3 + (−3) = 0].В качестве альтернативы мы могли бы признать, что Ga ^{3 +} и As ^3-9 имеют заряды одинаковой величины, но противоположных знаков. Один ион Ga ^{3 +} уравновешивает заряд одного иона As ^3-, и соединение 1: 1 не будет иметь чистого заряда. Поскольку мы пишем индексы, только если число больше 1, эмпирическая формула — GaAs. GaAs — это арсенид галлия, который широко используется в электронной промышленности в транзисторах и других устройствах.

г. B Поскольку Eu ^{3 +} имеет заряд +3, а O ²⁻ имеет заряд −2, соединение 1: 1 будет иметь чистый заряд +1. Следовательно, мы должны найти кратные списаниям, которые отменяются. Мы перекрестно заряжаем, используя абсолютное значение заряда одного иона в качестве индекса для другого иона:

Нижний индекс для Eu ^{3 +} равен 2 (из O ²⁻), а нижний индекс для O ²⁻ равен 3 (из Eu ^{3 +} ), что дает Eu ₂ O ₃ ; нижние индексы не могут быть далее уменьшены.Эмпирическая формула содержит положительный заряд 2 (+3) = +6 и отрицательный заряд 3 (-2) = -6 для чистого заряда 0. Соединение Eu ₂ O ₃ является нейтральным. Оксид европия отвечает за красный цвет экранов телевизоров и компьютеров.

г. A Поскольку заряды на ионах не указаны, мы должны сначала определить ожидаемые заряды для наиболее распространенных ионов, полученных из кальция и хлора. Кальций находится в группе 2, поэтому он должен потерять два электрона, чтобы сформировать Ca ^{2 +} .Хлор находится в группе 17, поэтому он должен получить один электрон, чтобы образовать Cl ^— .

B Два иона Cl ^— необходимы для уравновешивания заряда на одном ионе Ca ^{2 +} , что приводит к эмпирической формуле CaCl ₂ . Мы также могли бы перекрестно заряжать, используя абсолютное значение заряда для Ca ^{2 +} в качестве нижнего индекса для Cl и абсолютное значение заряда для Cl ^— в качестве нижнего индекса для Ca:

Нижние индексы в CaCl ₂ не подлежат дальнейшему уменьшению.Эмпирическая формула электрически нейтральна [+2 + 2 (−1) = 0]. Это соединение — хлорид кальция, одно из веществ, используемых в качестве «соли» для таяния льда на дорогах и тротуарах зимой.

Упражнение \ (\ PageIndex {4} \)

Напишите эмпирическую формулу для простейшего бинарного ионного соединения, образованного из каждого иона или пары элементов.

1. Li ⁺ и N ³⁻
2. Al ^{3 +} и O ²⁻
3. литий и кислород

Ответ :

1. Li ₃ N
2. Al ₂ O ₃
3. Li ₂ O

Многоатомные ионы

Многоатомные ионы — это группы атомов, которые несут суммарные электрические заряды, хотя атомы в многоатомном ионе удерживаются вместе теми же ковалентными связями, которые удерживают атомы вместе в молекулах.Подобно тому, как существует гораздо больше видов молекул, чем простых элементов, существует гораздо больше видов многоатомных ионов, чем одноатомных ионов. Двумя примерами многоатомных катионов являются ионы аммония (NH ₄ ⁺ ) и метиламмония (CH ₃ NH ₃ ⁺ ). Многоатомных анионов гораздо больше, чем многоатомных катионов; некоторые общие примеры находятся в Таблице \ (\ PageIndex {4} \).

Метод, используемый для прогнозирования эмпирических формул для ионных соединений, содержащих одноатомные ионы, также может использоваться для соединений, содержащих многоатомные ионы.Общий заряд катионов должен уравновешивать общий заряд анионов в формульной единице. Таким образом, ионы K ⁺ и NO ₃ ^— объединяются в соотношении 1: 1 с образованием KNO ₃ (нитрата калия или селитры), основного ингредиента черного пороха. Точно так же Ca ^{2 +} и SO ₄ ²⁻ образуют CaSO ₄ (сульфат кальция), который соединяется с различным количеством воды с образованием гипса и гипса Парижа. Многоатомные ионы NH ₄ ⁺ и NO ₃ ^— образуют NH ₄ NO ₃ (нитрат аммония), широко используемое удобрение и, в чужих руках, взрывчатое вещество.Одним из примеров соединения, в котором ионы имеют заряды разной величины, является фосфат кальция, который состоит из ионов Ca ^{2 +} и PO ₄ ^3-9 ; это основной компонент костей. Соединение электрически нейтрально, потому что ионы объединяются в соотношении трех ионов Ca ^{2 +} [3 (+2) = +6] на каждые два иона [2 (−3) = −6], что дает эмпирическое значение формула Ca ₃ (PO ₄ ) ₂ ; круглые скобки вокруг PO ₄ в эмпирической формуле указывают на то, что это многоатомный ион.Запись формулы фосфата кальция в виде Ca ₃ P ₂ O ₈ дает правильное количество каждого атома в формульной единице, но это скрывает тот факт, что соединение содержит легко идентифицируемый PO ₄ ³⁻ ионы.

Пример \ (\ PageIndex {5} \)

Напишите эмпирическую формулу соединения, образованного каждой ионной парой.

1. Na ⁺ и HPO ₄ ²⁻
2. Катион калия и анион цианида
3. Катион кальция и анион гипохлорита

Дано : ионы

Запрошенный : эмпирическая формула для ионного соединения

Стратегия :

A Если он не указан, определите заряд одноатомного иона по его положению в периодической таблице.Используйте таблицу \ (\ PageIndex {4} \) «Общие многоатомные ионы и их имена», чтобы найти заряд многоатомного иона.

B Используйте абсолютное значение заряда каждого иона в качестве индекса для другого иона. При написании эмпирической формулы сократите индексы до наименьших целых чисел.

Решение :

а. B Поскольку HPO ₄ ²⁻ имеет заряд -2, а Na ⁺ имеет заряд +1, эмпирическая формула требует, чтобы два иона Na ⁺ уравновесили заряд многоатомного иона, давая Na ₂ HPO ₄ .Нижние индексы сокращаются до наименьших чисел, поэтому эмпирическая формула: Na ₂ HPO ₄ . Это соединение представляет собой гидрофосфат натрия, который используется для придания текстуры плавленому сыру, пудингам и быстрым завтракам.

