Кислотные свойства соединений усиливаются в ряду. Кислотно-основные свойства водородных и гидроксидных соединений

Современная формулировка Периодического закона : свойства простых веществ, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины заряда ядер их атомов (порядкового номера).

Периодическими свойствами являются, например, радиус атома, энергия ионизации, сродство к электрону, электроотрицательность атома, а также некоторые физические свойства элементов и соединений (температуры плавления и кипения, электропроводность и т.д.).

Выражением Периодического закона является

периодическая система элементов .

Наиболее распространен вариант короткой формы периодической системы, в котором элементы разделены на 7 периодов и 8 групп.

В настоящее время получены ядра атомов элементов до номера 118. Название элемента с порядковым номером 104 – резерфордий (Rf), 105 – дубний (Db), 106 – сиборгий (Sg), 107 – борий (Bh), 108 – хассий (Hs), 109 – мейтнерий ( Mt), 110 - дармштадтий (Ds), 111 - рентгений (Rg), 112 - коперниций (Cn).
24 октября 2012 года в Москве в Центральном доме ученых РАН состоялась торжественная церемония присвоения 114-му элементу имя "флеровий" (Fl), а 116-му - "ливерморий" (Lv).

Периоды 1, 2, 3, 4, 5, 6 содержат соответственно 2, 8, 8, 18, 18, 32 элемента. Седьмой период не завершен. Периоды 1, 2 и 3 называют малыми, остальные – большими.

В периодах слева направо постепенно ослабевают металлические и усиливаются неметаллические свойства, поскольку с ростом положительного заряда ядер атомов возрастает число электронов на внешнем электронном слое и наблюдается уменьшение радиусов атомов.

В нижней части таблицы помещаются 14 лантаноидов и 14 актиноидов. В последнее время лантан и актиний стали причислять соответственно к лантаноидам и актиноидам.

Группы делятся на подгруппы – главные, или подгруппы А и побочные, или подгруппы Б. Подгруппа VIIIБ – особая, она содержит триады элементов, составляющих семейства железа (Fе, Со, Ni) и платиновых металлов (Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt).

Сверху вниз в главных подгруппах усиливаются металлические свойства и ослабевают неметаллические.

Номер группы, как правило, указывает на число электронов, которые могут участвовать в образовании химических связей. В этом состоит физический смысл номера группы. У элементов побочных подгрупп валентными являются электроны не только внешних, но и предпоследних слоёв. Это является основным различием в свойствах элементов главных и побочных подгрупп.

Периодическая система и электронные формулы атомов

Для предсказания и объяснения свойств элементов необходимо уметь записывать электронную формулу атома.

В атоме, находящемся в основном состоянии , каждый электрон занимает свободную орбиталь с наиболее низкой энергией. Энергетическое состояние определяется, прежде всего, температурой. Температура на поверхности нашей планеты такова, что атомы находятся в основном состоянии. При высоких температурах основными уже будут другие состояния атомов, которые называются возбуждёнными .

Последовательность расположения энергетических уровней в порядке возрастания энергии известна из результатов решения уравнения Шредингера:

1s < 2s < 2p < 3s < Зр < 4s 3d < 4p < 5s 4d < 5p < 6s 5d 4f < 6p.

Рассмотрим электронные конфигурации атомов некоторых элементов четвертого периода (рис. 6.1).



Рис. 6.1. Распределение электронов по орбиталям некоторых элементов четвёртого периода

Следует отметить существование некоторых особенностей в электронном строении атомов элементов четвёртого периода: у атомов Сr и С u на 4 s -оболочке находятся не два электрона, а один, т. е. происходит “провал” внешнего s-электрона на предшествующую d-оболочку.

Электронные формулы атомов 24 Cr и 29 Cu можно представить следующим образом:

24 Cr 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1 ,

29 Cu 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1 .

Физическая причина “нарушения” порядка заполнения связана с разной проникающей способностью электронов во внутренние слои, а также особой устойчивостью электронных конфигураций d 5 и d 10 , f 7 и f 14 .

Все элементы подразделяются на четыре типа

:

1. У атомов s-элементов заполняются s-оболочки внешнего слоя ns. Это первые два элемента каждого периода.

2. У атомов р-элементов электронами заполняются р-оболочки внешнего уровня np. К ним относятся последние 6 элементов каждого периода (кроме первого и седьмого).

