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AKHMETOV M. A. LEÇON 3. RÉPONSES AUX TÂCHES.
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Loi périodique et système périodique des éléments chimiques. Rayons atomiques, leurs changements périodiques dans le système d'éléments chimiques. Modèles de changements dans les propriétés chimiques des éléments et de leurs composés par périodes et groupes.
1. Disposez les éléments chimiques suivants N, Al, Si, C par ordre de rayons atomiques croissants.
RÉPONDRE:
NEtCsitué à la même période. Situé à droiteN. Cela signifie que l'azote est inférieur au carbone.
C etSisitués dans le même groupe. Mais supérieur à C. Donc C est inférieur àSi.
SiEtAlsitué dans une troisième période, mais à droite se trouveSi, MoyensSimoins queAl
L’ordre croissant des tailles atomiques sera le suivant :N, C, Si, Al
2. Lequel des éléments chimiques, le phosphore ou l'oxygène, présente des propriétés non métalliques les plus prononcées ? Pourquoi?
RÉPONDRE:
L'oxygène présente des propriétés non métalliques plus prononcées, car il est situé plus haut et à droite dans le tableau périodique des éléments.
3. Comment les propriétés des hydroxydes du groupe IV du sous-groupe principal changent-elles lorsqu'on passe de haut en bas ?
RÉPONDRE:
Les propriétés des hydroxydes varient d'acide à basique. DoncH2 CO3 – l'acide carbonique, comme son nom l'indique, présente des propriétés acides, etPb(OH)2 – socle.
RÉPONSES AUX TESTS
A1. La force des acides sans oxygène des non-métaux du groupe VIIA en fonction de l'augmentation de la charge du noyau des atomes des éléments
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augmente |
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diminue |
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ne change pas |
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change périodiquement |
RÉPONSE 1
Nous parlons d'acides.HF, HCl, HBr, SALUT. Dans une rangéeF, Cl, Br, jeil y a une augmentation de la taille des atomes. Par conséquent, la distance internucléaire augmenteH– F, H– Cl, H– Br, H– je. Et si c’est le cas, cela signifie que l’énergie de liaison s’affaiblit. Et un proton est plus facilement éliminé dans les solutions aqueuses
A2. L'élément a la même valeur de valence dans un composé hydrogène et un oxyde supérieur
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germanium |
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RÉPONSE : 2
Bien entendu, nous parlons d'un élément du groupe 4 (voir point. éléments c-mu)
A3. Dans quelles séries les substances simples sont-elles classées par ordre croissant de propriétés métalliques ?
RÉPONSE 1
On sait que les propriétés métalliques d’un groupe d’éléments augmentent de haut en bas.
A4. Dans la série Na ® Mg ® Al ® Si
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le nombre de niveaux d'énergie dans les atomes augmente |
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les propriétés métalliques des éléments sont améliorées |
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l'état d'oxydation le plus élevé des éléments diminue |
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affaiblir les propriétés métalliques des éléments |
RÉPONSE : 4
Dans la période de gauche à droite, les propriétés non métalliques augmentent et les propriétés métalliques s'affaiblissent.
A5. Pour les éléments, le sous-groupe du carbone diminue avec l'augmentation du numéro atomique
RÉPONSE : 4.
L'électronégativité est la capacité de déplacer des électrons vers soi lors de la formation d'une liaison chimique. L'électronégativité est presque directement liée aux propriétés non métalliques. Les propriétés non métalliques diminuent et l'électronégativité diminue
A6. Dans la série des éléments : azote – oxygène – fluor
augmente
RÉPONSE : 3
Le nombre d'électrons externes est égal au numéro de groupe
A7. Dans la série des éléments chimiques :
bore – carbone – azote
augmente
RÉPONDRE:2
Le nombre d'électrons dans la couche externe est égal à l'état d'oxydation le plus élevé sauf (F, Ô)
A8. Quel élément a des propriétés non métalliques plus prononcées que le silicium ?
RÉPONSE 1
Le carbone se situe dans le même groupe que le silicium, mais plus haut.
