Władysław Walkowiak – PCHN_SKP

Rozdział VII. Okresowość właściwości pierwiastków chemicznych

1

VI. ORESOWOŚĆ WŁAŚCIWOŚCI

PIERWIASTKÓW CHEMICZNYCH

1. Stany skupienia: gazowy, ciekły i stały.

Gazy

H, He

N, O, F, Ne

Cl, Ar,

pozostałe helowce

Ciecze

Br, Hg
(Ga, Cs, Fr - posiadają temp. topnienia
od +27 do +30

o

C)

Ciała stałe: pozostałe pierwiastki

Władysław Walkowiak – PCHN_SKP

Rozdział VII. Okresowość właściwości pierwiastków chemicznych

2

2. Promieniotwórczość

2.1. Naturalna

a) Pierwiastki ciężkie od Z = 84 do Z = 92 z wyjątkiem

Z = 85 (At), tj. Po, Rn, Fr, Ra, Ac, Th, Pa i U,
występują

wyłącznie

w

postaci

naturalnych

izotopów promieniotwórczych.

Izotopy tych pierwiastków tworzą 3 szeregi

promieniotwórcze:

1) 4n Torowy

232

Th

→

→

→

→

208

Pb

2) 4n+2 Uranowo-radowy

238

U

→

→

→

→

206

Pb

3) 4n+3 Uranowo-aktynowy

235

U

→

→

→

→

207

Pb

b) Izotopy promieniotwórcze o Z < 84:

40

K,

14

C,

3

H

i

inne

naturalne

izotopy

promieniotwórcze

Władysław Walkowiak – PCHN_SKP

Rozdział VII. Okresowość właściwości pierwiastków chemicznych

3

2.2. Sztuczna

a) Tc (Z = 43), Pm (Z = 61), At (Z = 85)

b) Pierwiastki o Z > 92

c) sztuczne izotopy promieniotwórcze pierwiastków

o Z < 92

np. Cs-137, I-131, Co-60.

Władysław Walkowiak – PCHN_SKP

Rozdział VII. Okresowość właściwości pierwiastków chemicznych

4

3. Promienie atomowe i jonowe

Promienie atomowe i jonowe podane są tutaj
w pm (pikometrach).

b) Promienie atomowe a promienie
jonowe dla kationów i anionów

a)

Pierwsze 3 grupy
układu okresowego

Władysław Walkowiak – PCHN_SKP

Rozdział VII. Okresowość właściwości pierwiastków chemicznych

5

c) Promienie atomowe pierwiastków w poszczególnych
okresach (w pm):

Władysław Walkowiak – PCHN_SKP

Rozdział VII. Okresowość właściwości pierwiastków chemicznych

6

d) Promienie atomowe a układ okresowy

Pewne

odstępstwa,

zwane

kontrakcją

lantanowcową, pokazane zostaną przy omawianiu
pierwiastków d-elektronowych, (Kurs CHC1041w).

wzrost promienia

w

z

r

o

s

t

p

r

o

m

ie

n

ia

Władysław Walkowiak – PCHN_SKP

Rozdział VII. Okresowość właściwości pierwiastków chemicznych

7

4. Energia jonizacji (I)

Energia jonizacji jest to energia

potrzebna do oderwania elektronu z atomu

i przeniesienia go poza sferę oddziaływania

A + energia (1)

→

→

→

→

A

+

+ e

A

+

+ energia (2)

→

→

→

→

A

2+

+ e

A

2+

+ energia (3)

→

→

→

→

A

3+

+ e

energia (1) << energia (2) << energia (3)

Energię jonizacji podajemy w eV/atom lub kJ/mol

Władysław Walkowiak – PCHN_SKP

Rozdział VII. Okresowość właściwości pierwiastków chemicznych

8

Ogólny trend:

Na

Mg

Al

Si

P

S

Cl

Ar

E(1),
kJ/mol 496 738 578 787 1010 995 1255 1521

Szczególna trwałość konfiguracji typu s

2

(Mg) i s

2

p

3

(P)

wzrost energii jonizacji

w

zr

o

s

t

e

n

.

