प्रश्न संख्या 3 आवर्त और मुख्य उपसमूहों में रासायनिक तत्वों के गुण कैसे बदलते हैं? संरचना के सिद्धांत की दृष्टि से इन प्रतिमानों की व्याख्या कीजिए।

उत्तर:

I. आवर्त में किसी तत्व की क्रमिक संख्या में वृद्धि से तत्वों के धात्विक गुण कम हो जाते हैं और अधात्विक गुण बढ़ जाते हैं, इसके अलावा आवर्त (छोटे) में तत्वों की ऑक्सीजन वाले यौगिकों में संयोजकता 1 से बढ़ जाती है। से 7, बाएँ से दाएँ। इन घटनाओं को परमाणुओं की संरचना द्वारा समझाया गया है:

1) अवधि में क्रम संख्या में वृद्धि के साथ, बाहरी ऊर्जा स्तर धीरे-धीरे इलेक्ट्रॉनों से भर जाते हैं, अंतिम स्तर पर इलेक्ट्रॉनों की संख्या समूह संख्या से मेल खाती है और ऑक्सीजन के साथ यौगिकों में उच्चतम वैलेंस होती है।

2) आवर्त में क्रम संख्या में वृद्धि के साथ, नाभिक का आवेश बढ़ता है, जिससे नाभिक के प्रति इलेक्ट्रॉनों के आकर्षण बल में वृद्धि होती है। परिणामस्वरूप, परमाणुओं की त्रिज्या कम हो जाती है, इसलिए परमाणुओं की क्षमता इलेक्ट्रॉन दान करने से (धातु के गुण) धीरे-धीरे कमजोर हो जाते हैं और आवर्त के अंतिम तत्व विशिष्ट अधातु होते हैं।

यहाँ अनुभाग के लिए एकत्रित कार्य हैं आवधिक कानून डी.आई. मेंडेलीव और रासायनिक तत्वों की आवर्त सारणी

टास्क 1. आवर्त और समूहों में तत्वों के हाइड्रॉक्साइड्स के गुण बढ़ते क्रमांक के साथ कैसे बदलते हैं? क्यों?

समाधान। धातुओंक्षारीय, अम्लीय और उभयधर्मी हाइड्रॉक्साइड बना सकते हैं। इसी समय, धातु के ऑक्सीकरण की डिग्री में वृद्धि के साथ (बाएं से दाएं जाने पर, इसके ऑक्साइड और हाइड्रॉक्साइड का मूल चरित्र कमजोर हो जाता है, और अम्लीय चरित्र बढ़ जाता है।

उदाहरण के लिए

नींव की ताकतजैसे धात्विक गुण ऊपर से नीचे की ओर बढ़ते हैं वैसे ही बायें से दायें घटता है और ऊपर से नीचे की ओर बढ़ता है।

उदाहरण के लिए, Cs (सीज़ियम) K (पोटेशियम) की तुलना में अधिक सक्रिय धातु है, क्योंकि Cs में K (पोटेशियम) की तुलना में नाभिक से दूर एक वैलेंस इलेक्ट्रॉन होता है और Cs एक इलेक्ट्रॉन को अधिक आसानी से छोड़ देता है (क्योंकि नाभिक का आकर्षण कमजोर हो जाता है)।

यदि एक तत्व की विभिन्न ऑक्सीकरण अवस्थाएँ हो सकती हैं, तो तत्व की ऑक्सीकरण अवस्था में वृद्धि के साथ, आधार की ताकत कम हो जाती है, बनने वाले यौगिक की अम्लीय प्रकृति अधिक स्पष्ट होती है, उदाहरण के लिए

Cr +2 (OH) 2 Cr +3 (OH) 3 ≡H 3 CrO 3 H 2 CrO 4

बेस एम्फोटेरिक हाइड्रॉक्साइड एसिड

मूल चरित्र कमजोर हो जाता है, अम्ल चरित्र बढ़ जाता है

गैर धातुक्षारक और उभयधर्मी ऑक्साइड नहीं बनाते हैं। लगभग सभी अधातु ऑक्साइड अम्लीय होते हैं।

उदाहरण के लिए, Na 2 O - मूल ऑक्साइड, NaOH - क्षार

SO 3 - अम्ल ऑक्साइड, H 2 SO 4 - अम्ल

Al 2 O 3 एक उभयधर्मी ऑक्साइड है, यह एक क्षार (Al (OH) 3) और एक अम्ल HAlO 2 या H 3 AlO 3 दोनों बना सकता है।

कार्य 2. आवधिक कानून का आधुनिक सूत्रीकरण क्या है? परमाणुओं के नाभिक के आवेश पर तत्वों और उनके द्वारा बनने वाले यौगिकों के गुणों की आवधिक निर्भरता का क्या कारण है?

समाधान। : तत्वों और उनके यौगिकों के गुण एक परमाणु के नाभिक, या तत्व की क्रम संख्या के आवेश पर आवधिक निर्भरता में होते हैं।

तत्व गुण, सबसे पहले, उनके परमाणुओं की बाहरी इलेक्ट्रॉन परत की संरचना से निर्धारित होते हैं। इसलिए, एक ही उपसमूह के तत्वों में समान गुण होते हैं।

तत्वों के परमाणुओं में क्रम संख्या (नाभिक आवेश) में वृद्धि के साथ, इलेक्ट्रॉनों की कुल संख्या क्रमिक रूप से बढ़ती है, और बाहरी इलेक्ट्रॉनिक परत पर इलेक्ट्रॉनों की संख्या समय-समय पर बदलती रहती है, जिससे रासायनिक तत्वों के गुणों में आवधिक परिवर्तन होता है। .