A9. Les éléments chimiques sont classés par ordre croissant de leur rayon atomique dans la série :
RÉPONSE : 2
Dans les groupes d'éléments chimiques, le rayon atomique augmente de haut en bas
A10. Les propriétés métalliques les plus prononcées de l'atome sont :
1) lithium 2) sodium
3) potassium 4) calcium
RÉPONSE : 3
Parmi ces éléments, le potassium se situe en bas et à gauche
A11. Les propriétés acides les plus prononcées sont :
Réponse : 4 (voir réponse à A1)
R12. Propriétés acides des oxydes de la série SiO2 ® P2O5 ® SO3
1) affaiblir
2) intensifier
3) ne change pas
4) changer périodiquement
RÉPONSE : 2
Les propriétés acides des oxydes, comme les propriétés non métalliques, augmentent par périodes de gauche à droite
R13. Avec l'augmentation de la charge nucléaire des atomes, les propriétés acides des oxydes de la série
N2O5® P2O5® As2O5® Sb2O5
1) affaiblir
2) intensifier
3) ne change pas
4) changer périodiquement
RÉPONSE 1
En groupes de haut en bas, les propriétés acides, comme les propriétés non métalliques, s'affaiblissent
R14. Propriétés acides des composés hydrogènes des éléments du groupe VIA avec un numéro atomique croissant
1) intensifier
2) affaiblir
3) rester inchangé
4) changer périodiquement
RÉPONSE : 3
Les propriétés acides des composés hydrogènes sont liées à l’énergie de liaisonH- El. Cette énergie de haut en bas s'affaiblit, ce qui signifie que les propriétés acides augmentent.
R15. La capacité de donner des électrons dans la série Na ® K ® Rb ® Cs
1) affaiblit
2) intensifie
3) ne change pas
4) change périodiquement
RÉPONSE : 2
Dans cette série, le nombre de couches électroniques et la distance entre les électrons et le noyau augmentent, par conséquent, la capacité de donner un électron externe augmente
R16. Dans la série Al ®Si ®P ®S
1) le nombre de couches électroniques dans les atomes augmente
2) les propriétés non métalliques sont améliorées
3) le nombre de protons dans les noyaux des atomes diminue
4) augmentation des rayons atomiques
RÉPONSE : 2
Dans la période où la charge nucléaire augmente, les propriétés non métalliques augmentent
R17. Dans les principaux sous-groupes du tableau périodique, la capacité réductrice des atomes d'éléments chimiques augmente de
RÉPONSE 1
À mesure que le nombre de niveaux électroniques augmente, la distance et le blindage des électrons externes par rapport au noyau augmentent. Par conséquent, leur capacité de retour (propriétés réparatrices) augmente.
R18. Selon les concepts modernes, les propriétés des éléments chimiques dépendent périodiquement de
RÉPONSE : 3
R19. Les atomes d'éléments chimiques ayant le même nombre d'électrons de valence sont disposés
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en diagonale |
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dans un groupe |
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dans un sous-groupe |
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en une seule période |
RÉPONSE : 2
A20. Un élément portant le numéro de série 114 doit avoir des propriétés similaires à
RÉPONSE : 3. Cet élément sera situé dans une cellule correspondant à celle occupée par le plombVIgroupe
A21. Par périodes, les propriétés réductrices des éléments chimiques de droite à gauche
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augmenter |
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diminuer |
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ne changez pas |
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changer périodiquement |
RÉPONSE 1
La charge nucléaire diminue.
A22. Electronégativité et énergie d'ionisation dans la série O – S – Se – Te, respectivement
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augmente, augmente |
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augmente, diminue |
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diminue, diminue |
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diminue, augmente |
RÉPONSE : 3
L'électronégativité diminue avec l'augmentation du nombre de couches électroniques remplies. L'énergie d'ionisation est l'énergie nécessaire pour retirer un électron d'un atome. Cela diminue également
A23. Dans quelle série les signes des éléments chimiques sont-ils classés par ordre de rayons atomiques croissants ?