г. A Катион калия — это K ⁺ , а цианид-анион — CN ^— . B Поскольку величина заряда на каждом ионе одинакова, эмпирическая формула — KCN. Цианид калия очень токсичен, и одно время его использовали как крысиный яд.Однако это использование было прекращено, потому что слишком много людей были случайно отравлены.

г. A Катион кальция — это Ca ^{2 +} , а анион гипохлорита — это ClO ^— . B Два иона ClO ^— необходимы для уравновешивания заряда на одном ионе Ca ^{2 +} , что дает Ca (ClO) ₂ . Нижние индексы не могут быть далее уменьшены, поэтому эмпирическая формула Ca (ClO) ₂ . Это гипохлорит кальция, «хлор», используемый для очистки воды в плавательных бассейнах.

Упражнение \ (\ PageIndex {5} \)

Напишите эмпирическую формулу соединения, образованного каждой ионной парой.

1. Ca ^{2 +} и H ₂ PO ₄ ^—
2. Катион натрия и анион бикарбоната
3. Катион аммония и сульфат-анион

Ответ :

1. Ca (H ₂ PO ₄ ) ₂ : дигидрофосфат кальция является одним из ингредиентов разрыхлителя.
2. NaHCO ₃ : бикарбонат натрия содержится в антацидах и разрыхлителе; в чистом виде продается как пищевая сода.
3. (NH ₄ ) ₂ SO ₄ : сульфат аммония является обычным источником азота в удобрениях.

Сводка

• Существует два принципиально разных типа химических связей (ковалентная и ионная), которые приводят к тому, что вещества имеют очень разные свойства.
• Состав соединения представлен эмпирической или молекулярной формулой, каждая из которых состоит по крайней мере из одной формульной единицы.Авторы

Атомы в химических соединениях удерживаются вместе притягивающими электростатическими взаимодействиями, известными как химические связи. Ионные соединения содержат положительно и отрицательно заряженные ионы в соотношении, которое приводит к нулевому общему заряду. Ионы удерживаются вместе в регулярном пространственном расположении за счет электростатических сил. Большинство ковалентных соединений состоят из молекул, групп атомов, в которых одна или несколько пар электронов разделяются, по крайней мере, двумя атомами, образуя ковалентную связь.Атомы в молекулах удерживаются вместе за счет электростатического притяжения между положительно заряженными ядрами связанных атомов и отрицательно заряженными электронами, разделяемыми ядрами. Молекулярная формула ковалентного соединения дает типы и количество присутствующих атомов. Соединения, которые содержат преимущественно углерод и водород, называются органическими соединениями, тогда как соединения, которые состоят в основном из элементов, отличных от углерода и водорода, являются неорганическими соединениями. Двухатомные молекулы содержат два атома, а многоатомные молекулы — более двух.Структурная формула указывает на состав, приблизительную структуру и форму молекулы. Одинарные связи, двойные связи и тройные связи представляют собой ковалентные связи, в которых одна, две и три пары электронов, соответственно, разделяются между двумя связанными атомами. Атомы или группы атомов, обладающие чистым электрическим зарядом, называются ионами; они могут иметь либо положительный заряд (катионы), либо отрицательный заряд (анионы). Ионы могут состоять из одного атома (одноатомные ионы) или нескольких (многоатомные ионы). Заряды на одноатомных ионах большинства элементов основной группы можно предсказать, исходя из местоположения элемента в периодической таблице.Ионные соединения обычно образуют твердые кристаллические вещества с высокими температурами плавления. Ковалентные молекулярные соединения, напротив, состоят из дискретных молекул, удерживаемых вместе слабыми межмолекулярными силами, и могут быть газами, жидкостями или твердыми телами при комнатной температуре и давлении.

Эмпирическая формула дает относительное количество атомов элементов в соединении, приведенное к наименьшим целым числам. Формульная единица представляет собой абсолютную группу, представленную эмпирической формулой соединения, ионного или ковалентного.Эмпирические формулы особенно полезны для описания состава ионных соединений, которые не содержат легко идентифицируемых молекул. Некоторые ионные соединения встречаются в виде гидратов, которые содержат определенное соотношение слабосвязанных молекул воды, называемых водами гидратации.

7.1 Элементы и соединения | Соединения

Элементы и соединения

• соединение
• кристаллическая решетка
• элемент
• двухатомный
• молекула

Этот первый раздел представляет собой пересмотр того, что учащиеся должны были изучить в предыдущих классах.Он занимает несколько страниц, но в основном представляет собой исправленную версию и был включен в качестве справочного материала для учащихся. В зависимости от вашего класса вам нужно будет решить, сколько времени вам нужно посвятить пересмотру этих тем, или же вы заставляете учащихся перечитывать содержание и выполнять задание в конце.

Можете ли вы вспомнить, что узнали о соединениях в гр. 8 Материя и материалы? Мы начнем эту главу с обобщения и пересмотра некоторых основных идей о элементах и соединениях из Gr.7 и 8. Это должно помочь нам связать новые идеи в этой главе с тем, что мы уже знаем.

Частицы, входящие в состав соединений

Учащиеся должны знать, что соединения могут иметь два типа структур, а именно молекулы и решетки:

1. Когда соединение полностью состоит из неметаллов (например, CO ₂ , H ₂ O или NH ₃ ), наименьшей единицей этого соединения будет молекула.
2. Однако, когда соединение состоит из металла и неметалла (например, NaCl или CuO), тип связи в соединении отличается. Во время связывания атомы металла и неметалла обмениваются электронами с образованием ионов. Из-за притяжения противоположных зарядов эти ионы объединяются в огромные трехмерные кристаллы или решетки, а не образуют простые молекулы.

В этот раздел мы включили краткое упоминание кристаллических решеток, чтобы впоследствии избежать неправильного представления о том, что NaCl и другие ионные соединения состоят из молекул.Учащиеся должны знать, что NaCl, например, состоит из регулярного расположения атомов натрия и хлорида, объединенных в соотношении 1: 1, упакованных в кристаллическую структуру.

