Allgemeine Merkmale der Elemente der Gruppe IV, der Hauptuntergruppe des Periodensystems von D. I. Mendelejew
Zu den Elementen der Hauptuntergruppe der Gruppe IV gehören Kohlenstoff, Silizium, Germanium, Zinn und Blei. Metallische Eigenschaften werden verstärkt, nichtmetallische Eigenschaften werden reduziert. Die äußere Schicht hat 4 Elektronen.
Chemische Eigenschaften(auf Kohlenstoffbasis)
· Interagieren Sie mit Metallen
4Al+3C = Al 4 C 3 (Reaktion erfolgt bei hoher Temperatur)
· Interagieren Sie mit Nichtmetallen
2H 2 +C = CH 4
· Mit Sauerstoff interagieren
· Mit Wasser interagieren
C+H2O = CO+H2
· Wechselwirkung mit Oxiden
2Fe 2 O 3 +3C = 3CO 2 +4Fe
· Wechselwirkung mit Säuren
3C+4HNO3 = 3CO2 +4NO+2H2O
Kohlenstoff. Eigenschaften von Kohlenstoff, basierend auf seiner Position im Periodensystem, Allotropie von Kohlenstoff, Adsorption, Verteilung in der Natur, Produktion, Eigenschaften. Die wichtigsten Kohlenstoffverbindungen
Kohlenstoff (chemisches Symbol - C, lat. Carboneum) ist ein chemisches Element der vierzehnten Gruppe (nach der veralteten Klassifikation - die Hauptuntergruppe der vierten Gruppe), der 2. Periode des Periodensystems der chemischen Elemente. Seriennummer 6, Atommasse - 12.0107. Kohlenstoff kommt in einer Vielzahl von Allotropen mit sehr unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften vor. Die Vielfalt der Modifikationen ist auf die Fähigkeit des Kohlenstoffs zurückzuführen, chemische Bindungen unterschiedlicher Art einzugehen.
Natürlicher Kohlenstoff besteht aus zwei stabilen Isotopen – 12C (98,93 %) und 13C (1,07 %) und einem radioaktiven Isotop 14C (β-Strahler, T½ = 5730 Jahre), das in der Atmosphäre und im oberen Teil der Erdkruste konzentriert ist.
Die wichtigsten und gut untersuchten allotropen Modifikationen von Kohlenstoff sind Diamant und Graphit. Unter normalen Bedingungen ist nur Graphit thermodynamisch stabil, während Diamant und andere Formen metastabil sind. Flüssiger Kohlenstoff existiert nur bei einem bestimmten Außendruck.
Bei Drücken über 60 GPa wird die Bildung einer sehr dichten Modifikation C III (Dichte 15-20 % höher als die Dichte von Diamant) angenommen, die metallische Leitfähigkeit aufweist.
Die kristalline Modifikation von Kohlenstoff des hexagonalen Systems mit einer Kettenstruktur von Molekülen wird üblicherweise als Carbin bezeichnet. Es sind mehrere Formen von Carbin bekannt, die sich in der Anzahl der Atome in der Elementarzelle unterscheiden.
Carbyne ist ein feinkristallines schwarzes Pulver (Dichte 1,9-2 g/cm³) und hat Halbleitereigenschaften. Unter künstlichen Bedingungen aus langen, parallel zueinander angeordneten Ketten von Kohlenstoffatomen gewonnen.
Carbin ist ein lineares Kohlenstoffpolymer. Im Carbin-Molekül sind Kohlenstoffatome abwechselnd entweder durch Dreifach- und Einfachbindungen (Polyen-Struktur) oder dauerhaft durch Doppelbindungen (Polycumulen-Struktur) in Ketten verbunden. Carbin hat halbleitende Eigenschaften und seine Leitfähigkeit erhöht sich stark, wenn es Licht ausgesetzt wird. Die erste praktische Anwendung basiert auf dieser Eigenschaft – in Fotozellen.
Graphen ist eine zweidimensionale allotrope Modifikation von Kohlenstoff, die aus einer ein Atom dicken Schicht von Kohlenstoffatomen besteht, die durch sp²-Bindungen zu einem hexagonalen zweidimensionalen Kristallgitter verbunden sind.
Bei normalen Temperaturen ist Kohlenstoff chemisch inert; bei ausreichend hohen Temperaturen verbindet er sich mit vielen Elementen und zeigt stark reduzierende Eigenschaften. Die chemische Aktivität verschiedener Kohlenstoffformen nimmt in der folgenden Reihenfolge ab: amorpher Kohlenstoff, Graphit, Diamant entzünden sich an der Luft bei Temperaturen über 300–500 °C, 600–700 °C und 850–1000 °C.
Die Verbrennungsprodukte von Kohlenstoff sind CO und CO2 (Kohlenmonoxid bzw. Kohlendioxid). Es sind auch instabiler Suboxidkohlenstoff C3O2 (Schmelzpunkt −111 °C, Siedepunkt 7 °C) und einige andere Oxide (z. B. C12O9, C5O2, C12O12) bekannt. Graphit und amorpher Kohlenstoff beginnen bei einer Temperatur von 1200 °C mit Wasserstoff zu reagieren, mit Fluor bei 900 °C.
Kohlendioxid reagiert mit Wasser unter Bildung schwacher Kohlensäure – H2CO3, die Salze – Carbonate – bildet. Am weitesten verbreitet auf der Erde sind Calciumcarbonate (Mineralformen – Kreide, Marmor, Calcit, Kalkstein usw.) und Magnesium (Mineralform Dolomit).
