Общая характеристика химических элементов

Современная химия связана с другими науками, в результате чего возникают пограничные области науки: биохимия, агрохимия, космохимия, радиохимия и др.

Достижения современной химии являются стимулом интенсивного роста химической промышленности, играют важную роль в научно-техническом прогрессе всех отраслей народного хозяйства. Химия играет важную роль в решении наиболее актуальных и перспективных проблем современного общества (увеличение эффективности и безопасности искусственных удобрений для повышения урожайности сельскохозяйственной продукции и проблема синтеза продуктов питания из непродовольственного сырья; освоение океанических источников сырья; разработка и создание новых источников энергии; синтез новых веществ и композиций, необходимых для решения задач в будущем; охрана окружающей среды). См №2, с334. Объектом изучения в химии являются химические элементы и их соединения.

Химическим элементом называют совокупность атомов с одинаковым зарядом ядер. В свою очередь, атом - наименьшая частица химического элемента, сохраняющая все его химические свойства. Таким образом, каждому химическому элементу соответствует определённый вид атомов. См. №3, с11. Молекулой называют наименьшую частицу индивидуального вещества, способную к самостоятельному существованию, обладающую его основными химическими свойствами и состоящую из одинаковых или различных атомов.

Молекулы могут быть одно-, двухи многоатомными. Они являются составными частицами вещества. Если молекулы состоят из одинаковых атомов, то вещество называют простым или элементарным, например He , Ar , H 2 , O 2 , O 3 , S 4 , P 4 . Простое вещество является формой существования химического элемента в свободном состоянии. См. №3, с11 – с12. Если молекула вещества состоит из разных атомов, то вещество называют сложным (или химическим соединением), например CO , H 2 O , NH 3 , H 3 PO 4 . Любое вещество характеризуется определённым составом (природой и числом атомов в его молекуле), строением (пространственным расположением атомов в молекуле) и определёнными физическими и химическими свойствами. См. №3, с12. Химические свойства вещества характеризуют его способность участвовать в химических реакциях, то есть в процессах превращения одних веществ в другие. Для понимания этих свойств необходимо знать состав и строение веществ. См. №3, с12. Всю таблицу Менделеева можно разделить на металлы, неметаллы и амфотерные вещества.

Металлы - простые вещества, характеризующиеся способностью отдавать электроны, расположенные на внешнем энергетическом уровне (валентные электроны) и переходить в положительно заряженные ионы.

Практически все металлы обладают высокой электрои теплопроводностью, способностью хорошо отражать световые волны (чем и обуславливается их блеск и непрозрачность), пластичностью. В твёрдом состоянии обычно имеют кристаллическое строение. Связь между атомами в металле осуществляется валентными электронами, которые свободно перемещаются в кристаллической решётке, образуемой положительно заряженными ионами металла. Из 107 элементов периодической системы, 83 элемента являются металлами.

Многие эксплуатационные свойства металлов зависят не только от их химических свойств, но и от структуры, которую они приобретают в результате способов получения и последующей обработки. Это создаёт возможности широкого изменения свойств металлов и делает их важнейшими конструкционными, электротехническими, механическими и другими материалами. На сегодняшний день, металлы находят широкое применение в различных областях техники.

Неметаллы - простые вещества, не обладающие ковкостью, металлическим блеском, являются плохими проводниками тепла и электричества. Для атомов неметаллов преимущественно характерна способность присоединять электроны, т.е. превращаться в отрицательно заряженные ионы. К неметаллам относятся 22 элемента: H , B , C , Si , N , P , As , O , S , Se , Te , галогены и благородные газы.

Оксиды неметаллов носят кислотный характер, им соответствуют кислородсодержащие кислоты.

Амфотерные вещества - вещества, которым свойственно проявлять как кислотные, так и основные свойства.

Амфотерное вещество, реагируя, например, с сильным основанием, может проявить кислотные свойства, в то же время, это же вещество, реагируя с сильной кислотой, может проявить основные свойства. См №2, с273, с279, с225. Рассмотрим периодическую систему химических элементов. Она создана на основании периодического закона.

Таблица состоит из 7 периодов и 8 групп.

Периоды – горизонтальные ряды таблицы, они подразделяются на большие и малые. В мылах периодах находится 2 элемента (1-й период), либо 8 элементов (2-й и 3-й периоды), в больших периодах – 18 элементов (4-й и 5-й) или 32 элемента (6-й период). 7-й период пока не закончен. Любой период начинается с типичного металла, а заканчивается типичным неметаллом и благородным газом. См №1, с271. Вертикальные столбцы называются группами элементов.

Каждая группа делится на две подгруппы – главную и побочную.