3. У d-элементов заполняется электронами d-подуровень второго снаружи уровня ( n-1)d. Это элементы вставных декад больших периодов, расположенных между s- и p-элементами.

4. У f-элементов заполняется электронами f-подуровень третьего снаружи уровня ( n-2)f. Это - лантаноиды и актиноиды.

Изменение кислотно-основных свойств соединений элементов по группам и периодам периодической системы
(схема Косселя)

Для объяснения характера изменения кислотно-основных свойств соединений элементов Коссель (Германия, 1923 г.) предложил использовать простую схему, основанную на предположении о том, что в молекулах существует чисто ионная связь и между ионами имеет место кулоновское взаимодействие. Схема Косселя описывает кислотно-основные свойства соединений, содержащих связи Э–Н и Э–О–Н, в зависимости от заряда ядра и радиуса образующего их элемента.

Схема Косселя для двух гидроксидов металлов (для молекул LiOH и KOH) показана на рис. 6.2. Как видно из представленной схемы, радиус иона Li + меньше радиуса иона К + и ОН - -группа связана прочнее с ионом лития, чем с ионом калия. В результате КОН будет легче диссоциировать в растворе и основные свойства гидроксида калия будут выражены сильнее.



Рис. 6.2. Схема Косселя для молекул LiOH и KOH

Аналогичным образом можно проанализировать схему Косселя для двух оснований CuOH и Cu(OH) 2 . Поскольку радиус иона Cu 2+ меньше, а заряд – больше, чем у иона Cu + , ОН - -группу будет прочнее удерживать ион Cu 2+ .
В результате основание Cu(OH) 2 будет более слабым, чем CuOH.

Таким образом, сила оснований возрастает при увеличении радиуса катиона и уменьшении его положительного заряда .

Схема Косселя для двух бескислородных кислот HCl и HI показана на рис. 6.3.



Рис. 6.3. Схема Косселя для молекул HCl и HI

Поскольку радиус хлорид-иона меньше, чем иодид-иона, ион Н + прочнее связан с анионом в молекуле хлороводородной кислоты, которая будет слабее, чем иодоводородная кислота. Таким образом, сила бескислородных кислот возрастает с увеличением радиуса отрицательного иона.

Сила кислородсодержащих кислот изменяется противоположным образом. Она увеличивается с уменьшением радиуса иона и с увеличением его положительного заряда. На рис. 6.4 представлена схема Косселя для двух кислот HClO и HClO 4 .



Рис. 6.4. Схема Косселя для HClO и HClO 4

Ион С1 7+ прочно связан с ионом кислорода, поэтому протон легче будет отщепляться в молекуле НС1О 4 . В то же время связь иона С1 + с ионом О 2- менее прочная, и в молекуле НС1О протон будет сильнее удерживаться анионом О 2- . В результате HClO 4 является более сильной кислотой, чем HClO.

Таким образом, увеличение степени окисления элемента и уменьшение радиуса иона элемента усиливают кислотный характер вещества. Наоборот, уменьшение степени окисления и увеличение радиуса иона усиливают основные свойства веществ.

Примеры решения задач

Составить электронные формулы атома циркония и ионов O 2– , Al 3+ , Zn 2+ . Определить, к какому типу элементов относятся атомы Zr, O, Zn, Al .

40 Zr 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 2 5s 2 ,

O 2– 1s 2 2s 2 2p 6 ,

Zn 2+ 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 ,

Al 3+ 1s 2 2s 2 2p 6 ,

Zr – d-элемент , O – р -элемент , Zn – d-элемент , Al – р -элемент .

Расположить атомы элементов в порядке увеличения их энергии ионизации: K, Mg, Be, Ca. Ответ обосновать.

Решение. Энергия ионизации – энергия, необходимая для отрыва электрона от атома, находящегося в основном состоянии. В периоде слева направо энергия ионизации возрастает с увеличением заряда ядра, в главных подгруппах сверху вниз она уменьшается, так как увеличивается расстояние от электрона до ядра.

Таким образом, величина энергии ионизации атомов этих элементов увеличивается в ряду K, Ca, Mg, Be.

Расположить атомы и ионы в порядке возрастания их радиусов: Ca 2+ , Ar, Cl – , K + , S 2– . Ответ обосновать.

