1.2.4 Общая характеристика неметаллов IVA – VIIA групп в связи с их положением в Периодической системе химических элементов Д.И.Менделеева и особенностями строения их атомов

Группы

↓ Периоды

I

III

IV

V

VI

VII

VIII

1

H водород

Не  гелий

2

В

бор

C углерод

N

азот

O кислород

F

 фтор

Ne неон

3

Si  кремний

P фосфор

S 

сера

Cl 

хлор

Ar  аргон

4

As

мышьяк

Se

селен

Br

бром

Kr

криптон

5

Te

теллур

I

йод

Xe

ксенон

6

At

астат

Rn

радон

Углерод (C)

Расположение в Периодической таблице

• 2 период;
• IV группа главная подгруппа;
• порядковый номер 6.

Особенности строения атома

• 2 энергетических уровня;
• 4 электрона на внешнем уровне;
• заряд ядра (Z), количество протонов (Np+) и электронов (Ne¯ ) равно 6.

Электронная конфигурация 

в основном состоянии: 1s²  2s²2p² (2 неспаренных электрона)

в возбужденном состоянии: 1s² 2s¹2p³ (4 неспаренных электрона)

Типы гибридизации^*

sp³, sp², sp.

Степень окисления

от -4  до +4

Валентные возможности

II – СО, СН₂

IV – CH₄, СО₂

Взаимодействие с элементами

• из галогенов^** только со фтором;
• с кислородом при нагревании, образуя оксиды;
• с металлами, образуя карбиды;
• из нМ не реагирует с азотом и фосфором;
• реакция раскаленного угля и водяного пара образует оксид углерода (II) СО_2.

Кремний (Si)

Расположение в Периодической таблице

• 3 период;
• IV группа главная подгруппа;
• порядковый номер 14.

Особенности строения атома

• 3 энергетических уровня;
• 4 электрона на внешнем уровне;
• заряд ядра (Z), количество протонов (Np+) и электронов (Ne¯ ) равно 14.

Электронная конфигурация 

в основном состоянии: 1s²  2s²2p⁶ 3s² 3p²      

в возбужденном состоянии: 1s²  2s²2p⁶  3s¹3p³

Степень окисления

-4, 0, +4

Валентные возможности

II – Si₂О

IV – SiО₂, SiО₄.

Взаимодействие с элементами

• с галогенами: в обычных условиях только со фтором, в качестве восстановителя; при нагревании с хлором;
• с нМ: азотом, бором и углеродом при очень высокой t; с кислородом при нагревании, образуя оксиды; с водородом не взаимодействует;
• с металлами, как окислитель, образуя силициды;
• из кислот взаимодействует только со смесью азотной и плавиковой кислот;
• растворяется в щелочах, образуя силикат и водород.

Азот (N)

Расположение в Периодической таблице

• 2 период;
• V группа главная подгруппа;
• порядковый номер 7.

Особенности строения атома

• 2 энергетических уровня;
• 5 электронов на внешнем уровне;
• заряд ядра (Z), количество протонов (Np+) и электронов (Ne¯ ) равно 7.

Электронная конфигурация 

в основном состоянии: 1s²  2s²2p³  

в возбужденном состоянии быть не может, так как на энергетическом уровне нет d-подуровня

Типы гибридизации

sp³, sp², sp.

Степень окисления

от -3  до +5

Валентные возможности

I, II, III и IV

Взаимодействие с элементами

• с металлами только при высокой t, а в обычных условиях только с литием, образуя нитрид Li₃N;
• с водородом только при высокой t, образуя аммиак 2NH₃ (относится к реакции соединения, каталитической, окислительно-восстановительной);
• с кислородом при t электронной дуги, образуя оксиды азота;
• не реагирует с серой, фосфором, углеродом и еще некоторыми нМ; с водой; со щелочами, с галогенами непосредственно.

Фосфор (Р)

Расположение в Периодической таблице

• 3 период;
• V группа главная подгруппа;
• порядковый номер 15.

Особенности строения атома

• 3 энергетических уровня;
• 5 электронов на внешнем уровне;
• заряд ядра (Z), количество протонов (Np+) и электронов (Ne¯ ) равно 15.

Электронная конфигурация 

в основном состоянии: 1s²  2s²2p⁶ 3s² 3p³      

в возбужденном состоянии: 1s²  2s²2p⁶  3s²3p³3d¹

Степень окисления

-3, 0, +3, +5

Валентные возможности

III, V 

Взаимодействие с элементами

• со многими нМ;
• с металлами при нагревании, образуя фосфиды, например, Mg₃P₂;
• с щелочами при нагревании;
• не взаимодействует с водой.

Мышьяк (As)

Расположение в Периодической таблице

• 4 период;
• V группа главная подгруппа;
• порядковый номер 33.

