ІА тобының элементтері

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 20 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігі
Академик Е.А.Бөкетов атындағы Қарағанды мемлекеттік университеті
Химия факультеті

Р Е Ф Е Р А Т
Тақырыбы: S-элементтеріне жалпы шолу. ІА және ІІА тобының элементтерінің жалпы салыстырмалары

Орындаған: ХБ-11 тобының студенті
Амирова А.Қ.
Тексерген: Рүстембеков К.Т

Қарағанды, 2018

Жоспар
Кіріспе
I. S-элементтеріне жалпы шолу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .4
II. ІА тобының элементтері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 6
III. ІІА тобының элементтері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .12
Қорытынды ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .21
Пайдаланылған әдебиеттер ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .22

Кіріспе

Химиялық элементтер тірі ағзаның негізгі жасушаларын және биологиялық сұйықтықты құрайды. Элементтердің биологиялық белсенділігі Д.И.Менделеевтің преиодтық жүйесіндегі орнымен анықталады, яғни атом құрылысына байланысты болады. Периодтық жүйеде І топтың s-элементтерінің ішінде негізгі молекулалар мен макромолекулалар құрамына кіретін сутегі ерекше орын алады. Калий және натрий иондары жасушалар аралығына орналасқан: натрий иондары жасуша сыртындағы сұйықтықта, ал калий иондары жасуша ішінде болады.S-элементтерінің ІІ тобында сүйек құрамына кіретін (Ca, Mg) және сүйектер ұлпаларының құрамына кірмейтін (Sr, Ba, Ra) орналасқан. ІІ топтың s-элементтерінің атом массасы өскен сайын олардың улылық қасиеті өседі және ағзадағы олардың мөлшері азаяды.

I. S-элементтеріне жалпы шолу

Элементтердің периодтық жүйесінің әрбір периодының басында s-ұяластарға жататын элементтер болады. Олардың сыртқы электрондық қабатында бір немесе екі s-электроннан бар. Электрондық қабаттарының саны және атомдардың радиустары да олардың атомдарының ядро заряды өскенде артады. ІА - топтың негізгі топшасындағы - литий, натрий, калий,рубидий, цезий және франций сілтілік металдар деп аталады.ІІА топтың негізгі топшасындағы кльций, стронций, барий және радий сілтілік-жер металдар деп аталады.

3Li 2, 1
11Na 2, 8, 1
19K 2, 8, 8, 1
37Rb 2, 8, 18, 8, 1
55Cs 2, 8, 18, 32, 18, 8, 1
87Fr 2, 8, 18, 32, 18, 8, 1

4Be 2, 2
12Mg 2, 8, 2
20Ca 2, 8, 8, 2
38Sr 2, 8, 18, 8, 2
56Ba 2, 8, 18, 32, 18, 8, 2
88Ra 2, 8, 18, 32, 18, 8, 2

s-элементтер өздерінің валенттік электрондарын оңай береді де, күшті тотықсыздандырғыштық қасиет көрсетеді. Бұл қасиет II топтың (s2) элементтеріне қарағанда I топтың (s1) элементтерінде айқынырақ байқалады. Атомдардан электрондарды үзіп алу эннергиясы (иондану энергиясы) сыртқы электрондардың саны артқанда өседі және атом радиусы артқанда кемиді.

I және II топтың негізгі топша элементтерінің бос атомдарының сипаттамасы:

Атомы
Li
Na
K
Rb
Cs
Be
Mg
Ca
Sr
Ba
Атом радиусы, нм

0,155

0,189

0,236

0,248

0,268

0,113

0,160

0,197

0,215

0,217
Иондану энергиясы,кДжмоль

521

496

419

403

375

2659

2187

1740

1609

1463

Ядродан қашықтаған ядромен валенттік электрондардың байланысы әлсірейді, сондықтан бұл металдардың химиялық белсендігі топтарда артады. S-элементтердің сипаттамаларын салыстыру көрсеткендей, цезий (Cs) атомынан сыртқы электрон жеңіл үзіледі, сондықтан Cs-ең белсенді метал және өте күшті тотықсыздандырғыш.
Жай заттардың - металдардың қасиеттері атомдардағы сыртқы электрондардың санына байланысты болады. Металл кристалдарындағы байланыстың беріктігі айналу процесіне жұмсалған атомдану энергиясымен өлшенеді:
Me (қ.) -- Ме (г.)
жай металл
зат атомы