Решение. Для ионов, содержащих одинаковое число электронов (изоэлектронных ионов), радиус иона будет увеличиваться с уменьшением положительного и возрастанием отрицательного его заряда. Следовательно, радиус возрастает в ряду Ca 2+ , K + , Ar, Cl – , S 2– .

Определите, как меняются радиусы ионов и атомов в рядах Li + , Na + , K + , Rb + , Cs + и Na, Mg, Al, Si, P, S.

Решение. В ряду Li + , Na + , K + , Rb + , Cs + радиус ионов увеличивается, так как возрастает число электронных слоев у ионов одинакового знака со сходным электронным строением.

В ряду Na, Mg, Al, Si, P, S радиус атомов уменьшается, так как при одинаковом числе электронных слоев в атомах увеличивается заряд ядра, а, значит и притяжение ядром электронов.

Сравнить силу кислот H 2 SO 3 и H 2 SeO 3 и оснований Fe(OH) 2 и Fe(OH) 3 .

Решение. Согласно схеме Косселя H 2 SO 3 более сильная кислота, чем H 2 SeO 3 , так как радиус иона Se 4+ больше радиуса иона S 4+ , значит, связь S 4+ – О 2– является более прочной, чем связь Se 4+ – О 2– .

Согласно схеме Косселя Fe(OH)

2 более сильное основание, поскольку радиус иона Fe 2+ больше, чем иона Fe 3+ . К тому же заряд иона Fe 3+ больше, чем у иона Fe 2+ . В результате связь Fe 3+ – О 2– является более прочной, чем Fe 2+ – О 2– и ион ОН – легче отщепляется в молекуле Fe(OH) 2 .

Задачи для самостоятельного решения

6.1. Составить электронные формулы элементов с зарядом ядра +19, +47, +33 и находящихся в основном состоянии. Указать, к какому типу элементов они относятся. Какие степени окисления характерны для элемента с зарядом ядра +33?




6.2. Составить электронную формулу иона Cl – .

3. Периодический закон и периодическая система химических элементов

3.4. Периодическое изменение свойств веществ

Периодически изменяются следующие свойства простых и сложных веществ:

• строение простых веществ (вначале немолекулярное, например от Li к C, а затем молекулярное: N 2 - Ne);
• температуры плавления и кипения простых веществ: при движении слева направо по периоду t пл и t кип вначале, в целом, возрастают (алмаз - самое тугоплавкое вещество), а затем уменьшаются, что связано с изменением строения простых веществ (см. выше);
• металлические и неметаллические свойства простых веществ. По периоду с ростом Z способность атомов отдавать электрон уменьшается (Е и растет), соответственно металлические свойства простых веществ ослабевают (неметаллические - усиливаются, поскольку увеличивается Е ср атомов). Сверху вниз по группам А, напротив, металлические свойства простых веществ усиливаются, а неметаллические - ослабевают;
• состав и кислотно-основные свойства оксидов и гидроксидов (табл. 3.1–3.2).

Таблица 3.1

Состав высших оксидов и простейших водородных соединений элементов А-групп

Как видно из табл. 3.1, состав высших оксидов изменяется плавно в соответствии с постепенным возрастанием ковалентности (степени окисления) атома.

С ростом заряда ядра атома в периоде основные свойства оксидов и гидроксидов ослабевают, а кислотные - усиливаются. Переход от основных оксидов и гидроксидов к кислотным в каждом периоде происходит постепенно, через амфотерные оксиды и гидроксиды. В качестве примера в табл. 3.2 показано изменение свойств оксидов и гидроксидов элементов 3-го периода.

Таблица 3.2

Оксиды и гидроксиды, образованные элементами 3-го периода, и их классификация

В группах А с ростом заряда ядра атома происходит усиление основных свойств оксидов и гидроксидов. Например, для IIA-группы имеем:

1. BeO, Be(OH) 2 - амфотерные (слабые основные и кислотные свойства).

2. MgO, Mg(OH) 2 - слабые, основные свойства.

3. CaO, Ca(OH) 2 - выраженные основные свойства (щелочи).

4. SrO, Sr(OH) 2 - выраженные основные свойства (щелочи).

5. BaO, Ba(OH) 2 - выраженные основные свойства (щелочи).

6. RaO, Ra(OH) 2 - выраженные основные свойства (щелочи).

Такие же тенденции прослеживаются и для элементов других групп (состав и кислотно-основные свойства бинарных водородных соединений см. в табл. 3.1). В целом с ростом атомного номера по периоду основные свойства водородных соединений ослабевают, а кислотные свойства их растворов усиливаются: гидрид натрия растворяется в воде с образованием щелочи:

NaH + H 2 O = NaOH + H 2 ,

а водные растворы H 2 S и HCl - кислоты, причем более сильной является хлороводородная кислота.