Особенности строения атома

• 4 энергетических уровня;
• 5 электронов на внешнем уровне;
• заряд ядра (Z), количество протонов (Np+) и электронов (Ne¯ ) равно 33.

Электронная конфигурация 

в основном состоянии: 1s²  2s²2p⁶  3s²3p⁶ 3d¹⁰    4s²4p³

в возбужденном состоянии: 1s²  2s²2p⁶  3s²3p⁶ 3d¹⁰   4s¹4p³4d¹

Степень окисления

-3, 0, +3, +5

Валентные возможности

III, V 

Взаимодействие с элементами

• в чистом виде инертен, реагирование возможно если на As действуют окислители;
• при нагревании реагирует с галогенами;
• с кислородом – в обычных условиях легко окисляется, а при нагревании порошок As воспламеняется, образуя оксид As₂O₃;
• с металлами и водородом проявляет окислительные свойства, к примеру: 6Ca +As₄ = 2Ca₃As₂

Кислород (О)

Расположение в Периодической таблице

• 2 период;
• VI группа главная подгруппа;
• порядковый номер 8.

Особенности строения атома

• 2 энергетических уровня;
• 6 электронов на внешнем уровне;
• заряд ядра (Z), количество протонов (Np+) и электронов (Ne¯ ) равно 8.

Электронная конфигурация 

в основном состоянии: 1s²  2s²2p⁴

Типы гибридизации

sp³, sp².

Степень окисления

-2, 0    

Валентные возможности

II

Взаимодействие с элементами

• реагирует практически со всеми металлами и неметаллами, образуя оксиды;
• не реагирует с благородными газами.

Сера (S)

Расположение в Периодической таблице

• 3 период;
• VI группа главная подгруппа;
• порядковый номер 16.

Особенности строения атома

• 3 энергетических уровня;
• 6 электронов на внешнем уровне;
• заряд ядра (Z), количество протонов (Np+) и электронов (Ne¯ ) равно 16.

Электронная конфигурация 

 в основном состоянии: 1s²  2s²2p⁶ 3s²3p⁴

в возбужденном состоянии:  1s²  2s²2p⁶ 3s²3p³3d¹ (IV валентность); 1s²  2s²2p⁶ 3s¹3p³3d² (VI валентность)

Типы гибридизации

sp³d

Степень окисления

-2, 0, +4, +6

Валентные возможности

II, IV, VI

Взаимодействие с элементами

• со всеми металлами кроме золота, как окислитель, образуя сульфиды, например, CuS;
• со всеми Нм, кроме азота, йода;
• с водородом при нагревании, как окислитель;
• с кислородом горит синеватым огнем, образуя оксиды;
• с соединениями элементов реагирует как восстановитель;
• не реагирует с благородными газами;
• из нМ не реагирует с азотом и фосфором;
• реакция раскаленного угля и водяного пара образует оксид углерода (II) СО_2.

Селен (Sе)

Расположение в Периодической таблице

• 4 период;
• VI группа главная подгруппа;
• порядковый номер 34.

Особенности строения атома

• 4 энергетических уровня;
• 6 электронов на внешнем уровне;
• заряд ядра (Z), количество протонов (Np+) и электронов (Ne¯ ) равно 34.

Электронная конфигурация 

 в основном состоянии: 1s²  2s²2p⁶  3s²3p⁶3d¹⁰    4s²4p⁴

в возбужденном состоянии:  1s²  2s²2p⁶  3s²3p⁶3d¹⁰    4s²4p³4d¹

Степень окисления

-2, 0, +2, +4, +6

Валентные возможности

II, IV, VI

Взаимодействие с элементами

• при обычных условиях устойчив;
• не реагирует с кислородом, водой, соляной и разбавленной серной кислотами;
• в конц.азотной кислоте, щелочах хорошо растворяется.

Теллур (Те)

Расположение в Периодической таблице

• 5 период;
• VI группа главная подгруппа;
• порядковый номер 52.

Особенности строения атома

• 5 энергетических уровней;
• 6 электронов на внешнем уровне;
• заряд ядра (Z), количество протонов (Np+) и электронов (Ne¯ ) равно 52.

Электронная конфигурация 

 в основном состоянии: 1s²  2s²2p⁶  3s²3p⁶3d¹⁰    4s²4p⁶4d¹⁰  5s²5p⁴

в возбужденном состоянии:  1s²  2s²2p⁶  3s²3p⁶3d¹⁰    4s²4p⁶4d¹⁰  5s¹5p⁵

Степень окисления

-2, 0, +2, +4, +6

Валентные возможности

II, IV, VI

Взаимодействие с элементами

• охотно взаимодействует со многими металлами и галогенами;
• с водой при нагревании до 100 °C;
• растворяется в щелочах;
• с водородом при нагревании;
• с азотной и серной кислотами легко вступает в реакцию, а в разбавленной соляной кислоте растворяется плохо;
• с кислородом при комнатной t, образуя оксид TeO₂, при нагреве теллур сгорает образуя более прочный оксид.

