Сравнение свойств элементов
Сравнивать свойства элементов удобно по их положению в периодической системе: сначала определите период и группу, затем установите направление изменения свойства и только после этого расположите элементы по возрастанию или убыванию. В этой теме используются знания о периодической системе и строении атома, а также правила из страницы изменение свойств элементов в периодах и группах.
1. Что именно сравнивают
В экзаменационных заданиях чаще всего сравнивают атомный радиус, электроотрицательность и металлические свойства. Эти характеристики связаны с числом электронных слоёв, притяжением электронов к ядру и способностью атома отдавать электроны.
Атомный радиус — условная величина, характеризующая размер атома. В школьном приближении он определяется числом электронных слоёв и притяжением внешних электронов к ядру.
Электроотрицательность — способность атома притягивать к себе общие электронные пары в химической связи. В периоде она обычно увеличивается слева направо, а в группе уменьшается сверху вниз.
Металлические свойства — способность атомов легко отдавать внешние электроны. Чем легче атом отдаёт электроны, тем сильнее выражены его металлические свойства.
Для точного сравнения сначала определите, находятся ли элементы в одном периоде, одной группе или в разных периодах и группах. Номер периода показывает число занятых электронных слоёв. У элементов главных подгрупп номер группы помогает оценить число валентных электронов; подробнее это разобрано на странице валентные электроны элементов главных подгрупп.
2. Как меняется атомный радиус
В пределах одного периода заряд ядра возрастает слева направо, а число электронных слоёв остаётся одинаковым. Ядро сильнее притягивает электроны, поэтому атомный радиус уменьшается.
В пределах одной группы сверху вниз добавляются новые электронные слои. Внешний электрон находится дальше от ядра, поэтому атомный радиус увеличивается. Экранирование внутренних электронов дополнительно ослабляет притяжение; его роль объясняется на странице экранирующий эффект.
Атомный радиус увеличивается при движении влево по периоду и вниз по группе. Самые большие атомные радиусы находятся в левой нижней части периодической системы, а самые маленькие — в правой верхней части.
При сравнении ионов нужно быть осторожным: радиус катиона обычно меньше радиуса соответствующего атома, а радиус аниона — больше. Однако в заданиях на сравнение элементов обычно рассматривают именно нейтральные атомы.
3. Электроотрицательность и металлические свойства
Электроотрицательность изменяется противоположно атомному радиусу. В периоде слева направо эффективное притяжение внешних электронов усиливается, поэтому электроотрицательность возрастает. В группе сверху вниз внешние электроны удаляются от ядра и сильнее экранируются, поэтому электроотрицательность уменьшается.
Электроотрицательность увеличивается при движении вправо по периоду и вверх по группе. В школьной модели наиболее электроотрицательным элементом считают фтор.
Металлические свойства изменяются так же, как атомный радиус: усиливаются влево по периоду и вниз по группе. Большой атомный радиус и слабое удерживание внешних электронов облегчают отдачу электронов. Поэтому в левой нижней части таблицы расположены наиболее типичные металлы, а в правой верхней — неметаллы.
В обычном школьном приближении: чем больше атомный радиус, тем сильнее металлические свойства и тем меньше электроотрицательность. Чем меньше радиус, тем сильнее притяжение электронов и тем заметнее неметаллический характер.
Как изменяется электроотрицательность в ряду Na, Mg, Al, Si?
4. Универсальный алгоритм сравнения
- Запишите символы элементов и найдите их положение в периодической системе.
- Определите, в одном ли они периоде или группе. Если элементы находятся в одном периоде, сравнивайте их положение слева направо; если в одной группе — сверху вниз.
- Выберите нужное свойство: радиус, электроотрицательность или металлический характер.
- Вспомните направление изменения свойства. Радиус и металлические свойства возрастают влево и вниз; электроотрицательность — вправо и вверх.
- Расположите элементы в требуемом порядке: по возрастанию или по убыванию.
- Проверьте ответ: не перепутаны ли направление стрелки и порядок записи.
| Свойство | В периоде слева направо | В группе сверху вниз | Где усиливается |
|---|---|---|---|
| Атомный радиус | Уменьшается | Увеличивается | Влево и вниз |
| Электроотрицательность | Увеличивается | Уменьшается | Вправо и вверх |
| Металлические свойства | Уменьшаются | Увеличиваются | Влево и вниз |
| Неметаллические свойства | Увеличиваются | Уменьшаются | Вправо и вверх |
5. Разобранный пример: ряд Al, Si, P
Рассмотрим поисковый и экзаменационный тип вопроса: «Как изменяются свойства элементов в ряду Al, Si, P?» Все три элемента находятся в третьем периоде, поэтому их можно сравнить по движению слева направо.
Сравним атомные радиусы, электроотрицательность и металлические свойства элементов Al, Si и P.
Следовательно, в этом ряду алюминий проявляет наиболее сильные металлические свойства и имеет наибольший радиус из трёх элементов, а фосфор обладает наибольшей электроотрицательностью и наиболее выраженными неметаллическими свойствами. Положение кремния промежуточное; поэтому его называют элементом с переходным характером между металлами и неметаллами. Подробнее граница рассматривается на странице граница металлов и неметаллов.
Показать краткий ответ Ответ
Радиус: \(r(\mathrm{Al}) > r(\mathrm{Si}) > r(\mathrm{P})\). Электроотрицательность: \(\chi(\mathrm{Al}) < \chi(\mathrm{Si}) < \chi(\mathrm{P})\). Металлические свойства: \(M(\mathrm{Al}) > M(\mathrm{Si}) > M(\mathrm{P})\).
6. Сравнение элементов в разных периодах и группах
Если элементы не лежат в одном периоде или одной группе, используйте общее направление в таблице. Элемент, расположенный заметно левее и ниже другого, обычно имеет больший радиус и более сильные металлические свойства. Элемент, расположенный правее и выше, обычно имеет большую электроотрицательность.
Если один элемент находится правее, но выше другого, направления конкурируют. Тогда нужно учитывать конкретное положение, число электронных слоёв и, при необходимости, строение атома. Для этого полезны страницы эффективный заряд ядра и атомный объём. В простых заданиях элементы обычно подбирают так, чтобы направление определялось однозначно.
1. Путают радиус и электроотрицательность: у них противоположные направления изменения. 2. Считают, что все свойства растут слева направо. 3. Игнорируют номер периода: спуск вниз добавляет электронный слой. 4. Записывают правильную последовательность, но не тот порядок — по возрастанию вместо убывания. 5. Переносят правила для атомов на ионы без проверки заряда.
Представьте стрелки на таблице: радиус и металл — влево и вниз; электроотрицательность и неметалл — вправо и вверх. Эти две пары направлений противоположны.
Quick-test
Проверьте себя
Главное
- Атомный радиус увеличивается влево по периоду и вниз по группе.
- Электроотрицательность увеличивается вправо по периоду и вверх по группе.
- Металлические свойства усиливаются влево и вниз; неметаллические — вправо и вверх.
- Для сравнения сначала определите положение элементов, затем направление изменения нужного свойства.
- В ряду Al, Si, P: радиус и металлические свойства уменьшаются, а электроотрицательность увеличивается.