1. В группах А с ростом заряда ядра атома сила бескислородных кислот также возрастает.

2. В водородных соединениях число атомов водорода в молекуле (или формульной единице) сначала возрастает от 1 до 4 (группы IA–IVA), а затем уменьшается от 4 до 1 (группы IVA–VIIA).

3. Летучими (газообразными) при н.у. являются только водородные соединения элементов IVA–VIIA групп (кроме H 2 O и HF)

Описанные тенденции в изменении свойств атомов химических элементов и их соединений суммированы в табл. 3.3

Таблица 3.3

Изменение свойств атомов элементов и их соединений с ростом заряда ядра атома

Пример 3.3. Укажите формулу оксида с наиболее выраженными кислотными свойствами:

Решение. Кислотные свойства оксидов усиливаются слева направо по периоду, а сверху вниз по группе А ослабевают. С учетом этого приходим к выводу, что кислотные свойства наиболее выражены у оксида Cl 2 O 7 .

Ответ : 4).

Пример 3.4. Анион элемента Э 2− имеет электронную конфигурацию атома аргона. Укажите формулу высшего оксида атома элемента:

Решение. Электронная конфигурация атома аргона 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 , следовательно электронная конфигурация атома Э (атом Э содержит на 2 электрона меньше, чем ион Э 2−) – 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 , что отвечает атому серы. Элемент сера находится в VIA-группе, формула высшего оксида элементов этой группы ЭО 3 .

Ответ : 1).

Пример 3.5. Укажите символ элемента, атом которого имеет три электронных слоя и образует летучее (н.у.) соединение состава ЭН 2 (H 2 Э):

Решение. Водородные соединения состава ЭН 2 (H 2 Э) образуют атомы элементов IIA- и VIA-групп, однако летучими при н.у. являются соединения элементов VIA-группы, к числу которых относится сера.

Ответ : 3).

Охарактеризованные тенденции в изменении кислотно-основных свойств оксидов и гидроксидов можно понять на основании анализа следующих упрощенных схем строения оксидов и гидроксидов (рис. 3.1).

Из упрощенной схемы реакции

следует, что эффективность взаимодействия оксида с водой с образованием основания возрастает (согласно закону Кулона) с увеличением заряда на ионе Э n + . Величина же этого заряда увеличивается по мере усиления металлических свойств элементов, т.е. справа налево по периоду и сверху вниз по группе. Именно в таком порядке увеличиваются и основные свойства элементов.

Рис. 3.1. Схема строения оксидов (а ) и гидроксидов (б )

Рассмотрим причины, лежащие в основе описанных изменений кислотно-основных свойств гидроксидов.

При возрастании степени окисления элемента +n и уменьшении радиуса иона Э n + (это как раз и наблюдается с ростом заряда ядра атома элемента слева направо по периоду) связь Э–О упрочняется, а связь О–Н ослабевает; более вероятным становится процесс диссоциации гидроксида по кислотному типу.

Сверху вниз по группе радиус Э n + возрастает, а значение n + не изменяется, в результате прочность связи Э–О уменьшается, облегчается ее разрыв и более вероятным становится процесс диссоциации гидроксида по основному типу.

ГОТОВИМСЯ К ЕГЭ по ХИМИИ http://maratakm.

АХМЕТОВ М. А. УРОК 3. ОТВЕТЫ НА ЗАДАНИЯ.

Выбрать другой урок

Периодический закон и периодическая система химических элементов. Радиусы атомов, их периодические изменения в системе химических элементов. Закономерности изменения химических свойств элементов и их соединений по периодам и группам.

1. Расставьте следующие химические элементы N, Al, Si, C в порядке увеличения их атомных радиусов.

ОТВЕТ:

N и C расположены в одном периоде. Правее расположен N . Значит азот меньше, чем углерод.

С и Si расположены в одной группе. Но выше С. Значит С меньше чем Si .