तत्वों का आवर्त में विभाजनऊर्जा स्तरों की संख्या के कारण: एक अवधि में, तत्वों को संयोजित किया जाता है जिनमें अवधि की संख्या के बराबर ऊर्जा स्तर (इलेक्ट्रॉनिक परत) की संख्या समान होती है।

समूहों और उपसमूहों में विभाजनइलेक्ट्रॉनों के साथ स्तरों और उप-स्तरों को भरने के क्रम के कारण: मुख्य उपसमूहों के तत्वों में s- और p-तत्व होते हैं (अर्थात, उन तत्वों से जिनमें या तो s- या p-sublevel भरा होता है)।

द्वितीयक उपसमूहों के तत्वों में d- और f- तत्व होते हैं (d- या f- sublevel भरा हुआ है)।

कई तत्व गुण(परमाणु त्रिज्या, इलेक्ट्रोनगेटिविटी, ऑक्सीकरण अवस्था, आयनीकरण ऊर्जा, इलेक्ट्रॉन आत्मीयता) इलेक्ट्रॉन गोले की संरचना से जुड़े होते हैं, इसलिए, बाद वाले के साथ, उनकी आवधिकता होती है।

तत्वों के गुण मुख्य रूप से उनके परमाणुओं की बाहरी इलेक्ट्रॉनिक परत की संरचना से निर्धारित होते हैं। इसलिए, एक ही उपसमूह के तत्वों में समान गुण होते हैं।

कार्य 3. नाभिक, त्रिज्या के आवेशों के परिमाण में परिवर्तन का विश्लेषण करें। परमाणु, वैद्युतीयऋणात्मकता और ऑक्सीकरण 4 आवर्त बताते हैं। आंदोलन के दौरान इन परिवर्तनों की नियमितताएं क्या हैं - समूह के साथ ऊपर से नीचे या बाएं से दाएं की अवधि के साथ? इस दिशा में तत्वों की धात्विकता और उनके ऑक्साइड और हाइड्रॉक्साइड की प्रकृति कैसे बदलती है?

समाधान। अवधि संख्याइलेक्ट्रॉन परतों की संख्या, बाहरी इलेक्ट्रॉन परत की संख्या, ऊर्जा स्तरों की संख्या, उच्चतम ऊर्जा स्तर की संख्या, उच्चतम ऊर्जा स्तर के लिए मुख्य क्वांटम संख्या का मान दर्शाता है।

चौथे आवर्त के तत्वों में है मुख्य क्वांटम संख्याएन = 4.

इलेक्ट्रॉनिक परतें – 4.

चौथी अवधि एक महान गैस के साथ समाप्त होती है। दो s-तत्वों (K और Ca) के बाद 10 तत्व (Sc से Zn तक) आते हैं, जिसके परमाणुओं में इलेक्ट्रॉन सबसे अंत में प्रीएक्सटर्नल इलेक्ट्रॉन परत (d-तत्व) के d-उप-स्तर को भरते हैं। Cr और Cu इलेक्ट्रॉन स्लिपेज प्रदर्शित करते हैं। पी-तत्व अवधि को पूरा करते हैं।

बाएं से दाएंजैसे-जैसे कक्षक भरते जाते हैं, नाभिक का आवेश बढ़ता जाता है और इलेक्ट्रॉनों और प्रोटॉनों की संख्या बढ़ती जाती है।

बाएं से दाएंपरमाणु आकर्षण बढ़ने पर तत्वों की परमाणु त्रिज्या कम हो जाती है।

आयनन ऊर्जा बढ़ जाती है. चूंकि तालिका के बाईं ओर के तत्व निकटतम महान गैस (स्थिर संरचना प्राप्त करने) के समान होने के लिए एक इलेक्ट्रॉन को खो देते हैं, इसलिए इलेक्ट्रॉन को निकालने में अधिक ऊर्जा नहीं लगती है। मेज के दायीं ओर के तत्व इलेक्ट्रॉन ग्रहण करने की प्रवृत्ति रखते हैं। इसलिए, एक इलेक्ट्रॉन को अलग करने के लिए अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

ऊपर से नीचे तक के ग्रुप मेंतत्वों की धात्विकता बढ़ जाती है और आयनन ऊर्जा घट जाती है। इसका कारण यह है कि निम्न ऊर्जा स्तरों के इलेक्ट्रॉन नाभिक से दूर उच्च ऊर्जा स्तरों से इलेक्ट्रॉनों को पीछे हटाते हैं, क्योंकि दोनों में ऋणात्मक आवेश होता है।

चूंकि प्रत्येक अगली पंक्ति में पिछले वाले की तुलना में एक अधिक ऊर्जा स्तर होता है, परमाणु त्रिज्या (ऊपर से नीचे तक) बढ़ जाती है।

उच्चतम ऑक्सीकरण अवस्थाऔर धातु और अधातु, आमतौर पर समूह संख्या के बराबर। धातुओं की न्यूनतम ऑक्सीकरण अवस्था शून्य होती है (सरल पदार्थों में - धातु)। अधातुओं की निम्नतम ऑक्सीकरण अवस्था 8 है - समूह संख्या। उदाहरण के लिए, ब्रोमीन के लिए, ऑक्सीकरण अवस्था \u003d 7 - 8 \u003d -1।

अम्लीय हैंलगभग सभी गैर-धातु ऑक्साइड, साथ ही धातु ऑक्साइड, जिसमें धातु की ऑक्सीकरण अवस्था +5 और उच्चतर (CrO 3, Mn 2 O 7) होती है।

+3, +4 ऑक्सीकरण अवस्था वाली धातुओं के ऑक्साइड और हाइड्रॉक्साइड अधिकतर उभयधर्मी होते हैं। और कुछ धातु ऑक्साइड +2 (ZnO, MnO 2) के ऑक्सीकरण राज्य के साथ।

गैर धातुक्षारक और उभयधर्मी ऑक्साइड नहीं बनाते हैं।

मुख्य ऑक्साइड और हाइड्रॉक्साइड धातु ऑक्साइड और हाइड्रॉक्साइड हैं जिनकी +1 ऑक्सीकरण अवस्था (K 2 O), अधिकांश धातु ऑक्साइड और हाइड्रॉक्साइड +2 ऑक्सीकरण अवस्था (CaO) और कुछ धातु ऑक्साइड +3 ऑक्सीकरण अवस्था के साथ हैं।

टास्क 4. मैंगनीज के ऑक्साइड और हाइड्रॉक्साइड के सूत्र बनाएं। इन यौगिकों के अम्ल-क्षार और रेडॉक्स प्रकृति कैसे बदलते हैं? क्या ये यौगिक ऑक्साइड और हाइड्रॉक्साइड के गुणों में परिवर्तन के सामान्य पैटर्न का पालन करते हैं?