Graphit mit Halogenen, Alkalimetallen usw.
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Stoffe bilden Einschlussverbindungen. Wenn eine elektrische Entladung zwischen Kohlenstoffelektroden in einer Stickstoffatmosphäre geleitet wird, entsteht Cyan. Bei hohen Temperaturen entsteht durch die Reaktion von Kohlenstoff mit einem Gemisch aus H2 und N2 Blausäure:
Bei der Reaktion von Kohlenstoff mit Schwefel entsteht Schwefelkohlenstoff CS2; CS und C3S2 sind ebenfalls bekannt. Kohlenstoff bildet mit den meisten Metallen Karbide, zum Beispiel:
Die Reaktion von Kohlenstoff mit Wasserdampf ist in der Industrie wichtig:
Beim Erhitzen reduziert Kohlenstoff Metalloxide zu Metallen. Diese Eigenschaft wird häufig in der metallurgischen Industrie genutzt.
Graphit wird in der Bleistiftindustrie verwendet, jedoch mit Ton vermischt, um seine Weichheit zu verringern. Diamant ist aufgrund seiner außergewöhnlichen Härte ein unverzichtbares Schleifmittel. In der Pharmakologie und Medizin werden häufig verschiedene Kohlenstoffverbindungen verwendet – Derivate von Kohlensäure und Carbonsäuren, verschiedene Heterozyklen, Polymere und andere Verbindungen. Kohlenstoff spielt im menschlichen Leben eine große Rolle. Seine Einsatzmöglichkeiten sind so vielfältig wie dieses facettenreiche Element selbst. Kohlenstoff ist insbesondere ein integraler Bestandteil von Stahl (bis zu 2,14 % Gew.) und Gusseisen (mehr als 2,14 % Gew.).
Kohlenstoff ist Teil atmosphärischer Aerosole, wodurch sich das regionale Klima ändern und die Anzahl der Sonnentage abnehmen kann. Kohlenstoff gelangt in Form von Ruß in den Abgasen von Fahrzeugen bei der Kohleverbrennung in Wärmekraftwerken, bei offenen Kohlebergwerken, bei der Untertagevergasung, bei der Herstellung von Kohlekonzentraten usw. in die Umwelt.
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Die Kohlenstoffkonzentration über Verbrennungsquellen beträgt 100–400 µg/m³, in Großstädten 2,4–15,9 µg/m³, in ländlichen Gebieten 0,5–0,8 µg/m³. Mit den Gasaerosolemissionen von Kernkraftwerken gelangen (6-15)·109 Bq/Tag 14СО2 in die Atmosphäre.
Der hohe Kohlenstoffgehalt in atmosphärischen Aerosolen führt zu einer erhöhten Morbidität in der Bevölkerung, insbesondere in den oberen Atemwegen und der Lunge. Berufskrankheiten – hauptsächlich Anthrakose und Staubbronchitis. In der Luft des Arbeitsbereichs, MPC, mg/m³: Diamant 8,0, Anthrazit und Koks 6,0, Kohle 10,0, Ruß und Ruß 4,0; in atmosphärischer Luft liegt der maximale einmalige Wert bei 0,15, der durchschnittliche tägliche Wert bei 0,05 mg/m³.
Die wichtigsten Verbindungen. Kohlenmonoxid (Kohlenmonoxid) CO. Unter normalen Bedingungen ist es ein farbloses, geruchloses und geschmackloses Gas. Die Toxizität erklärt sich aus der Tatsache, dass es sich leicht mit dem Bluthämoglobin Kohlenmonoxid (IV) CO2 verbindet. Unter normalen Bedingungen ist es ein farbloses Gas mit leicht säuerlichem Geruch und Geschmack, eineinhalb Mal schwerer als Luft, brennt nicht und unterstützt die Verbrennung nicht. Kohlensäure H2CO3. Schwache Säure. Kohlensäuremoleküle existieren nur in Lösung. Phosgen COCl2. Farbloses Gas mit charakteristischem Geruch, Siedepunkt = 8°C, Schmelzpunkt = -118°C. Sehr giftig. Schwer löslich in Wasser. Reaktiv. Wird in organischen Synthesen verwendet.
Allgemeine Merkmale der Elemente der Gruppe IV, der Hauptuntergruppe des Periodensystems von D. I. Mendelejew – Konzept und Typen. Klassifizierung und Merkmale der Kategorie „Allgemeine Eigenschaften von Elementen der Gruppe IV, der Hauptuntergruppe des Periodensystems von D. I. Mendeleev“ 2017, 2018.