Si и Al расположены в одном третьем периоде, но правее находится Si , значит Si меньше чем Al

Порядок увеличения размеров атомов будет таким: N , C , Si , Al

2. Какой из химических элементов фосфор или кислород проявляет более выраженные неметаллические свойства? Почему?

ОТВЕТ:

Более выраженные неметаллические свойства проявляет кислород, так как он расположен в периодической системе элементов выше и правее.

3. Как изменяются свойства гидроксидов IV группы главной подгруппы при движении сверху вниз?

ОТВЕТ:

Свойства гидроксидов изменяются от кислотных к основным. Так H 2 CO 3 – угольная кислота, как следует из ее названия, проявляет кислотные свойства, а Pb (OH )2 – основание.

ОТВЕТЫ НА ТЕСТЫ

А1. Сила бескислородных кислот неметаллов VIIА группы соответственно возрастанию заряда ядра атомов элементов

ОТВЕТ: 1

Речь идет о кислотах HF , HCl , HBr , HI . В ряду F , Cl , Br , I происходит увеличение размеров атомов. Следовательно, увеличивается межъядерное расстояние H – F , H – Cl , H – Br , H – I . А раз так, значит, энергия связи ослабевает. И протон легче отщепляется в водных растворах

А2. Одинаковое значение валентности в водородном соединении и высшем оксиде имеет элемент

ОТВЕТ: 2

Конечно, речь идет об элементе 4 группы (см. период. с-му элементов)

А3. В каком ряду простые вещества расположены в порядке усиления металлических свойств?

ОТВЕТ: 1

Металлические свойства в группе элементов, как известно, увеличиваются сверху вниз.

А4. B ряду Na ® Mg ® Al ®Si

ОТВЕТ: 4

В периоде слева-направо неметаллические свойства усиливаются, а металлические ослабевают.

А5. У элементов подгруппы углерода с увеличением атомного номера уменьшается

ОТВЕТ: 4.

Электроотрицательность – это способность смещать к себе электроны при образовании химической связи. Электроотрицательность практически напрямую связана с неметаллическими свойствами. Уменьшаются неметаллические свойства, уменьшается и электроотрицательность

А6. В ряду элементов: азот – кислород – фтор

возрастает

ОТВЕТ: 3

Число внешних электронов равно номеру группы

А7. В ряду химических элементов:

бор – углерод – азот

возрастает

ОТВЕТ: 2

Число электронов во внешнем слое равно высшей степени окисления за исключением (F , O )

А8. Какой элемент имеет более выраженные неметаллические свойства, чем кремний?

ОТВЕТ: 1

Углерод расположен в той же группе, что и кремний, только выше.

А9. Химические элементы расположены в порядке возрастания их атомного радиуса в ряду:

ОТВЕТ: 2

В группах химических элементов атомный радиус увеличивается сверху вниз

А10. Наиболее выражены металлические свойства у атома:

1) лития 2) натрия

3) калия 4) кальция

ОТВЕТ: 3

Среди указанных элементов ниже и левее расположен калий

А11. Наиболее выражены кислотные свойства:

Ответ: 4 (см. ответ на А1)

А12. Кислотные свойства оксидов в ряду SiO2 ® P2O5 ®SО3

1) ослабевают

2) усиливаются

3) не изменяются

4) изменяются периодически

ОТВЕТ: 2

Кислотные свойства оксидов, как и неметаллические свойства, в периодах усиливаются слева-направо

А13. С ростом заряда ядра атомов кислотные свойства оксидов в ряду

N2O5 ® P2O5 ®As2O5 ® Sb2O5

1) ослабевают

2) усиливаются

3) не изменяются

4) изменяются периодически

ОТВЕТ: 1

В группах сверху вниз кислотные свойства, как и неметаллические, ослабевают

А14. Кислотные свойства водородных соединений элементов VIA группы с увеличением порядкового номера

1) усиливаются

2) ослабевают

3) остаются неизменными

4) изменяются периодически

ОТВЕТ: 3

Кислотные свойства водородных соединений связаны с энергией связи H - El . Эта энергия сверху-вниз ослабевает, значит, кислотные свойства усиливаются.

