ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Элементы из "Основы общей химии Том 2 Издание 3" Как показывают приведенные данные, из общего числа составляющих земную кору (все три оболочки — воздушную, водную и верхнюю часть твердой) атомов 99,4% прихохштся на долю только 15 элементов, а содержание всех остальных вместе взятых составляет лишь 0,6%. Интересно отметить, что наиболее распространенные элементы обладают сравнительно малыми положительными зарядами ядер. [c.464] Хотя для большинства элементов при обычных условиях характерно суихествование в виде какого-либо одного простого вещества, многие из них характеризуются наличием аллотропии (П 4). Последняя, вообще говоря, может быть обусловлена как различием в кристаллической структуре (например, графит и алмаз), так и различной атомностью молекул (например, кислород и озон). В обоих случаях соответствующие простые вещества более или менее сильно отличаются друг от друга по свойствам. При дальнейшем изложении во внимание принимаются, главным образом, наиболее обычные формы элементов. [c.464] Газообразны при обычных условиях только Н, Ы, О, Р, С1 и инертные газы, т. е. элементы, расположенные в верхней и правой части периодической системы. Жидки при обычных условиях Вг и Н . Вследствие легко наступающего переохлаждения в жидком состоянии нередко сохраняются также Сз (т. пл. -4-28°С) и Оа (- -30°С). Остальные элементы при обычных условиях тверды. [c.464] Такие физические свойства, как температура плавления, плотность, твердость и т. д., зависят от типа кристаллической решетки и, строго говоря, могут подвергаться сравнению только при его одинаковости для сопоставляемых элементов. В общем все эти свойства показывают более или менее отчетливо выраженную периодическую зависимость от положительного заряда ядра. [c.465] По своему общему химическому характеру большинство элементов является металлами. Все они располагаются в левой и нижней частях системы, причем пограничными представителями можно считать Ве, А1, Ое, 5Ь и Ро. Правую верхнюю часть системы заполняют элементы металлоидного характера, причем их пограничными представителями являются В, 51, Аз и Те. Таким образом, приблизительную границу между металлами и металлоидами можно провести по линии, проходящей между обоими приведенными рядами элементов. [c.465] При переходе слева направо или снизу вверх в малых периодах (кроме первого) наблюдается отчетливое ослабление металлического или усиление металлоидного характера элементов. Сложнее обстоит дело Б больших периодах, где для рядов аналогов 1—3 (см. стр. 4) и 14—17 сохраняется, в общем, та же закономерность, тогда как переход по рядам 4—13 слева направо не сопровождается четким последовательным изменением свойств, а переход снизу вверх обычно ведет не к ослаблению, а к усилению металлического характера элементов. Из сопоставления друг с другом рядов, входящих в одну и ту же группу (1 и И, 2 и 12 и т. д.), вытекает, что элементы левого ряда всегда имеют более отчетливо выраженные металлические свойства, чем правого. Особняком в ряду своих аналогов стоит водород, металлоидный характер которого (из-за малого заряда ядра) выражен слабее, чем у иода. В общем, следовательно, наиболее активными металлами являются элементы левого нижнего угла (Рг, Сз, Ка), наиболее активными металлоидами — элементы верхнего правого угла (Р, О, С ) периодической системы. [c.465] Взаимодействие между элементами протекает, как правило, тем более энергично, чем сильнее они отличаются друг от друга по своему химическому характеру. Поэтому, например, теплоты образования соединений между членами одного и того же периода обычно тем больше, чем дальше они расположены друг от друга. В качестве иллюстрирующего эту закономерность примера ниже приводятся теплоты образования некоторых соединений между элементами 3 и 2 периодов. Так как формулы этих соединений различны, данные для них непосредственно сопоставляться не могут и должны быть предварительно приведены к сравнимому виду. Для этого теплоты образования грамм-молекул делят на число имеющихся в соединении валентных связей и получают таким образом величины, отнесенные к одному грамм-эквиваленту (теплоты образования на связь ). Последние уже могут быть сопоставлены друг с другом. Ход расчета виден из данных приводимой ниже таблицы. [c.465] Хотя валентность химических элементов, вообще говоря, зависит от природы обоих взаимодействующих атомов (а также и от внешних условий), однако у многих элементов она остается практически постоянной. Для других (например, Мп, Ru) наблюдается, наоборот, проявление очень большого ее разнообразия. У подобных элементов с и е-ременной валентностью максимальная наблюдается обычно в кислородных или фтористых соединениях, минимальная — в соединениях с некоторыми нейтральными