Фтор (F)

Расположение в Периодической таблице

• 2 период;
• VII группа главная подгруппа;
• порядковый номер 9.

Особенности строения атома

• 2 энергетических уровня;
• 7 электронов на внешнем уровне;
• заряд ядра (Z), количество протонов (Np+) и электронов (Ne¯ ) равно 9.

Электронная конфигурация 

 в основном состоянии: 1s²  2s²2p³  

в возбужденном состоянии, как и в основном 1s²  2s²2p³

Степень окисления

-1, 0

Валентные возможности

I

Взаимодействие с элементами

• реагирует со всеми элементами, кроме гелия, неона и аргона.

Хлор (Cl)

Расположение в Периодической таблице

• 3 период;
• VII группа главная подгруппа;
• порядковый номер 17.

Особенности строения атома

• 3 энергетических уровня;
• 7 электронов на внешнем уровне;
• заряд ядра (Z), количество протонов (Np+) и электронов (Ne¯ ) равно 17.

Электронная конфигурация 

 в основном состоянии: 1s²  2s²2p⁶ 3s²3p⁵

в возбужденном состоянии:

первом: 1s²  2s²2p⁶ 3s²3p⁴3d¹

втором: 1s²  2s²2p⁶ 3s²3p³3d²

третьем: 1s²  2s²2p⁶ 3s¹3p³3d³

Типы гибридизации

sp³d

Степень окисления

-1, 0, +1, +3, +5, +7

Валентные возможности

I, III, V, VII

Взаимодействие с элементами

• практически со всеми металлами, с некоторыми из них только при влажности или нагревании;
• со всеми Нм, кроме азота, углерода, кислорода, инертных газов непосредственно;
• с водородом, образуя важнейшее соединение галогенов – хловородород HCl;

Бром (Br)

Расположение в Периодической таблице

• 4 период;
• VII группа главная подгруппа;
• порядковый номер 35.

Особенности строения атома

• 4 энергетических уровня;
• 7 электронов на внешнем уровне;
• заряд ядра (Z), количество протонов (Np+) и электронов (Ne¯ ) равно 35.

Электронная конфигурация 

 в основном состоянии: 1s²  2s²2p⁶  3s²3p⁶3d¹⁰  4s²4p⁵

в возбужденном состоянии:

первом: 1s²  2s²2p⁶  3s²3p⁶3d¹⁰  4s²4p⁴4d¹

Степень окисления

-1, 0, +1, +3, +5, +7

Валентные возможности

I, III, V, VII

Взаимодействие с элементами

• непосредственно со всеми нМ, кроме азота, углерода, кислорода и инертных газов;
• со многими металлами;
• с щелочами, образуя бромиды при холоде или броматы.

Йод (I)

Расположение в Периодической таблице

• 5 период;
• VII группа главная подгруппа;
• порядковый номер 53.

Особенности строения атома

• 5 энергетических уровней;
• 7 электронов на внешнем уровне;
• заряд ядра (Z), количество протонов (Np+) и электронов (Ne¯ ) равно 53.

Электронная конфигурация 

 в основном состоянии: 1s²  2s²2p⁶  3s²3p⁶3d¹⁰  4s²4p⁶4d¹⁰   5s²5p⁵

в возбужденном состоянии:

первом: 1s²  2s²2p⁶  3s²3p⁶3d¹⁰  4s²4p⁴4d¹   5s¹5p⁶

Степень окисления

-1, 0, +1, +3, +5, +7

Валентные возможности

I, III, V, VII

Взаимодействие с элементами

• с металлами с выделением теплоты, образуя йодиды, к примеру, HgI₂;
• с водородом при нагревании, образуя йодоводород 2HI, являющийся восстановителем;
• с водой реагирует частично.

Астат (At)

Расположение в Периодической таблице

• 6 период;
• VII группа главная подгруппа;
• порядковый номер 85.

Особенности строения атома

• 6 энергетических уровней;
• 7 электронов на внешнем уровне;
• заряд ядра (Z), количество протонов (Np+) и электронов (Ne¯ ) равно 85.

Электронная конфигурация 

в основном состоянии: 1s²  2s²2p⁶  3s²3p⁶3d¹⁰  4s²4p⁶4d¹⁰   5s²5p⁶5d¹⁰   6s²6p⁵

Степень окисления

-1, 0, +1, +5

Валентные возможности

I, V