А15. Способность отдавать электроны в ряду Na ® К ® Rb ®Cs

1) ослабевает

2) усиливается

3) не изменяется

4) изменяется периодически

ОТВЕТ: 2

В этом ряду увеличивается число электронных слоев и отдаленность электронов от ядра, следовательно, повышается способность отдавать внешний электрон

А16. В ряду Al ®Si ®P ®S

1) увеличивается число электронных слоев в атомах

2) усиливаются неметаллические свойства

3) уменьшается число протонов в ядрах атомов

4) возрастают радиусы атомов

ОТВЕТ: 2

В периоде с возрастанием заряда ядра неметаллические свойства усиливаются

А17. B главных подгруппах периодической системы восстановительная способность атомов химических элементов растет c

ОТВЕТ: 1

С возрастанием числа электронных уровней усиливается отдаленность и экранированность внешних электронов от ядра. Следовательно, возрастает способность к их отдача (восстановительные свойства)

А18. Согласно современным представлениям свойства химических элементов находятся в периодической зависимости от

ОТВЕТ: 3

А19. Атомы химических элементов, имеющие одинаковое число валентных электронов расположены

ОТВЕТ: 2

А20. Элемент с порядковым номером 114 должен обладать свойствами, сходными с

ОТВЕТ: 3. Этот элемент будет находиться в клетке, соответствующей той, что занимает свинец в VI группе

А21. B периодах восстановительные свойства химических элементов справа-налево

ОТВЕТ: 1

Уменьшается заряд ядра.

А22. Электроотрицательность и энергия ионизации в ряду О–S–Se–Te, соответственно

ОТВЕТ: 3

Электроотрицательность уменьшается с увеличением числа заполненных электронных слоев. Энергия ионизации – это энергия, которая требуется для удаления электрона из атома. Она тоже уменьшается

А23. В каком ряду знаки химических элементов расположены в порядке увеличения атомных радиусов?

Кислотными свойствами называют те, которые наиболее сильно проявляются в данной среде. Их существует целый ряд. Необходимо уметь определять кислотные свойства спиртов и других соединений не только для выявления содержания в них соответствующей среды. Это также важно для распознавания изучаемого вещества.

Существует множество тестов на наличие кислотных свойств. Наиболее элементарный - погружение в вещество индикатора - лакмусовой бумаги, которая реагирует на содержание водорода, розовея или краснея. Причем более насыщенный цвет демонстрирует более сильную кислоту. И наоборот.

Кислотные свойства усиливаются вместе с увеличением радиусов отрицательных ионов и, следовательно, атома. Это обеспечивает более легкое отщепление частиц водорода. Это качество является характерным признаком сильных кислот.

Существуют наиболее характерные кислотные свойства. К ним относятся:

Диссоциация (отщепление катиона водорода);

Разложение (образование и воды под воздействием температуры и кислорода);

Взаимодействие с гидроксидами (в результате которого образуются вода и соль);

Взаимодействие с оксидами (в результате также образуются соль и вода);

Взаимодействие с металлами, предшествующими водороду в ряду активности (образуется соль и вода, иногда с выделением газа);

Взаимодействие с солями (только в том случае, если кислота сильнее той, которой образована соль).

Часто химикам приходится самостоятельно получать кислоты. Для их выведения существует два способа. Один из них - смешение кислотного оксида с водой. Этот способ используется наиболее часто. А второй - взаимодействие сильной кислоты с солью более слабой. Его используют несколько реже.

Известно, что кислотные свойства проявляются и у многих Они могут быть выражены сильнее или слабее в зависимости от К свойства спиртов проявляются в способности отщеплять катион водорода при взаимодействии с щелочами и металлами.

Алкоголяты - соли спиртов - способны гидролизоваться под действием воды и выделять спирт с гидроксидом металла. Это доказывает, что кислотные свойства этих веществ слабее, чем у воды. Следовательно, среда выражена в них сильнее.

Кислотные свойства фенола гораздо сильнее в связи с повышенной полярностью ОН-соединения. Поэтому данное вещество может реагировать также с гидроксидами щелочноземельных и щелочных металлов. В результате образуются соли - феноляты. Чтобы выявить фенол, наиболее эффективно использовать с (III), в которой вещество приобретает сине-фиолетовую окраску.

Итак, кислотные свойства в различных соединениях проявляются одинаково, но с разной интенсивностью, что зависит от строения ядер и полярности водородных связей. Они помогают определять среду вещества и его состав. Наряду с данными свойствами, существуют также и основные, которые усиливаются с ослаблением первых.