समाधान। मैंगनीज ऑक्सीकरण राज्यों +2, +4, +7 द्वारा विशेषता है, ऐसे यौगिक हैं जिनमें यह ऑक्सीकरण राज्य +3, +5, +6 प्रदर्शित करता है।

मैंगनीज यौगिक Mn की ऑक्सीकरण अवस्था के आधार पर ऑक्सीकरण और अपचायक दोनों गुणों का प्रदर्शन कर सकते हैं। यदि एक यौगिक में मैंगनीज अपनी उच्चतम ऑक्सीकरण अवस्था में है, तो यह ऑक्सीकरण गुणों को प्रदर्शित करेगा; यदि मैंगनीज एक यौगिक में अपनी सबसे कम ऑक्सीकरण अवस्था में है, तो यह कम करने वाले गुणों का प्रदर्शन करेगा। मैंगनीज अपने मध्यवर्ती ऑक्सीकरण राज्यों में ऑक्सीकरण और कम करने वाले एजेंट दोनों के रूप में कार्य करता है।

ऑक्साइड और हाइड्रॉक्साइड के गुण भी Mn की ऑक्सीकरण अवस्था पर निर्भर करते हैं, जिसमें वृद्धि के साथ यौगिकों के अम्लीय गुण बढ़ जाते हैं:

एमएनओ → एमएन 2 ओ 3 → एमएनओ 2 → एमएन 2 ओ 7

मूल उभयधर्मी अम्ल

एमएन (ओएच) 2 → एमएन (ओएच) 3 → एमएन (ओएच) 4 → एचएमएनओ 4

मूल उभयधर्मी अम्ल

उस। मैंगनीज के ऑक्साइड और हाइड्रॉक्साइड अम्ल-क्षार और रेडॉक्स गुणों में परिवर्तन के सामान्य नियमों का पालन करते हैं।

टास्क 5. ऑक्साइड से 2 O 3 , P 2 O 5 , GeO 2 , SO 3 , Al 2 O 3 , V 2 O 5 सबसे स्पष्ट अम्लीय गुणों वाले दो ऑक्साइड का चयन करें। चयनित तत्वों के संयोजकता इलेक्ट्रॉनों को इंगित करें।

समाधान। जैसे-जैसे परमाणु आकर्षण बढ़ता है। आयनन ऊर्जा बढ़ती है। चूंकि तालिका के बाईं ओर के तत्व निकटतम महान गैस (स्थिर संरचना प्राप्त करने) के समान होने के लिए एक इलेक्ट्रॉन को खो देते हैं, इसलिए इलेक्ट्रॉन को निकालने में अधिक ऊर्जा नहीं लगती है। मेज के दायीं ओर के तत्व इलेक्ट्रॉन ग्रहण करने की प्रवृत्ति रखते हैं। इसलिए, एक इलेक्ट्रॉन को अलग करने के लिए अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

वैद्युतीयऋणात्मकता और धात्विकतामुख्य उपसमूहों में बाएं से दाएं बढ़ता है (महान गैसों में कोई इलेक्ट्रोनगेटिविटी नहीं होती है)।

इस संबंध में, ऑक्साइड के अम्लीय गुण मुख्य उपसमूहों में नीचे से ऊपर की ओर बढ़ते हैं, अवधि में - बाएं से दाएं। किसी तत्व की ऑक्सीकरण अवस्था में वृद्धि और उसके आयन की त्रिज्या घटने से ऑक्साइड अधिक अम्लीय हो जाता है।

उपरोक्त ऑक्साइडों में से 2 ओ 3, पी 2 ओ 5, जीओ 2, एसओ 3, अल 2 ओ 3, वी 2 ओ 5 सबसे अधिक स्पष्ट है। अम्ल गुणपी 2 ओ 5 और एसओ 3 के लिए निम्नलिखित:

P+15 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 3d 0 संयोजकता 3

पी * +15 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 3 3d 1 संयोजकता 5

S+16 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 3d 0 संयोजकता 2

एस*+16 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 3d 1 संयोजकता 4

एस*+16 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 3 3d 2 संयोजकता 6

टास्क 6. ऑक्साइड से BaO, K 2 O, TiO 2 , CaO, Al 2 O 3 , MgO, ZnO, सबसे स्पष्ट मूल गुणों वाले दो ऑक्साइड का चयन करें। चयनित तत्वों के संयोजकता इलेक्ट्रॉनों को इंगित करें।

समाधान। जिन तत्वों के परमाणुओं में बाह्य ऊर्जा स्तर पर 3 या उससे कम इलेक्ट्रॉन (धातु) होते हैं, उनके ऑक्साइड होते हैं बुनियादी गुण.

बाएं से दाएं तत्वों की परमाणु त्रिज्या घटती जाती है।जैसे-जैसे परमाणु आकर्षण बढ़ता है। आयनन ऊर्जा बढ़ती है। चूंकि तालिका के बाईं ओर के तत्व निकटतम महान गैस (स्थिर संरचना प्राप्त करने) के समान होने के लिए एक इलेक्ट्रॉन को खो देते हैं, इसलिए इलेक्ट्रॉन को निकालने में अधिक ऊर्जा नहीं लगती है। मेज के दायीं ओर के तत्व इलेक्ट्रॉन ग्रहण करने की प्रवृत्ति रखते हैं। इसलिए, एक इलेक्ट्रॉन को अलग करने के लिए अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है। मुख्य उपसमूहों में वैद्युतीयऋणात्मकता और धात्विकता बाएँ से दाएँ बढ़ती है (महान गैसों में कोई वैद्युतीयऋणात्मकता नहीं होती है)।