3. Loi périodique et système périodique des éléments chimiques
3.4. Modifications périodiques des propriétés des substances
Les propriétés suivantes des substances simples et complexes changent périodiquement :
- la structure des substances simples (initialement non moléculaires, par exemple de Li à C, puis moléculaires : N 2 - Ne) ;
- températures de fusion et d'ébullition des substances simples : en se déplaçant de gauche à droite au cours de la période, t pl et t bp augmentent d'abord, en général (le diamant est la substance la plus réfractaire), puis diminuent, ce qui est associé à un changement de structure des substances simples (voir ci-dessus) ;
- propriétés métalliques et non métalliques des substances simples. Au cours de la période, avec l'augmentation de Z, la capacité des atomes à céder un électron diminue (E et augmente), respectivement, les propriétés métalliques des substances simples s'affaiblissent (les propriétés non métalliques augmentent, puisque E moy des atomes augmente). De haut en bas dans les groupes A, au contraire, les propriétés métalliques des substances simples augmentent et les propriétés non métalliques s'affaiblissent ;
- composition et propriétés acido-basiques des oxydes et des hydroxydes (tableau 3.1–3.2).
Tableau 3.1
Composition des oxydes supérieurs et des composés hydrogènes les plus simples des éléments du groupe A
Comme le montre le tableau. 3.1, la composition des oxydes supérieurs change progressivement en fonction de l'augmentation progressive de la covalence (état d'oxydation) de l'atome.
À mesure que la charge du noyau atomique augmente au cours d'une période donnée, les propriétés fondamentales des oxydes et des hydroxydes s'affaiblissent et les propriétés acides augmentent. La transition des oxydes et hydroxydes basiques aux acides à chaque période se produit progressivement, par l'intermédiaire des oxydes et hydroxydes amphotères. A titre d'exemple dans le tableau. La figure 3.2 montre l'évolution des propriétés des oxydes et hydroxydes des éléments de la 3ème période.
Tableau 3.2
Oxydes et hydroxydes formés par les éléments de la 3ème période et leur classification
Dans les groupes A, à mesure que la charge du noyau atomique augmente, les propriétés fondamentales des oxydes et des hydroxydes augmentent. Par exemple, pour le groupe IIA nous avons :
1. BeO, Be(OH) 2 - amphotère (faibles propriétés basiques et acides).
2. MgO, Mg(OH) 2 - propriétés basiques faibles.
3. CaO, Ca(OH) 2 - propriétés basiques prononcées (alcalis).
4. SrO, Sr(OH) 2 - propriétés basiques prononcées (alcalis).
5. BaO, Ba(OH) 2 - propriétés basiques prononcées (alcalis).
6. RaO, Ra(OH) 2 - propriétés basiques prononcées (alcalis).
Les mêmes tendances peuvent être tracées pour les éléments d'autres groupes (pour la composition et les propriétés acido-basiques des composés binaires de l'hydrogène, voir le tableau 3.1). En général, avec l'augmentation du numéro atomique au cours de la période, les propriétés basiques des composés hydrogènes s'affaiblissent et les propriétés acides de leurs solutions augmentent : l'hydrure de sodium se dissout dans l'eau pour former un alcali :
NaH + H 2 O = NaOH + H 2,
et les solutions aqueuses de H 2 S et HCl sont des acides, l'acide chlorhydrique étant le plus fort.
1. Dans les groupes A, à mesure que la charge du noyau atomique augmente, la force des acides sans oxygène augmente également.
2. Dans les composés hydrogènes, le nombre d'atomes d'hydrogène dans une molécule (ou unité de formule) augmente d'abord de 1 à 4 (groupes IA-IVA), puis diminue de 4 à 1 (groupes IVA-VIIA).
3. Volatil (gazeux) aux conditions ambiantes. ne sont que des composés hydrogènes d'éléments des groupes IVA – VIIA (sauf H 2 O et HF)
Les tendances décrites dans les changements dans les propriétés des atomes d'éléments chimiques et de leurs composés sont résumées dans le tableau. 3.3
Tableau 3.3
Modifications des propriétés des atomes d'éléments et de leurs composés avec une charge croissante du noyau atomique
| Propriétés | Changement de tendance | |
|---|---|---|
| en périodes | dans les groupes A | |
| Rayon atomique | Diminutions | Croissance |
| Énergie d'ionisation | En augmentant | Diminutions |
| Affinité électronique | En augmentant | Diminutions |
| Réduire les propriétés (métalliques) des atomes | Affaiblir | Intensification |
| Propriétés oxydantes (non métalliques) des atomes | Intensification | Affaiblir |
| Électronégativité | En augmentant | Diminutions |
| État d'oxydation maximal | En augmentant | Constante |
| Propriétés acides des oxydes | Intensification | Affaiblir |
| Propriétés acides des hydroxydes | Intensification | Affaiblir |
| Propriétés acides des composés hydrogènes | Intensification | Intensification |
| Propriétés métalliques des substances simples | Affaiblir | Intensification |
| Propriétés non métalliques des substances simples | Intensification | Affaiblir |
Exemple 3.3. Préciser la formule de l'oxyde ayant les propriétés acides les plus prononcées :
Solution. Les propriétés acides des oxydes augmentent de gauche à droite au cours de la période et s’affaiblissent de haut en bas dans le groupe A. Compte tenu de cela, nous arrivons à la conclusion que les propriétés acides sont les plus prononcées dans l'oxyde Cl 2 O 7.