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aktiv, inaktiv; b) bei Wechselwirkung mit Metallen bilden sie Salze; d) typische Metalle; 2. Metall, das zur Herstellung von Wasserstoff verwendet werden kann (durch Reaktion mit Säure): a) Zn; b) Pt; c) Au; d) Hg; e) Cu; 3. Basische Oxide und Hydroxide interagieren mit: a) Säuren; b) Gründe; c) sowohl Säuren als auch Laugen; 4. Von oben nach unten in den Hauptuntergruppen nichtmetallische Eigenschaften: a) zunehmen b) schwächer c) unverändert bleiben 5. Element der Hauptuntergruppe der Gruppe IV: a) Schwefel b) Titan c) Silizium d) Chrom 6 . Die Anzahl der Elektronen auf dem letzten Energieniveau wird bestimmt durch: a) durch die Seriennummer b) durch die Periodennummer c) durch die Gruppennummer 7. Die Struktur der Atome der Elemente mit den Seriennummern 19 und 32 ist identisch: a) die Summe Anzahl der Elektronen; c) Anzahl der elektronischen Wasserwaagen; d) die Anzahl der Elektronen auf dem letzten Energieniveau; b) Anzahl der Neutronen; 8. Element mit elektronischer Formel 1s22s22p6: a) Neon; b) Brom; c) Kalzium; d) Beryllium; 9. Das Natriumatom hat die elektronische Formel: a) 1s22s22ð1 b) 1s22s22p63s1 c) 1s22s22p63s2 10. Das Atom, dessen Element die folgende Struktur des letzten Energieniveaus hat…3s23p2: a) Kohlenstoff; b) Brom; c) Silizium; d) Phosphor; 11. Die Anzahl der ungepaarten Elektronen enthält die Elektronenhülle des Elements Nr. 16 (Schwefel): a) 1; b) 2; c) 3; d) 4; 12. Ordnungszahl eines Elements, dessen Atome ein höheres Oxid vom RO-Typ bilden können: a) Nr. 11 (Natrium); b) Nr. 12 (Magnesium); c) Nr. 14 (Silizium); 13. Ein Element mit der elektronischen Formel 1s22s22p3 bildet eine flüchtige Wasserstoffverbindung des Typs: a) RH4; b) RH3; c) RH2; d) RH; 14. Volumen von 4 Mol Wasserstoff unter Normalbedingungen: b) 44,8 l; c) 67,2 l; d) 89,6 l; e) 112 l; 15. Das Element befindet sich in der II. Periode. Die Wertigkeit im höheren Oxid und Hydroxid ist I. Die Verbindung weist basische Eigenschaften auf. Dieses Element... a) Beryllium b) Magnesium c) Lithium d) Fluor 16. Maximale Wertigkeit von Chlor (Nr. 17): a) IV b) V c) VII d) VIII 17. Minimale Wertigkeit von Arsen (Nr. 33): a) IV b) III c) V d) VII 18. Das Molekulargewicht eines Salzes, das durch die Wechselwirkung zweier höherer Oxide von Elementen mit der Atomkonfiguration 1s22s22p3 bzw. 1s22s22p63s1 erhalten wird: a) 85; b) 111; c) 63; d) 101; e) 164; 19. Bestimmen Sie die Formel des Stoffes „X“, der durch Transformationen entsteht: N2 → N2O5 A; Ba → BaO B; A + B → X + D; a) HNO3 b) Ba(OH)2 c) Ba (NO3)2 d) BaSO4 e) BaOHNO3 20. Die Summe der Koeffizienten in der Reaktionsgleichung, deren Schema KMnO4 → K2MnO4 + MnO2 + O2 ist a) 2 ; b) 3; c) 4; d) 5; e) 6; 21. Molmasse von Kaliumoxid (in g/mol): a) 55; b) 56; c) 74; d) 94; e) 112; 22. Die Molzahl Aluminiumoxid, aus der 204 g dieser Verbindung bestehen: a) 1; b) 2; c) 3; d) 4; e) 5; 23. Die bei der Verbrennung von 2 g Kohle freigesetzte Wärmemenge (thermochemische Reaktionsgleichung C + O2 = CO2 + 402,24 kJ): a) 67,04 kJ; b) 134,08 kJ; c) 200 kJ; d) 201,12 kJ; e) 301,68 kJ; 24. Unter normalen Bedingungen haben 44,8 Liter Sauerstoff eine Masse: a) 8 g; b) 16 g; c) 32 g; d) 64 g; e) 128 g; 25. Der Massenanteil von Wasserstoff in der PH3-Verbindung beträgt: a) 5,4 %; b) 7,42 %; c) 8,82 %; d) 78,5 %; e) 82,2 %; 26. Der Massenanteil von Sauerstoff in der EO3-Verbindung beträgt 60 %. Name des Elements E in der Verbindung: a) Stickstoff; b) Phosphor; c) Schwefel; d) Silizium; e) Selen; 27. Wenn Natrium mit 72 g Wasser interagiert, wird Wasserstoff in einem Volumen (n.s.) freigesetzt: a) 11,2 l; b) 22,4 l; c) 44,8 l; d) 67,2 l; e) 112 l; 28. Masse an Salzsäure, die benötigt wird, um 224 Liter Wasserstoff zu erhalten (n.s.): (Ba + 2HCl = BaCl2 + H2): a) 219 g; b) 109,5 g; c) 730 g; d) 64 g; e) 365 g; 29. Masse an Natriumhydroxid, enthalten in 200 g einer 30 %igen Lösung: a) 146 g; b) 196 g; c) 60 g; d) 6 g; e) 200 g; 30. Die Salzmasse, die durch die Wechselwirkung von Natriumhydroxid mit 400 g einer 75 %igen Schwefelsäurelösung entsteht: a) 146 g; b) 196 g; c) 360 g; d) 435 g; e) 200 g;