के संबंध में, बुनियादी गुणआक्साइड बढ़ोतरी मुख्य उपसमूहों में ऊपर से नीचें, दाएं से बाएं की अवधि में।किसी तत्व की ऑक्सीकरण अवस्था में वृद्धि और उसके आयन की त्रिज्या घटने से ऑक्साइड अधिक अम्लीय हो जाता है।

दिए गए ऑक्साइडों में से BaO, K 2 O, TiO 2, CaO, Al 2 O 3, MgO, ZnO, y, K 2 O और BaO के मूल गुण सबसे अधिक स्पष्ट हैं। निम्नलिखित:

K+19 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 3d 0

बा+56 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2

कार्य 7. आवर्त नियम का आधुनिक सूत्रीकरण दीजिए। बताएं कि क्यों, तत्वों की आवर्त सारणी में, आर्गन को क्रमशः पोटेशियम के सामने रखा जाता है, हालांकि उनका परमाणु द्रव्यमान बड़ा होता है। ऐसे तत्वों के युग्म क्या कहलाते हैं?

समाधान। : तत्वों और उनके यौगिकों के गुण एक परमाणु के नाभिक के आवेश पर या तत्व की क्रमिक संख्या पर आवधिक निर्भरता में होते हैं।

तत्वों के परमाणुओं में क्रम संख्या (नाभिक आवेश) में वृद्धि के साथ, इलेक्ट्रॉनों की कुल संख्या क्रमिक रूप से बढ़ती है, और बाहरी इलेक्ट्रॉनिक परत पर इलेक्ट्रॉनों की संख्या समय-समय पर बदलती रहती है, जिससे रासायनिक तत्वों के गुणों में आवधिक परिवर्तन होता है। .

तत्वों की स्थिति आवर्त सारणीतत्व के परमाणु द्रव्यमान पर निर्भर नहीं करता है, लेकिन नाभिक के आवेश पर निर्भर करता है, इसलिए Ar+18 को K+19 के सामने, Co+27 को Ni +28 के सामने, Te+52 को I के सामने रखा जाता है। +53, Th+90 Pa+91 के सामने (हालांकि आर्गन, कोबाल्ट, टेल्यूरियम और थोरियम में क्रमशः पोटेशियम, निकल, आयोडीन और प्रोटैक्टीनियम की तुलना में अधिक द्रव्यमान होता है)।

विभिन्न संख्या में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन वाले तत्वों के जोड़े, लेकिन समान संख्या में न्यूक्लियॉन के साथ, आइसोबार कहलाते हैं, उदाहरण के लिए

श्रेणियाँ ,

तत्वों और आयनों की परमाणु त्रिज्या की गणना आंतरिक दूरी के आधार पर की जाती है, जो न केवल परमाणुओं की प्रकृति पर निर्भर करती है, बल्कि उनके बीच रासायनिक बंधन की प्रकृति और पदार्थ के एकत्रीकरण की स्थिति पर भी निर्भर करती है।

परमाणुओं की त्रिज्या और समान रूप से आवेशित आयनबढ़ते हुए आवेशों की अवधि में, संख्या में वृद्धि के कारण कूलम्ब आकर्षण बलों में वृद्धि के कारण मुख्य रूप से नाभिक (कुछ अपवादों के साथ) कम हो जाते हैं, और, परिणामस्वरूप, इलेक्ट्रॉन के गोले और नाभिक में इलेक्ट्रॉनों का कुल आवेश।

उपसमूहों में, बढ़ते हुए परमाणु आवेश (ऊपर से नीचे की ओर) के साथ, परमाणु और आयनिक त्रिज्या, एक नियम के रूप में, वृद्धि होती है, जो इलेक्ट्रॉनिक स्तरों की संख्या में वृद्धि के साथ जुड़ी होती है।

आयनीकरण ऊर्जा (I) (आयनीकरण क्षमता)अवधि में परमाणु आवेश बढ़ने के साथ बढ़ता है, मुख्य और तीसरे माध्यमिक उपसमूहों में यह एक नए ऊर्जा स्तर की उपस्थिति के कारण ऊपर से नीचे की ओर घटता है। शेष पार्श्व उपसमूहों में, परमाणु आवेश बढ़ने के साथ आयनीकरण ऊर्जा बढ़ती है।

इलेक्ट्रॉन आत्मीयता (ई) (जब एक अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन परमाणु, आयन या अणु से जुड़ा होता है तो ऊर्जा निकलती है)। हलोजन परमाणुओं पर अधिकतम। इलेक्ट्रॉन बंधुता न केवल परमाणु नाभिक के आवेश पर निर्भर करती है, बल्कि बाहरी इलेक्ट्रॉनिक स्तरों के भरने की डिग्री पर भी निर्भर करती है।

इलेक्ट्रोनगेटिविटी (ईओ)- एक तत्व की सामान्यीकृत विशेषता, जिसे आयनीकरण ऊर्जा और इलेक्ट्रॉन आत्मीयता के योग के रूप में परिभाषित किया गया है।

पॉलिंग के अनुसार सापेक्ष ईसीकिसी तत्व के EO और लिथियम परमाणु के EO के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है। अवधि में सापेक्ष वैद्युतीयऋणात्मकता बढ़ जाती है, और उपसमूहों में यह बढ़ते हुए परमाणु आवेश के साथ घट जाती है।

तत्व की ऑक्सीकरण शक्तिवैद्युतीयऋणात्मकता के रूप में उसी तरह से बदलता है, और रिवर्स ऑर्डर में कम करने की शक्ति।

साधारण पदार्थों का घनत्वएक अवधि में आमतौर पर अवधि के मध्य में लगभग झूठ बोलने वाले अधिकतम से गुजरता है, बढ़ते परमाणु प्रभार के साथ उपसमूहों में वृद्धि होती है।

तत्वों के उच्च ऑक्साइड और हाइड्रॉक्साइड के मूल गुणअवधि में वे स्वाभाविक रूप से कमजोर हो जाते हैं, जो केंद्रीय परमाणु के लिए हाइड्रॉक्साइड आयनों के आकर्षण बल में वृद्धि के साथ जुड़ा होता है, इसके नाभिक के प्रभार में वृद्धि और परमाणु त्रिज्या में कमी, और एक उपसमूह में, एक नियम के रूप में , वे बढ़ते हैं, क्योंकि तत्वों की परमाणु त्रिज्या बढ़ जाती है।

