Az elemek általános jellemzése

Átírás

1 Az elemek általános jellemzése A periódusos rendszer nemcsak az elemek, hanem az atomok rendszere is. Az atomok tulajdonságait, kémiai reakciókban való viselkedését nagymértékben befolyásolja a vegyértékelektronok száma. A hasonló tulajdonságú elemek egy főcsoportba kerültek. Az elemek fizikai és kémiai tulajdonságaik alapján három csoportba sorolhatók: fémek, félfémek és nemfémes elemek. A nemfémes elemek a periódusos rendszer IV., V., VI.. VII. és VIII. főcsoportjában találhatók. Félfémek: fizikai tulajdonságaik a fémekre, kémiai tulajdonságaik a nemfémekre hasonlítanak. Többségük felvezetőként használható.

2 A NEMESGÁZOK A nemesgázok a periódusos rendszer VIII. főcsoportjának elemei: a hélium (He), a neon (Ne), az argon (Ar). a kripton (Kr). a xenon (Xe) és a radon (Rn). A legegyszerűbb a nemesgázok halmazszerkezete, hiszen egyatomos részecskékből áll. Valamennyi nemesgáz színtelen, szagtalan, a hőt rosszul vezeti. Az elektromosságot nem vezetik. Amikor az elektronok visszatérnek eredeti helyükre, ezt a felvett energiát fény kisugárzása közben adják le. A kibocsátott sugárzás színe a nemesgáz minőségétől függ. A nemesgázok legjellemzőbb tulajdonsága a kémiai közömbösség. Elnevezésük is erre utal. Az az elektroneloszlás a nemesgázszerkezet, ahol a külső elektronhéjon 8 db elektron van. (He kivételével)

3 A periódusban elhelyezkedő többi atomhoz viszonyítva a nemesgáz a lehetséges legalacsonyabb energiaszinttel rendelkezik. A hidrogén A legegyszerűbb atom a hidrogénatom. Egyetlen protonból álló atommagja körül egy elektron mozog. 2 mol hidrogénatomból 1 mol hidrogénmolekula keletkezik. A hidrogénmolekulában az atomokat közös elektronpár, kovalens kötés tartja össze. A hidrogén és oxigéngáz 2: 1 térfogatarányú elegye a durranógáz. A hidrogén levegőn vagy oxigéngázban meggyújtva magas hőmérsékletű lánggal vízzé ég el.

4 A VII. FŐCSOPORT PONTOSABB ELEMEI ÉS VEGYÜLETEIK A halogénelemek: a fluor (F), a klór (Cl), a bróm (Br). a jód (I) és az asztácium (At). Kétatomos molekuláikban atomjaik kovalens kötéssel kapcsolódnak össze. Az elektronátmenettel járó reakciók a redoxireakciók A redukció és az oxidáció mindig egy időben lejátszódó, egymástól el nem választható kölcsönhatás. A leadott és a felvett elektronok száma megegyezik, kémiai változás redoxireakció. A jód vízben rosszul, alkoholban és benzinben jól oldódik. A halogénelemek fémekkel alkotott vegyületei a sók.

5 A HIDROGÉN KLORID A hidrogénatom egy elektronja és a klóratom egyetlen párosítatlan vegyértékelektronja kötő elektronpárt alkot. A klóratom és a hidrogénatom közötti kovalens kötés poláris. A hidrogén klorid molekula összességében semleges, de a töltéseltolódás miatt dipólus (kétsarkú) vagy poláris molekula. A hidrogén klorid vizes oldata, a sósav savas kémhatású.

6 A VI. FŐCSOPORT FONTOSABB ELEMEI ÉS VEGYÜLETEIK A periódusos rendszer VI. főcsoportjának elemei: az oxigén (O). a kén (S), a szelén (Se), a tellúr (Te) és a polónium (Po). Ezt a főcsoportot a csoport első eleméről oxigéncsoportnak is nevezik. Az oxigénatomnak 6 vegyértékelektronja van. Ebből kettőkettő elektronpárt alkot, 2 elektron párosítatlan. Oxigénben az anyagok hevesebben égnek, mint levegőben. A magnézium, a vaspor, a gyertya és a kén. A magnézium vakító fénnyel ég, égésekor fehér színű szilárd anyag, magnézium oxid keletkezik, reagáló atomok úgy érik el a nemesgázszerkezetet, hogy a magnéziumatomok leadják két külső elektronjukat, és ezeket az oxigénatomok felveszik.

7 A VI. FŐCSOPORT FONTOSABB ELEMEI ÉS VEGYÜLETEIK Az oxigén a természetben elemi állapotban és vegyületeiben egyaránt előfordul. A Földön a leggyakoribb, legnagyobb mennyiségben előforduló elem. Elemi állapotban a légkörnek 21 térfogatszázalékát alkotja. Kőzetek alakjában a földkéreg tömegének csaknem a felét alkotja.

8 A VI. FŐCSOPORT FONTOSABB ELEMEI ÉS VEGYÜLETEIK Az ózonmolekula három oxigénatomból áll, összegképlete:o 3 Az elemeknek azt a tulajdonságát, hogy többféle módon alkothatnak molekulákat vagy eltérő halmazszerkezeteket, allotrópiának nevezzük. Az oxigén és az ózon allotrop módosulatok. A természetben a magas légrétegekben az ózon keletkezése és elbomlása egy időben játszódik le. Az ózon jellegzetes szagú mérgező gáz. A magas légkörben található ózonréteg elnyeli az ibolyántúli sugárzás egy részét, szabályozza a Föld hőgazdálkodását.