Атомдану энергиясы және оған байланысты металдардың физикалық сипаттамалары сыртқы электрондық қабаттағы электрондардың санының артуымен өседі:

Na(қ)
Mg(қ)
Атомдану, кДжмоль
Қайнау теспературасы, ˚с
108,8
890
147,7
1107

II. ІА тобының элементтері

IА тобының металдары сілтілік металдар деп аталады. Олар сумен белсенді әрекеттескенде сілті түзетіндіктен осылайша аталған. Бұл топшада: литий Li, натрий Na, калий К, рубидий Rb, цезий Cs, франций Fr орналасқан.
Сілтілік металдарда валенттілік электрондары s-деңгейшесінді орналасқан, сондықтан оларды s-элементтері деп те атайды. S элементтері қалыпты жағдайда кристалдық күйде болады, басқа металдарға қарағанда тығыздықтары төмен. Литий, калий және натрий судан жеңіл (0,53 - 0,86 гсм3), сондықтан су бетінде қалқып жүреді. Олардың балқу және қайнау температуралары төмен, бұл олардың кристалдық торларындағы металдық байланыстың әлсіз болуынан. Бұл металдар және олардың қосылыстары жалын түсін төмендегідей өзгертеді: литий -- кармин қызыл, натрий - сары, калий - күлгін түске бояйды.
Натрий және калий (элементтердің таралуы бойынша Na алтыншы, К - жетінші орында ) табиғатта кең таралған; литий, рубидий, цезий - сирек элементтер, франций - жер қыртысында болмайтын радиоактивті элемент.

IА топтың периодтық жүйедегі орны
Период
2
3
4
5
6
7
IА топтың периодтық жүйедегі орны
Период
2
3
4
5
6
7
Атомдардың электрондық формуласы
Элемент
37Li 2s1
1123Na 3s1
1939K 4s1
3785Rb 5s1
55133Cs 6s1
87223Fr7s1
Атомдардың электрондық формуласы
Элемент
37Li 2s1
1123Na 3s1
1939K 4s1
3785Rb 5s1
55133Cs 6s1
87223Fr7s1
Сілтілік металдардың сипаттамалары Қасиеттері

Қасиеттері

Электр - терістілік
0,97
0,93
0,91
0,89
0,86
= 0.86

Электр - терістілік
0,97
0,93
0,91
0,89
0,86
= 0.86

Атомдық радиус, нм1
0,155
0,189
0,236
0,248
0,267
0,280
Атомдық радиус, нм1
0,155
0,189
0,236
0,248
0,267
0,280

Ядродан қашықтау валенттік электронның ядромен байланысының әлсіреуіне әкеледі, сондықтан металдардың химиялық белсенділігі топта жоғарыдан төмен қарай өседі.
Бұл элементтердің сыртқы электрондық қабаттарында тек бір ғана электрондары бар, оларды оңай беріп жіберіп, өзінің алдында тұрған бекзат газдардың аяқталған электрондық құрылысын қабылдайды. Қосылыстарында үнемі бір валентті, тотығу дәрежелері -0, + 1, күшті тотықсыздандырғыштар. Тотықсыздандырғыштық қасиеттері топ бойынша жоғарыдан төмен қарай артады, себебі атом радиустары осы бағытта өседі. Литий сумен енжарлау, ал натрий белсендірек, калий шабытты әрекеттессе, рубидий қопарылыс бере реакцияласады. Бұл элементтердің оксидтері - негіздік оксидтер, ал гидроксидтері суда жақсы еритін сілтілер, олардың қасиеттері жоғарыдан төмен қарай артады.
Физикалық қасиеттері. Сілтілік металдардың физикалық қасиеттері көбінесе кристалдық тор құрылысының ерекшелігіне тәуелді. Олардың барлығы басқа типті торларға қарағанда тығыздығы аздау кубтық көлемді центрлі тор типі бойынша кристалданады. Атомдық қабаттар мұндай кристалда бір-біріне қатысты өзара үш перпендикуляр бағытта сырғуы мүмкін, сондықтан сілтілк металдар өте иілгіш, жеңіл болады.