VOUD 2o13, Hilfe, zumindest ein paar Dinge sind wirklich nötig1. Inerte Elemente zeichnen sich durch folgende Eigenschaften aus: a) bei Wechselwirkung mit Wasser bilden sie Alkalien; c) passiv1) Die Position des Elements Aluminium im Periodensystem von D.I. Mendeleev und die Struktur seiner Atome 2) Die Natur eines einfachen Stoffes (Metall, Nichtmetall) 3) Vergleich der Eigenschaften eines einfachen Stoffes mit den Eigenschaften von einfache Stoffe, die durch in der Untergruppe benachbarte Elemente gebildet werden 4) Vergleich der Eigenschaften eines einfachen Stoffes mit Eigenschaften einfacher Stoffe, die durch in der Periode benachbarte Elemente gebildet werden 5) Zusammensetzung des höheren Oxids, sein Charakter (basisch, sauer, amphoter) 6) Zusammensetzung des höheren Hydroxids und seine Natur (sauerstoffhaltige Säure, Base, amphoteres Hydroxid) 7) Zusammensetzung der flüchtigen Wasserstoffverbindung (für Nichtmetalle)
1. Die metallischen Eigenschaften von Elementen der Gruppe II mit zunehmender Seriennummer 1) nehmen ab 2) nehmen zu 3) ändern sich nicht 4) ändern sich periodisch 2.Phosphor ist ein Oxidationsmittel in der Reaktion: 1) 3Mg+2H3PO4=Mg3(PO4)2+3H2 2) P2O3+O2=P2O5 3) 3Mg+2P=Mg3P2 4) 2P+3Cl2=2PCl3 3. Bei Raumtemperatur beides Wechselwirken Sie nicht mit Wassermetall: 1) Zink und Eisen 2) Kupfer und Gold 3) Natrium und Quecksilber 4) Kalium und Kalzium 4. Durch die Reaktion von 1) Natriumoxid und werden Na+-Ionen gebildet und Wasserstoffgas freigesetzt Wasser 2) Natriumoxid mit Salzsäure 3) Natriumchlorid mit Wasser 4) Natrium mit Salzsäure. 5. Bei Wechselwirkung mit Sauerstoff bilden alle Metalle der Gruppe 1) Lithium, Natrium 2) Calcium, Strontium 3) Barium, Kalium 4) Kalium, Magnesium Oxide 6. Der Koeffizient vor der Oxidationsformel in der Natriumgleichung mit Chlor 1) 1 2) 2 3) 3 4) 4 7. Wenn die Reaktionsprodukte Eisen(II)-sulfat und Wasser sind, dann sind die Reaktanten 1) Eisen(II)-oxid und Schwefel(IV)-oxid 2) Kupfer (II). ) Sulfat und Eisen(II)-chlorid 3) Eisen und Schwefelsäure 4) Eisen(II)-hydroxid und Schwefelsäure 8. Lithium wird nicht zum Verdrängen von Natrium aus einer wässrigen Lösung seines Salzes verwendet, da es 1) mit Wasser interagiert 2) steht in der Aktivitätsreihe links von Kupfer 3) ist ein weniger starkes Reduktionsmittel als Natrium 4) oxidiert leicht an der Luft.
Das Periodensystem der chemischen Elemente ist eine von D. I. Mendelejew auf der Grundlage des von ihm 1869 entdeckten Periodengesetzes erstellte Klassifikation chemischer Elemente.
D. I. Mendelejew
Gemäß der modernen Formulierung dieses Gesetzes wiederholen sich in einer kontinuierlichen Reihe von Elementen, die in der Reihenfolge zunehmender positiver Ladung der Kerne ihrer Atome angeordnet sind, Elemente mit ähnlichen Eigenschaften periodisch.
Das in Tabellenform dargestellte Periodensystem der chemischen Elemente besteht aus Perioden, Reihen und Gruppen.
Zu Beginn jeder Periode (mit Ausnahme der ersten) weist das Element ausgeprägte metallische Eigenschaften auf (Alkalimetall).
Symbole für die Farbtabelle: 1 - chemisches Zeichen des Elements; 2 - Name; 3 - Atommasse (Atomgewicht); 4 - Seriennummer; 5 – Verteilung der Elektronen über die Schichten.
Wenn die Ordnungszahl eines Elements entsprechend der positiven Ladung des Kerns seines Atoms zunimmt, werden die metallischen Eigenschaften allmählich schwächer und die nichtmetallischen Eigenschaften nehmen zu. Das vorletzte Element in jeder Periode ist ein Element mit ausgeprägten nichtmetallischen Eigenschaften (), und das letzte ist ein Inertgas. In Periode I gibt es 2 Elemente, in II und III – 8 Elemente, in IV und V – 18, in VI – 32 und in VII (nicht abgeschlossene Periode) – 17 Elemente.
Die ersten drei Perioden werden kleine Perioden genannt, jede besteht aus einer horizontalen Reihe; der Rest - in großen Perioden, von denen jede (mit Ausnahme der VII. Periode) aus zwei horizontalen Reihen besteht - gerade (oben) und ungerade (unten). In geraden Reihen großer Perioden kommen nur Metalle vor. Die Eigenschaften der Elemente dieser Reihen ändern sich geringfügig mit zunehmender Ordnungszahl. Die Eigenschaften von Elementen in ungeraden Reihen großer Perioden ändern sich. In Periode VI folgen auf Lanthan 14 Elemente, die sich in ihren chemischen Eigenschaften sehr ähneln. Diese als Lanthanide bezeichneten Elemente sind unterhalb der Haupttabelle separat aufgeführt. Actinide, die Elemente nach Actinium, werden in der Tabelle ähnlich dargestellt.