अम्ल गुणये यौगिक विपरीत दिशा में बदलते हैं।

गैर-धातु गुणअवधि में, एक नियम के रूप में, वे बाएं से दाएं बढ़ते हैं, और उपसमूह में वे ऊपर से नीचे तक कमजोर होते हैं, धातु -विपरीतता से। तालिका में धातुओं और अधातुओं के बीच की सीमा विकर्ण B-A के साथ इस प्रकार चलती है कि सभी अधातुएँ तालिका के ऊपरी दाएँ भाग में हों (अपवाद d-तत्व है)।

पिछली सामग्री:

3. आवर्त नियम और रासायनिक तत्वों की आवर्त प्रणाली

3.4. पदार्थों के गुणों में आवधिक परिवर्तन

सरल और जटिल पदार्थों के निम्नलिखित गुण समय-समय पर बदलते रहते हैं:

• सरल पदार्थों की संरचना (शुरुआत में गैर-आणविक, उदाहरण के लिए ली से सी तक, और फिर आणविक: एन 2 - ने);
• सरल पदार्थों के पिघलने और उबलते तापमान: जब टी पिघल और टी उबाल के साथ बाएं से दाएं चलते हैं, तो सबसे पहले, सामान्य रूप से, वे बढ़ते हैं (हीरा सबसे दुर्दम्य पदार्थ है), और फिर घट जाता है, जो एक के साथ जुड़ा हुआ है सरल पदार्थों की संरचना में परिवर्तन (ऊपर देखें);
• साधारण पदार्थों के धात्विक और अधात्विक गुण। समय के साथ, बढ़ते हुए Z के साथ, परमाणुओं की इलेक्ट्रॉन दान करने की क्षमता कम हो जाती है (E और बढ़ जाती है), क्रमशः, साधारण पदार्थों के धात्विक गुण कमजोर हो जाते हैं (गैर-धातु वाले बढ़ते हैं, क्योंकि E cf परमाणु बढ़ते हैं)। समूह ए में ऊपर से नीचे तक, इसके विपरीत, साधारण पदार्थों के धातु गुणों को बढ़ाया जाता है, जबकि गैर-धातु वाले कमजोर होते हैं;
• ऑक्साइड और हाइड्रॉक्साइड की संरचना और अम्ल-क्षार गुण (सारणी 3.1–3.2)।

तालिका 3.1

ए-समूह के तत्वों के उच्च ऑक्साइड और सरलतम हाइड्रोजन यौगिकों की संरचना

जैसा कि तालिका से देखा जा सकता है। 3.1, परमाणु के सहसंयोजक (ऑक्सीकरण अवस्था) में क्रमिक वृद्धि के अनुसार उच्च ऑक्साइडों का संघटन सुचारू रूप से बदलता है।

आवर्त में परमाणु के नाभिक के आवेश में वृद्धि के साथ, ऑक्साइड और हाइड्रॉक्साइड के मूल गुण कमजोर हो जाते हैं, और एसिड के गुण बढ़ जाते हैं। प्रत्येक अवधि में मूल ऑक्साइड और हाइड्रॉक्साइड से एसिड वाले में संक्रमण धीरे-धीरे एम्फ़ोटेरिक ऑक्साइड और हाइड्रॉक्साइड के माध्यम से होता है। एक उदाहरण के रूप में, तालिका में। 3.2 तीसरी अवधि के तत्वों के ऑक्साइड और हाइड्रॉक्साइड के गुणों में परिवर्तन को दर्शाता है।

तालिका 3.2

तीसरी अवधि के तत्वों और उनके वर्गीकरण द्वारा गठित ऑक्साइड और हाइड्रॉक्साइड

समूह A में, परमाणु नाभिक के आवेश में वृद्धि के साथ, ऑक्साइड और हाइड्रॉक्साइड के मूल गुणों में वृद्धि होती है। उदाहरण के लिए, आईआईए-समूह के लिए हमारे पास है:

1. BeO, Be (OH) 2 - उभयधर्मी (कमजोर क्षारीय और अम्लीय गुण)।

2. एमजीओ, एमजी (ओएच) 2 - कमजोर, बुनियादी गुण।

3. CaO, Ca (OH) 2 - उच्चारित मूल गुण (क्षार)।

4. SrO, Sr(OH) 2 - उच्चारित मूल गुण (क्षार)।

5. बाओ, बा (ओएच) 2 - स्पष्ट मूल गुण (क्षार)।

6. राव, रा (ओएच) 2 - उच्चारित मूल गुण (क्षार)।

अन्य समूहों के तत्वों के लिए समान प्रवृत्तियों का पता लगाया जा सकता है (बाइनरी हाइड्रोजन यौगिकों की संरचना और एसिड-बेस गुण, तालिका 3.1 देखें)। सामान्य तौर पर, समय के साथ परमाणु संख्या में वृद्धि के साथ, हाइड्रोजन यौगिकों के मूल गुण कमजोर हो जाते हैं, और उनके समाधान के अम्लीय गुण बढ़ जाते हैं: सोडियम हाइड्राइड क्षार के गठन के साथ पानी में घुल जाता है:

नाह + एच 2 ओ \u003d नाओएच + एच 2,

और एच 2 एस और एचसीएल के जलीय घोल एसिड होते हैं, जिसमें हाइड्रोक्लोरिक एसिड अधिक मजबूत होता है।

1. समूह A में, परमाणु नाभिक के आवेश में वृद्धि के साथ, ऑक्सीजन मुक्त अम्लों की शक्ति भी बढ़ जाती है।

2. हाइड्रोजन यौगिकों में, एक अणु (या सूत्र इकाई) में हाइड्रोजन परमाणुओं की संख्या पहले 1 से बढ़कर 4 (समूह IA-IVA) हो जाती है, और फिर 4 से घट कर 1 (समूह IVA-VIIA) हो जाती है।

