Kilka ogólnych pojęć na początek, a później pokrótce przedstawię, co każdy chemik powinien wiedzieć patrząc na układ okresowy.
Pierwiastki mające charakter amfoteryczny, to: beryl, glin, gal, cyna, ołów. Gazy szlachetne mają promienie większe od poprzedzających je atomów pierwiastków.
Ciało bezpostaciowe - to ciało, które nie ma regularnej sieci krystalicznej.
Solwatacja - to zjawisko otaczania rozpuszczonych cząsteczek przez cząsteczki rozpuszczalnika. W wypadku wody zjawisko, to nosi nazwę hydratacji.
Sublimacja - przejście ciała ze stanu stałego w gazowy ( z pomienięciem ciekłego)
Resublimacja - przejście ciała gazowego w stan stały ( z pominięciem ciekłego)
Dekantacja - sposób oddzielenia wody od osadu, polegający na ostrożnym zlaniu cieczy.
Destylacja - proces polegający na przeprowadzeniu jednego ze składników mieszaniny ciekłej w stan pary i skropleniu go w odbieralniku.
Krystalizacja - proces wydzielenia się substancji stałej z roztworu nasyconego w postaci kryształów.
Emulsje - powstają w wyniku zmieszania dwóch nierozpuszczalnych wzajemnie cieczy, z których jedna jest rozproszona w drugiej. Mleko jest przykładem emulsji. Zewnętrznie wygląda jak czysta substancja, ale pod mikroskopem można dostrzec pojedyńcze kulki tłuszczu,
Hydratacja - uwodnienie, przyłączenie wody (odwrotność dehydratacja).
Hydrogenacja - uwodornienie, przyłączenie wodoru (dehydrogenacja).
Sedymentacja - opadanie cząstek zawiesiny pod wpływem siły ciężkości.
Alotropia - zjawisko tworzenia różnych postaci krystalicznych przez ten sam pierwiastek np. węgiel występuje w postaci
- diamentu (bezbarwny, najtwardszy, nie przewodzi prądu)
- grafitu (szaroczarny, miękki, przewodzi prąd)
- fullerenów (kształt piłki, nie przewodzą prądu)
Polimorfizm - tworzenie przez ten sam związek różnych struktur krystalicznych np. CaC2 tworzy kwarcyt i aragonit.
Pytanie. Dlaczego w grupach promienie atomowe rosną?
Odp. Bo rośnie liczba powłok.
A dlaczego w okresach promienie atomowe maleją od lewej do prawej?
Odp. Bo rośnie ładunek jądra. Ładunek jądra rośnie zgodnie ze wzrostem elektroujemności, im jest większy tym silniej przyciągane są elektrony przez jądro.
Elektroujemność - pierwiastki dążą do uzupełnienia powłoki walencyjnej - dążą do dubletu lub oktetu, aby taki stan osiągnąć pierwiastek oddaje lub pobiera elektrony. Zdolność przyciągania elektronów przez atom danego pierwiastka ( w wiązaniu kowalencyjnym). Wysoka elektroujemność cechuje niemetale (fluor najwyższa), niską niemetale. Metale chętniej oddają elektrony tworząc kationy, natomiast niemetale chętniej przyciągają elektrony tworząc aniony.
Jak zmieniają się właściwości utleniające i redukujące pierwiastków?
Pierwiastek mający właściwości redukujące jest reduktorem bo redukuje inny związek, a sam się utlenia. Aby się utlenić tzn. zwiększyć stopień utlenienia pierwiastek oddaje elektrony. Elektrony łatwiej oddają metale, gdyż słabiej przyciągają elektrony. Wzrost właściwości redukujących rośnie wraz ze wzrostem charakteru metalicznego. Pierwiastek mający właściwości utleniające jest utleniaczem bo utlenia inny związek, przy czym sam się redukuje (pobiera elektrony), wzrost tych właściwości jest zgodny ze wzrostem charakteru niemetalicznego.
Jak zmieniają się promienie pierwiastków w kationach i anionach?
Dla metali promień kationu jest krótszy od promienia atomu z którego powstał. Tłumaczymy, to faktem, iż pierwiastek oddał elektrony, traci powłokę zatem zmniejsza się promień kationu.
Dla niemetali promień jonu jest dłuższy, niż promień atomu z którego powstał. Atom pobiera elektrony, zwiększa się liczba powłok.
Energia jonizacji - to minimum energii jaką należy użyć, by oderwać elektron od atomu tego pierwiastka w stanie gazowym. Energia jonizacji rośnie zgodnie z kierunkiem elektroujemności, z małymi odstępstwami np. magnez ma konfigurację walencyjną 3s2 (rozpisać klatkowo), a glin 3s23p1, zatem ma jeden niesparowany elektron - energia jonizacji magnezu jest większa bo trudniej oderwać sparowany elektron. Litowce mają najmniejszą energię jonizacji, dlatego, że im mniej elektronów walencyjnych zawiera atom pierwiastka, tym łatwiej się ich pozbywa tworząc kation. Helowce mają największą energię jonizacji, gdyż najtrudniej jest oderwać elektron od atomu o najkorzystniejszej energetycznie konfiguracji elektronowej.Najłatwiej oderwać pierwszy elektron od atomu (E1–pierwsza energia jonizacji); wartości kolejnych energii jonizacji rosną: trudniej oderwać elektron od już istniejącego kationu (E1< E2< E3 ...).