Réponse : 4).
Exemple 3.4. L'élément anion E 2− a la configuration électronique d'un atome d'argon. Spécifiez la formule de l'oxyde le plus élevé d'un atome d'élément :
Solution. La configuration électronique de l'atome d'argon est 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6, donc la configuration électronique de l'atome E (l'atome E contient 2 électrons de moins que l'ion E 2−) est 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4, qui correspond à l'atome de soufre. L'élément soufre appartient au groupe VIA, la formule de l'oxyde le plus élevé des éléments de ce groupe est EO 3.
Réponse 1).
Exemple 3.5. Indiquez le symbole de l'élément dont l'atome possède trois couches électroniques et forme un composé volatil (v.u.) de composition EN 2 (H 2 E) :
Solution. Les composés hydrogènes de composition EN 2 (H 2 E) forment des atomes d'éléments des groupes IIA et VIA, mais sont volatils dans des conditions nulles. sont des composés d'éléments du groupe VIA, qui comprennent le soufre.
Réponse : 3).
Les tendances caractérisées des changements dans les propriétés acido-basiques des oxydes et des hydroxydes peuvent être comprises sur la base de l'analyse des diagrammes simplifiés suivants de la structure des oxydes et des hydroxydes (Fig. 3.1).
À partir d'un schéma de réaction simplifié
il s'ensuit que l'efficacité de l'interaction de l'oxyde avec l'eau pour former une base augmente (selon la loi de Coulomb) avec l'augmentation de la charge sur l'ion E n +. L'ampleur de cette charge augmente à mesure que les propriétés métalliques des éléments augmentent, c'est-à-dire de droite à gauche sur la période et de haut en bas sur l’ensemble du groupe. C'est dans cet ordre que les propriétés fondamentales des éléments augmentent.
Riz. 3.1. Schéma de la structure des oxydes (a) et des hydroxydes (b)
Considérons les raisons qui sous-tendent les changements décrits dans les propriétés acido-basiques des hydroxydes.
Avec une augmentation de l'état d'oxydation de l'élément +n et une diminution du rayon de l'ion E n + (c'est précisément ce que l'on observe avec une augmentation de la charge du noyau de l'atome d'un élément de gauche à droite à travers le période), la liaison E-O est renforcée et la liaison O-H est affaiblie ; le processus de dissociation de l'hydroxyde selon le type d'acide devient plus probable.
De haut en bas dans le groupe, le rayon E n + augmente, mais la valeur n + ne change pas, en conséquence, la force de la liaison E-O diminue, sa rupture devient plus facile et le processus de dissociation du l'hydroxyde selon le type principal devient plus probable.
Propriétés générales des principales classes de composés inorganiques. Conditions d'apparition de « réactions d'échange ».
1. Propriétés acido-basiques des composés hydrogènes.
UN) Commentez la capacité de l’eau à s’auto-ioniser (équation, K W). Sur la base de la structure des molécules (leur polarisabilité), expliquer les modèles de changements de solubilité dans l'eau et les propriétés acido-basiques des solutions correspondantes de méthane (CH 4), d'ammoniac (NH 3), de fluorure d'hydrogène (HF) et de chlorure d'hydrogène (HCl). Composez les équations nécessaires.
b) En utilisant le concept de l'effet polarisant des cations sur la liaison H – O, et en tenant également compte du nombre de groupes hydroxo, expliquer le schéma de changements dans les propriétés acido-basiques des hydroxydes LiOH – Be(OH) 2 –H 3 BO 3 –H 2 CO 3 –HNO 3 –H 3 PO 4 –H 2 SO 4 –(H 2 SeO 4)–HClO 4. Créer des équations de dissociation pour les substances proposées.