Частицы соединения всегда состоят из двух или более атомов. В области физических наук Gr. 10 вы узнаете, что эти атомы объединяются по-разному. В некоторых случаях они могут образовывать молекул . Возможно, вы помните, что «молекула» — это слово, которое ученые используют для обозначения кластера атомов, которые соединяются определенным образом.Другие соединения состоят из атомов, которые расположены в регулярном порядке, который называется кристаллической решеткой .

Молекулы соединения всегда состоят из двух или более атомов разных типов, как молекулы воды на следующей диаграмме.

Соединения, образующие кристаллическую решетку, состоят из множества атомов, но всегда соединяются в фиксированном соотношении. Например, в хлориде натрия (поваренная соль) на каждый атом натрия в кристалле приходится один атом хлора.Самая маленькая «единица», которая повторяется в кристалле, состоит из одного Na и одного Cl. Формула NaCl представляет собой одну «формульную единицу» NaCl.

Из приведенной выше диаграммы молекул воды и решетки хлорида натрия мы можем видеть, что соединение — это не просто смесь элементов. Смесь элементов водорода и кислорода будет выглядеть так:

Почему на диаграмме выше атомы водорода и кислорода спарены? Прежде чем мы ответим на этот вопрос, сделаем важное напоминание: элементы состоят только из одного вида атомов.

Некоторые элементы существуют в виде двухатомных молекул, например, на диаграмме справа внизу и молекулы водорода и кислорода на диаграмме «смеси» вверху. Наиболее важными примерами двухатомных молекул являются H ₂ , N ₂ , O ₂ , F ₂ , Cl ₂ , Br ₂ и I ₂ . Двухатомный означает «состоящий из двух атомов ».

Вы видите, что все молекулы воды на диаграмме выше идентичны? Это подводит нас к следующему вопросу о соединениях.

Атомы в молекулах и решетках объединены в фиксированном соотношении

Например, в воде один атом кислорода (O) соединился с двумя атомами водорода (H).В этом отношении все молекулы воды абсолютно одинаковы.

Любая другая комбинация атомов водорода и кислорода НЕ была бы водой. Например, перекись водорода состоит из тех же элементов, что и вода (водород и кислород), но соотношение другое: два атома кислорода объединились с двумя атомами водорода.

Следующий важный момент, касающийся соединений, заключается в следующем.

Каждое соединение имеет уникальное имя и формулу

Вода может быть представлена ​​формулой H ₂ O. Формула говорит нам, что два атома водорода (H) соединены с одним атомом кислорода (O) в молекуле воды.

Какая формула перекиси водорода? Вы можете вспомнить название соединения с формулой CO ₂ ? Не забывайте делать заметки, когда обсуждаете вещи в классе!

Формула перекиси водорода H ₂ O ₂ . Формула CO ₂ — диоксид углерода.

Какая формула представляет одну «формульную единицу» типа оксида железа на предыдущей диаграмме?

Атомы в соединении удерживаются вместе химическими связями

• химическая связь
• реагент
• товар
• химическая формула

Что удерживает вместе кластеры атомов, которые мы называем молекулами? Когда атомы объединяются в молекулы, они делают это потому, что испытывают силу притяжения между собой.Силы, удерживающие атомы вместе, называются химическими связями .

Далее нам нужно напомнить, откуда берутся соединения.

Соединения образуются в ходе химических реакций

Во всех химических реакциях атомы в молекулах перестраиваются, образуя новые молекулы. Вот как образуются соединения: атомы в одном наборе соединений разделяются по мере разрыва связей между ними, и они перестраиваются в новые группы по мере образования новых связей.Когда это происходит, мы говорим, что произошла химическая реакция. Взгляните на следующую иллюстрацию.

В приведенном выше примере элементы слева от стрелки называются реагентами . Они перестроились, чтобы образовать новое соединение. Он называется продуктом и показан справа от стрелки.

Вы можете описать, что случилось с атомами и связями в этой реакции? Обсудите, какая связь разорвалась, какие образовались и как атомы перестроились в ходе реакции.

Обсудите это со своим классом. Поощряйте их делать заметки во время обсуждения.

• Связь между двумя красными атомами разорвана.
• Черный атом двигался между двумя красными атомами.
• Образовались две новые связи: между черным атомом и каждым из двух красных атомов.

Последний аспект соединений, который мы узнали в Гр.8 заключается в том, что каждое соединение может быть представлено уникальной химической формулой:

Соединение имеет химическую формулу

Сравните формулу воды с диаграммой молекулы воды, которую вы видели ранее. Вы можете установить связь?

Химическая формула соединения одинакова для всех молекул этого соединения. Когда мы читаем формулу, нижние индексы говорят нам, сколько атомов определенного элемента находится в одной молекуле этого соединения:

Когда мы пишем H ₂ O, мы на самом деле имеем в виду H ₂ O ₁ .Согласно соглашению, мы не используем 1 в качестве индекса в формулах, поэтому первая формула является правильной. Это означает, что на каждый кислород приходится 2 атома водорода. Это тоже соотношение, которое можно записать как 2: 1. В следующем упражнении мы попрактикуемся в написании формул.

ИНСТРУКЦИЯ:

1. В следующей таблице названия некоторых чистых веществ приведены в левом столбце.В среднем столбце указано, из чего состоит одна молекула каждого соединения.
2. Вы должны использовать эту информацию, чтобы написать формулу каждого соединения в последнем столбце справа.
3. Первая строка заполнена за вас, так что у вас есть пример:
4. В графе 1 указано название: вода
5. Колонка 2: одна молекула воды содержит два атома H и один атом O.
6. Столбец 3: Из информации во втором столбце мы можем записать формулу: H ₂ O

ВОПРОСЫ:

Что скрепляет атомы в соединении?

Химическая связь удерживает атомы вместе.

На следующей диаграмме показано, как углерод и кислород реагируют с образованием диоксида углерода.

Какие реагенты и каков продукт в этой реакции? Напишите эти имена на диаграмме.

реагентами являются углерод (серый кружок) и кислород (красные кружки), а продуктом является диоксид углерода.

Почему кислород представлен двумя кружками вместе?

Каждый из двух кружков представляет атом кислорода, поскольку кислород представляет собой двухатомную молекулу, что означает, что он существует в виде двух атомов кислорода, связанных вместе в двухатомные молекулы.

Оксид магния имеет формулу MgO.что это соотношение говорит нам об атомах в соединении?

