Характеристика элементов по классам, исходя из электронной конфигурации атома

Характеристика элемента включает определение его свойств (металл или неметалл), валентностей, степеней окисления, составление основных классов соединений, исходя из степени окисления элемента.

Характеристика s-элемента, на примере магния

Mg⁺¹² 1s² 2s² 2p⁶ 3s² валентные электроны

^3s Строение валентных электонов (нормальное состояние – с.о.= 0)

Mg – металл (так как число валентных электронов £ 2)

При взаимодействии с квантами поля атомы легко переходят в возбужденное состояние, при этом происходит перескок электрона в пределах своего энергетического уровня:

Mg^* возбужденное состояние

3s

По числу неспаренных электронов определяют валентность т. е. число химических связей атома с другими атомами. Она, как правило, соответствует степени окисления (с.о.)

с.о.=+2 (равна валентности или числу неспаренных электронов)

Mg⁺²O ® Mg²⁺(OH)^-₂ Mg²⁺Cl^-₂

^{оксид Mg гидроксид Mg хлорид Mg}

Характеристика р элемента, на примере серы

S⁺¹⁶ 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁴ валентные электроны

Строение валентных электонов (нормальное состояние – с.о.= 0).

S – неметалл (число валентных электронов ³ 4). По числу неспаренных электронов можно определить валентность II. Ей соответствует с.о.= +2 (неустойчива) и с.о.= -2, например, в соединении H₂S.

S^* возбужденное состояние

3s

с.о.= +4 (равна валентности или числу неспаренных электронов)

S⁺⁴O₂ H₂SO₃ K₂SO₃

^{оксид S(IV) сернистая кислота сульфит калия}

S^**второе возбужденное состояние

3s

с.о.= +6 (равна валентности или числу неспаренных электронов)

S⁺⁶O₃ H₂SO₄ K₂SO₄

^{оксид S(VI) серная кислота сульфат калия}

Характеристика р элемента, на примере алюминия

Al⁺¹³ 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p¹

^{валентные электроны}

3s Строение валентных электонов (нормальное состояние – с.о.= 0).

Al – амфотерный металл (амфотерность чаще проявляется для атомов с числом валентных электронов равным 3 или 4). По числу неспаренных электронов можно определить с.о.=+1, однако для элементов III группы главной подгруппы с.о.= +1 неустойчива.

Al^* возбужденное состояние

3s с.о.=+3 (равна валентности)

Al⁺³ ₂O₃® Al³⁺(OH)^-₃ Al(NO₃)₃

^{амф.оксид Al гидроксид Al нитрат алюминия}

HAlO₂ KAlO₂

^{метаалюминевая кислота метаалюминат калия}

Амфотерные свойства характерны также и для р-элементов с большим радиусом атома. Это Ge, As, Sn, Sb, Te, Pb, Bi, Po.

Характеристика d элемента, на примере железа

Fe⁺²⁶ 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d⁶ 4s² валентные электроны

3d

Строение валентных электрнов (нормальное состояние – с.о.= 0).

Fe – металл (так как число валентных электронов на внешнем уровне £2)

Fe^* возбужденное состояние

3d

Данная модель представления о строении валентных электронов позволяет для d семейства элементов определить только максимальную и минимальную степень окисления в возбужденном состоянии.

min с.о.=+2 (количество неспаренных электронов на внешнем уровне)

max c.o.=+6 (общее количество неспаренных валентных электронов)

Fe⁺²O Fe²⁺(OH)^-₂ Fe²⁺Cl^-₂

^{оксид Fe(II) гидроксид Fe(II) хлорид Fe(II)}

В высшей степени окисления, когда частица теряет ³ 4 (в нашем случае 6 электронов), изменяется энергия связи оставшихся валентных электронов и ядра, уменьшается радиус частицы. Поэтому в высших степенях окисления оксиды и гидроксиды d-элементов проявляют кислотные свойства.

Fe⁺⁶O₃ H₂ FeO₄ K₂ FeO₄

^{оксид Fe(VI) железная кислота феррат калия}

Рекомендуемая литература: [1], с. 37-96; [2], с.17-34.