ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 15.04.2021
Просмотров: 1830
Скачиваний: 4
Cl
2
, Br
2
,
I
2
к
.
ч
. = 8 – 7 = 1,
молекулярная
решетка
.
VIII
А
группа
кристаллы
благородных
газов
к
.
ч
. = 8 – 8 = 0,
одноатомные
молекулы
.
Исключения
из
правила
8 — N
Для
Pb, Bi, Po
характерны
плотноупакованные
структуры
с
метал
-
лическим
типом
связи
.
С
увеличением
атомного
номера
элемента
возрас
-
тает
количество
электронных
слоёв
и
уменьшаются
различия
в
энергиях
соседних
орбиталей
.
Вследствие
этого
у
тяжёлых
аналогов
при
образова
-
нии
простых
веществ
валентные
электроны
могут
попадать
на
вакантные
6d-
орбитали
.
Наблюдается
дефицит
электронов
,
что
приводит
к
возникно
-
вению
плотноупакованных
структур
с
металлическим
типом
связи
.
B
–
неметаллические
свойства
,
обусловленные
кайносимметрично
-
стью
2p-
орбитали
.
Дефицит
валент
-
ных
электронов
,
в
кристаллических
модификациях
их
обобществление
,
ограниченное
локальными
атомными
группами
.
Структурный
элемент
–
икосаэдр
(
рис
. 6).
Каждый
из
атомов
бора
внутри
икосаэдра
связан
с
пятью
соседями
,
а
атомы
в
вершинах
осуществляют
сочленение
икосаэдров
друг
с
другом
непосредственно
или
через
промежуточные
атомы
бора
.
Рис
. 6.
Икосаэдр
–
элемент
кристал
-
лической
структуры
бора
Следует
отметить
,
что
граница
Цинтля
не
является
границей
между
металлами
и
неметаллами
,
а
лишь
разграничивает
элементы
с
избытком
и
дефицитом
валентных
электронов
,
что
определяет
особенности
кристалло
-
химического
строения
простых
веществ
.
Граница
между
металлами
и
не
-
металлами
проходит
по
диагонали
от
B
к
At
между
элементами
:
B – Al,
Si – Ge, As – Sb, Te – Po.
Однако
эта
граница
достаточно
условна
,
сущест
-
вуют
элементы
и
отвечающие
им
простые
вещества
,
которые
по
одним
свойствам
напоминают
металлы
,
а
по
другим
–
неметаллы
.
Эти
элементы
:
Al, Ga, In, Sn, Sb, As
–
расположены
вблизи
диагональной
границы
.
2.2.
Физические
свойства
простых
веществ
Молярный
объем
Фундаментальной
характеристикой
простого
вещества
является
мо
-
лярный
объем
,
представляющий
собой
отношение
молярной
массы
веще
-
ства
к
его
плотности
:
3
3
3
3
3
[ /
]
[ /
]
[ /
]
[
]
[
/
]
[ /
]
⎡
⎤
=
=
=>
=
⎢
⎥
⎣
⎦
m
m
M ã ì î ëü
ñì
M ã ì î ëü
d ã ñì
V
ì î ëü
V ñì
V ñì
ì î ëü
d ã ñì
[ ]
m ã
11
Молярный
объем
простых
веществ
–
одно
из
первых
свойств
,
которое
под
-
твердило
явление
периодичности
.
На
рис
. 7
представлена
зависимость
мо
-
лярного
объема
от
порядкового
номера
элемента
.
Рис
. 7.
Зависимость
молярного
объема
гомоатомных
соединений
от
порядкового
номера
элементов
Зависимость
показывает
,
что
при
монотонном
возрастании
мольной
массы
мольный
объём
изменяется
отчётливо
периодически
.
У
s-
и
p-
элементов
II
и
III
периодов
(
малых
)
закономерность
очень
чёткая
и
простая
(
рис
. 7).
Наибольшими
мольными
объёмами
обладают
щелочные
металлы
,
затем
к
II-
и
IIIA-
группам
мольные
объёмы
уменьшаются
,
несмотря
на
возрастание
мольной
массы
.
Все
эти
структуры
плотноупакованные
,
и
уменьшение
обусловлено
более
резким
возрастанием
плотности
в
знамена
-
теле
выражения
по
сравнению
с
мольной
массой
в
числителе
.
С
середины
периодов
,
несмотря
на
продолжающееся
уменьшение
атомного
радиуса
,
мольный
объём
начинает
возрастать
.
Это
обусловлено
тем
,
что
для
эле
-
ментов
,
расположенных
справа
от
границы
Цинтля
,
реализуются
уже
более
рыхлые
упаковки
и
плотность
всё
время
уменьшается
.
Можно
было
бы
ожидать
,
что
наибольшими
мольными
объёмами
в
каждом
периоде
долж
-
ны
обладать
кристаллы
благородных
газов
,
но
у
них
реализуются
плотно
-
упакованные
структуры
(
хотя
и
за
счёт
сил
Ван
-
дер
-
Ваальса
),
поэтому
плотность
оказывается
несколько
выше
ожидаемой
,
а
мольный
объём
–
не
-
сколько
ниже
.
Для
d-
элементов
атомный
радиус
меняется
несильно
,
по
-
этому
и
мольные
объёмы
также
изменяются
несильно
с
незначительным
минимумом
в
районе
триад
.
12
Энтальпия
атомизации
и
температура
плавления
В
зависимостях
энтальпии
атомизации
и
температуры
плавления
от
порядкового
номера
также
имеются
определённые
черты
сходства
и
раз
-
личия
(
рис
. 8, 9).
У
s-
и
p-
элементов
закономерности
в
общем
совпадают
.