Это означает, что на каждый 1 атом магния приходится 1 атом кислорода, соединенный с ним химической связью.

Теперь, когда мы освежили нашу память, мы собираемся вернуться к таблице, которую ученые используют для систематизации своих знаний об элементах.Вы можете вспомнить, как это называется?

Периодическая таблица

Первая часть этого раздела — это пересмотр того, что учащиеся должны были изучить в предыдущих классах.

• Периодическая таблица
• символ (или символ элемента)
• атомный номер
• уникальный

Мы впервые столкнулись с Периодической таблицей в Gr.7. Вот краткое изложение того, что мы уже знаем:

1. Все известные элементы можно расположить в таблице, называемой Периодической таблицей.
2. Открытия многих ученых на протяжении многих лет внесли свой вклад в информацию в Периодической таблице, но версия таблицы, которую мы используем сегодня, была первоначально предложена Дмитрием Менделеевым в 1800-х годах.
3. Каждый элемент занимает фиксированную позицию в Периодической таблице. Элементы расположены в порядке возрастания атомного номера, при этом самый легкий элемент (водород: H) находится в верхнем левом углу.
4. Положение элемента в Периодической таблице указывает нам, является ли он металлом, неметаллом или полуметаллом.
   1. металлов найдено в левой части таблицы;
   2. неметаллов находятся в дальнем правом углу таблицы; и
   3. полуметаллов находятся в области между металлами и неметаллами.
5. Элемент можно идентифицировать 3 различными способами:
   1. каждый элемент имеет уникальное имя;
   2. каждый элемент имеет уникальный химический символ; и
   3. каждый элемент имеет уникальный атомный номер.
6. Металлы обычно блестящие, пластичные и податливые. Большинство из них являются твердыми веществами при комнатной температуре и имеют высокие температуры плавления и кипения.
7. Неметаллы могут быть твердыми, жидкостями или газами при комнатной температуре. У них есть множество свойств, которые обычно зависят от штата, в котором они находятся.
8. Все полуметаллы являются твердыми телами при комнатной температуре. Обычно они обладают сочетанием металлических и неметаллических свойств.

Мы узнали о происхождении Периодической таблицы в Gr. 7. Давайте также пересмотрим то, что мы узнали тогда, чтобы у нас была прочная основа для нашего нового обучения.

Периодическая таблица — это в основном диаграмма, которую ученые используют для перечисления известных элементов. Таблица состоит из отдельных плиток для каждого из элементов. Какую информацию мы можем найти в Периодической таблице? Об этом весь следующий раздел.

Какую информацию мы можем найти в Периодической таблице?

Информация, которая чаще всего появляется на каждой плитке Периодической таблицы, следующая:

• Химический знак; и
• Атомный номер

На схеме ниже показан пример одной из плиток Периодической таблицы.Можете ли вы определить элемент, который он представляет? Сколько протонов в его атомах?

C — углерод. В нем 6 протонов (обозначено атомным номером).

Атомный номер (Z) обычно пишется вверху каждой плитки для элемента Периодической таблицы, а большее атомное массовое число (A) пишется внизу каждой плитки.

На внутренней стороне обложки ваших рабочих тетрадей напечатана большая версия Периодической таблицы, к которой вы можете легко обратиться.

Существуют разные версии Периодической таблицы, каждая из которых может содержать различную информацию об элементах. Можете ли вы определить, какая информация предоставляется об элементах в следующей таблице?

Таблица содержит только химический символ и атомный номер каждого элемента.

В следующей периодической таблице показаны только символы элементов.

Другие версии Периодической таблицы могут содержать дополнительную информацию, например:

• Имя элемента; и / или
• Атомная масса, обычно указываемая внизу каждой плитки для элемента.

На схемах ниже показаны примеры того, как иногда представляется эта информация.

Интерактивный сайт Периодической таблицы Менделеева. Щелкните каждый элемент, чтобы просмотреть много интересной информации о нем http://www.chemicool.com/

Как элементы расположены в Периодической таблице?

• металл
• неметаллический
• полуметалл
• группа
• период
• электронов
• нейтронов
• протонов

Мы узнали, что элементы Периодической таблицы расположены очень специфическим образом.

Элементы расположены в порядке возрастания атомного номера. Элемент с наименьшим атомным номером — водород (H: атомный номер = 1) находится в верхнем левом углу таблицы. Элементы с наибольшим атомным номером находятся внизу таблицы.

Элементы также расположены в областях, и эти области часто представлены разными цветами. Следующая таблица Менделеева показывает нам, где можно найти металлы, неметаллы и полуметаллы.

Суммируем:

• металлов находятся слева от Периодической таблицы, охватывая почти всю таблицу, за исключением правого верхнего угла. В таблице выше металлы синие.
• Неметаллы находятся в относительно небольшой треугольной области в верхней правой части стола. В приведенной выше таблице неметаллы отмечены красным цветом.
• Несколько элементов, обладающих металлическими и неметаллическими свойствами (называемые полуметаллами , ) отделяют металлы от неметаллов.Они расположены в диагональной полосе с правой стороны стола. В приведенной выше таблице полуметаллы желтые.

Полуметаллы также иногда называют металлоидами.

Теперь, когда мы пересмотрели то, что мы уже узнали в предыдущих классах, давайте изучим некоторые новые характеристики Периодической таблицы.

Во всех таблицах есть строки и столбцы.Вы можете вспомнить разницу между вертикальной и горизонтальной? Нарисуйте короткие линии, чтобы показать разницу между «вертикальным» и «горизонтальным» в следующей таблице.

Учащиеся должны нарисовать следующее:

Вертикальные ходы «вверх-вниз» и горизонтальные «из стороны в сторону».В обычной таблице столбцы располагаются вертикально, а строки — горизонтально.

Есть специальные слова для описания столбцов и строк Периодической таблицы. На следующей диаграмме показано, как называются столбец и строки.

Группы: Вертикальные столбцы Периодической таблицы называются группами. Группы в Периодической таблице пронумерованы таким образом, что группа 1 находится слева.Сколько всего групп?

Группы пронумерованы от 1 до 18. В старых таблицах группы пронумерованы более сложным образом. Красочная таблица Менделеева из Gr. 7 (показанный ранее) — это пример стиля нумерации, который вы можете найти в старых учебниках и других научных ресурсах.