3. वाष्पशील (गैसीय) क्रमांक पर समूह IVA-VIIA के तत्वों के केवल हाइड्रोजन यौगिक हैं (H 2 O और HF को छोड़कर)

रासायनिक तत्वों और उनके यौगिकों के परमाणुओं के गुणों में परिवर्तन में वर्णित प्रवृत्तियों को तालिका में संक्षेपित किया गया है। 3.3

तालिका 3.3

परमाणु नाभिक के आवेश में वृद्धि के साथ तत्वों और उनके यौगिकों के परमाणुओं के गुणों में परिवर्तन

गुण	प्रवृत्ति बदलें
	पीरियड्स में	समूह ए . में
परमाणु त्रिज्या	कम हो जाती है	बढ़ रही है
आयनीकरण ऊर्जा	की बढ़ती	कम हो जाती है
इलेक्ट्रान बन्धुता	की बढ़ती	कम हो जाती है
परमाणुओं के अपचयन (धात्विक) गुण	कमजोर	मजबूत हो रहे हैं
परमाणुओं के ऑक्सीडेटिव (गैर-धातु) गुण	मजबूत हो रहे हैं	कमजोर
वैद्युतीयऋणात्मकता	की बढ़ती	कम हो जाती है
अधिकतम ऑक्सीकरण अवस्था	की बढ़ती	नियत
ऑक्साइड के अम्ल गुण	मजबूत हो रहे हैं	कमजोर
हाइड्रॉक्साइड के अम्ल गुण	मजबूत हो रहे हैं	कमजोर
हाइड्रोजन यौगिकों के अम्लीय गुण	मजबूत हो रहे हैं	मजबूत हो रहे हैं
साधारण पदार्थों के धात्विक गुण	कमजोर	मजबूत हो रहे हैं
साधारण पदार्थों के अधात्विक गुण	मजबूत हो रहे हैं	कमजोर

उदाहरण 3.3। सबसे स्पष्ट अम्लीय गुणों वाले ऑक्साइड का सूत्र निर्दिष्ट करें:

समाधान। ऑक्साइड के अम्लीय गुण आवर्त में बाएँ से दाएँ बढ़ते हैं, और समूह A में ऊपर से नीचे की ओर कमजोर होते हैं। इसे ध्यान में रखते हुए, हम इस निष्कर्ष पर पहुंचते हैं कि ऑक्साइड Cl2O7 में अम्लीय गुण सबसे अधिक स्पष्ट हैं।

उत्तर - 4)।

उदाहरण 3.4. तत्व E 2− के ऋणायन में आर्गन परमाणु का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास होता है। तत्व परमाणु के उच्चतम ऑक्साइड का सूत्र निर्दिष्ट करें:

समाधान। आर्गन परमाणु का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 है, इसलिए परमाणु E का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास (परमाणु E में आयन E 2− से 2 इलेक्ट्रॉन कम होते हैं) - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4, जो सल्फर परमाणु से मेल खाती है। सल्फर तत्व वीआईए समूह में है, इस समूह के तत्वों के उच्चतम ऑक्साइड का सूत्र ईओ 3 है।

उत्तर 1)।

उदाहरण 3.5. उस तत्व के प्रतीक को इंगित करें जिसके परमाणु में तीन इलेक्ट्रॉन परतें हैं और यह संरचना EN 2 (H 2 E) का एक वाष्पशील (n.o.) यौगिक बनाता है:

समाधान। संरचना EN 2 (H 2 E) के हाइड्रोजन यौगिक IIA- और VIA-समूह के तत्वों के परमाणु बनाते हैं, हालांकि, वे n.o पर अस्थिर होते हैं। वीआईए-समूह के तत्वों के यौगिक हैं, जिनमें सल्फर शामिल है।

उत्तर: 3)।

ऑक्साइड और हाइड्रॉक्साइड्स के एसिड-बेस गुणों में परिवर्तन में विशिष्ट प्रवृत्तियों को ऑक्साइड और हाइड्रॉक्साइड्स की संरचना के निम्नलिखित सरलीकृत आरेखों के विश्लेषण के आधार पर समझा जा सकता है (चित्र 3.1)।

सरलीकृत प्रतिक्रिया योजना से

यह इस प्रकार है कि आयन ई n + पर चार्ज में वृद्धि के साथ एक आधार के गठन के साथ ऑक्साइड के पानी के साथ बातचीत की दक्षता (कूलम्ब कानून के अनुसार) बढ़ जाती है। जैसे-जैसे तत्वों के धात्विक गुण बढ़ते हैं, इस आवेश का मान बढ़ता जाता है। अवधि के दौरान दाएं से बाएं और पूरे समूह में ऊपर से नीचे तक। इस क्रम में तत्वों के मुख्य गुणों में वृद्धि होती है।

चावल। 3.1. ऑक्साइड (ए) और हाइड्रोक्साइड (बी) की संरचना की योजना

आइए हम हाइड्रॉक्साइड्स के एसिड-बेस गुणों में वर्णित परिवर्तनों के अंतर्निहित कारणों पर विचार करें।

तत्व + n के ऑक्सीकरण की डिग्री में वृद्धि और आयन E n + की त्रिज्या में कमी के साथ (यह वही है जो तत्व के परमाणु के नाभिक के आवेश में बाईं ओर से वृद्धि के साथ देखा जाता है) सही अवधि के साथ), ई-ओ बंधन मजबूत होता है, और ओ-एच बंधन कमजोर होता है; अम्ल प्रकार के अनुसार हाइड्रॉक्साइड के वियोजन की प्रक्रिया अधिक संभावित हो जाती है।

समूह में ऊपर से नीचे तक, त्रिज्या E n + बढ़ जाती है, और n + का मान नहीं बदलता है, परिणामस्वरूप, E-O बंधन की ताकत कम हो जाती है, इसका टूटना आसान हो जाता है, और हाइड्रॉक्साइड पृथक्करण की प्रक्रिया मुख्य प्रकार के अनुसार अधिक संभावना हो जाती है।

