Закономерности изменения свойств элементов
Свойства химических элементов закономерно изменяются в периодической системе: в периодах — слева направо, а в группах — сверху вниз. Главное для экзамена — уметь определить, как меняются металлические и неметаллические свойства, и сравнить элементы по их положению в таблице.
Основные понятия
Металлические свойства — это способность атомов отдавать электроны и превращаться в положительно заряженные ионы — катионы. Чем легче атом отдаёт внешние электроны, тем сильнее выражены его металлические свойства.
Неметаллические свойства — это способность атомов принимать электроны или притягивать их в химической связи. Чем сильнее атом удерживает и притягивает электроны, тем ярче выражены его неметаллические свойства.
Металлические свойства усиливаются при увеличении способности атома отдавать электроны. Неметаллические свойства усиливаются при увеличении способности атома принимать электроны или притягивать электроны связи.
Для объяснения закономерностей используют строение атома: число электронных слоёв и число электронов на внешнем слое. Подробнее электронные слои рассматриваются на странице электронная оболочка атома, а состав атома — на странице строение атома.
В таблице металлический характер в целом возрастает влево и вниз, а неметаллический — вправо и вверх. Самый выраженный металлический характер имеют элементы в левом нижнем углу, а неметаллический — в правом верхнем углу.
Изменение свойств в периоде
Период — горизонтальный ряд элементов. В пределах одного периода число электронных слоёв у атомов одинаково, но положительный заряд ядра постепенно увеличивается. Поэтому ядро сильнее притягивает электроны, атомный радиус обычно уменьшается, а отдавать электроны становится труднее.
Следовательно, слева направо в периоде металлические свойства ослабевают, а неметаллические усиливаются. В начале периода находятся обычно металлы, в середине — элементы с переходными свойствами, в конце — неметаллы. Благородный газ завершает период и имеет устойчивую внешнюю электронную оболочку.
| Направление в периоде | Изменение |
|---|---|
| Слева направо | Заряд ядра увеличивается |
| Слева направо | Атомный радиус обычно уменьшается |
| Слева направо | Способность отдавать электроны ослабевает |
| Слева направо | Металлические свойства ослабевают |
| Слева направо | Неметаллические свойства усиливаются |
Если элементы находятся в одном периоде, то более левый элемент обычно обладает более выраженными металлическими свойствами, а более правый — более выраженными неметаллическими свойствами.
Изменение свойств в группе
Группа — вертикальный столбец периодической системы. При движении сверху вниз увеличивается число электронных слоёв, поэтому возрастает радиус атома. Внешние электроны находятся дальше от ядра и сильнее экранируются внутренними слоями. Отдать их становится легче.
Поэтому сверху вниз в группе металлические свойства усиливаются, а неметаллические ослабевают. Например, в группе щелочных металлов литий, натрий и калий проявляют металлические свойства, но калий отдаёт внешний электрон легче, чем натрий, а натрий — легче, чем литий.
Если элементы находятся в одной группе, то более нижний элемент обычно обладает более выраженными металлическими свойствами, а более верхний — более выраженными неметаллическими свойствами.
Для сравнения элементов сначала определите их положение: один ли это период или одна ли это группа. Нельзя применять правило периода к элементам из разных периодов без дополнительного анализа.
Как изменяются металлические свойства при движении по периоду слева направо?
Разбор примера: ряд Al, Si, P
Рассмотрим поисковый пример: определить, как изменяются свойства элементов в ряду \(Al\), \(Si\), \(P\). Все три элемента расположены в третьем периоде: алюминий — левее кремния, кремний — левее фосфора.
Нужно установить направление изменения металлических и неметаллических свойств в ряду \(Al \rightarrow Si \rightarrow P\).
Показать краткий ответ Жауап
В ряду \(Al\), \(Si\), \(P\) металлические свойства ослабевают, а неметаллические усиливаются. Самый металлический из этих элементов — \(Al\), самый неметаллический — \(P\).
Связь свойств с характером соединений
Изменение свойств элементов отражается на характере их оксидов и гидроксидов. В периоде слева направо обычно происходит переход от основных соединений через амфотерные к кислотным.
Например, в третьем периоде оксид алюминия \(Al_2O_3\) проявляет амфотерный характер, оксид кремния \(SiO_2\) — кислотный, а оксид фосфора \(P_2O_5\) — кислотный. Формулы соединений нужно читать внимательно: индекс показывает число атомов каждого элемента в частице; это подробно рассматривается на страницах состав вещества по химической формуле и индекс в химической формуле.
Чем сильнее металлический характер элемента, тем чаще его высший оксид имеет основной характер. Чем сильнее неметаллический характер, тем вероятнее кислотный характер высшего оксида.
Эта закономерность является общей. Для точного ответа учитывают конкретный элемент, его степень окисления и свойства соединения. Не следует считать, что любое соединение металла обязательно является основным.
Частые ошибки
Неверно: металлические свойства усиливаются слева направо. Верно: в периоде они ослабевают слева направо, а в группе усиливаются сверху вниз.
Положение в периодической системе важнее порядковых номеров. Сначала определите период и группу, затем направление движения между элементами.
Кремний находится в области границы между металлами и неметаллами и проявляет свойства элемента с промежуточным характером. В ряду \(Al\), \(Si\), \(P\) его металлические свойства меньше, чем у алюминия, но больше, чем у фосфора.
1. Найдите элементы в периодической системе. 2. Определите, лежат ли они в одном периоде или группе. 3. Установите направление движения. 4. Примените правило: металлические свойства — влево и вниз, неметаллические — вправо и вверх. 5. Запишите ответ словами «усиливаются» или «ослабевают».
Быстрая проверка
Проверь себя
Главное
- В периоде слева направо металлические свойства ослабевают, а неметаллические усиливаются.
- В группе сверху вниз металлические свойства усиливаются, а неметаллические ослабевают.
- Металлический характер в таблице возрастает в направлении вниз и влево; неметаллический — вверх и вправо.
- В ряду \(Al\), \(Si\), \(P\) металлические свойства ослабевают, а неметаллические усиливаются.
- Для решения задания сначала определите положение элементов в периодической системе, затем примените направление закономерности.