Периоды: Горизонтальные строки Периодической таблицы называются периодами. Первый период находится в верхней части таблицы.Что является первым элементом в третьем периоде?

Какой элемент находится в группе 14 и во втором периоде? Напишите его символ и название.

Наименования и химические символы

в гр. 7 мы узнали, что каждый элемент имеет уникальное имя. Мы также узнали, что каждый элемент имеет уникальный символ. Вот список простых правил, которые следует помнить при использовании химических символов:

1. Каждый элемент имеет свой уникальный символ.
2. Символ обычно (но не всегда) — это первые одна или две буквы названия элемента.
3. Первая буква символа всегда заглавная.
4. Если символ состоит из двух букв, вторая буква всегда будет строчной.
5. Некоторые элементы имеют символы, которые произошли от их латинских названий.

Мы, как ученые, должны знать названия и символы всех наиболее важных элементов.От вас пока не ожидается, что вы выучите их все наизусть, но в конце этой главы вы должны знать названия и химические символы первых 20 элементов в таблице. Чтобы их было немного легче запомнить, они помещены в таблицу ниже.

Песня о Периодической таблице!

Вам необходимо знать названия и символы первых 20 элементов Периодической таблицы, а также железа, меди и цинка.

ИНСТРУКЦИЯ:

1. Воспользуйтесь Периодической таблицей, чтобы заполнить следующую таблицу.
2. Напишите химический символ и название элемента для каждого из первых 20 элементов, идентифицируемых по их атомным номерам.

1. Есть три важных промышленных металла, названия и формулы которых вам необходимо знать.Их атомные номера указаны в таблице ниже. Заполните таблицу, заполнив химические символы и названия элементов.

   Атомный номер	Химический знак	Название элемента
   26
   29
   30

ВОПРОСЫ:

Это также является пересмотром того, что учащиеся изучали в Gr.8 об атоме.

Что атомный номер говорит нам об атомах элемента?

Он сообщает нам, сколько протонов находится в атомах.

Сколько протонов в атомах кислорода?

Всего протонов 8 (атомный номер 8).

Сколько нейтронов содержится в большинстве атомов кислорода?

Также есть 8 нейтронов.

Учащиеся будут узнавать об изотопах только в старших классах, а пока достаточно знать, что атомная масса указывает количество нуклонов (протонов и нейтронов), поэтому для кислорода атомная масса равна 15.999 (с округлением до ближайшего целого числа 16), поэтому количество нейтронов = 16-8, что составляет 8.

Сколько электронов будет в нейтральном атоме кислорода?

Будет 8 электронов.

На этом этапе учащиеся еще не узнали об ионах, поэтому мы рассматриваем только нейтральные атомы, в которых количество электронов равно количеству протонов.

Какой заряд у протонов и электронов?

Электроны заряжены отрицательно, а протоны — положительно.

Как протоны, нейтроны и электроны (субатомные частицы) расположены в атоме?

Протоны и нейтроны сгруппированы вместе в центре, образуя ядро, а электроны занимают очень большое пространство / облако / область вокруг ядра.

Нарисуйте модель атома кислорода в пространстве ниже. Обозначьте свою диаграмму.

Учащиеся должны нарисовать центральное ядро ​​с 8 протонами и 8 нейтронами, причем 8 электронов образуют облако вокруг ядра. Пример модели атома азота приведен ниже в качестве ссылки:

Вы можете задаться вопросом, почему в Периодической таблице ровно 18 групп, а не 14, 10 или любое другое число.Это очень хороший вопрос! Фактическое объяснение довольно сложное и связано с тем, как распределены электроны внутри атома. Вы узнаете об этом более подробно, если возьмете Physical Sciences в Gr. 10.

Несмотря на то, что электроны в атоме движутся так быстро, что невозможно описать их фактическое «положение», ученые смогли выяснить закономерности в расположении электронов. Эти шаблоны повторяются после каждого 18-го элемента.

Свойства элементов в одной группе

Элементы из одной группы часто имеют схожие физические и химические свойства. На данный момент достаточно знать, что электроны в атомах элемента определяют химические свойства этого элемента. А поскольку «электронные узоры» повторяются после каждого 18-го элемента, получается 18 групп. Поскольку элементы в группе имеют схожие «электронные структуры», они будут вести себя одинаково в химических реакциях.

Вот пример, чтобы убедить вас в этом факте:

Металлы группы 1 называются щелочными металлами . Можете ли вы написать имя и химический символ самого легкого члена группы? Вы можете не обращать внимания на водород, который на самом деле является неметаллом, но он помещен вместе с щелочными металлами в Периодической таблице, потому что он имеет аналогичную структуру электронов.

Посмотрите это видео о реакции металла с водой!

Это видео, чтобы помочь учителям продемонстрировать свойства щелочных металлов, включая горение на воздухе и реакцию с водой.Это длинное видео, но его стоит посмотреть.

Литий и все другие щелочные металлы — мягкие тускло-серые металлы. Внешний вид очень похож и имеет аналогичные физических свойств .

Все эти элементы очень своеобразным образом реагируют с водой.

Например, когда небольшой кусочек лития падает в воду, он немедленно начинает реагировать с водой.Вот химическое уравнение реакции:

2 Li + 2 H ₂ O → 2 LiOH + H ₂

Кусок металлического лития будет танцевать на поверхности воды, потому что в результате реакции образуется газообразный водород (H ₂ ), который заставляет крошечные пузырьки вытекать из-под лития. Также выделяется тепло, и иногда газообразный водород начинает гореть на поверхности воды. Другой образующийся продукт — гидроксид лития.Можете ли вы найти его формулу в приведенном выше химическом уравнении?

Напишите слово уравнение под химическим уравнением выше.

Учащиеся должны написать следующее словесное уравнение: литий + вода → оксид лития + газообразный водород.

Каковы реагенты и продукты в указанных выше химических реакциях?

Реагентами являются литий и вода, а продуктами являются гидроксид лития и газообразный водород.

Сначала спросите учащихся, почему они думают, что он может храниться, например, в масле, а не в воде. Это связано с тем, что он очень хорошо реагирует с водой, а также со временем медленно реагирует с кислородом в воздухе, поэтому лучше всего хранить его в масле. Затем спросите учащихся, почему они думают, что кусок металлического лития плавает в бутылке с маслом.Это потому, что литий — самый легкий металл во Вселенной, он легче и менее плотен, чем нефть, поэтому он плавает. Это связано с моделью частиц материи и тем, что изучали в Gr. 8 по плотности различных материалов.

