Номер 1, страница 89 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

1. Дайте общую характеристику элементов VA-группы на основании их положения в Периодической системе Д. И. Менделеева. Укажите закономерности изменения радиуса атома, электроотрицательности, неметаллических свойств с ростом атомного номера элемента.

Общая характеристика элементов VA-группы на основании их положения в Периодической системе Д. И. Менделеева

Элементы VA-группы (по новой классификации IUPAC – 15-я группа), также известные как пниктогены, включают в себя Азот (N), Фосфор (P), Мышьяк (As), Сурьму (Sb), Висмут (Bi) и радиоактивный Московий (Mc).

Положение в Периодической системе и электронная конфигурация:
Элементы расположены в 15-й группе Периодической системы. На внешнем электронном уровне их атомы содержат 5 электронов. Общая электронная формула валентного слоя – $ns^2np^3$, где $n$ – номер периода. Наличие пяти валентных электронов определяет их химические свойства и принадлежность к p-элементам.

Степени окисления:
Для элементов VA-группы характерны различные степени окисления, от $-3$ до $+5$.

• Высшая степень окисления, равная $+5$, соответствует номеру группы. Она проявляется в соединениях с более электроотрицательными элементами (например, в оксидах $N_2O_5$, $P_4O_{10}$ и кислотах $HNO_3$, $H_3PO_4$). Устойчивость соединений со степенью окисления $+5$ уменьшается от азота к висмуту.
• Степень окисления $+3$ также характерна для всех элементов. Её устойчивость возрастает вниз по группе из-за "эффекта инертной пары" (возрастает энергетическая выгодность сохранения пары $ns^2$-электронов). Для висмута степень окисления $+3$ является наиболее устойчивой.
• Низшая степень окисления, равная $-3$, проявляется в соединениях с металлами (нитриды, фосфиды) и водородом (аммиак $NH_3$, фосфин $PH_3$). Способность образовывать соединения со степенью окисления $-3$ уменьшается вниз по группе.

Простые вещества и их характер:
В группе наблюдается яркий переход от неметаллов к металлам:

• Азот (N) – типичный неметалл, в свободном виде существует как двухатомный газ ($N_2$) с очень прочной тройной связью.
• Фосфор (P) – типичный неметалл, существует в виде нескольких аллотропных модификаций (белый, красный, черный фосфор), твердое вещество.
• Мышьяк (As) и Сурьма (Sb) – металлоиды (полуметаллы), проявляют как металлические, так и неметаллические свойства. Их оксиды амфотерны.
• Висмут (Bi) – типичный металл, обладает металлическим блеском, ковкостью, проводит электрический ток. Его оксиды имеют основный характер.

Ответ: Элементы VA-группы (N, P, As, Sb, Bi) имеют 5 валентных электронов с общей конфигурацией внешнего слоя $ns^2np^3$ и проявляют степени окисления от $-3$ до $+5$. В группе с ростом атомного номера наблюдается закономерный переход от типичных неметаллов (N, P) через металлоиды (As, Sb) к типичному металлу (Bi).

Закономерности изменения радиуса атома, электроотрицательности, неметаллических свойств с ростом атомного номера элемента

Изменение радиуса атома

С ростом атомного номера (при движении сверху вниз по группе) радиус атома увеличивается. Это связано с тем, что с каждым новым периодом добавляется новый электронный слой, что приводит к увеличению расстояния валентных электронов от ядра. Несмотря на рост заряда ядра, эффект увеличения числа электронных оболочек преобладает.
Закономерность: $R(N) < R(P) < R(As) < R(Sb) < R(Bi)$.

Ответ: С ростом атомного номера в VA-группе радиус атома увеличивается из-за добавления новых электронных слоев.

Изменение электроотрицательности

С ростом атомного номера электроотрицательность (ЭО) уменьшается. По мере увеличения радиуса атома валентные электроны находятся дальше от ядра и сильнее экранируются внутренними электронами. В результате ядро слабее притягивает электроны химической связи, и ЭО падает. Азот является одним из самых электроотрицательных элементов, а у висмута ЭО близка к значениям для типичных металлов.
Закономерность: $ЭО(N) > ЭО(P) > ЭО(As) > ЭО(Sb) > ЭО(Bi)$.

Ответ: С ростом атомного номера в VA-группе электроотрицательность уменьшается из-за увеличения атомного радиуса и эффекта экранирования.

Изменение неметаллических свойств

С ростом атомного номера неметаллические свойства ослабевают, а металлические – усиливаются. Это является прямым следствием уменьшения электроотрицательности и энергии ионизации вниз по группе. Атомам становится легче отдавать валентные электроны, что является характерным свойством металлов. Это изменение наглядно проявляется в свойствах их соединений:

• Оксиды изменяют свой характер от кислотных ($N_2O_5, P_4O_{10}$) к амфотерным ($As_2O_3, Sb_2O_3$) и затем к основным ($Bi_2O_3$).
• Водородные соединения (гидриды) типа $ЭH_3$ изменяют свою устойчивость: она резко падает от очень устойчивого аммиака ($NH_3$) к крайне неустойчивому гидриду висмута ($BiH_3$). Основные свойства гидридов также ослабевают в этом ряду.

Ответ: С ростом атомного номера в VA-группе неметаллические свойства ослабевают, а металлические усиливаются, что проявляется в изменении характера оксидов от кислотных к основным и в снижении устойчивости водородных соединений.