Powinowactwo elektronowe - to energia wydzielona podczas przyłączenia elektronu do atomu pierwiastka w stanie gazowym. Dla większości energia powinowactwa jest dodatnia (przyłączenie jest energetycznie korzystne, uwalniana jest energia). Gazy szlachetne i np. beryl, magnez mają wartość powinowactwa ujemną. Ogólnie rośnie tak jak elektroujemność. Ujemne powinowactwo elektronowe oznacza, że przyłączenie elektronu do atomu wymaga dostarczenia energii.
Moc kwasów
Moc kwasów tlenowych w okresach rośnie od lewej do prawej, w grupach z dołu do góry i wzrasta wraz ze wzrostem stopni utlenienia. Kwas HNO3 jest mocniejszy od H3PO4.
Moc kwasów beztlenowych w okresach również od lewej do prawej, ale na odwrót, niż w przypadku tlenowych w grupach, gdyż z góry na dół. Kwas HI jest mocniejszy od HBr.
Charakter tlenków i stopień utlenienia
Wraz ze wzrostem stopnia utlenienia w tlenkach rośnie charakter kwasowy a maleje zasadowy.
Numer grupy określa najwyższy możliwy stopień utlenienia tlenku (od XIII odejmujemy 10) np. chlor lezy w grupie XVII zatem jego tlenek o najwyższym stopniu utlenienia ma postać Cl2O7.
Potwierdzanie charakteru pierwiastka lub związku chemicznego:
- charakter kwasowy potwierdzamy dodając zasadowy czynnik ( lub np. wodę do tlenku kwasowego powstaje kwas)
- charakter zasadowy potwierdzamy dodając czynnik kwasowy (lub np. wodę do tlenku zasadowego powstaje zasada)
- charakter amfoteryczny MOCNYM kwasem i MOCNĄ zasadą
Wiązania chemiczne
Wartościowość pierwiastka - to liczba wiązań chemicznych jakie tworzy atom.
Wiązanie sigma tworzy się z nałożenie czołowego orbitali s-s, s-p, px-px.
Wiązanie pi powstaje w wyniku bocznego nałożenia się orbitali py-py, pz-pz, p-p.
Sigma jest wiązaniem pojedyńczym i jest silniejsze od pi.
- wiązania kowalencyjne - występują w cząsteczkach niemetali. Polegają na uwspólnieniu pary elektronowej. Substancje połączone wiązaniami kowalencyjnymi nie przewodzą prądu (z wyjątkiem grafitu), nie ulegają dysocjacji za wyjątkiem wodorków fluorowców np. HCl i kwasów tlenowych, reagują powoli (wiązania kowalencyjne są mocne), nie rozpuszczają się w substancjach polarnych, mają niskie temperatury topnienia i wrzenia lub bardzo wysokie. W tlenkach im większy jest udział wiązania kowalencyjnego, tym jest tlenek silniejszy.
Kowalencyjne spolaryzowane w cząsteczkach o małej różnicy elektroujemności 0,4=<E<=1,7. Wspólna para elektronowa przesunięta jest w kierunku bardziej elektroujemnego pierwiastka, dlatego cząsteczka jest dipolem.
Cząsteczka jest polarna gdy:
- ma moment dipolowy różny od zera, ładunki rozmieszczone na atomach nie znoszą się wzajemnie tylko przesuwają parę elektronową w pewnym kierunku np. HCl
-są asymetryczne. Cząsteczki symetryczne mają moment dipolowy równy zero i są, to np. CO2, Cl2, CH4, C2H2
-występują wolne pary elektronowe na atomie centralnym
Wiązanie koordynacyjne (donorowo - akceptorowe; semipolarne) - to szczególny typ wiązania kowalencyjnego spolaryzowanego, należy do typu sigma. Tworząca je para elektronowa pochodzi od jednego z atomów zwanego dawcą (donorem) pary, a przyjmuje je akceptor. Występują w: jonie amonowym NH4+, tlenkach siarki SO2, SO3, tlenku węgla CO, niektórych kwasach np. H2SO4, HNO3, H3PO4, H2SO3, HClO4, jonach np. SO42- (resztach kwasów)
Budowa sieci krystalicznej substancji kowalencyjnych
=> kryształy cząsteczkowe (molekularne) są zbudowane z odrębnych atomów lub cząsteczek, nie są połączone wiązaniami, ale działają siły Van der Waalsa pomiędzy cząsteczkami. Wykazują niskie temperatury wrzenia i topnienia, nie przewodzą prądu, wykazują skłonność do sublimacji np. tlen, azot, większość związków organicznych, gazy szlachetne.
=> kryształy kowalencyjne np. diament. Połączone wiązaniami kowalencyjnymi, bardzo wysokie temperatury wrzenia i topnienia.
*****************************************************************************
Jutro kolejna porcja wiązań
A na koniec w ramach relaksu polecam przejrzeć:
http://www.its.caltech.edu/~atomic/snowcrystals/ => kryształy idealnie symetryczne- płatki śniegu
super wpis, dzięki!
OdpowiedzUsuńBardzo ciekawie to zostało opisane.
OdpowiedzUsuń