j

o

n

iza

c

ji

Władysław Walkowiak – PCHN_SKP

Rozdział VII. Okresowość właściwości pierwiastków chemicznych

9

5. Elektroujemność pierwiastków

Jest to umowna miara skłonności atomu

do przyciągania elektronów podczas tworzenia

wiązania chemicznego

Jest kilka skal, tj. Paulinga, Mullikana oraz Allreda

i Rochowa

Elektroujemność (wg Paulinga) pierwiastków

grup głównych:

H

2,1

Li

1,0

Be

1,5

B

2,0

C

2,5

N

3,0

O

3,5

F

4,0

Na
1,0

Mg

1,2

Al

1,5

Si

1,8

P

2,1

S

2,5

Cl

3,0

K

0,8

Ca
1,0

Ga

1,6

Ge
1,8

As

2,0

Se

2,4

Br

2,8

Rb
0,8

Sr

1,0

In

1,7

Sn

1,8

Sb

1,9

Te

2,1

I

2,5

Cs

0,7

Ba

0,9

Tl

1,8

Pb

1,8

Bi

1,9

Po

2,0

At

2,2

Metale - elektroujemność < 1,8
Półmetale - elektroujemność 1,8 - 2,1 z wyjątkiem selenu (2,4)
Niemetale - elektroujemność > 2,1

Władysław Walkowiak – PCHN_SKP

Rozdział VII. Okresowość właściwości pierwiastków chemicznych

10

6. Stopnie utlenienia pierw. grup głównych w tlenkach
i wodorkach

a) Tlenki

Numer

grupy

głównej

I

II

III

IV

V

VI

VII

Maksymalne

stopnie

utlenienia

pierwiastka

+1

+2

+3

+4

+5

+6

+7

Tlenki

Na

2

O

MgO

Al

2

O

3

SiO

2

(P

2

O

5

)

2

= P

4

O

10

SO

3

Cl

2

O

7

Wzrost kwasowości

wzrost zasadowości

Uwaga: stopień utlenienia tlenu w tlenkach jest –2

Władysław Walkowiak – PCHN_SKP

Rozdział VII. Okresowość właściwości pierwiastków chemicznych

11

b) Wodorki

Numer

grupy

głównej

I

II

III

IV

V

VI

VII

Wodorki

LiH BeH

2

(BH

3

)

2

B

2

H

6

CH

4

NH

3

H

2

O

HF

Stopnie

utlenienia

pierwiastka

+1

+2

+3

+4 -8 = -4

+5 -8 = -3 +6 -8 = -2 +7 -8 = -1

Wzrost kwasowości

wzrost zasadowości

Uwaga : stopnie utlenienia wodoru w wodorkach są :

–1 (LiH, BeH

2

, B

2

H

6

) lub

+1 (CH

4

, NH

3

, H

2

O, HF)

Władysław Walkowiak – PCHN_SKP

Rozdział VII. Okresowość właściwości pierwiastków chemicznych

12

7.

Kwasowe,

zasadowe

i

amfoteryczne

właściwości

tlenków

pierwiastków

grup

głównych

I

II

III

IV

V

VI

VII

Ge

As

Sn

Sb

Pb

Bi

U w a g a: amfoteryczny

≡≡≡≡

obojnaczy, tzn. w zależności od warunków

kwasowo-zasadowych kwasowy albo zasadowy

Koniec rozdziału VI

Be

Al

Ga

Pola jasne - tlenki zasadowe.

Pola ciemne - tlenki kwasowe.

Pierwiastki w kółkach posiadają

tlenki o właściwościach

amfoterycznych na wyższych

stopniach utlenienia.

Natomiast pierwiastki

w kwadratach

posiadają tlenki o

właściwościach

amfoterycznych na niższych

stopniach utlenienia

(np. SnO – amfoteryczny a SnO

2

ma

właściwości

kwasowe).

In