Наименьшими
энтальпиями
и
температурами
плавления
обладают
кри
-
сталлы
благородных
газов
.
Максимальные
значения
–
у
элементов
IVA-
группы
(
алмазоподобные
структуры
).
Рис
. 8.
Зависимость
энтальпии
атомизации
гомоатомных
соединений
от
порядкового
номера
элементов
Рис
. 9.
Зависимость
температуры
плавления
гомоатомных
соединений
от
порядкового
номера
элементов
Если
рассматривать
d-
элементы
,
то
здесь
закономерности
несколько
иные
.
Энтальпии
плавления
для
кайносимметричных
d-
элементов
чётко
демонстрируют
внутреннюю
периодичность
(
две
пятёрки
).
У
марганца
и
цинка
наименьшие
энтальпии
плавления
вследствие
стабильных
d
5
-
и
d
10
-
13
конфигураций
.
Однако
,
если
энтальпия
плавления
максимальна
у
ванадия
,
то
температура
плавления
максимальна
у
хрома
.
За
счёт
проскока
электро
-
на
у
хрома
реализуется
наибольшее
число
дополнительных
ковалентных
связей
,
что
упрочняет
кристалли
-
ческую
структуру
и
повышает
температуру
плавления
.
Аналогич
-
ная
ситуация
в
V
и
VI
периодах
.
Максимальной
температурой
плав
-
ления
там
обладают
аналоги
хром
,
молибден
и
вольфрам
.
Существенно
то
,
что
в
подгруппе
хрома
сверху
вниз
температуры
плавления
воз
-
растают
,
что
объясняется
увеличением
прочности
дополнительных
кова
-
лентных
связей
в
структуре
.
В
то
же
время
в
начале
и
в
конце
d-
рядов
(IIIB-
и
II
В
-
группы
)
температуры
плавления
сверху
вниз
падают
,
как
и
в
главных
подгруппах
.
В
целом
получается
так
,
как
показано
на
рис
. 10.
Рис
. 10.
Изменение
температур
плавле
-
ния
в
подгруппах
d-
элементов
Энергии
диссоциации
двухатомных
молекул
гомоатомных
соединений
На
рис
. 11
представлена
зависимость
энергии
диссоциации
двухатом
-
ных
молекул
от
порядкового
номера
элемента
.
Двухатомных
молекул
не
так
много
,
поэтому
эта
зависимость
не
столь
полная
,
но
всё
же
достаточно
на
-
глядная
.
Помимо
известных
двухатомных
молекул
газов
,
подобные
молеку
-
лы
образуют
щелочные
металлы
в
паре
,
элементы
подгруппы
меди
,
углерод
при
очень
высоких
температурах
.
На
рисунке
видна
периодичность
,
естест
-
венным
образом
объясняющаяся
различием
в
прочностях
связей
с
максиму
-
мом
у
элементов
VA-
группы
(
тройные
связи
)
и
абсолютным
рекордом
в
мо
-
лекуле
азота
N
2
(
кайносимметрия
2
р
-
орбитали
и
малая
длина
связи
).
Рис
. 11.
Энергии
диссоциации
двухатомных
молекул
гомоатомных
соединений
14
2.3.
Химические
свойства
простых
вкществ
Простые
вещества
являются
родоначальниками
генетических
рядов
с
взаимно
противоположными
свойствами
.
Ниже
приведена
генетическая
связь
между
основными
классами
неорганических
веществ
(
рис
. 12):
Рис
. 12.
Генетическая
связь
между
основными
классами
неорганических
ве
-
ществ
.
Противоположные
по
свойствам
объекты
из
двух
генетических
рядов
взаимодействуют
между
собой
,
взаимно
нейтрализуя
свои
противополож
-
ные
качества
и
образуя
при
этом
соль
.
Рассмотрим
реакции
:
Ca(OH)
2
+
Н
2
SO
4
= CaSO
4
↓
+ 2H
2
O
CaO + H
2
SO
4
= CaSO
4
↓
+ H
2
O
Ca(OH)
2
+ SO
3
= CaSO
4
↓
+ H
2
O
CaO + SO
3
= CaSO
4
↓
Ca + H
2
SO
4
= CaSO
4
↓
+ H
2
↑
В
первом
случае
выделяется
2
моля
воды
,
во
втором
и
третьем
–
по
одному
молю
,
в
четвёртом
–
вообще
не
выделяется
.
Это
объясняется
тем
,
что
в
первом
случае
обе
формы
гидратированы
,
во
втором
и
третьем
одна
из
них
гидратирована
.
Химическая
сущность
взаимного
сродства
от
этого
не
меняется
.
Производные
кальция
и
серы
,
обладая
противоположными
свойствами
,
взаимно
нейтрализуют
друг
друга
в
широком
смысле
.
В
этом
смысле
главный
продукт
нейтрализации
–
это
соль
.
Последняя
реакция
от
-
носится
к
окислительно
-
восстановительным
,
но
химическая
сущность
ки
-
слотно
-
основного
в
широком
смысле
взаимодействия
от
этого
не
меняется
.
При
взаимодействии
простых
веществ
друг
с
другом
окислительно
-
восстановительный
аспект
выступает
на
первый
план
.
Но
при
этом
,
по
крайней
мере
,
в
ярко
выраженных
случаях
,
образуются
соли
бескислород
-
ных
кислот
,
т
.
е
.
осуществляется
нейтрализация
в
широком
смысле
.
Изучение
химических
свойств
простых
веществ
–
это
первый
этап
в
описательной
химии
элементов
.
Он
позволяет
выявить
поведение
в
агрес
-
15