इस परिवर्तन का मुख्य पैटर्न Z के बढ़ने पर तत्वों की धात्विक प्रकृति का सुदृढ़ीकरण है। यह पैटर्न विशेष रूप से IIIa-VIIa उपसमूहों में उच्चारित किया जाता है। धातुओं I A-III A-उपसमूहों के लिए, रासायनिक गतिविधि में वृद्धि देखी गई है। IVA - VIIA उपसमूहों के तत्वों में, जैसे-जैसे Z बढ़ता है, तत्वों की रासायनिक गतिविधि का कमजोर होना देखा जाता है। बी-उपसमूहों के तत्वों के लिए, रासायनिक गतिविधि में परिवर्तन अधिक कठिन है।

आवधिक प्रणाली का सिद्धांत 20 के दशक में एन. बोहर और अन्य वैज्ञानिकों द्वारा विकसित किया गया था। 20 वीं सदी और परमाणुओं के इलेक्ट्रॉनिक विन्यास के निर्माण के लिए एक वास्तविक योजना पर आधारित है। इस सिद्धांत के अनुसार, जैसे-जैसे Z बढ़ता है, आवर्त प्रणाली की अवधियों में शामिल तत्वों के परमाणुओं में इलेक्ट्रॉन कोशों और उपकोशों का भरना निम्नलिखित क्रम में होता है:

अवधि संख्या
1 2 3 4 5 6 7
1s 2s2p 3s3p 4s3d4p 5s4d5p 6s4f5d6p 7s5f6d7p

आवर्त प्रणाली के सिद्धांत के आधार पर, एक अवधि की निम्नलिखित परिभाषा दी जा सकती है: एक अवधि n के मान के साथ एक तत्व से शुरू होने वाले तत्वों का एक संग्रह है। अवधि संख्या के बराबर, और एल = 0 (एस-तत्व) और एक ही मूल्य के साथ एक तत्व के साथ समाप्त होता है और एल = 1 (पी-तत्व) (परमाणु देखें)। अपवाद पहली अवधि है जिसमें केवल 1s तत्व हैं। आवर्त प्रणाली के सिद्धांत से आवर्त में तत्वों की संख्या इस प्रकार है: 2, 8, 8. 18, 18, 32 ...

आकृति में, प्रत्येक प्रकार के तत्वों (एस-, पी-, डी- और एफ-तत्व) के प्रतीकों को एक विशिष्ट रंग पृष्ठभूमि पर दर्शाया गया है: एस-तत्व - लाल पर, पी-तत्व - नारंगी पर, डी-तत्व - नीले रंग पर, एफ-तत्व - हरे रंग पर। प्रत्येक सेल में तत्वों की क्रम संख्या और परमाणु द्रव्यमान के साथ-साथ बाहरी इलेक्ट्रॉन कोशों के इलेक्ट्रॉनिक विन्यास होते हैं, जो मूल रूप से तत्वों के रासायनिक गुणों को निर्धारित करते हैं।

यह आवर्त प्रणाली के सिद्धांत का अनुसरण करता है कि a-उपसमूहों में आवर्त की संख्या के साथ और उसके बराबर तत्व शामिल हैं, और l = 0 और 1. b-उपसमूहों में वे तत्व शामिल हैं जिनके परमाणुओं में पहले से अधूरे रहने वाले कोश हैं पूरा हुआ। इसीलिए पहले, दूसरे और तीसरे आवर्त में b-उपसमूहों के तत्व नहीं होते हैं।

रासायनिक तत्वों की आवर्त सारणी की संरचनारासायनिक तत्वों के परमाणुओं की संरचना से निकटता से संबंधित है। जैसे-जैसे Z बढ़ता है, बाहरी इलेक्ट्रॉन कोशों के समान प्रकार के विन्यास समय-समय पर दोहराए जाते हैं। अर्थात्, वे तत्वों के रासायनिक व्यवहार की मुख्य विशेषताओं को निर्धारित करते हैं। ये विशेषताएं ए-उपसमूहों (एस- और पी-तत्वों) के तत्वों के लिए, बी-उपसमूहों (संक्रमणकालीन डी-तत्वों) के तत्वों के लिए और एफ-परिवारों के तत्वों के लिए अलग-अलग रूप से प्रकट होती हैं - लैंथेनाइड्स और एक्टिनाइड्स . पहली अवधि के तत्वों द्वारा एक विशेष मामले का प्रतिनिधित्व किया जाता है - हाइड्रोजन और हीलियम। हाइड्रोजन को उच्च रासायनिक गतिविधि की विशेषता है, क्योंकि इसका एकमात्र बी-इलेक्ट्रॉन आसानी से अलग हो जाता है। वहीं, हीलियम (प्रथम) का विन्यास अत्यंत स्थिर होता है, जिससे इसकी पूर्ण रासायनिक निष्क्रियता हो जाती है।

ए-उपसमूहों के तत्व बाहरी इलेक्ट्रॉन गोले से भरे हुए हैं (एन अवधि की संख्या के बराबर); इसलिए, Z बढ़ने पर इन तत्वों के गुण स्पष्ट रूप से बदल जाते हैं। इस प्रकार, दूसरी अवधि में, लिथियम (कॉन्फ़िगरेशन 2s) एक सक्रिय धातु है जो आसानी से अपना एकमात्र वैलेंस इलेक्ट्रॉन खो देता है; बेरिलियम (2s~) भी एक धातु है, लेकिन इस तथ्य के कारण कम सक्रिय है कि इसके बाहरी इलेक्ट्रॉन नाभिक से अधिक मजबूती से बंधे होते हैं। इसके अलावा, बोरॉन (2s "p) में एक कमजोर रूप से स्पष्ट धातु चरित्र है, और दूसरी अवधि के सभी बाद के तत्व, जिसमें 2p उपकोश बनाया गया है, पहले से ही गैर-धातु हैं। नियॉन के बाहरी इलेक्ट्रॉन शेल का आठ-इलेक्ट्रॉन विन्यास (2s ~ p ~) - एक अक्रिय गैस - बहुत टिकाऊ होती है।

