ЕГЭ. Закономерности изменений свойств элементов в периодической таблице и их соединений

Как изменяются свойства элементов в главных подгруппах?

Неметаллические свойства определяются способностью атомов притягивать (принимать) электроны. Эта способность уменьшается в группах сверху вниз. Почему? Это легче всего понять, посмотрев на следующую картинку.

Источник: [3], стр. 13.

 

Как мы видим, радиусы атомов сверху вниз увеличиваются (так как увеличивается число заполненных электронных слоев), внешние электроны находятся все дальше и дальше от ядра, притяжение к положительно заряженному ядру атома уменьшается. Поэтому и уменьшается способность атомов принимать (притягивать) электроны. Следовательно, неметалличесике свойства простых веществ, образованных этими элементами, в главных подгруппах сверху вниз также уменьшаются. 

 

Металлические свойства меняются в противоположную сторону, т.е. они возрастают в группах сверху вниз. Это объясняется тем, что чем больше радиус атома, тем легче атому отдавать электроны и тем выше металлические свойства (которыми и определяются основные свойства соединений).

 

Как изменяются свойства оксидов и гидроксидов в группах сверху вниз?

Кислотные свойства оксидов и гидроксидов определяются неметаллическими свойствами простых веществ, образованных их центральными элементами. Т.е. если их неметаллические свойства в группе сверху вниз ослабевают, то и кислотные свойства их соединений (оксидов и гидроксидов) также будут ослабевать. 

Основные свойства оксидов и гидроксидов изменяются в противоположную сторону, т.е. в группах сверху вниз они усиливаются.

В качестве примера рассмотрим ряд HNO3, H3PO4, H3AsO4. Согласно рассуждениям выше, кислотные свойства в этом ряду ослабевают, так как ослабевают неметаллические свойства в ряду N → P → As (по группе сверху вниз).

 

Кислотные свойства водородных соединений (бескислородных кислот)

Рассмотрим ряд соединений (а точнее их водные растворы): HF, HCl, HBr, HI. Двигаясь по группе сверху вниз, размер атомов F, Cl, Br, I увеличивается (так как растет число электронных слоев). В результате чего связь H-Г (Г - галоген) ослабевает и удлиняется. Так как эта связь становится слабее (в группе сверху вниз), кислота становится сильнее (так как становится все проще и проще отщепить протон).

 

Как изменяются свойства элементов по периоду?

По периоду наблюдаем увеличение зарядов ядер атомов и, следовательно, увеличение числа электронов на внешнем уровне. Это приводит к усилению взаимодействяи внешней оболочки с ядром и к уменьшению атомного радиуса:

Источник: [3], стр. 13.

 

Неметаллические свойства определяются способностью атомов притягивать электроны. Так как внешние электроны вдоль периода слева направо сильнее притягиваются к ядру, им легче принимать недостающие электроны, а отдавать сожнее. Поэтому неметаллические свойства увеличиваются, а металлические, наоброт, уменьшаются.

Кисотные свойства оксидов и гидроксидов определяются неметаллическими свойствами образующих их элементов. Следовательно, наблюдаем ослабление по периоду основных свойств оксидов и гидроксидов и усиление их кислотных свойств.

 

Кислотные свойства водородных соединений неметаллов по периоду слева направо также увеличиваются, так как неметаллические свойства их элементов возрастают. Например, в ряду NH3, H2O, HF наблюдается усиление кислотных свойств.

 

Кислотные свойства кислородсодержащих кислот в зависимости от степени окисления центрального элемента

Полярность связи O-H играет ключевую роль в определении кислотных свойств кислородсодержащих кислот. Она в свою очередь зависит от центрального атома (его способности притягивать электроны) и от количества негидроксильных атомов кислорода. В нашем случае центральные атомы одинаковые, т.е. все зависит от негидроксильных атомов кислорода. Чем больше таких атомов, тем сильнее они оттягивают электронную плотность со связи O-H, делая её более полярной, а кислоту более сильной. 

 

В качестве примера рассмотрим ряд кислородсодержащих кислот хлора.

Согласно рассуждениям выше, сила кислот сверху вниз увеличивается: HClO и HClO2 - слабые, а HClO3 и HClO4 - сильные кислоты.

 

Аналогично, серная кислота является более сильной, чем сернистая.