ЛЕКЦИЯ №4 «Характеристика переходных элементов" для учащихся 11 кл. (профиль)
материал по химии (11 класс) по теме

ЛЕКЦИЯ №4  по химии  для 11 класса (профиль)

         Большинство элементов-металлов находится в побочных группах Периодической системы.

          В четвертом периоде у атомов калия и кальция появляется четвертый электронный слой, заполняется 4s -подуровень, так как он имеет меньшую энергию, чем Зй-подуровень. К, Са — s-элементы, входящие в главные подгруппы. У атомов от Sc до Zn заполняется электронами Зd -подуровень.

          Рассмотрим, какие силы действуют на электрон, который добавляется в атом при возрастании заряда  ядра. С одной стороны, притяжение атомным ядром, что заставляет электрон занимать нижний свободный энергетический уровень. С другой строны, отталкивание уже имеющимися  электронами. Когда на энергетическом уровне оказывается 8 электронов (заняты s- и р-орбитали),  их общее отталкивающее действие так сильно, что следующий электрон попадает вместо расположенной по энергии ниже d-орбитали на более высокую s-орбиталь следующего уровня. Электронное строение внешних энергетических уровней у калия ...3d°4s1, у кальция —   ...3d°4s2.

Последующее прибавление еще одного электрона у скандия приводит к началу заполнения Зd - орбитали вместо еще более высоких по энергии 4р-орбиталей. Это оказывается энергетически  выгоднее. Заполнение Зd - орбитали  заканчивается у цинка, имеющего электронное строение

1s22s22p63s23p63d104s2. Следует отметить, что у элементов меди и хрома наблюдается явление «провала»  электрона.  У атома меди десятый d-электрон перемещается на третий Зd – подуровень.

           Электронная формула меди    ...3d104s1. 

У атома хрома на четвертом энергетическом уровне (s- орбиталь)  должно быть 2 электрона. Однако один из двух электронов переходит на третий энергетический уровень, на незаполненную d-орбиталь, его электронная формула ...3d54s1.  

         Таким  образом, в отличие от элементов главных подгрупп, где происходит постепенное заполнение электронами атомных орбиталей внешнего уровня, у элементов побочных подгрупп заполняются

d-орбитали предпоследнего энергетического уровня. Отсюда и название: d-элементы. 

          Все простые вещества, образованные элементами подгрупп Периодической системы, являются металлами. Благодаря большему числу атомных орбиталей, чем у элементов-металлов главных подгрупп, атомы d-элементов образуют большое число химических связей между собой и потому создают прочную кристаллическую решетку. Она прочнее и механически, и по отношению к нагреванию. Поэтому металлы побочных подгрупп — самые прочные и тугоплавкие среди всех металлов. 

           Известно, если атом имеет более трех валентных электронов, то элемент проявляет переменную валентность.  Это положение относится к большинству d-элементов. Максимальная их валентность как у элементов главных подгрупп, равна номеру группы (хотя есть и исключения). Элементы с равным числом валентных электронов входят в группу под одним номером (Fe, Co, Ni).

          У d-элементов изменение свойств их оксидов и гидроксидов в пределах одного периода при движении слева направо, т. е. с увеличением их валентности, происходит от основных свойств через  амфотерные к кислотным. Например, хром имеет валентности +2, +3, +6; а его оксиды: — Сг 0  - основной, Сг203 — амфотерный, СгОа — кислотный.

Источники информации:

1. ЕГЭ. ХИМИЯ: Универсальный справочник/ О.В.Мешкова .-  М.: ЭКСМО,  2010.- 368с.
2. Химия. 11 класс. Профильный уровень: учеб. Для общеобразоват. учреждений / О.С.Габриелян, Г.Г.Лысова. – 10-е изд., перераб. – М.: Дрофа, 2008. – 398, (2) с.: ил.