1. ОБЗОР СВОЙСТВ ПРОСТЫХ ВЕЩЕСТВ
И СОЕДИНЕНИЙ ЭЛЕМЕНТОВ IVA-VII ГРУПП
1. Простые вещества. Строение атомов и
аллотропия.
2. Водородные соединения.
3. Оксиды и гидроксиды.
4. Соли.
http://arkadiyzaharov.ru/studentu/chto-delat-studentam/neorganicheskaya-ximiya/
2. ЭЛЕМЕНТЫ IVA-VII ГРУПП
Положение в Периодической системе
IIIA IVА VA VIA VIIA VIIIA
Н В С N O F He
Si P S Cl Ne
As Sе Br Ar
Te I Kr
At Xe
Rn
Общая электронная формула атомов IVA-VIIA
элементов ns2np2−5. До завершения октетной
электроной ns2np6-конфигурации им не достает от
одного до четырех электронов.
3. ПРОСТЫЕ ВЕЩЕСТВА.
СТРОЕНИЕ АТОМОВ И АЛЛОТРОПИЯ.
В простых веществах в образовании химических
участвуют атомы с одинаковым значением
электроотрицательности, поэтому в простых
веществах осуществляется лишь ковалентная и
металлическая связь.
В соответствии с современными представлениями о
механизме образования ковалентной связи особой
устойчивостью обладает полностью завершенная
октетная электроная ns2np6- оболочка (у атомов
водорода ‒ дублетная s2.
4. ПРОСТЫЕ ВЕЩЕСТВА.
СТРОЕНИЕ АТОМОВ И АЛЛОТРОПИЯ.
В соответствии с электронным строением атомов
галогенов (ns2np5) и водорода (1s1) для
завершения октета (дублета) им достаточно
образование простой двухэлектронной связи со
своими партнерами. Поэтому структурными едини-
цами их простых веществ являются двухатомные
молекулы:
Н2 F2 Cl2 Вг2 I2 At2
газы жидкий твердые
Они имеют молекулярные кристаллические решетки
и обладают низкими Т. пл. и Т. кип.
5. Кристаллические решетки:
а — аргона; б - иода
а б
Благородные газы с их атомами, обладающими
завершенной электронной оболочкой, естественно,
являются одноатомными.
С ростом поляризуемости молекул увеличивается
способность к межмолекулярному взаимодействию,
поэтому Т. пл. и Т. кип. растут в рядах:
Н2 < F2 < Cl2 < Вг2 < I2 < At2
Не < Ne < Ar < Kr < Xe < Rn
6. ПРОСТЫЕ ВЕЩЕСТВА.
Температуры плавления и кипения
водорода, галогенов и благородных газов
Н2 F2 Cl2 Вг2 I2 At2
Т. пл.,0С -259 -220 -101 -7 114 244
Т. кип.,0С -253 -188 -34 60 184 309
Не Ne Ar Kr Xe Rn
Т. пл.,0С -259 -220 -101 -7 114 244
Т. кип.,0С -253 -188 -34 60 184 309
7. ПРОСТЫЕ ВЕЩЕСТВА.
VIА-группа: O, S, Se, Te, Po
Если атом имеет 6 валентных электронов (VIА-
группа), то до завершения октета ему необходимо
2 электрона, поэтому он может иметь две ковалент-
ные связи с партнерами (к. ч. 2), что может осуще-
ствиться несколькими способами с образованием:
1) двухатомных молекул Э2;
2) многоатомных дискретных О3, Э4, Э6, Э8,
где (Э = S, Se, Те);
3) многоатомных гомоцепных S∞, Se∞ и Те∞;
4) Металлического кристалла Ро
8. ПРОСТЫЕ ВЕЩЕСТВА.
VIА-группа: O, S, Se, Te, Po
При этом в ряду О ─ S ─ Se ─ Те ─ Po тип устойчи-
вых молекул изменяется: от двухатомных кислоро-
да О2, затем циклических S8, Se8 и цепных Se∞ и
Те∞ до металлического кристалла полония:
О О
О2 (S∞), Se∞ Тe∞
S8, Se8
О
О О
О3
a-S β-S
ромбическая моноклинная
Se∞ Тe∞
9. ПРОСТЫЕ ВЕЩЕСТВА.
VIА-группа: O, S, Se, Te, Po
Для элементов третьего и последующих периодов
образование кратных связей такого типа, как в О2,
менее эффективно. В соответствии с электронным
строением атомов сера, селен и теллур в
нормальном состоянии могут образовывать только
две простые двухэлектронные связи. При этом
образуются дискретные циклические молекулы или
цепи, которые более устойчивы, чем двухатомные:
S8, Se∞ и Те∞
10. ПРОСТЫЕ ВЕЩЕСТВА.