2. Obligatoire et facultatif(y compris les spéciaux) réactions d'acides et de bases.
UN) Avec laquelle des substances (solutions) suivantes les solutions à 20 % d'acides nitrique, sulfurique et acétique peuvent-elles réagir : solutions de KOH, NH 3, H2S; Zn(OH)2, H3PO2; BaCl 2 et cristallin Cu, Ca 3 (PO 4) 2 .
b) Avec laquelle des substances (solutions) suivantes des solutions à 20 % d'hydroxyde de potassium et d'ammoniac peuvent réagir : solutions de H 2 SO 4, CH 3 COOH ; Zn(OH)2, Al(OH) 3 ; MgCl 2 et cristallin Ag2O, AgCl.
Dans les deux versions de l'expérience, les formules des substances sont mises en évidence en gras, dont l'interaction nécessitera l'écriture d'équations non évidentes.
La tâche n'implique qu'une discussion théorique, mais... Les équations de réaction doivent être pensées et écrites à l'avance, y compris sous forme ionique.
3. Conditions des réactions d'échange avec les sels.
Quelles réactions d'échange peuvent être réalisées à l'aide des réactifs proposés : solutions diluées MnSO4, Ba(NO3)2, saturé solution SrSO4, cristallin CuS Et FeS, ainsi que des solutions concentrées de HCl, CO 2 et NH 3. Considérez la possibilité d'effectuer des réactions nécessitant la participation de sel. Justifiez vos propositions en calculant les constantes des équilibres d'échange correspondants. Considérez les signes possibles de réactions.
Il faut garder à l'esprit que si des substances peu solubles dans l'eau (en l'occurrence CuS et FeS) sont utilisées comme réactifs, alors les réactions les impliquant doivent nécessairement s'accompagner d'une dissolution, c'est-à-dire les produits de telles réactions ne doivent pas eux-mêmes produire de précipitation. Par exemple, il est analphabète de réfléchir à la réaction de FeS ↓ et H 2 CO 3 dans l'espoir d'obtenir un précipité FeCO 3.
Réactions avec riche solution SrSO4 suggérer l'utilisation de solution sur le précipité, et non le sédiment lui-même.
4. Dépendance du pH des solutions sur la composition des sels.
Déterminer l'hydrolysabilité des ions des sels proposés (NH 4 NO 3, KCl, CH 3 COONa, Na 2 CO 3, AlCl 3, CH 3 COONH 4),
· créer des équations pour l'hydrolyse d'un ion (des ions, si le cation et l'anion du sel sont impliqués dans l'hydrolyse) ; calculer la constante d'hydrolyse ( À g (Al 3+) prendre égal à ~10 -5).
écrire une équation sous forme moléculaire
(faire une équation moléculaire basée sur la réaction ionique prédominante ).
· Disposer les sels par ordre croissant d'hydrolysabilité.
Testez l’hydrolysabilité expérimentalement. Pour ce faire, versez ~1 ml de la solution correspondante dans un tube à essai propre, humidifiez une tige de verre dans cette solution et appliquez la solution sur du papier indicateur. Utilisez l’échelle de couleurs pour estimer la valeur approximative du pH de la solution. Pourquoi dans deux cas le pH correspond-il à un milieu neutre ?
5. Milieu dans des solutions de sels moyens et acides.
Notez les équations des réactions ioniques prédominantes qui affectent le milieu dans les solutions d'ortho-, d'hydro- et de dihydrogénophosphate de potassium (K 3 PO 4, K 2 HPO 4, KN 2 PO 4). Il faut garder à l'esprit que dans les solutions de sels acides, en plus des réactions d'hydrolyse, il y a également une dissociation des anions H 2 PO 4 ‒ et HPO 4 2 ‒. L'environnement sera déterminé par la réaction prédominante. Comparez les constantes des réactions concurrentes d'hydrolyse et de dissociation des anions et tirez une conclusion sur le pH (plus ou moins 7). Comparez les résultats de l'analyse préliminaire avec la valeur réelle du pH (déterminez à l'aide d'un indicateur universel).