9 A VI. FŐCSOPORT FONTOSABB ELEMEI ÉS VEGYÜLETEIK A vízmolekula stabilitása nagyabb, mint a hidrogén és oxigénmolekuláé. A vízmolekula képződése ezért jelentős mennyiségű energia felszabadulásával jár, exoterm folyamat. A molekula oxigénatom felőli része kicsit negatív, a hidrogénatomok felé eső része kicsit pozitív töltésű lesz. A vízmolekula mindkét kovalens kötése poláris. A V alakú vízmolekulában a hidrogénatomok a molekuláknak csak az egyik felén vannak. A vízmolekula alakja és poláris kötései együtt azt eredményezik, hogy a molekula kétpólusú, azaz dipólusmolekula.

10 A VI. FŐCSOPORT FONTOSABB ELEMEI ÉS VEGYÜLETEIK A vízmolekulák között a hidrogénatom és az oxigénatom nemkötő elektronpárja révén kialakított kötést hidrogénkötésnek nevezzük. A hidrogénkötés másodrendű kötés.

11 VIZES OLDATOK KÉMHATÁSA Egy sav vagy lúg töménységét a ph skála segítségével jellemezzük. A ph skála 0 tól 14 ig terjed. A sósavba és kénsavba tett univerzálindikátor színe pirosra változik. A sósav és a kénsavoldat savas kémhatású. Az ammónia és a nátrium hidroxid vizes oldatába tett univerzálindikátor kék színűre változik, lúgos kémhatású oldatok. Az elektronját vesztett hidrogénatomból hidrogénion (H + ) keletkezik, ami nem más, mint a hidrogén atommagját képező proton (p + ).

12 VIZES OLDATOK KÉMHATÁSA A proton az atomhoz viszonyítva igen kis tömegű, de töltése viszonylag nagy, ezért azonnal egy vízmolekula kötésben nem levő elektronpárjához kapcsolódik. A keletkezett ion neve: oxóniumion. Jele: H30 +. Az oxóniumion összetett ion: alkotórészei kovalens kötéssel kapcsolódnak össze. Az oldat lúgos kémhatását a hidroxidionok (OH ionok) megnövekedett mennyisége okozza. Azokat az anyagokat, amelyek proton felvételére képesek, bázisoknak nevezzük. Az anyagoknak azt a tulajdonságát, hogy a reakciópartnertől függően kétféle módon léphetnek kölcsönhatásba, kettős jellemnek, amfotériának nevezzük.

13 VIZES OLDATOK KÉMHATÁSA A vízben egyenlő az oxónium és hidroxidionok száma, a víz kémhatása ezért semleges. A sav, illetve a bázis elnevezést két értelemben használjuk. Savnak nevezzük azt az anyagot, amelynek vizes oldata savas, bázisnak azt, amelynek vizes oldata lúgos kémhatású. Másrészt sav az az anyag, amely a protonátmenettel járó reakcióban protont ad le. Bázis az az anyag, amely a protonátmenettel járó reakcióban protont vesz fel.

14 Az elemek általános jellemzése A katalizátor olyan anyag, amely meggyorsítja a reakciót anélkül, hogy maradandóan megváltozna. A kén A kén vízben nem, de toluolban és szén diszulfidban (szénkénegben) jól oldódik. S 8 A kristályos ként nyolc atomos molekulák építik fel. molekularácsos kristály. A molekulákat a kristályrácsban gyenge másodrendű kötések tartják össze. Ezek a kötések enyhe melegítésre felszakadnak.

15 A kén Az óvatosan megolvasztott kén világossárga, hígan folyó olvadék. Tovább melegítve színe vörösesbarnára változik, majd egyre sűrűbbé válik, annyira, hogy az edényből ki sem lehet önteni. Tovább hevítve az olvadékot újra hígan folyóvá válik, színe azonban sötét marad. A hideg vízbe öntött olvadt kén rugalmas, gumiszerű anyaggá alakul.(amorf kén) A kéngőzök a hideg vízfelületen sárga kristályos formában válnak ki.

16 Az elemek általános jellemzése A higany a kénporral már szobahőmérsékleten is reagál. A higany gyorsan párolog, gőzei mérgezőek! Ha a higany szétgurul, ami összeszedhető a higanyból, azt szedjük össze! A maradékot szórjuk be kénporral! A keletkező fekete színű higany szulfid már nem szublimál.

17 A KÉN OXIDJAI ÉS A KÉNSAV A kén meggyújtva kékes lánggal kén dioxiddá (S0 2 ) ég el. A kén dioxid színtelen, szúrós szagú, a levegőnél nagyobb sűrűségű, köhögésre ingerlő, mérgező gáz. A kén dioxid vízben jól oldódik. A lakmuszpapír piros színe jelzi az oldat savas kémhatását, kénessav (H 2 S0 3 ) keletkezik. A piros szín azonban hamarosan eltűnik. A kén égésekor keletkező kén dioxid kis része kéntrioxiddá (S0 3 ) oxidálódik.

18 A KÉNSAV A tömény kénsav (H 2 S0 4 ) színtelen, olajszerű folyadék, sűrűsége majdnem kétszerese a vízének. A kénsav hígítása erős felmelegedéssel jár. Ezen mindig a kénsavat kell a vízbe önteni, lassan, állandó kevergetés közben. A tömény kénsav erősen nedvszívó (higroszkópos). ezért egyes kémiai anyagok víztartalmának megkötésére is használják. A kénsav sói a szulfátok. A sók fémionból és savmaradékionból álló vegyületek.

19

20

21

22

23

24

25

26

27