Классы неорганических соединений и Периодический закон: строение атома и свойства элементов
Оксиды, кислоты, основания и соли связаны генетически, а их свойства объясняются строением атома и положением элемента в Периодической системе.
Оксиды — сложные вещества из двух элементов, один из которых кислород (CaO, SO3). Кислоты — вещества, состоящие из атомов водорода, способных замещаться на металл, и кислотного остатка (HCl, H2SO4, H3PO4). Основания — вещества из атома металла и одной или нескольких гидроксогрупп OH (NaOH, Ca(OH)2, Fe(OH)3); растворимые основания называют щелочами. Соли — вещества из атомов металла и кислотного остатка (NaCl, CaCO3, Al2(SO4)3).
Индикаторы и среда раствора
| Индикатор | Кислая среда | Нейтральная среда | Щелочная среда |
|---|---|---|---|
| Лакмус | красный | фиолетовый | синий |
| Метилоранж | розовый | оранжевый | жёлтый |
| Фенолфталеин | бесцветный | бесцветный | малиновый |
| Универсальная бумага | pH меньше 7 | pH = 7 | pH больше 7 |
Число протонов N(p+) = Z; число электронов N(e−) = Z; число нейтронов N(n0) = A − Z. Пример для фосфора-31: Z = 15, A = 31, значит 15 протонов, 15 электронов и 31 − 15 = 16 нейтронов.
N(max) = 2 · n^2, где n — номер уровня. Первый уровень вмещает 2 электрона, второй 8, третий 18 (но как внешний — не более 8). Для серы (Z = 16) распределение 2, 8, 6: на внешнем уровне 6 электронов, что соответствует номеру группы VI A.
Дано: m(NaOH) = 8 г, взаимодействие с соляной кислотой. Найти: m(HCl) и m(NaCl). Решение: уравнение NaOH + HCl → NaCl + H2O; M(NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40 г/моль; n(NaOH) = 8 г : 40 г/моль = 0,2 моль; по уравнению коэффициенты 1 : 1 : 1, значит n(HCl) = 0,2 моль и n(NaCl) = 0,2 моль; M(HCl) = 1 + 35,5 = 36,5 г/моль, m(HCl) = 0,2 моль · 36,5 г/моль = 7,3 г; M(NaCl) = 23 + 35,5 = 58,5 г/моль, m(NaCl) = 0,2 моль · 58,5 г/моль = 11,7 г. Ответ: m(HCl) = 7,3 г; m(NaCl) = 11,7 г.
Генетическая связь классов
- Металл → основный оксид → основание → соль: Ca → CaO → Ca(OH)2 → CaCl2
- Неметалл → кислотный оксид → кислота → соль: S → SO3 → H2SO4 → Na2SO4
- Основный оксид + кислотный оксид → соль: CaO + CO2 → CaCO3
- Основание + кислота → соль + вода (нейтрализация): Ca(OH)2 + 2HCl → CaCl2 + 2H2O
- Соль + соль → две новые соли при выпадении осадка: BaCl2 + Na2SO4 → BaSO4 + 2NaCl
Современная формулировка: свойства элементов и их соединений находятся в периодической зависимости от зарядов ядер их атомов. Именно поэтому Ar и Co, Te и I стоят в системе не по возрастанию Ar. Вторая частая ошибка — считать, что число нейтронов равно числу протонов: для 31P протонов 15, а нейтронов 16, и находят их только по разности A − Z.
- ✓Отношу вещество к оксидам, кислотам, основаниям или солям по составу формулы
- ✓Называю окраску лакмуса, метилоранжа и фенолфталеина в кислой и щелочной среде
- ✓Определяю по номеру элемента число протонов, нейтронов и электронов и схему уровней
- ✓Связываю номер периода с числом уровней, номер группы — с числом внешних электронов
- ✓Записываю уравнение нейтрализации и считаю по нему массы в граммах
- ✓Формулирую Периодический закон через заряд ядра атома