Номер 4, страница 392 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 8. Металлы. Параграф 54. Алюминий - номер 4, страница 392.

Условие.

4. Дайте общую характеристику p-элементов.

Решение.

Решение 2.

Определение и положение в Периодической системе

p-элементы – это химические элементы, у атомов которых последним заполняется электронами p-подуровень внешнего энергетического уровня. В Периодической системе Д. И. Менделеева они составляют главные подгруппы III-A – VIII-A групп (по современной классификации IUPAC – группы с 13 по 18). Семейство p-элементов начинается со 2-го периода и включает элементы вплоть до 7-го периода.

Электронная конфигурация

Общая электронная формула валентного слоя p-элементов имеет вид $ns^2np^x$, где $\text{n}$ – номер периода (главное квантовое число), а $\text{x}$ – число электронов на p-подуровне, которое изменяется от 1 до 6. Сумма электронов на внешнем s- и p-подуровнях ($2+x$) равна номеру группы элемента (в короткопериодной форме таблицы). Например, для алюминия (Al, 13-я группа) конфигурация валентных электронов $3s^23p^1$, а для хлора (Cl, 17-я группа) – $3s^23p^5$.

Изменение свойств в Периодической системе

• По периоду (слева направо) с увеличением заряда ядра и числа валентных электронов происходит уменьшение атомного радиуса. Вследствие этого увеличиваются энергия ионизации, сродство к электрону и электроотрицательность. Происходит ослабление металлических свойств и усиление неметаллических. Например, в 3-м периоде: Al (металл) → Si (металлоид) → P → S → Cl (типичные неметаллы).
• По группе (сверху вниз) с увеличением числа электронных слоев растет атомный радиус. Энергия ионизации и электроотрицательность уменьшаются. Это приводит к усилению металлических (основных) свойств и ослаблению неметаллических (кислотных) свойств. Например, в 15-й группе: N (неметалл) → P (неметалл) → As (металлоид) → Sb (металлоид) → Bi (металл).

Разнообразие химических свойств

Семейство p-элементов является самым разнообразным по свойствам. Оно включает:

• Неметаллы: занимают правый верхний угол p-блока (C, N, O, P, S, Se, а также галогены F, Cl, Br, I и благородные газы). Для них характерна высокая электроотрицательность, они являются окислителями, образуют кислотные оксиды и летучие водородные соединения.
• Металлы: расположены в левой нижней части p-блока (Al, Ga, In, Tl, Sn, Pb, Bi). Их называют постпереходными металлами. Они проявляют типичные металлические свойства: ковкость, пластичность, электро- и теплопроводность. Их оксиды и гидроксиды могут быть основными или амфотерными.
• Металлоиды (полуметаллы): занимают промежуточное положение, образуя диагональ B – Si – Ge – As – Sb – Te – At. Они обладают свойствами, промежуточными между металлами и неметаллами, например, являются полупроводниками.

Степени окисления

Для p-элементов характерно проявление нескольких степеней окисления.

• Высшая положительная степень окисления, как правило, равна номеру группы. Например, для серы (16-я группа) она составляет +6. Исключениями являются фтор (проявляет только -1), кислород (чаще -2, высшая +2 в $OF_2$) и благородные газы (для некоторых из них, например ксенона, высшая степень окисления +8).
• Низшая отрицательная степень окисления для неметаллов вычисляется по формуле: номер группы - 8. Например, для азота (15-я группа) она равна $15-8=-3$.
• Для тяжелых p-элементов (4-7 периоды) характерен эффект инертной пары. Это проявляется в повышенной устойчивости степени окисления, которая на две единицы ниже высшей (например, +1 для Tl, +2 для Pb, +3 для Bi). Это связано с меньшей склонностью $ns^2$-электронов к участию в образовании химических связей.

Ответ: p-элементы — это элементы, у которых заполняется внешний p-подуровень. Они расположены в 13–18 группах Периодической системы, начиная со второго периода. Их общая валентная конфигурация — $ns^2np^x$ ($x=1-6$). Свойства p-элементов сильно варьируются: среди них есть металлы (Al, Pb), неметаллы (C, O, Cl) и металлоиды (Si, As). В периодах с ростом атомного номера усиливаются неметаллические свойства, а в группах — металлические. Для них характерны переменные степени окисления, высшая из которых чаще всего равна номеру группы, а для тяжелых элементов устойчивой становится степень окисления на 2 единицы меньше высшей из-за эффекта инертной пары.