Интересно, что все остальные щелочные металлы ведут себя аналогичным образом. Натрий более активен, чем литий, поэтому он не только качается на поверхности воды, но и сразу же воспламеняется.Хотя химическая реакция почти идентична:

2 Na + 2 H ₂ O → 2 NaOH + H ₂

Вы видите, насколько это похоже на реакцию лития с водой?

Калий даже более активен, чем натрий, поэтому он взрывается при попадании на поверхность воды:

2 К + 2 Н ₂ O → 2 КОН + Н ₂

Следует обратить внимание на то, что эти элементы, все из одной группы, одинаково реагируют при контакте с водой. Именно это имеется в виду, когда мы говорим, что элементы из одной и той же группы имеют сходные химические свойства .

Названия соединений

CAPS требует, чтобы учащиеся лепили модели (из бусинок, бобов, пластилина или пластилина) из нескольких элементов и соединений.Мы намеренно воздерживаемся от включения действий, в которых требуется построить или нарисовать «молекулы» ионных соединений, таких как NaCl и CuO. Причина упущений такого рода связана с предыдущим примечанием, в котором объяснялось, что ионные соединения образуют решетки, а не молекулы. Их фундаментальные единицы называются не молекулами, а «формульными единицами».

• ИЮПАК
• Система ИЮПАК
• систематическое наименование
• суффикс
• префикс

Возможно, в вашем классе есть два или более человека с одинаковым именем? Тогда вы поймете, насколько запутанным может быть ситуация, когда два человека носят одно и то же имя!

Мы узнали, что каждый элемент имеет уникальное имя.Это важно, чтобы мы не путали элементы друг с другом.

Каждое соединение имеет уникальное имя

Не менее важно, чтобы каждое соединение имело уникальное имя. Следующий пример поможет вам понять, почему:

Два соединения CO и CO ₂ состоят из тех же двух элементов, углерода и кислорода. Если мы назовем их оба «оксидом углерода» (поскольку они оба состоят из углерода и кислорода), мы легко сможем их спутать.При определенных обстоятельствах это может создать проблемы, поскольку CO гораздо более ядовит для людей и животных, чем CO ₂ . Так что легко понять, почему каждому соединению нужно уникальное имя.

Когда мы пишем химические формулы для соединений, они всегда представляют собой комбинацию символов элементов в составе. Например, когда мы видим формулу NaCl, мы знаем, что это соединение состоит из Na и Cl.

Когда мы называем соединения, названия элементов в соединении объединяются и иногда слегка изменяются, чтобы образовать название соединения.

Когда мы слышим, например, название хлорид натрия , совершенно очевидно, что описываемое соединение должно состоять из натрия и хлора . Но почему это хлорид , а не хлор ? Что ж, как вы вскоре увидите, когда мы объединяем имена элементов, изменяется тот, который назван последним.

Все вышеперечисленное может показаться очень сложным, и по этой причине была разработана система именования соединений.Система была разработана Международным союзом теоретической и прикладной химии (IUPAC) . Система разработана таким образом, что название соединения описывает элементы, которые он содержит, и то, как они сочетаются.

Система именования соединений ИЮПАК очень сложна, но нам не нужно изучать все ее правила. На этом этапе нам нужно только научиться называть соединения, состоящие из двух элементов.

На этом уровне мы должны различать два типа соединений, потому что тип соединения определяет, как оно должно называться.

Тип 1: Соединения, содержащие металл и неметалл

Эти соединения называются ионными соединениями из-за типа участвующих связей. CAPS не делает различий между ковалентными и ионными соединениями на этом уровне. С одной стороны, это понятно. Учащиеся еще не узнали об ионных и ковалентных связях в соединениях и поэтому не смогут понять различие между ионными и ковалентными соединениями.С другой стороны, без явного различия, учащиеся не смогут понять, почему MgO называется оксидом магния, когда CO называется монооксидом углерода, или MgCl ₂ называется хлоридом магния, а SCl ₂ называется дихлоридом серы. По этой причине мы решили проводить различие между соединениями, которые содержат металл и неметалл (ионные соединения), и соединениями, которые содержат только неметаллы (ковалентные соединения).

Это не единственные возможные комбинации возможных элементов — полуметалл может соединяться с неметаллом, например, в диоксиде кремния (SiO ₂ ), — но два типа соединений, обсуждаемых здесь, представляют собой два наиболее распространенных типа. комбинаций элементов.

Для соединений этого типа правило простое. Металл идет первым, а неметалл — вторым. Название неметалла немного меняется: суффикс -ide заменяет окончание имени.

Суффикс — это что-то, что помещается в конец слова. «Префикс» — это что-то, что помещается в начале слова .

Все соединения этого типа образуют не молекулы, а кристаллические решетки.Что мы называем повторяющимися «единицами» в кристаллической решетке?

Вот несколько примеров:

ИНСТРУКЦИЯ:

1. Обратитесь к Периодической таблице и заполните следующую таблицу.
2. Вам необходимо определить элементы, из которых состоит соединение, и дать название соединению.

Тип 2: Соединения, содержащие только неметаллы

Этот тип соединения немного сложнее назвать.Вы должны соблюдать три правила. Они следующие:

Правило 1:

Имя элемента, расположенного левее в Периодической таблице, идет первым, за ним следует имя элемента, расположенного дальше справа в таблице. Название второго элемента немного изменится: суффикс -ide заменяет окончание имени.

Например:

• кислород превращается в окс ide
• фтор становится фтором ide
• хлор превращается в хлор ide
• азот становится азотом ide

Правило 2:

Когда два или более соединений имеют разное количество одинаковых элементов (например, CO и CO ₂ в нашем примере выше), мы должны добавить префиксы, чтобы избежать путаницы.

Первые четыре префикса перечислены в таблице ниже:

Префикс моно- обычно не ставится в начале первого слова имени.Например, CO — это монооксид углерода, а не монооксид углерода .

Вот несколько примеров того, как следует применять это правило:

Соединения углерода и кислорода:

• CO — монооксид углерода (обратите внимание, что это не монооксид, а монооксид)
• CO ₂ — диоксид углерода

Соединения азота и кислорода:

• NO ₂ — диоксид азота
• N ₂ O ₄ — четырехокись азота (вы заметили, как четырехокись азота превращается в четырехокись?)