Données de référence pour la préparation des expériences 3, 4, 5
Les propriétés acides sont celles qui sont les plus prononcées dans un environnement donné. Il en existe toute une gamme. Il est nécessaire de pouvoir déterminer les propriétés acides des alcools et d'autres composés non seulement pour déterminer le contenu de l'environnement correspondant. Ceci est également important pour reconnaître la substance étudiée.
Il existe de nombreux tests pour les propriétés acides. Le plus élémentaire est l'immersion dans la substance d'un indicateur - le papier de tournesol, qui réagit à la teneur en hydrogène en virant au rose ou au rouge. De plus, une couleur plus saturée démontre un acide plus fort. Et vice versa.
Les propriétés acides augmentent avec l’augmentation des rayons des ions négatifs et, par conséquent, de l’atome. Cela garantit une élimination plus facile des particules d’hydrogène. Cette qualité est une caractéristique des acides forts.
Il existe les propriétés acides les plus caractéristiques. Ceux-ci inclus:
Dissociation (élimination d'un cation hydrogène) ;
Décomposition (formation d'eau sous l'influence de la température et de l'oxygène) ;
Interaction avec les hydroxydes (entraînant la formation d'eau et de sel) ;
Interaction avec les oxydes (en conséquence, du sel et de l'eau se forment également) ;
Interaction avec les métaux précédant l'hydrogène dans la série d'activités (sel et eau se forment, parfois avec dégagement de gaz) ;
Interaction avec les sels (uniquement si l'acide est plus fort que celui qui a formé le sel).
Les chimistes doivent souvent produire leurs propres acides. Il existe deux manières de les supprimer. L’un d’eux consiste à mélanger de l’oxyde d’acide avec de l’eau. Cette méthode est utilisée le plus souvent. Et la seconde est l'interaction d'un acide fort avec le sel d'un acide plus faible. Il est utilisé un peu moins fréquemment.
On sait que les propriétés acides se manifestent dans de nombreux cas. Ils peuvent être plus ou moins exprimés en fonction de K. Les propriétés des alcools se manifestent par la capacité d'extraire un cation hydrogène lors de l'interaction avec des alcalis et des métaux.
Les alcoolates - sels d'alcools - sont capables de s'hydrolyser sous l'influence de l'eau et de libérer de l'alcool avec de l'hydroxyde métallique. Cela prouve que les propriétés acides de ces substances sont plus faibles que celles de l’eau. Par conséquent, l’environnement s’y exprime plus fortement.
Les propriétés acides du phénol sont beaucoup plus fortes en raison de la polarité accrue du composé OH. Par conséquent, cette substance peut également réagir avec les hydroxydes de métaux alcalino-terreux et alcalins. En conséquence, des sels se forment - des phénolates. Pour identifier le phénol, il est plus efficace d'utiliser avec (III), dans lequel la substance acquiert une couleur bleu-violet.
Ainsi, les propriétés acides de différents composés se manifestent de la même manière, mais avec des intensités différentes, qui dépendent de la structure des noyaux et de la polarité des liaisons hydrogène. Ils permettent de déterminer l'environnement d'une substance et sa composition. A côté de ces propriétés, il existe aussi des propriétés fondamentales, qui augmentent avec l'affaiblissement de la première.
Toutes ces caractéristiques apparaissent dans les substances les plus complexes et constituent une partie importante du monde qui nous entoure. Après tout, c'est à travers eux que de nombreux processus se déroulent non seulement dans la nature, mais aussi dans les organismes vivants. Les propriétés acides sont donc extrêmement importantes ; sans elles, la vie sur terre serait impossible.
Avec l'oxygène, les non-métaux forment des oxydes acides. Dans certains oxydes, ils présentent un état d'oxydation maximum égal au numéro de groupe (par exemple, SO2, N2O5), tandis que dans d'autres, il est inférieur (par exemple, SO2, N2O3). Les oxydes d'acide correspondent aux acides, et parmi les deux acides oxygénés d'un non-métal, celui dans lequel il présente un état d'oxydation plus élevé est le plus fort. Par exemple, l'acide nitrique HNO3 est plus fort que l'acide nitreux HNO2 et l'acide sulfurique H2SO4 est plus fort que l'acide sulfureux H2SO3.
Caractéristiques des composés oxygénés des non-métaux :
Les propriétés des oxydes supérieurs (c'est-à-dire les oxydes qui contiennent un élément d'un groupe donné avec le degré d'oxydation le plus élevé) changent progressivement de basique à acide par périodes de gauche à droite.
