1.10. Хімія деяких елементів

Ознаки порівняння

І група

головна підгрупа

(Li, Na, K, Rb, Cs, Fr)

І група

побічна підгрупа

(Сu, Ag, Au)

ІІ група

головна підгрупа

(Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra)

ІІ група

побічна підгрупа

(Zn, Cd, Hg)

1

2

3

4

5

Будова валентного електронного шару

ns¹

(n – 1)d¹⁰ns¹

ns²

(n – 1)d¹⁰ns²

Ступінь окиснення

+1

+1, +2

+2

Zn - +2, Hg - +1, +2

Фізичні властивості простих речовин

Лужні метали дуже м’які, білого кольору з сріблястим блиском.

Метали, червоного (мідь), білого (срібло) та жовтого (золото) кольорів з металевим блиском.

Mg і лужноземельні метали (Ca, Ba) – м’які, білого кольору з сріблястим блиском.

Метали білого кольору з сріблястим блиском, ртуть – срібляста рідина.

Хімічні властивості

простих речовин

Лужні метали дуже активні, сильні відновники.

Малоактивні метали.

Лужноземельні метали – активні, сильні відновники.

Метали середньої активності.

Одержання простих речовин

Електроліз розплавів солей.

Добувають з руд (CuFeS₂, Ag₂S).

Електроліз розплавів солей.

Добувають з руд відновленням та електролізом розчинів

Сполуки

Гідриди – MetH.

Оксиди – Met₂O.

Гідроксиди– MetOH – луги:

тверді кристалічні речовини, типово йонні сполуки, сильні основи.

Солі – типово йонні сполуки, як правило добре розчинні у воді.

Оксиди – MetO, Met₂O.

Гідроксиди – Cu(OH)₂ – основа желеподібна, нестійка на повітрі.

Солі – йонні сполуки, розчинність у воді різна.

Оксиди MetO – основного характеру.

Гідроксиди– Met(OH)₂ –

тверді кристалічні речовини, типово йонні сполуки, основи середньої сили.

Солі – йонні сполуки, розчинність у воді різна.

Оксид (ZnO) і гідроксид (Zn(OH)₂) – амфотерного характеру. Тверді кристалічні речовини, типово йонні сполуки.

Солі – йонні сполуки,

розчинність у воді різна.

Продовження таблиці 1.5

1

2

3

4

5

Находження в природі

Найбільш розповсюджені сполуки натрію:

NaCl – кухонна сіль;

Na₂SO₄·10H₂O – Глауберова сіль;

NaNO₃ – чілійська селітра.

KCl – сильвін;

KCl+NaCl – сильвініт.

CuFeS₂ – мідний колчедан;

Cu₂S – мідний блиск.

Ag₂S – сульфідні руди.

Срібло і золото зустрічаються у самородному стані.

Сполуки кальцію найбільш розповсюджені:

CaCO₃ – крейда, мармур, вапняк;

CaCO₃·MgCO₃ – доломіт;

CaSO₄·H₂O – гіпс.

MgCO₃ – магнезит.

ZnS – цинкова обманка;

ZnCO₃ – галлей.

HgS – кіновар.

Таблиця 1.6 – Хімія елементів ІІІ та ІV груп

Ознаки порівняння

ІІІ група

головна підгрупа

(B, Al, Ga, In, Tl)

ІV група

головна підгрупа

(C, Si, Ge, Sn, Pb)

1

2

2

Будова валентного електронного шару

ns²np¹

ns²np²

Ступінь окиснення

Al - +3

+2, +4, (-4)

Фізичні властивості

простих речовин

Метал алюміній легкий, білого кольору з сріблястим блиском, пластичний.

Карбон – 3 алотропні модифікації (алмаз, графіт, карбін). Аморфний кремній – бурий інертний порошок, алмазоподібна реакційно здатна модифікація – металевий блиск, електропровідність. Олово – сріблясто-білий метал. Свинець – метал голубуватого кольору.

Хімічні властивості

простих речовин

Метал середньої активності, відновник.

Карбон, силіцій – неметали середньої активності.

Свинець досить інертний метал.

Одержання простих речовин

Електроліз розплавів солей.

В природі існують поклади графіту.

Кремній добувають відновленням оксиду і солей силіцію магнієм чи цинком, олово – відновленням SnO₂ коксом, свинець – з сульфідних руд.

Сполуки

Оксид (Al₂O₃) і гідроксид (Al(OH)₃) – амфотерного характеру. Тверді кристалічні речовини, типово йонні сполуки.

Солі – йонні сполуки, розчинність у воді різна.

Оксиди – неMetO, неMetO₂ – кислотного характеру. Гідроксиди – H₂SiO₃, H₂СO₃, – слабкі кислоти, нестійкі.

MetO, Met(OH)₂ – амфотерні: MetO₂, Met(OH)₄ – основні.

Находження в природі

Гірські породи – алюмосилікати.