Подгруппа – совокупность элементов, являющимися химическими аналогами. Часто элементы подгруппы обладают высшей степенью окисления, соответствующей номеру группы. См №1, с271. В главных подгруппах химические свойства элементов могут меняться в широком диапазоне от неметаллических к металлическим. В побочных подгруппах свойства элементов меняются не так быстро. См №1, с271. В Периодической системе типичные металлы расположены в I группе ( Li - Fr ), II ( Mg - Ra ) и III ( In , Tl ). Неметаллы расположены в VII группе ( F - AT ), VI ( O - Te ), IV ( N - AS ), III ( B ). Некоторые элементы главных подгрупп ( Be , Al и др.), как и многие элементы побочных подгрупп проявляют как металлические, так и неметаллические свойства, т.е. являются амфотерными. См №1, с271. Для некоторых элементов главных подгрупп применяют групповые названия: I ( Li - Fr ) – щелочные металлы, II ( Ca - Ra ) – щелочноземельные металлы, VI ( O - Po ) – халькогены, VII ( F - At ) – галогены, VIII ( He - Rn ) – благородные газы. См №1, с271. Оксиды Оксиды – сложные вещества, молекулы которых состоят их двух элементов, одним из которых является кислород. По химическим свойствам делятся на 3 группы: основные, кислотные и амфотерные.

Основные оксиды образованы только металлами ( CaO , K 2 O , CuO CrO ). Оксиды щелочных и щелочноземельных металлов образуют основания при взаимодействии с водой: CaO + H 2 O = Ca ( OH ) 2 Оксиды других металлов с водой не взаимодействуют и основания получают из соответствующих солей: FeSO 4 +2 NaOH = Fe ( OH ) 2 + Na 2 SO 4 . Основные оксиды реагируют с кислотными оксидами и кислотами, образуя при этом соли: Na 2 O + SO 3 = Na 2 SO 4 ; CuO +2 HCl = CuCl 2 + H 2 O . Кислотные оксиды образуются неметаллами ( SO 3 , P 2 O 5 , CO 2 ) и металлами, проявляющими высокую степень окисления ( Mn 2 O 7 , CrO 3 ). Многие кислотные оксиды образуют кислоты при взаимодействии с водой: P 2 O 5 +3 H 2 O = 2 H 3 PO 4 ; Некоторые из них не реагируют с водой и кислоты получаются из соответствующих солей.

Кислотные оксиды взаимодействуют с осн6овными оксидами и основаниями, образуя при этом соли: CO 2 +3 NaOH = Na 2 CO 3 + H 2 O . Амфотерные оксиды, в зависимости от условий, проявляют как кислотные, так и основные свойства, реагируют с кислотами и основаниями. К ним относят ряд оксидных металлов ( Al 2 O 3 , ZnO , Cr 2 O 3 и др.): Cr 2 O 3 +6HCl = 2CrCl 3 +3H 2 O; Cr 2 O 3 +2NaOH = 2NaCrO 2 +H 2 O Все три типа оксидов являются солеобразующими. Также имеется особая группа оксидов, которая не проявляет ни кислотных, ни основных свойств. Их называют «Безразличными». К ним относятся: N 2 O , NO , SiO , CO и др. См №2, 276. Гидроксиды Гидроксиды – сложные вещества, образованные атомами некоторых элементов (кроме фтора и кислорода) и гидрооксогруппой ON : X ( OH ) n , где n = [1, 6]; Различают (для n >2) ортои метаформы гидроксидов:

Элемент	Орто-годроксид	Мета-гидроксид
X +III X +IV X +V X +VI	X(OH) 3 X(OH) 4 XO(OH) 3 X(OH) 6	XO(OH) XO(OH) 2 XO 2 (OH) XO 2 (OH) 2

Мета-гидрксиды отличаются меньшим «содержанием воды», т.е. фактически являются орто-гидроксидами после дегидратации.

Кислотные оксиды (кислородсодержащие кислоты) всегда содержат атомы водорода, способные замещаться на атомы металлов.

Большинство типично кислотных гидроксидов находятся в мета-форме. При записи формулы кислотного гидроксида, атомы водорода ставят на первое слева место, учитывая его электролитическую диссоциацию в воде: SO 2 (OH) 2 H 2 SO 4 PO(OH) 3 H 3 PO 4 NO 2 (OH) HNO 3 CO(OH) 2 H 2 CO 3

Названия основных кислородсодержащих кислот и их остатков.
Кислота	Кислотный остаток
H 2 CO 3 – Угольная	CO 3 - Карбонат HCO 3 – Гидрокарбонат
HClO – Хлорноватистая	ClO – Гипохлорит
HClO 2 – Хлористая	ClO 2 – Хлорит
HClO 3 – Хлорноватая	ClO 3 - Хлорат
HClO 4 – Хлорная	ClO 4 – Перхлорат
H 2 CrO 4 – Хромовая	CrO 4 – Хромат
H 2 Cr 2 O 7 – Дихромовая	Cr 2 O 7 - Дихромат
HMnO 4 – Марганцевая	MnO 4 – Перманганат
HNO 2 – Азотистая	NO 2 – Нитрит
HNO 3 – Азотная	NO 3 – Нитрат
NPO 3 – Метафосфорная	PO 3 - Метафосфат
H 3 PO 4 – Ортофосфорная	PO 4 – Ортофосфат H PO 4 – Гидроортофосфат H 2 PO 4 – Дигидроортоффосфат
H 4 P 2 O 7 – Дифосфорная	P 2 O 7 - Дифосфат
H 2 SO 4 – Серная	SO 4 – Сульфат HS O 4 – Гидросульфат
H 2 S 2 O 7 – Дисерная	S 2 O 7 – Дисульфат
H 2 SiO 3 – Метакремниевая	SiO 3 – Метасиликат
H 4 SiO 4 – Ортокремниевая	SiO 4 – Ортосиликат