VА-группа: N, P, As, Sb, Bi
Если атом имеет 5 валентных электронов (VА-
группа), то до завершения октета ему необходимо
уже 3 электрона, поэтому он может иметь три
ковалентные связи с партнерами (к. ч. 3), что может
реализоваться при образовании:
1) двухатомных молекул N2 (с кратной тройной
связью); молекулы P2 – только при высокой t0.
2) дискретных P4 (белый фосфор), As4 (желтый
мышьяк), Sb4 (желтая сурьма);
3) сетчатых гофрированных молекул P2∞
(красный фосфор), As2∞ (серый мышьяк) и Sb2∞
(серый мышьяк);
4). Висмут Bi ‒ металл.
11. VА-группа: N, P, As, Sb, Bi
СТРУКТУРА ПРОСТЫХ ВЕЩЕСТВ.
Белый фосфор имеет молекулярную
решетку, структурной единицей являют-
ся молекулы Р4, химически активен.
Аналогичное строение имеют As4 и Sb4 -
неустойчивы, легко переходят в алло-
тропные формы металлического вида.
Черный фосфор имеет атомно-слоис-
тую структуру, похож на графит, полу-
проводник. Существует также несколько
полимерных форм красного фосфора.
Металлические модификации «серого»
мышьяка и «серой» сурьмы имеют
слоистую структуру типа черного
фосфора.
12. ПРОСТЫЕ ВЕЩЕСТВА.
IVА-группа: С, Si, Ge, Sn, Pb
Если атом имеет 4 валентных электронов (IVА-
группа), то до завершения октета ему необходимо
4 электрона. В этом случае возможно возникно-
вение четырех ковалентных связей с партнерами
(sp3-гибридизация), что реализуется у С, Si, Ge и α-
Sn при образовании решеток типа алмаза.
1) двухатомных молекул Э2;
2) многоатомных дискретных О3, Э4, Э6, Э8,
где (Э = S, Se, Те);
3) многоатомных гомоцепных S∞, Se∞ и Те∞;
4) Металлического кристалла Ро
13. ПРОСТЫЕ ВЕЩЕСТВА.
IVА-группа: С, Si, Ge, Sn, Pb
Для углерода как элемента второго периода
возможна также sp2- и sp-гибридизация валентных
орбиталей. Это позволяет его атомам объединятся с
себе подобными в полииновые и кумуленовые цепи
(в карбине), слоистые молекулы (в графите),
сферические С60 и С70 (в фуллерене). Такое различие
в структуре приводит к резкому различию свойств
аппотропов.
Алмаз – очень тверд, химически стоек.
Графит- мягок, расслаивается, по химичес-
кой активности уступает алмазу.
Фуллерен - весьма тверд, химически стоек.
Карбин – по твердости превосходит графит,
но уступает алмазу, полупроводник.
14. Элементы, образующие гигантские молекулы
В С Р S
Si As Se
Те
Икосаэдр Элементарная Нормальная структура графита
B12 ячейка алмаза
С, Si
‒С≡С‒С ≡ С‒C ≡ C‒
или =С = С = С = С = С =
КАРБИН: бесконечная нить Расположение атомов в
из атомов углерода кристаллах черного Р, As и Sb.
15. КРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ МЕТАЛЛОВ.
Большинство металлов кристаллизуется в
кубической решетке:
Кристаллические решетки металлов обычно описы-
вают как сочетание катионов металла, связанных
воедино валентными электронами (отрицательно
заряженным «электронным газом»). Электроны
электростатически притягивают катионы, обеспе-
чивая стабильность решетки:
18. КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ РЕШЕТКИ: степень заполнения
Координа- незапол-
Тип упаковки заполненная
ционное ненная
часть, %
число часть, %
Максимально 12 26
74
плотная
Центрированный
8 68 32
куб
Простая 6 52 48
кубическая
Тетраэдрическ 4 34 66
ая (алмаз)
19. ТИПЫ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ РЕШЕТОК
Атомная
Молеку-
Ионная
лярная Ковалентная Металлическая
Частицы,
образующие молекулы ионы атомы атомы
кристаллы
Силы,связы- Ван-дер-
электро- электро-
вающие ковалентные
Вальсовы статические статические
частицы
Прочность
слабая сильная очень сильная разной силы
связи
легкоплавки тугоплавки
Физические очень тугоплавки
мягкие твердые разные
свойства многие очень твердые
растворимы нерастворимы свойства
веществ растворимы
Примеры I2,H2O,CO2 KCl,Na2SO4, алмаз SiO2, металлы
веществ орг.в-ва CO2,CaO BN, SiC
Наличие малые нет нет молекул
нет молекул
молекул молекулы молекул