Al₂O₃·nSiO₂ – глини;

Al₂O₃·nH ₂O – боксити;

Na₃AlF₆ – кріоліт.

Карбон находіт до складу кам’яного вугілля, нафти. природних газів.

CaCO₃ – крейда, мармур, вапняк;

CaCO₃·MgCO₃ – доломіт;

MgCO₃ – магнезит.

SiO₂ – пісок, кварц; силікати.

PbS – свинцевий блиск.

Таблиця 1.7 – Хімія елементів V та ІV груп

Ознаки порівняння

V група

головна підгрупа

(N, P, As, Sb, Bi)

VІ група

головна підгрупа

(O, S, Se, Te, Po)

1

2

3

Будова валентного електронного шару

ns²np³

ns²np⁴

Ступінь окиснення

+2, +3, +4, +5.

Оксисен – 2, Сульфур – 2, +4, +6.

Фізичні властивості

простих речовин

Азот – безбарвний газ без запаху.

Алотропні модифікації фосфору – білий, червоний, чорний фосфор.

Миш’як – метал.

О₂ – безбарвний газ без запаху. Алотропна модифікація оксигену – озон О₃ – безбарвний газ з запахом свіжості.

Алотропні модифікації сульфуру – сірка ромбічна, пластична, кристалічна.

Хімічні властивості

простих речовин

Атоми неметалевих елементів можуть віддавати від одного до п’яти електронів в реакціях з простими і складними речовинами.

Кисень і сірка – активні неметали.

Одержання простих речовин

Азот одержують ректифікацією повітря.

Фосфор одержують електротермічним методом з суміші кальцій фосфату, піску та коксу.

Кисень добувають електролізом води, ректифікацією повітря.

Сірку добувають з руд або з самородної сірки.

Сполуки

Оксиди Нітрогену і Фосфору – кислотні оксиди.

Кислоти: HNO₃, HNO₂, H₃PO_4.

NH₃ – амоніак.

Солі: Са₃(РО₄)₂ – “фосфоритна мука”;

Са₃(РО₄)₂ + 2Н₂SO₄ = Са(H₂РО₄)₂ + 2CaSO₄ – суперфосфат;

Са₃(РО₄)₂ + 4Н₃РО₄ = 3Са(H₂РО₄)₂ – подвійний суперфосфат;

Са(ОН)₂ + Н₃РО₄ = СаНРО₄ + 2Н₂О – преципітат;

3NH₃ + Н₃РО₄ = NH₄H₂PO₄ + (NH₄)₂HPO₄ – амофос.

H₂S – безбарвний газ з неприємним запахом, токсичний, сильний відновник.

SO₃, SO₂ – безбарвні гази з різким запахом, кислотні оксиди, ангідриди відповідних кислот.

H₂SO₄ – сильна кислота, H₂SO₃ – слабка кислота.

Находження в природі

Азот – 78,16% повітря;

NаNO₃ – чилійська селітра.

Са₃(РО₄)₂ – фосфорит;

3Са₃(РО₄)₂·СаF₂ – апатит.

Кисень – 23% за масою повітря.

Самородна сірка;

FeS₂ – пірит, залізний колчедан;

ZnS – цинкова обманка;

Cu₂S – мідний блиск.

Ознаки порівняння

VІІ група

головна підгрупа

(F, Cl, Br, I, At)

VІІІ група

побічна підгрупа

(Fe, Ru, Os)

1

2

3

Будова валентного електронного шару

ns²np⁴

ns²np⁶(n – 1)d⁶

Ступінь окиснення

-1, +1, +3, +5,+7.

Fe – +2, +3

Фізичні властивості

простих речовин

Сl₂ – жовтий токсичний газ,

Br₂ – коричнева рідина,

І₂ – чорно-фіолетова кристалічна речовина.

Розчинність у воді знижується від хлору до брому.

Залізо – сріблясто білий метал, легко намагнічується, має добру електро- і теплопровідність.

Хімічні властивості

простих речовин

Найактивніші неметали.

Залізо досить активний метал, тому взаємодіє з більшістю простих і складних речовин.

Одержання простих речовин

Хлор одержують електролізом натрій хлориду.

Бром і йод одержують з відповідних солей.

Залізо отримують шляхом відновлення воднем його оксидів або хлоридів.

Сполуки

Водний розчин НСl – хлоридна кислота, яка має характерні властивості сильних кислот.

СаСl(ОСl) – хлорне вапно, дуже сильний окисник.

Властивості бромідної кислоти аналогічні властивостям хлоридної, але ця кислота більш сильна (більш сильний відновник).

FeO, Fe₂O₃ – основні оксиди.

Fe(OН)₂, Fe(OН)₃ – основи.

Находження в природі

NaCl – кам’яна сіль;

КСl·NaCl – сильвініт.

Бром входить до складу цих руд, як домішки.

FeS₂ – пірит, залізний колчедан;

Fe₃O₄ – магнітний залізняк;

Fe₂O₃ – червоний залізняк;

Fe₂O₃·3Н₂О – бурий залізняк