Der Tisch hat neun vertikale Gruppen. Die Gruppennummer entspricht mit seltenen Ausnahmen der höchsten positiven Wertigkeit der Elemente dieser Gruppe. Jede Gruppe, mit Ausnahme der Null- und Achtelgruppe, ist in Untergruppen unterteilt. - Haupt- (rechts) und Sekundär. In den Hauptuntergruppen werden mit zunehmender Ordnungszahl die metallischen Eigenschaften der Elemente stärker und die nichtmetallischen Eigenschaften schwächer.
Somit werden die chemischen und eine Reihe physikalischer Eigenschaften von Elementen durch den Platz bestimmt, den ein bestimmtes Element im Periodensystem einnimmt.
Biogene Elemente, d. h. Elemente, die Teil von Organismen sind und darin eine bestimmte biologische Rolle spielen, nehmen den oberen Teil des Periodensystems ein. Zellen, die mit Elementen besetzt sind, die den Großteil (mehr als 99 %) der lebenden Materie ausmachen, sind blau gefärbt; Zellen, die mit Mikroelementen besetzt sind, sind rosa gefärbt (siehe).
Das Periodensystem der chemischen Elemente ist die größte Errungenschaft der modernen Naturwissenschaft und ein anschaulicher Ausdruck der allgemeinsten dialektischen Naturgesetze.
Siehe auch Atomgewicht.
Das Periodensystem der chemischen Elemente ist eine natürliche Klassifizierung chemischer Elemente, die von D. I. Mendelejew auf der Grundlage des von ihm 1869 entdeckten Periodengesetzes erstellt wurde.
In seiner ursprünglichen Formulierung besagte das periodische Gesetz von D. I. Mendeleev: Die Eigenschaften chemischer Elemente sowie die Formen und Eigenschaften ihrer Verbindungen hängen periodisch von den Atomgewichten der Elemente ab. Anschließend wurde mit der Entwicklung der Lehre von der Struktur des Atoms gezeigt, dass ein genaueres Merkmal jedes Elements nicht das Atomgewicht ist (siehe), sondern der Wert der positiven Ladung des Kerns des Atoms des Elements. gleich der Ordnungszahl dieses Elements im Periodensystem von D. I. Mendelejew. Die Anzahl der positiven Ladungen auf dem Atomkern ist gleich der Anzahl der Elektronen, die den Atomkern umgeben, da Atome als Ganzes elektrisch neutral sind. Vor dem Hintergrund dieser Daten wird das periodische Gesetz wie folgt formuliert: Die Eigenschaften chemischer Elemente sowie die Formen und Eigenschaften ihrer Verbindungen hängen periodisch von der Größe der positiven Ladung der Kerne ihrer Atome ab. Dies bedeutet, dass sich in einer kontinuierlichen Reihe von Elementen, die in der Reihenfolge zunehmender positiver Ladungen der Kerne ihrer Atome angeordnet sind, Elemente mit ähnlichen Eigenschaften periodisch wiederholen.
Die tabellarische Form des Periodensystems der chemischen Elemente wird in seiner modernen Form dargestellt. Es besteht aus Perioden, Serien und Gruppen. Eine Periode stellt eine aufeinanderfolgende horizontale Reihe von Elementen dar, die in der Reihenfolge zunehmender positiver Ladung der Kerne ihrer Atome angeordnet sind.
Zu Beginn jeder Periode (außer der ersten) steht ein Element mit ausgeprägten metallischen Eigenschaften (Alkalimetall). Mit zunehmender Seriennummer werden dann die metallischen Eigenschaften der Elemente allmählich schwächer und die nichtmetallischen Eigenschaften nehmen zu. Das vorletzte Element in jeder Periode ist ein Element mit ausgeprägten nichtmetallischen Eigenschaften (Halogen) und das letzte ist ein Edelgas. Die erste Periode besteht aus zwei Elementen, die Rolle eines Alkalimetalls und eines Halogens übernimmt hier gleichzeitig Wasserstoff. Die Perioden II und III umfassen jeweils 8 Elemente, die Mendeleev als typisch bezeichnet. Die Perioden IV und V enthalten jeweils 18 Elemente, VI-32. Die VII. Periode ist noch nicht abgeschlossen und wird durch künstlich geschaffene Elemente ergänzt; Derzeit gibt es in diesem Zeitraum 17 Elemente. Die Perioden I, II und III werden als klein bezeichnet, jede von ihnen besteht aus einer horizontalen Reihe, IV-VII sind groß: Sie (mit Ausnahme von VII) umfassen zwei horizontale Reihen – gerade (oben) und ungerade (unten). In geraden Reihen großer Perioden gibt es nur Metalle, und die Änderung der Eigenschaften der Elemente in der Reihe von links nach rechts ist schwach ausgeprägt.
In ungeraden Reihen großer Perioden ändern sich die Eigenschaften der Elemente in der Reihe auf die gleiche Weise wie die Eigenschaften typischer Elemente. In der geraden Reihe der VI-Periode gibt es nach Lanthan 14 Elemente [genannt Lanthanide (siehe), Lanthanide, Seltenerdelemente], die in ihren chemischen Eigenschaften Lanthan und untereinander ähneln. Eine Auflistung davon finden Sie separat unterhalb der Tabelle.
Die auf Actinium folgenden Elemente – Actiniden (Aktiniden) – werden separat aufgeführt und unterhalb der Tabelle aufgeführt.