En groupes de haut en bas, les propriétés acides des oxydes supérieurs s'affaiblissent progressivement. Ceci peut être jugé par les propriétés des acides correspondant à ces oxydes.
L'augmentation des propriétés acides des oxydes supérieurs des éléments correspondants dans les périodes de gauche à droite s'explique par une augmentation progressive de la charge positive des ions de ces éléments.
Dans les principaux sous-groupes du système périodique des éléments chimiques, les propriétés acides des oxydes non métalliques supérieurs diminuent de haut en bas.
Les formules générales des composés hydrogènes selon les groupes du système périodique des éléments chimiques sont données dans le tableau n° 3.
Tableau n°3
Avec les métaux, l'hydrogène forme (à quelques exceptions près) des composés non volatils, qui sont des solides de structure non moléculaire. Leurs points de fusion sont donc relativement élevés.
Avec les non-métaux, l'hydrogène forme des composés volatils de structure moléculaire. Dans des conditions normales, il s'agit de gaz ou de liquides volatils.
Dans les périodes de gauche à droite, les propriétés acides des composés hydrogènes volatils des non-métaux dans les solutions aqueuses augmentent. Cela s'explique par le fait que les ions oxygène ont des paires d'électrons libres et que les ions hydrogène ont une orbitale libre, alors un processus se produit qui ressemble à ceci :
H2O + HF H3O + F
Le fluorure d'hydrogène dans une solution aqueuse élimine les ions hydrogène positifs, c'est-à-dire présente des propriétés acides. Ce processus est également facilité par une autre circonstance : l'ion oxygène a une seule paire d'électrons et l'ion hydrogène a une orbitale libre, grâce à laquelle une liaison donneur-accepteur est formée.
Lorsque l’ammoniac est dissous dans l’eau, le processus inverse se produit. Et comme les ions azote ont une seule paire d'électrons et que les ions hydrogène ont une orbitale libre, une liaison supplémentaire apparaît et les ions ammonium NH4+ et les ions hydroxyde OH- se forment. En conséquence, la solution acquiert des propriétés de base. Ce processus peut être exprimé par la formule :
H2O + NH3 NH4 + OH
Les molécules d'ammoniac dans une solution aqueuse attachent des ions hydrogène positifs, c'est-à-dire l'ammoniac présente des propriétés fondamentales.
Voyons maintenant pourquoi le composé hydrogène du fluor - le fluorure d'hydrogène HF - dans une solution aqueuse est un acide, mais plus faible que l'acide chlorhydrique. Cela s'explique par le fait que les rayons des ions fluor sont beaucoup plus petits que ceux des ions chlore. Par conséquent, les ions fluor attirent beaucoup plus fortement les ions hydrogène que les ions chlore. À cet égard, le degré de dissociation de l'acide fluorhydrique est bien inférieur à celui de l'acide chlorhydrique, c'est-à-dire l'acide fluorhydrique est plus faible que l'acide chlorhydrique.
Des exemples donnés, les conclusions générales suivantes peuvent être tirées :
Dans les périodes de gauche à droite, la charge positive des ions des éléments augmente. À cet égard, les propriétés acides des composés hydrogènes volatils des éléments dans les solutions aqueuses sont améliorées.
En groupes de haut en bas, les anions chargés négativement attirent de moins en moins les ions hydrogène H+ chargés positivement. À cet égard, le processus d’élimination des ions hydrogène H+ est facilité et les propriétés acides des composés hydrogènes augmentent.
Les composés hydrogènes des non-métaux, qui ont des propriétés acides dans les solutions aqueuses, réagissent avec les alcalis. Les composés hydrogènes des non-métaux, qui ont des propriétés basiques dans les solutions aqueuses, réagissent avec les acides.
L'activité oxydante des composés hydrogènes des non-métaux en groupes de haut en bas augmente considérablement. Par exemple, il est impossible d'oxyder chimiquement le fluor du composé hydrogène HF, mais le chlore peut être oxydé à partir du composé hydrogène HCl à l'aide de divers agents oxydants. Cela s'explique par le fait que dans les groupes de haut en bas, les rayons atomiques augmentent fortement et le transfert d'électrons devient donc plus facile.