молекулами—(СО и др.) и в комплексных цианидах. [c.466] Из элементов малых периодов (1—3) переменная валентность характерна только для N, Р, S и С1. Гораздо распространеннее она среди членов больших периодов (4—7), причем в началах этих периодов тенденция к образованию соединений низших валентностей при переходе по рядам (4—10) снизу вверх усиливается, а в их концах (ряды аналогов 13—16) ослабевает. [c.466] Элементарные ионы известны только типов Э -, Э , Э+, т. е. от отрицательно двухзарядного до положительно четырехзарядного. Более высокой валентности Э отвечает образование либо полярных соединений (например, NHa), Либо комплексных ионов (например, rOl ). [c.466] Значение заряда для химических свойств чрезвычайно велико, особенно потому, что с ёго изменением меняются и остальные основные характеристики элемента (радиус, структура внешней электронной оболочки). Одинаковость заряда часто влечет за собой наличие большого сходства между членами различных групп периодической системы. Например, шестивалентный уран до химическим свойствам очень похож на шестивалентный вольфрам (при резком различии свойств у простых веществ). С другой стороны, для одного и того же элемента в разных валентных состояниях обычно характерны резко различные свойства. Например двухвалентный Мп гораздо более похож на двухвалентное Fe, чем на семивалентный Мп. [c.466] Последовательное уменьшение радиуса сказывается на поляризационных свойствах ионоц аналогично повышению заряда. Одни из этих факторов может быть поэтому в большей или Меньшей степени компенсирован другим Подобной компенсацией и обусловлено часто наблюдающееся в периодической системе сходство свойств ионов, стоящих наискось друг от друга. Например, Ga (0,62 А) во многих отношениях похож на Sn + (0,74А), Са2+ (1,06А) —на La + (1,22А) и т. д. [c.466] То или иное сходство свойств между ионами, характеризующимися различными структурами внешней электронной оболочки, сильно зависит от природы третьего иона, взаимодействующего с каждым из данных. Если, например, сопоставить 8-электронные Ыа+ (0,98А), НЬ+ (1,49А) и 5г2+ (1,27 А) с 18- и (182)-электронными А + (1,13А), Т1+ (1,49 А) и РЬ2+(1,32А), то оказывается, что те и другие соответственно сходны друг с другом по отношению к трудно деформируемым анионам (Р , N07. 504 ), но существенно различаются по отношению к легко деформируемым (С1 , Вг-, 1 , 82-), причем различие проявляется тем резче, чем деформируемость анионов больше. Это обстоятельство следует всегда иметь в виду при сопоставлении элементов разных подгрупп одной и той же группы периодической системы. [c.467] Так как усиление поляризационого взаимодействия между ионами ведет к уменьшению полярности связи, подобное изменение характера химической связи должно нередко наблюдаться при сопоставлении соединений тех или иных рядов элементов по периодической системе. Очевидно, что степень выраженности этого изменения будет зависеть от поляризационных свойств как катиона, так и аниона. [c.467] Наиболее проста зависимость от природы аниона чем больше его деформируемость, тем благоприятнее условия для возникновения менее полярной связи. Со стороны катиона дело обстоит сложнее, так как здесь приходится проводить различие между трудно деформируемыми ионами типа инертного газа и значительно легче деформируемыми ионами с 18-электронными (и незаконченными) внешними оболочками. У первых тенденция к образованию менее полярных связей быстро возрастает по мере увеличения заряда и уменьшения радиуса. У вторых тенденция эта должна быть вообще значительно большей, а зависимость ее от заряда и радиуса (в общем та же) выраженной много слабее. Поэтому можно ожидаЛ, что область существования соединений, построенных по типу сравнительно малополярной связи для катионов с, 18-электронными (и незаконченными) внешними оболочками, будет значительно более широкой. [c.467] Для твердой земной коры (литосферы) такая оценка весьма затруднена чрезвычайным многообразием горных пород и неравномерностью йх распределения. Важным фактором является также трудность непосредственного проникновения в твердую земную кору из-за господствующего там теплового режима в самом верхнем слое с углублением на каждые 100 м температура повышается в среднем на 3 град, а дальнейшее ее изменение предположительно показано на рис. ХУ-2. [c.467] Ю го 30 40 50 БО 70 80 Рис. ХУ-З. Распространенность элементов в земной коре. [c.468] По сравнению со средним составом земной коры в человеческом организме увеличено содержание только С, N. Н, Р, 5, О, С1 (кроме того, I и Вг). Интересно, что почти все эти элементы обладают сравнительно малыми положительными зарядами ядер и имеют металлоидный характер. [c.469] Такий образом, в центре земного шара давление равно 3,5 млн. атм. [c.469] Вернуться к основной статье