Im Periodensystem der chemischen Elemente sind neun Gruppen vertikal angeordnet. Die Gruppennummer entspricht der höchsten positiven Wertigkeit (siehe) der Elemente dieser Gruppe. Ausnahmen sind Fluor (kann nur negativ einwertig sein) und Brom (kann nicht siebenwertig sein); Darüber hinaus können Kupfer, Silber und Gold eine Wertigkeit von mehr als +1 aufweisen (Cu-1 und 2, Ag und Au-1 und 3), und von den Elementen der Gruppe VIII haben nur Osmium und Ruthenium eine Wertigkeit von +8 . Jede Gruppe, mit Ausnahme der achten und null, ist in zwei Untergruppen unterteilt: die Hauptgruppe (rechts) und die Nebengruppe. Die Hauptuntergruppen umfassen typische Elemente und Elemente langer Perioden, die sekundären Untergruppen umfassen nur Elemente langer Perioden und darüber hinaus Metalle.
Hinsichtlich der chemischen Eigenschaften unterscheiden sich die Elemente jeder Untergruppe einer bestimmten Gruppe erheblich voneinander und nur die höchste positive Wertigkeit ist für alle Elemente einer bestimmten Gruppe gleich. In den Hauptuntergruppen werden von oben nach unten die metallischen Eigenschaften der Elemente verstärkt und die nichtmetallischen abgeschwächt (z. B. ist Francium das Element mit den ausgeprägtesten metallischen Eigenschaften und Fluor ist nichtmetallisch). Somit bestimmt die Position eines Elements im Periodensystem von Mendelejew (Ordnungszahl) seine Eigenschaften, die der Durchschnitt der Eigenschaften benachbarter Elemente vertikal und horizontal sind.
Einige Elementgruppen haben spezielle Namen. So heißen die Elemente der Hauptuntergruppen der Gruppe I Alkalimetalle, Gruppe II – Erdalkalimetalle, Gruppe VII – Halogene, Elemente hinter Uran – Transuran. Elemente, die Teil von Organismen sind, an Stoffwechselprozessen beteiligt sind und eine klare biologische Rolle spielen, werden als biogene Elemente bezeichnet. Sie alle nehmen den oberen Teil der Tabelle von D. I. Mendelejew ein. Dies sind vor allem O, C, H, N, Ca, P, K, S, Na, Cl, Mg und Fe, die den Großteil der lebenden Materie ausmachen (mehr als 99 %). Die von diesen Elementen eingenommenen Plätze im Periodensystem sind hellblau eingefärbt. Biogene Elemente, von denen es im Körper nur sehr wenige gibt (von 10 -3 bis 10 -14 %), werden Mikroelemente genannt (siehe). Die gelb gefärbten Zellen des Periodensystems enthalten Mikroelemente, deren lebenswichtige Bedeutung für den Menschen nachgewiesen ist.
Nach der Theorie des Atomaufbaus (siehe Atom) hängen die chemischen Eigenschaften von Elementen hauptsächlich von der Anzahl der Elektronen in der äußeren Elektronenhülle ab. Die periodische Änderung der Eigenschaften von Elementen mit zunehmender positiver Ladung von Atomkernen erklärt sich aus der periodischen Wiederholung der Struktur der äußeren Elektronenhülle (Energieniveau) von Atomen.
In kleinen Perioden steigt mit zunehmender positiver Ladung des Kerns die Anzahl der Elektronen in der Außenhülle von 1 auf 2 in Periode I und von 1 auf 8 in Periode II und III. Daher die Änderung der Eigenschaften von Elementen im Zeitraum vom Alkalimetall zum Inertgas. Die äußere Elektronenhülle mit 8 Elektronen ist vollständig und energetisch stabil (Elemente der Gruppe Null sind chemisch inert).
In langen Zeiträumen in gleichmäßigen Reihen bleibt die Anzahl der Elektronen in der Außenschale mit zunehmender positiver Ladung der Kerne konstant (1 oder 2) und die zweite Außenschale ist mit Elektronen gefüllt. Daher die langsame Änderung der Eigenschaften von Elementen in geraden Zeilen. In der ungeraden Reihe großer Perioden wird mit zunehmender Ladung der Kerne die äußere Hülle mit Elektronen (von 1 bis 8) gefüllt und die Eigenschaften der Elemente ändern sich auf die gleiche Weise wie die typischer Elemente.
Die Anzahl der Elektronenhüllen in einem Atom ist gleich der Periodenzahl. Atome von Elementen der Hauptuntergruppen haben in ihren Außenschalen eine Anzahl von Elektronen, die der Gruppenzahl entspricht. Atome von Elementen seitlicher Untergruppen enthalten ein oder zwei Elektronen in ihren Außenschalen. Dies erklärt den Unterschied in den Eigenschaften der Elemente der Haupt- und Nebenuntergruppe. Die Gruppennummer gibt die mögliche Anzahl von Elektronen an, die an der Bildung chemischer (Valenz-)Bindungen (siehe Molekül) beteiligt sein können, daher werden solche Elektronen Valenz genannt. Bei Elementen von Nebenuntergruppen sind nicht nur die Elektronen der äußeren Schalen Valenz, sondern auch die der vorletzten. Die Anzahl und Struktur der Elektronenhüllen sind im beigefügten Periodensystem der chemischen Elemente angegeben.