Сілтілік металдардың қасиеттері

Жай заттар

Li (қ.)
Na (қ.)
K (қ.)
Rb (қ.)
Cs (қ.)
Кристалдық тордың түрі

Көлемді орталықтанған
Атомдану энергиясы, Кджмоль
158,9
108,8
91,6
82,0
78,0
Тығыздығы, гсм3
0,53
0,97
0,86
1,53
1,87
Қаттылығы (шартты бірлік)
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
Балқу температурасы, С
179,5
97,7
63,5
38,7
28,5
Қайнау температурасы
1340
883
776
713
690

Барлық сілтілік металдар күмістей ақ түсті (жаңадан кескен кезде) олар жұмсақ (литиден басқасы пышақпен кесіледі). Бұл металдар жеңіл балқиды. Балқу температурасы литийден цезийге (Cs қолдың жылуынан балады) қарай төмендейді, өйткені атомдардың шамасының артуынан кристалдық тордағы металл атомдарының байланыс энергиясы кемиді. Барлық сілтілік металдар жылу мен электр тогын жақсы өткізеді.
Химиялық қасиеттері бойынша сілтілік металдар бір - біріне өте жақын. Олар - ең күшті тотықсыздандырғыштар және басқа металдарға қарағанда белсенділігі ең жоғарылар. Олардың тотықсыздандырғыштық бнлсенділігі Li - ден Cs - ге қарағанда өседі, өйткені кристалдағы химиялық байланыстың беріктігі және атомнан электронды үзіп алып катиондар түзуге қажетті энергия кемиді.
Сілтілік металдар тікелей барлық бейметалдармен, сонымен бірге сумен, қышқылдармен әрекеттеседі. Табиғатта тек қана байланысқан түрде (хлоридтер, силикаттар, сульфаттар) кездеседі.
Сілтілік металдардың жоғары реакциялық қабілеттерін ескеріп, оларды керосиннің немесе парафин майының (сұйық қаныққан көмірсутектер) астында сақтайды.
Литий - гректің тас деген сөзін білдіре отырып,1817 ж. ашылды. Берцелиустің шәкірті швед химигі И.А. Арфведсон Уто, темір кенінде табылған, минералды талдай отырып, оның құрамында жаңа элемент бар екендігіне тұжырым жасаған.1818 ж. метал күйіндегі литийді ағылшын оқымыстысы Хэмфри Деви алды. Бұл элементті 1855 ж. неміс химигі Р.Бунзен және ағылшын ғалымы О.Матиссен де электролиз арқылы алған болатын.
Литийдің физикалық қасиеті: барлық металдардың ішнде ең жеңілі, ауада оңай тотығатын, ашық металдық жылтыры бар, сілтілік металл тобына жатады. Ауада тез тотығатын болғандықтан керосин, май бойында темір банкілерде сақтайды.Табигаттагы қосылыстары: литийдің 150-ден аса минерал түрлері бар.
Егер литийді қатты қыздырса, онда атмосферада CO2 жанып көптеген металдармен интерметалық қосылыстар түзеді, ал Mg, Al, Zn - қатты ертінділер береді. Li сумен, қышқылдармен шабытты әрекеттеседі:

