Химия как раздел естествознания Основные задачи современной химии (стр. 47 из 68)

2La + 6H₂O → 2La(OH)₃ + 3H₂; La(OH)₃ + HCl → LaCl₃ + 3 H₂O

Для лантанидов в соединениях характерна валентность III, хотя церий, празеодим и тербий проявляют также валентность IV, а самарий, европий и иттербий – валентность II. С возрастанием атомного номера атомные радиуса лантанидов уменьшаются; это явление называется лантанидным сжатием и объясняется ростом заряда ядра. Лантаниды относятся к редкоземельным элементам, они встречаются в природе в очень рассеянном виде и всегда смешаны друг с другом и с иттрием. В настоящее время лантан, церий, неодим, празеодим, самарий, европий, тербий, диспрозий и сопутствующий лантанидам редкоземельный dэлемент иттрий находят широкое применение в качестве материала для изготовления жидкокристаллических дисплеев, а также защитных экранов для поглощения излучений атомных реакторов.

Актиний и актиниды являются радиоактивными элементами, так как претерпевают радиоактивный распад. Фактически, все элементы седьмого периода радиоактивны. Радиоактивность сама по себе не влияет на химические свойства, однако радиоактивные элементы представляют интерес не как химические вещества, а в качестве ядерного топлива, так как при распаде ядер выделяется колоссальная энергия. В природе встречаются только четыре элемента седьмого периода – актиний, торий, протактиний и уран. Химические свойства этих элементов изучены довольно хорошо, тогда как свойства остальных элементов искусственного происхождения затрудняется малым временем их жизни и невозможностью получить достаточное для химических исследований количество вещества. Актиниды гораздо больше отличаются друг от друга по своим валентным состояниям, нежели лантаниды; валентность актинидов варьируется от II до VII. Так, для урана наиболее характерна валентность VI; уран в виде химического соединения обычно продаѐтся в виде азотнокислого уранила UO₂(NO₃)₂.

Периодический закон - фундамент химии, в первую очередь химии неорганической. Он помогает решению множества задач: это и понимание химических свойств простых веществ и их соединений, и синтез веществ с заданными свойствами, и подбор оптимальных условий для проведения различных химических процессов, и многое другое.

13.5. Вопросы и задания:

1. Сформулируйте периодический закон Д.И. Менделеева в оригинальной и современной трактовке.

2. Объясните происхождение «магических чисел» 2, 8, 18 и 32 в системе Менделеева. Каким было бы следующее «магическое число»?

3. Какие элементы относятся s-, р-, d- и f- элементам?

4. Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 9, 15, 18, 27. К какому электронному семейству относится каждый из этих атомов?

5. Атомам каких элементов соответствуют следующие электронные формулы? 1s²2s²; 1s²2s²2p⁵; 1s²2s²2p⁶3s¹; 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³4s²; 1s22s22p63s23p63d104s1; 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p65d16s2;

1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p65d16s2

6. Приведите примеры 4-х частиц (атомов и ионов) с электронной конфигурацией 1s²2s²2p⁶ .

7. Как изменяются свойства элементов в периоде и группе с увеличением порядкового номера?

8. Определите пропущенные вещества в следующей реакции:

Na₂O₂ ... H₂O₂ ...

9. Определите вещества Х₁ и Х₂ в цепочке превращений:

Ca X1 CaCO3 CO2 H2O X 2 .

10. Каким методом получают хлор в лабораторных условиях?

11.

Какие вещества пропущены в схеме химической реакции Cl₂ ... KClO₃ ... H₂O?

12. Определите вещества X₁, X₂ и X₃ в цепочках превращений:

а) Fe HCl X1 NaOH X2 t0 X3; б) FeSO4 KMnO4 X1 KOH X2 to X3;

в)Fe(OH)₂

₃

13. Какие продукты реакции образуются при термическом разложении нитрата калия KNO₃ и нитрата меди Cu(NO₃)₂?

14. Какие вещества образуются при окислении фосфора азотной кислотой?

15. Гидроксид какого элемента в следующем ряду: бериллий, магний, бор, литий, обладает амфотерными свойствами (реагирует как с кислотами, так и со щелочами)?

16. Укажите, какой оксид растворяется в воде с образованием кислоты:

P₂O₅, K₂O, N₂O, SiO₂.

17. Что является конечным веществом X₃ в цепочке превращений

Zn

X ₃ ?

18. Определите вещество X в цепочке превращений: MnCl₂

Mn(OH)₄ .

19. Определите, для какого металла (меди, хрома, железа или цинка) характерны реакции, протекающие по схемам:

а) Na₂ЭO₄+H₂SO₄→ Na₂Э₂O₇+Na₂SO₄+H₂O;

б) Na₂Э₂O₇ + H₂SO₄(к) → 2ЭO₃ + Na₂SO₄ + H₂O

20. Определите, в каком процессе образуется щелочь: а) при горении магния в воде; б) при разложении воды раскалѐнным железом; в) при растворении хлористого водорода в воде; при растворении негашѐной извести в воде.

Лекция 14. Кислотные, основные и окислительновосстановительные свойства веществ

14.1. Кислоты и основания

Кислотами называются соединения, способные в растворах отщеплять ионы водорода. Кислоты делятся на бескислородные (HCl, HF, H₂S, HCN и т.п.) и кислородсодержащие (H₂SO₄, H₃PO₄, HNO₃ и пр.) В зависимости от числа входящих в молекулу кислоты атомов водорода кислоты подразделяют на одноосновные, двухосновные и трехосновные. В нижеследующей Таблице 14.1 приведены названия некоторых наиболее распространенных кислот и их солей:

Таблица 14.1. Некоторые распространенные кислоты и их соли

Название кислоты	Формула кислоты	Названия нормальных (средних) солей
Азотная	HNO3	Нитраты
Азотистая	HNO2	Нитриты
Борная (ортоборная)	H3BO3	Бораты
Бромистоводородная	HBr	Бромиды
Двухромовая	H2CrO4	Дихроматы
Йодистоводородная	HJ	Йодиды
Йодноватая	HJO3	Йодаты
Кремниевая	H2SiO3	Силикаты
Марганцовая	HMnO4	Перманганаты
Метафосфорная	HPO3	Метафосфаты
Мышьяковая	H3AsO4	Арсенаты
Мышьяковистая	H3AsO3	Арсениты
Ортофосфорная	H3PO4	Ортофосфаты
Пирофосфорная	H4P2O7	Пирофосфаты
Родановодородная (тиоциановая)	HSCN	Роданиды (тиоцианаты)
Серная	H2SO4	Сульфаты
Сернистая	H2SO3	Сульфиты
Сероводородная	H2S	Сульфиды
Тиосерная	H2S2O3	Тиосульфаты
Пиросерная	H2S2O7	Пиросульфаты
Надсерная	H2S2O8	Персульфаты
Угольная	H2CO3	Карбонаты
Уксусная	CH3COOH	Ацетаты
Фтороводородная (плавиковая)	HF	Фториды
Хлоровододородная, (соляная)	HCl	Хлориды
Хлорная	HClO4	Перхлораты
Хлорноватая	HClO3	Хлораты
Хлорноватистая	HClO	Гипохлориты
Хромовая	H2CrO4	Хроматы
Циановодородная (синильная)	HCN	Цианиды
Щавелевая	H2C2O4	Оксалаты

По исторически сложившейся традиции некоторые кислоты, также как и соли некоторых кислот, имеют тривиальные названия, отличающиеся от систематических.