Das periodische Gesetz von D.I. Mendeleev und das darauf basierende System sind in Wissenschaft und Praxis von außerordentlich großer Bedeutung. Das periodische Gesetz und System bildete die Grundlage für die Entdeckung neuer chemischer Elemente, die genaue Bestimmung ihrer Atomgewichte, die Entwicklung der Lehre vom Aufbau der Atome, die Aufstellung geochemischer Gesetze zur Verteilung der Elemente in der Erdkruste und vieles mehr Entwicklung moderner Vorstellungen über lebende Materie, deren Zusammensetzung und die damit verbundenen Muster dem Periodensystem entsprechen. Die biologische Aktivität von Elementen und ihr Gehalt im Körper werden auch weitgehend durch den Platz bestimmt, den sie im Periodensystem von Mendelejew einnehmen. Mit zunehmender Seriennummer in einer Reihe von Gruppen nimmt also die Toxizität der Elemente zu und ihr Gehalt im Körper ab. Das periodische Gesetz ist ein klarer Ausdruck der allgemeinsten dialektischen Gesetze der Naturentwicklung.
Eine Gruppe des Periodensystems chemischer Elemente ist eine Folge von Atomen mit zunehmender Kernladung, die die gleiche elektronische Struktur haben. Die Gruppennummer wird durch die Anzahl der Elektronen auf der äußeren Hülle des Atoms (Valenzelektronen) bestimmt ... Wikipedia
Die vierte Periode des Periodensystems umfasst Elemente der vierten Reihe (oder vierten Periode) des Periodensystems der chemischen Elemente. Die Struktur des Periodensystems basiert auf Zeilen zur Veranschaulichung sich wiederholender (periodischer) ... ... Wikipedia
Die erste Periode des Periodensystems umfasst Elemente der ersten Reihe (oder ersten Periode) des Periodensystems der chemischen Elemente. Die Struktur des Periodensystems basiert auf Zeilen, um sich wiederholende (periodische) Trends in... ... Wikipedia zu veranschaulichen
Die zweite Periode des Periodensystems umfasst Elemente der zweiten Reihe (oder zweiten Periode) des Periodensystems der chemischen Elemente. Die Struktur des Periodensystems basiert auf Zeilen, um sich wiederholende (periodische) Trends in ... Wikipedia zu veranschaulichen
Die fünfte Periode des Periodensystems umfasst Elemente der fünften Reihe (oder fünften Periode) des Periodensystems der chemischen Elemente. Die Struktur des Periodensystems basiert auf Zeilen, um sich wiederholende (periodische) Trends in... ... Wikipedia zu veranschaulichen
Die dritte Periode des Periodensystems umfasst Elemente der dritten Reihe (oder dritten Periode) des Periodensystems der chemischen Elemente. Die Struktur des Periodensystems basiert auf Zeilen, um sich wiederholende (periodische) Trends zu veranschaulichen... Wikipedia
Die siebte Periode des Periodensystems umfasst Elemente der siebten Reihe (oder siebten Periode) des Periodensystems der chemischen Elemente. Die Struktur des Periodensystems basiert auf Zeilen, um sich wiederholende (periodische) Trends zu veranschaulichen... Wikipedia
Die sechste Periode des Periodensystems umfasst Elemente der sechsten Reihe (oder sechsten Periode) des Periodensystems der chemischen Elemente. Die Struktur des Periodensystems basiert auf Zeilen, um sich wiederholende (periodische) Trends in... ... Wikipedia zu veranschaulichen
Die Kurzform des Periodensystems basiert auf der Parallelität der Oxidationsstufen von Elementen der Haupt- und Nebennebengruppen: Beispielsweise beträgt die maximale Oxidationsstufe von Vanadium +5, wie bei Phosphor und Arsen beträgt die maximale Oxidationsstufe von Chrom + 6 ... Wikipedia
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Die Hauptuntergruppe der Gruppe IV des Periodensystems der Elemente besteht aus Kohlenstoff, Silizium, Germanium, Zinn und Blei. Elementnummer Atommasse Elektronische Konfiguration Kohlenstoff b 12.011 l.v!2r2/>; Silizium 14 28,085 1 l-22.yr2/>l3l-33/ї- Germanium 32 72,59 Il^g/^3pV4.r4p2 Zinn 50 118,69 b^-2/>Chg3/)l3,4l-4/ >Mg Blei 82 207.2
Elektronische Konfiguration./^-Elemente.
Die äußere Elektronenschicht enthält vier Elektronen, die elektronische Formel der äußeren Schicht lautet plіr1. Kohlenstoff und Silizium sind Nichtmetalle, Germanium, Zinn und Blei sind Übergangselemente.
Eigenschaften. Elemente dieser Untergruppe bilden Oxide mit der allgemeinen Formel RO und RO sowie Wasserstoffverbindungen mit der Formel RH4. Von Kohlenstoff zu Blei ändern sich die Eigenschaften der Oxide von sauer (CO, SiO) zu amphoter (SnO, PbO). PbO und SnO sind die Hauptoxide. Von Kohlenstoff zu Blei nimmt die Festigkeit von Wasserstoffverbindungen ab. Auch die Art der Hydrate ändert sich: zum Beispiel H, CO,. H,SiO)-schwache Säuren: Pb(OH), Sn(OH), Ge(OH), -amphotere Basen. In einer Untergruppe nimmt mit zunehmender Ordnungszahl die Ionisierungsenergie ab und der Atomradius zu, d. h. die nichtmetallischen Eigenschaften werden schwächer und die metallischen Eigenschaften zunehmen.