Соединения серы и кислорода:

• SO ₂ — диоксид серы
• SO ₃ — триоксид серы

Мы собираемся попрактиковаться в том, что уже узнали, в следующих двух коротких заданиях.Сначала напишем имена из формул.

МАТЕРИАЛЫ:

• пластилин, фасоль или бусы

ИНСТРУКЦИЯ:

1. Как бы вы назвали следующие соединения? Напишите название рядом с каждой формулой в таблице ниже.
2. Постройте по одной молекуле каждого соединения из пластилина, бобов или бусинок.Если вы не знаете, как расположить атомы, вот важный совет: атом, который стоит первым в имени (обычно он также будет первым атомом в формуле), должен быть помещен в центр молекулы. Все остальные атомы нужно разместить вокруг него. Они будут связаны с атомом в центре, но не друг с другом.
3. Нарисуйте изображение вашей молекулы в последнем столбце таблицы.

Цвет атомов не важен, если атомы одного и того же элемента имеют одинаковый цвет.Размеры не критичны, но вы можете предложить учащимся, что элементы, расположенные выше в Периодической таблице, будут, как правило, меньше, чем элементы, расположенные ниже. Если учащиеся не уверены, как разместить атомы, обратите их внимание на приведенный ранее совет: атом, который стоит первым в имени (или формуле), должен быть помещен в центр молекулы. Все остальные атомы должны быть связаны с центральным атомом.

Далее напишем формулы из названий некоторых соединений.

МАТЕРИАЛЫ:

ИНСТРУКЦИЯ:

1. В какие формулы вы бы дали следующие соединения? Напишите формулу рядом с каждым именем в таблице ниже.
2. Постройте модель каждой смеси из пластилина.
3. Изобразите одну молекулу каждого соединения в последнем столбце таблицы.

Цвет атомов не важен, если атомы одного и того же элемента имеют одинаковый цвет.Размеры не критичны, но вы можете предложить учащимся, что элементы, расположенные выше в Периодической таблице, будут, как правило, меньше, чем элементы, расположенные ниже.

Есть еще одно правило — простое для запоминания!

Правило 3:

Многие соединения обычно не упоминаются по их систематическим названиям. Вместо этого у них есть общих имен , которые более широко известны.Например, мы используем название вода для H ₂ O, аммиак для NH ₃ и метан для CH ₄ .

В этой главе мы рассмотрели всю информацию о соединениях и Периодической таблице, которую мы узнали в предыдущие годы. Мы добавили новую информацию в обе эти темы. Мы также научились новому важному навыку, а именно писать и интерпретировать названия и формулы соединений.

Как рассчитать заряд иона

Обновлено 1 февраля 2020 г.

Рити Гупта

Рецензент: Lana Bandoim, B.S.

У атомов есть желание потерять или получить электрон, чтобы оставаться стабильными. Как только они приобрели или потеряли несколько электронов, у них появляется связанный с ними заряд, поскольку их количество электронов и протонов больше не уравновешивается. Но что определяет, что происходит с электронами в атоме? Все связано с количеством электронов в валентной оболочке атома.

Сколько электронов у атома?

Чтобы узнать, сколько электронов имеет атом, достаточно посмотреть атомный номер. Число электронов = атомному номеру . Хлор, например, имеет атомный номер 17. Это означает, что у него 17 электронов.

Будет ли хлор терять или приобретать электроны, зависит от того, как эти 17 электронов расположены вокруг ядра.

Электронная конфигурация

Потеря или усиление электронов происходит для того, чтобы сделать атом более стабильным.Как только этот процесс происходит, он перестает называться атомом, а называется ионом .

Вы можете представить себе электроны, упорядоченные в кольца вокруг ядра атома. Первое кольцо должно содержать два электрона, чтобы быть заполненным. Следующее должно содержать восемь. В общем, когда валентная оболочка заполнена, атом счастлив. Он не хочет ни получить, ни потерять электрон.

Что такое валентная оболочка атома?

Валентная оболочка — это внешняя оболочка электронов, окружающая атом.Количество электронов в этой оболочке важно для определения того, как атом будет реагировать и каким зарядом может стать ион.

Многим элементам, о которых вы чаще всего думаете на уроках биологии и химии, для стабильности требуется восемь электронов в валентной оболочке. Это называется правилом октетов .

Допустим, вы знаете, что у какого-то атома 10 электронов (можете ли вы выяснить, что это за элемент?). Сколько будет в валентной оболочке? Сначала вы убираете два из 10, так как в первом кольце есть 2 выбора.Остается восемь электронов. Это означает, что в валентной оболочке восемь электронов и что валентная оболочка заполнена.

Если валентная оболочка заполнена, ничего не произойдет. Атом не ионизируется. В результате на атоме не будет заряда.

В этом примере у вас неон (вы догадались, что это неон?). Неон имеет полную валентную оболочку и поэтому не имеет заряда. Так что же происходит, когда валентная оболочка не заполнена?

Становление ионом

Атомы хотят иметь оболочку с полной валентностью, и они хотят сделать это как можно проще.

Например, снова взглянем на хлор. В нем 17 электронов. Сколько в вэйлансе? Первые два уровня будут заполнены 10 электронами. Это означает, что в валентной оболочке осталось семь электронов. Это означает, что хлор хочет получить электрон, чтобы иметь полную валентную оболочку. Что происходит с зарядом, когда он получает один электрон?

Начнем с того, что электроны и протоны уравновешены. Хлор имеет 17 электронов (заряд -17) и 17 протонов (заряд +17), поэтому общий заряд равен нулю.Однако, как только хлор получает электрон, общее количество становится равным -1, так как теперь имеется 18 электронов и 17 протонов. В результате хлор — это отрицательно заряженный ион. Он записывается как: Cl ^— .

Отрицательно заряженные ионы называются анионами . А как насчет положительно заряженных ионов? Их называют катионами . Взгляните на этот пример того, как образуется катион:

Магний имеет атомный номер 12. Это означает, что он имеет 12 электронов и 12 протонов.Теперь, как настроены выборы, и сколько электронов находится в валентной оболочке?