Все эти характеристики проявляются в большинстве сложных веществ и составляют важную часть окружающего нас мира. Ведь именно за их счет проходят многие процессы не только в природе, но и в живых организмов. Поэтому кислотные свойства крайне важны, без них была бы невозможна жизнь на земле.

С кислородом неметаллы образуют кислотные оксиды. В одних оксидах они проявляют максимальную степень окисления, равную номеру группы (например, SO2, N2O5), а других - более низкую (например, SO2, N2O3). Кислотным оксидам соответствуют кислоты, причем из двух кислородных кислот одного неметалла сильнее та, в которой он проявляет более высокую степень окисления. Например, азотная кислота HNO3 сильнее азотистой HNO2, а серная кислота H2SO4 сильнее сернистой H2SO3.

Характеристики кислородных соединений неметалов:

Свойства высших оксидов (т.е. оксидов, в состав которых входит элемент данной группы с высшей степенью окисления) в периодах слева направо постепенно изменяются от основных к кислотным.

В группах сверху вниз кислотные свойства высших оксидов постепенно ослабевают. Об этом можно судить по свойствам кислот, соответствующих этим оксидам.

Возрастание кислотных свойств высших оксидов соответствующих элементов в периодах слева направо объясняется постепенным возрастанием положительного заряда ионов этих элементов.

В главных подгруппах периодической системы химических элементов в направлении сверху вниз кислотные свойства высших оксидов неметаллов уменьшаются.

Общие формулы водородных соединений по группам периодической системы химических элементов приведены в таблице №3.

Таблица №3

С металлами водород образует (за некоторым исключением) нелетучие соединения, которые являются твердыми веществами немолекулярного строения. Поэтому их температуры плавления сравнительно высоки.

С неметаллами водород образует летучие соединения молекулярного строения. В обычных условиях это газы или летучие жидкости.

В периодах слева направо кислотные свойства летучих водородных соединений неметаллов в водных растворах усиливается. Это объясняется тем, что ионы кислорода имеют свободные электронные пары, а ионы водорода - свободную орбиталь, то происходит процесс, котроый выглядит следующим образом:

H2O + HF H3O + F

Фтороводород в водном растворе отщепляет положительные ионы водорода, т.е. проявляет кислотные свойства. Этому процессу способствует и другое обстоятельство: ион кислорода имеет неподеленную электронную пару, а ион водорода - свободную орбиталь, благодаря чему образуется донорно-акцепторная связь.

При растворении аммиака в воде происходит противоположный процесс. А так как ионы азота имеют неподеленную электронную пару, а ионы водорода - свободную орбиталь, возникает дополнительная связь и образуются ионы аммония NH4+ и гидроксид-ионы ОН-. В результате раствор приобретает основные свойства. Этот процесс можно выразить формулой:

H2O + NH3 NH4 + OH

Молекулы аммиака в водном растворе присоединяют положительные ионы водорода, т.е. аммиак проявляет основные свойства.

Теперь рассмотрим, почему водородное соединение фтора - фтороводород HF - в водном растворе является кислотой, но более слабой, чем хлороводородная. Это объясняется тем, что радиусы ионов фтора значительно меньше, чем ионов хлора. Поэтому ионы фтора гораздо сильнее притягивают к себе ионы водорода, чем ионы хлора. В связи с этим степень диссоциации фтороводородной кислоты значительно меньше, чем соляной кислоты, т.е. фтороводородная кислота слабее соляной кислоты.

Из приведенных примеров можно сделать следующие общие выводы:

В периодах слева направо у ионов элементов положительный заряд увеличивается. В связи с этим кислотные свойства летучих водородных соединений элементов в водных растворах усиливаются.

В группах сверху вниз отрицательно заряженные анионы все слабее притягивают положительно заряженные ионы водорода Н+. В связи с этим облегчается процесс отщепления ионов водорода Н+ и кислотные свойства водородных соединений увеличиваются.

Водородные соединения неметаллов, обладающие в водных растворах кислотными свойствами, реагируют со щелочами. Водородные же соединения неметаллов, обладающие в водных растворах основными свойствами, реагируют с кислотами.

Окислительная активность водородных соединений неметаллов в группах сверху вниз сильно увеличивается. Например, окислить фтор из водородного соединения HF химическим путем нельзя, окислить же хлор из водородного соединения HCl можно различными окислителями. Это объясняется тем, что в группах сверху вниз резко возрастают атомные радиусы, в связи с чем отдача электронов облегчается.