In der Natur sein. Silizium kommt nicht in freier Form vor, sondern nur in Form von Verbindungen. Die stabilste Siliziumverbindung ist Silizium(IV)-oxid oder Siliciumdioxid. Kristalline Kieselsäure kommt in der Natur hauptsächlich als Mineral Quarz vor. Auf dem Meeresboden befinden sich Ablagerungen dünner, poröser, amorpher Kieselsäure, die Tripolis, Diatomeenerde oder Infusorerde genannt wird. Silizium ist Bestandteil von Feldspat, Glimmer, Ton und Asbest
Physikalische Eigenschaften. Silizium ist eine dunkelgraue Substanz mit metallischem Glanz. Es ist zerbrechlich und wie Kohlenstoff feuerfest. Hat Halbleitereigenschaften.
Chemische Eigenschaften. Reduktionsmittel. Reagiert direkt nur mit Fluor: Si + 2F, = SiF4 (Siliziumfluorid).
Silizium reagiert nicht mit Säuren (außer einer Mischung aus Fluss- und Salpetersäure), während es sehr heftig mit Alkalien reagiert: Si + 2NaOH + H,0 = Na,SiO, + +2H,T.
Beim Erhitzen verbindet sich Silizium mit Sauerstoff: Si + O, = SiO,.
Silizium bildet auch mit Wasserstoff eine Verbindung – Silan: SiH4: Si + 2H, = SiH4.
Mit Kohlenstoff bildet Silizium Carborundum (Siliziumkarbid) – eine kristalline Substanz, die wie ein Diamant aufgebaut ist: Si02 + 2C = SiC + C02.
Siliziumverbindungen mit Metallen werden Silizide genannt: Si + 2Mg = Mg,Si (Magnesiumsilizid).
Anwendung. Silizium wird hauptsächlich zur Herstellung von Halbleiterbauelementen, zur Herstellung von Legierungen und zur Reduktion von Metallen aus Oxiden verwendet.
Quittung. Silizium wird durch Reduktion aus Siliziumdioxid gewonnen: SiO, + 2Mg = 2MgO + Si.
In der Industrie wird Kieselsäure in Elektroöfen mit Kohle reduziert: SiO, + 2C = Si + 2CO.
Siliziumverbindungen
Silizium(IV)-oxid und Kieselsäure.
Eine feste, sehr feuerfeste kristalline Substanz, die in Wasser unlöslich ist und keine Wechselwirkung mit diesem eingeht. Aufgrund seiner chemischen Eigenschaften gehört Silizium(IV)oxid zu den sauren Oxiden. Nur Flusssäure reagiert direkt mit Silizium(IV)-oxid: SiO, + 4HF = SiF4 + 2H.O.
Beim Schmelzen von Silizium(IV)-oxid mit Alkalien, basischen Oxiden und Carbonaten entstehen Kieselsäuresalze – Silikate:
SiO, + 2NaOH = Na,SiO, + H,0; SiO, + CaO = CaSiO,;
Si02 + K2CO, = K,Si03 + CO,T.
Kieselsäure. Bezieht sich auf schwache Säuren; leicht wasserlöslich. Kieselsäuremoleküle dissoziieren in wässrigen Lösungen praktisch nicht. Die Formel H,Si03 ist bedingt. Tatsächlich liegt Kieselsäure in Form einer Verbindung (H, SiOJn oder Polykieselsäuren) vor. Bei längerer Lagerung werden aus der Kieselsäure Wassermoleküle abgespalten und es entsteht SiO. Beim Erhitzen zerfällt auch Kieselsäure in Siliziumoxid (IV) und Wasser: H2Si03 = H20 + SiO,.
Silikatindustrie
Die Silikatindustrie besteht hauptsächlich aus der Keramik-, Glas- und Zementproduktion.
Keramikproduktion. Keramik sind Materialien und Produkte aus feuerfesten Stoffen – Ton, Karbiden und Oxiden einiger Metalle. Zu den Keramikprodukten zählen Ziegel, Fliesen, Vormauerziegel, Keramik, Porzellan und Steingut.
Der Prozess der Herstellung von Keramikprodukten besteht aus der Vorbereitung der Keramikmasse, dem Formen, Trocknen und Brennen. Beim Brennen kommt es aufgrund chemischer Reaktionen in der festen Phase zur Sinterung. Das Brennen erfolgt üblicherweise bei einer Temperatur von 900 °C. Das Sintern erfolgt nach einem streng definierten Regime und führt zur Herstellung eines Materials mit festgelegten Eigenschaften.
Glasproduktion. Fensterglas besteht hauptsächlich aus Natrium- und Kaliumsilikaten, die mit Silizium(IV)-oxid verschmolzen sind. die Zusammensetzung wird näherungsweise durch die Formel Na20 CaO 6Si02 ausgedrückt. Die Rohstoffe für seine Herstellung sind weißer Sand, Soda, Kalkstein oder Kreide. Bei der Verschmelzung dieser Stoffe kommt es zu folgenden Reaktionen:
CaCO, + SiO, = CaSiO, + CO,T; Na,COi + SiO, = Na,SiO, + CO,1\
Natrium- und Calciumsilikate werden zusammen mit Kieselsäure zu einer Masse verschmolzen, die allmählich abkühlt:
Zementproduktion. Zement ist einer der wichtigsten Werkstoffe der Silikatindustrie. Es wird in großen Mengen bei Bauarbeiten eingesetzt. Herkömmlicher Zement (Kieselsäurezement oder Portlandzement) wird durch Brennen einer Mischung aus Ton und Kalkstein hergestellt. Beim Brennen der Zementmischung zerfällt Calciumcarbonat in Kohlenmonoxid (IV) und Calciumoxid: Letzteres reagiert mit dem Ton. Dabei entstehen Calciumsilikate und -aluminate.