Первые две оболочки заполнены, первая с двумя электронами, а вторая с восемью. Все, что осталось, — это два электрона в валентной оболочке. Теперь атомы могут получить шесть электронов, чтобы добраться до восьми для полной оболочки, или они могут потерять два, чтобы добраться до полной оболочки. Второй способ намного проще. В результате магний теряет два электрона.

После потери двух электронов заряд атома становится +2, так как теперь имеется 10 электронов (-10) и 12 протонов (+12).Он записывается как Mg ²⁺ .

Ионный заряд и периодическая таблица

В периодической таблице существует тенденция к образованию ионов. Группы 1, 2, 13 и 14 имеют тенденцию становиться положительно заряженными. Это означает, что они предпочли бы потерять часть электронов, чтобы добраться до полной валентной оболочки.

Группы 15, 16 и 17 имеют тенденцию иметь отрицательный заряд, потому что они предпочитают получать электроны, чтобы добраться до полной валентной оболочки.

Наконец, в группу 18 входят благородные газы.Эти элементы уже имеют полную валентную оболочку. По этой причине они вряд ли потеряют или приобретут электрон и чрезвычайно стабильны.

9 класс — Раздел 3 — Периодическая таблица, формулы и уравнения

В этом разделе студенты будут изучать закономерности, встречающиеся в Периодической таблице, и использовать их, чтобы помочь предсказать поведение элементов и свойства соединений, которые они образуют. Они будут использовать свои знания об атомной структуре, чтобы выводить формулы химических веществ.Студенты также получат опыт написания сбалансированных химических уравнений для простых химических реакций. Теория будет проиллюстрирована серией практических занятий.

Учебные цели

СМЭО

Тщательное наблюдение и распознавание моделей поведения позволяет нам делать прогнозы о поведении мира природы

C4. Стехиометрия

• Используйте символы элементов, чтобы написать формулы простых соединений
• Выведите формулу простого соединения из относительного числа присутствующих атомов
• Вывести формулу простого соединения из модели или графического представления
• Составьте и используйте словесные уравнения

• Дополнение: Определите формулу ионного соединения по зарядам на имеющихся ионах
• Приложение: построение и использование символьных уравнений с государственными символами
• Дополнение: Выведите вычисленное уравнение химической реакции с учетом соответствующей информации.

С9. Периодическая таблица

• Опишите, как Периодическая таблица классифицирует элементы в порядке протонного числа
• Приложение: используйте периодическую таблицу для прогнозирования свойств элементов с помощью групп и периодов

C9.1 Периодические тенденции

• Опишите переход от металлического к неметаллическому характеру за период
• Приложение: Опишите взаимосвязь между номером группы, количеством электронов внешней оболочки (валентностью) и металлическим / неметаллическим характером

C9.2 Объекты группы

• Описать литий, натрий и калий в Группе I как совокупность относительно мягких металлов, показывающих тенденцию изменения температуры плавления и реакции с водой
• Опишите тенденции в свойствах хлора, брома и йода в Группе VII, включая цвет, физическое состояние и реакции с другими галогенид-ионами
• Приложение: Прогнозирование свойств других элементов в Группе I с учетом данных, где это необходимо
• Приложение: Предсказать свойства других элементов в Группе VII, учитывая данные, где это необходимо

C9.3 Переходные элементы

• Опишите переходные элементы как совокупность металлов, имеющих высокую плотность, высокую температуру плавления и образующих окрашенные соединения, которые, как элементы и соединения, часто действуют как катализаторы.

C9.4 Благородные газы

• Описать благородные газы как инертные
• Приложение: Опишите использование благородных газов для создания инертной атмосферы, например аргона в лампах, гелия для наполнения воздушных шаров.

Электронная конфигурация и периодические тенденции

Анализ и обсуждение

1. Опишите и объясните схему электронных конфигураций для первых 18 элементов.

Первые 2 элемента заполняют уровень единиц. Элементы с 3 по 10 заполняют 1s, 2s и 2p, всего на уровне 8 электронов. Элементы с 11 по 18 следуют той же схеме, что и элементы с 3 по 10, за исключением того, что электроны размещаются на третьем уровне вместо второго уровня.Для завершения третьего уровня нужно добавить восемь электронов.

2. Опишите и объясните закономерность в количестве электронов валентного уровня для первых 18 элементов.

Первый ряд, H и He, содержит электроны с 1 и 2 валентными уровнями. Уровень 2, элементы с 3 по 10, имеют от 1 до 8 электронов валентного уровня соответственно. Уровень 3, элементы с 11 по 18, следуют той же схеме, что и уровни 2 — электроны валентного уровня с 1 по 8.

3. Опишите и объясните картину ионного заряда для первых 18 элементов.

Элементы с 1 электроном валентного уровня (H, Li, Na) имеют ионный заряд 1+ и теряют 1 электрон. Они находятся в столбце 1 периодической таблицы. За исключением гелия, элементы с двумя электронами валентного уровня (Be и Mg) имеют ионный заряд 2+ и теряют 2 электрона. Они находятся во 2-м столбце периодической таблицы.

B и Al имеют 3 электрона валентного уровня, ионный заряд 3+ и теряют 3 электрона валентного уровня. Они находятся в столбце 13. C и Si имеют 4 электрона валентного уровня, что означает, что они могут получить 4 электрона или потерять 4 электрона.У них ионный заряд 4- или 4+ соответственно. Они находятся в столбце 14 периодической таблицы.

N и P имеют 5 электронов валентного уровня, поэтому они, вероятно, получат 3 электрона, что приведет к 3-зарядному. Из этого есть исключения. Азот может потерять все 5 электронов, что приведет к заряду 5+. Они находятся в столбце 15 периодической таблицы. O и S получают 2 электрона, в результате чего получается 2-заряд, и они находятся в столбце 16. F и Cl следуют той же схеме. Они теряют один валентный электрон, давая заряд 1, и находятся в столбце 17.

He, Ne и Ar находятся в столбце 18. Ne и Ar имеют полный валентный уровень с 8 электронами, поэтому они не получают и не теряют электроны. У него полный валентный уровень всего с 2 электронами, так как все его электроны находятся на уровне 1. Он не будет ни получать, ни терять электроны, потому что его валентный уровень также заполнен. Поскольку He, Ne и Ar имеют полные валентные уровни и не получают и не теряют электроны, они имеют ионный заряд 0,