Основные оксиды содержат гидрооксогруппы, способные замещаться на кислотные остатки. Все основные оксиды находятся в ортоформе, они образованы катионами металлов M n + , где n =1,2 реже 3,4: LiOH - Гидроксид лития Ba ( OH ) 2 - Гидрокид бария Cu ( OH ) 2 - Гидрокид меди ( II ) La ( OH ) 3 - Гидрокид лантана ( III ) Важнейшее химическое свойство основных и кислотных гидроксидов – взаимодействие их между собой с образованием солей (реакция нейтрализации или солеобразования): a) Ca(OH) 2 +H 2 SO 4 ( разб ) = CaSO 2 +2H 2 O b) Ca(OH) 2 +2H 2 SO 4 ( конц ) = Ca(HSO 4 ) 2 +2H 2 O c) 2Ca(OH) 2 + H 2 SO 4 ( разб ) = Ca 2 SO 4 (OH) 2 +2H 2 O В реакции ( a ) протекает полная нейтрализация обоих гидроксидов (после реакции оказываются замещёнными все группы OH и все атомы H ). В реакциях ( b ) и ( c ) – неполная нейтрализация кислотного и основного гидроксидов соответственно (два из четырёх атомов H или групп OH являются замещёнными). См №1, с 298 Соли Соли – сложные вещества, в состав которых входят катионы металлов и анионы кислотных остатков. В том случае, если кислотный остаток не содержит водорода, соли называют средними: CaSO 4 – Сульфат кальция Средние соли являются продуктом полной нейтрализации гидроксидов: 3Ba(OH) 2 +2H 3 PO 4 = Ba 3 (PO 4 ) 2 +6H 2 O Средние соли вступают в реакцию двойного обмена с кислотными и основными гидроксидами и с другими солями: Ag 2 CO 3 +2NO 3 = 2AgNO 3 +CO 2 +H 2 O CuSO 4 +2NaOH = Cu(OH) 2 +Na 2 SO 4 Ca ( NO 3 ) 2 + Na 2 CO 3 = CaCO 3 +2 NaNO 3 Реакции, приведённые выше, являются распространёнными способами получения солей. Кроме того, средние соли образуются при взаимодействии металлов с кислотами: Fe + H 2 SO 4 (разб) = FeSO 4 + H 2 Соли, содержащие кислотные остатки с незамещёнными атомами водорода, называются кислыми: Ca ( HSO 4 ) 2 – гидросульфат кальция Fe ( HCO 3 ) 2 – гидрокарбонат железа ( II ) Кислые соли – продукты неполной нейтрализации гидроксидов: Ba(OH) 2 +2H 3 PO 4 = Ba(H 2 PO 4 ) 2 +2H 2 O Возможна и дальнейшая нейтрализация кислых солей избытком основного гидроксида: Ba(H 2 PO 4 ) 2 +Ba(OH) 2 = 2BaHPO 4 +2H 2 O Сильные кислоты разрушают кислые соли слабых кислот, например: Ba ( H 2 PO 4 ) 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 +2 H 3 PO 4 Соли, содержащие в своём составе гидрооксогруппу, называются основными: Ca 2 SO 4 ( OH ) 2 – дигидроксид-сульфат кальция CoNO 3 ( OH ) – гидроксид-нитрат кобальта ( II ) Основные соли – продукты неполной нейтрализации гидроксидов: Co(OH) 2 +HNO 3 = CoNO 3 (OH)+H 2 O Возможна и дальнейшая нейтрализация основных солей избытком кислотного гидроксида: CoNO 3 (OH)+HNO 3 = Co(NO 3 ) 2 +H 2 O Щелочи разрушают основные соли малорастворимых гидроксидов, если растворимость одного из продуктов меньше, чем растворимость исходной соли: CoNO 3 (OH)+NaOH = Co(OH) 2 +NaNO 3 См №1, с 298-299 Заключение Таким образом, в своём реферате я повторил общую характеристику химических элементов и их соединений. В моём реферате кратко описаны: простые и сложные вещества, металлы и неметаллы, их положение в периодической системе, также описаны оксиды, гидроксиды, соли, их состав, номенклатура, классификация и способы получения.

оценка жилой недвижимости в Смоленске
оценка стоимости дачи в Курске
оценка стоимости зданий в Твери