द्वितीय आवर्त के तत्वों के रासायनिक गुणनिकटतम अक्रिय गैस (हीलियम कॉन्फ़िगरेशन - लिथियम से कार्बन या नियॉन कॉन्फ़िगरेशन के तत्वों के लिए - कार्बन से फ्लोरीन तक के तत्वों के लिए) के इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन को प्राप्त करने के लिए उनके परमाणुओं की इच्छा द्वारा समझाया गया है। यही कारण है कि, उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन समूह संख्या के बराबर एक उच्च ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित नहीं कर सकता है: आखिरकार, अतिरिक्त इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त करके नियॉन कॉन्फ़िगरेशन प्राप्त करना आसान है। गुणों में परिवर्तन की एक ही प्रकृति तीसरी अवधि के तत्वों में और बाद के सभी अवधियों के एस- और पी-तत्वों में प्रकट होती है। उसी समय, ए-उपसमूहों में बाहरी इलेक्ट्रॉनों और नाभिक के बीच बंधन की ताकत का कमजोर होना Z बढ़ने पर संबंधित तत्वों के गुणों में प्रकट होता है। इस प्रकार, s-तत्वों के लिए, Z के बढ़ने पर रासायनिक गतिविधि में उल्लेखनीय वृद्धि होती है, और p-तत्वों के लिए, धात्विक गुणों में वृद्धि होती है।

संक्रमणकालीन डी-तत्वों के परमाणुओं में, मुख्य क्वांटम संख्या के मूल्य के साथ पहले से अधूरे गोले और अवधि संख्या से एक कम पूरे होते हैं। कुछ अपवादों को छोड़कर, संक्रमण तत्व परमाणुओं के बाहरी इलेक्ट्रॉन कोशों का विन्यास ns है। इसलिए, सभी d-तत्व धातु हैं, और यही कारण है कि Z के बढ़ने पर 1-तत्वों के गुणों में परिवर्तन उतना तेज नहीं होता जितना हमने s और p-तत्वों के साथ देखा। उच्च ऑक्सीकरण राज्यों में, डी-तत्व आवधिक प्रणाली के संबंधित समूहों के पी-तत्वों के साथ एक निश्चित समानता दिखाते हैं।

त्रय के तत्वों (VIII b-उपसमूह) के गुणों की विशेषताओं को इस तथ्य से समझाया गया है कि d-उपकोश पूरा होने के करीब हैं। यही कारण है कि लोहा, कोबाल्ट, निकल और प्लेटिनम धातु, एक नियम के रूप में, उच्च ऑक्सीकरण राज्यों के यौगिकों को देने के लिए इच्छुक नहीं हैं। एकमात्र अपवाद रूथेनियम और ऑस्मियम हैं, जो ऑक्साइड RuO4 और OsO4 देते हैं। I- और II B-उपसमूहों के तत्वों के लिए, d-उपकोश वास्तव में पूर्ण हो जाता है। इसलिए, वे समूह संख्या के बराबर ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करते हैं।

लैंथेनाइड्स और एक्टिनाइड्स के परमाणुओं में (वे सभी धातु हैं), मुख्य क्वांटम संख्या के मूल्य के साथ पहले से अपूर्ण इलेक्ट्रॉन कोशों का पूरा होना और आवर्त संख्या से दो इकाई कम होता है। इन तत्वों के परमाणुओं में बाहरी इलेक्ट्रॉन कोश (ns2) का विन्यास अपरिवर्तित रहता है। उसी समय, एफ-इलेक्ट्रॉन वास्तव में रासायनिक गुणों को प्रभावित नहीं करते हैं। इसलिए लैंथेनाइड्स इतने समान हैं।

एक्टिनाइड्स के लिए, स्थिति बहुत अधिक जटिल है। परमाणु आवेशों की सीमा में Z = 90 - 95, इलेक्ट्रॉन 6d और 5/ रासायनिक अंतःक्रियाओं में भाग ले सकते हैं। और इससे यह इस प्रकार है कि एक्टिनाइड्स ऑक्सीकरण राज्यों की एक विस्तृत श्रृंखला प्रदर्शित करते हैं। उदाहरण के लिए, नेपच्यूनियम, प्लूटोनियम और अमरिकियम के लिए, यौगिकों को जाना जाता है जहां ये तत्व सात-संयोजक अवस्था में कार्य करते हैं। केवल क्यूरियम (जेड = 96) से शुरू होने वाले तत्वों के लिए त्रिसंयोजक अवस्था स्थिर हो जाती है। इस प्रकार, एक्टिनाइड्स के गुण लैंथेनाइड्स से काफी भिन्न होते हैं, और इसलिए दोनों परिवारों को समान नहीं माना जा सकता है।

एक्टिनाइड परिवार Z = 103 (लॉरेन्सियम) के साथ एक तत्व के साथ समाप्त होता है। कुरचटोवियम (Z = 104) और निल्सबोरियम (Z = 105) के रासायनिक गुणों के मूल्यांकन से पता चलता है कि ये तत्व क्रमशः हेफ़नियम और टैंटलम के अनुरूप होने चाहिए। इसलिए, वैज्ञानिकों का मानना ​​​​है कि परमाणुओं में एक्टिनाइड्स के परिवार के बाद, 6d उपकोश का व्यवस्थित भरना शुरू होता है।

आवधिक प्रणाली द्वारा कवर किए जाने वाले तत्वों की सीमित संख्या अज्ञात है। इसकी ऊपरी सीमा की समस्या, शायद, आवर्त प्रणाली की मुख्य पहेली है। प्रकृति में पाया जाने वाला सबसे भारी तत्व प्लूटोनियम (Z=94) है। कृत्रिम परमाणु संलयन की पहुंच सीमा परमाणु संख्या 107 के साथ एक तत्व है। प्रश्न बना रहता है: क्या उच्च परमाणु संख्या वाले तत्व प्राप्त करना संभव होगा, कौन से और कितने? इसका उत्तर अभी तक निश्चित रूप से नहीं दिया जा सकता है।