2Li+2H2O=2LiOH+H2↑

Литийдің қосылыстары. Литийдің бинарлық қосылыстары - түссіз кристалдық заттар, тұздар немесе тұз тәрізді қоспалар болып табылады. Химиялық табиғаты, ерігіштігі мен қасиеттері жағынан кальций мен магнийдің туындыларына ұқсас.
Натрий және калий - III және IV периодты бастайды. Өз периодтарында ең үлкен атом радиустарына ие болғандықтан олардың сыртқы энергетикалық деңгейлерінде бір-бірден электрон бар. Сондықтан Натрий және калий, барлық сілтілк металдар сияқты өздерінің валенттілк электрондарын жеңіл беред, өте күшті тотықсыздандырғыштар және өздерінің периодтарында өте белсенді металдар.
Натрий-сілтілік металдардың ең көп қолданылатын өкілі . Сондықтан сілтілік металдардың қасиеттерімен осы металдың мысалында танысамыз.
Табиғатта таралуы бойынша натрий 6-шы орын алады, ол тек қосылыстар күйінде кездеседі: NaNО3 - чили селитрасы; NaCl - галит, ас тұзы; Na2CО3 :: 10Н2О - сода; Na2SО4 :: 10Н20 - глаубер тұзы; NaCl*KC1 - сильвинит, т.б. Ең маңызды қосылысы NaCl - ас тұзы, тұзды көлдердің негізгі құраушысы (Арал, Балқаш).
Атом құрылысы:Na - үшінші периодта, бірінші топтың негізгі топшасында орналасқан. [23]11Na ядросында 11 протон бар, яғни ядро заряды +11, электрондарының жалпы саны да 11, нейтрондарының саны 12-ге тең. Натрий атомының электрондық формуласы; ls[2]2s[2]2p[6]3s[1], валенттілік электроны - 3s[1]. Натрий үнемі I валентті, тотығу дәрежесі 0, +1.
Физикалық қасиеттері:натрий пышақпен оңай кесілетін жұмсақ металл (р =0,97, гсм3), жаңа кескен кезде жылтырап тұрады, бірақ ауада оңай тотығып күңгірт тартады, сондықтан ол барлық сілтілік металдар сияқты сусыз керосиннің астында сақталады. Электр тоғы мен жылуды өте жаксы өткізеді.
Натриймен жұмыс істегенде аса сақ болу керек, оның түйірін қолмен ұстауға болмайды, себебі ол терідегі сумен әрекеттесіп, оны күйдіреді. Металдың қалдығын кез келген жерге тастауға болмайды.
Химиялың қасиеттері:натрий химиялық белсенді элемент, себебі валенттілік электроны ядросымен әлсіз байланысқан, олай болса, валенттілік электронын оңай беріп, тотықсыздандырғыштық қасиет көрсетеді. Сонда мына үдеріс жүреді:
Na0 - е -- Na+

Натрий гидроксидінің алынуы: зертханада натрий гидроксидін натрийді және оның оксидін сумен әрекеттестіру арқылы алады:

2Na + 2Н20 = 2NaOH + H2

Na2O Н2O = 2NaOH

Өндірісте натрий гидроксиді оның тұздарының ерітінділерінің электролизі нәтижесінде түзіледі.
Физикалық қасиеттері:NaOH - ақ түсті қатты зат, күйдіргіш натр деп аталады, себебі қағазды, теріні күйдіреді. Натрий гидроксиді суда жақсы еритін су тартқыш (гидроскопиялық) зат болғандықтан жақсы жабылған ыдыста сақтау керек. Қолға тигенде сабындай болып сезіледі, натрий гидроксидін суға еріткенде көп мөлшерде жылу бөлінеді, сондықтан оны кәрлен ыдыста еріту керек.
Химиялық қасиеттері:
1. Бейметалдармен әрекеттескенде екі түрлі қышкылдың тұзы түзіледі.
2. Қышкылдық және екідайлы оксидтермен тұз және су түзе әрекеттеседі.
3. Қышқылдармен де осы тектес заттар береді;
4. Тұздармен реакцияласуы:
* a) орта тұздармен: 3NaOH + ҒеС13 = NaCl + Ғе(ОН)3У
* ә) қышқыл тұздармен: NaOH + NaHS04 = Na2S04 + Н20
* в) негіздік тұздармен: 2NaOH + А1(ОН)С12 = А1(ОН)3 У+ 2NaCl
Натрийдің қосылыстарының қолданылуы:натрий ғылым мен техниканың әр алуан саласында қолданылады: ядролық реакторларда жылу тасымалдаушы ретінде, органикалық реакцияларда өршіткі, медицинада радиоактивті изотоп күйінде қолданылады.
Натрий гидроксиді - қағаз, сабын, дәрі-дөрмек, жасанды талшық өндірістерінде, мұнай өнімдерін тазартуда қолданылады.
Калий - физикалық қасиеті және химиялық қасиеті жағынан натрийға ұқсас, бірақ периодтық жүйедегі орнына сай, активтіктері әр түрлі.
Калийді 1807 ж. ағылшын химигі Г.Деви ашқан. Түсі күмістей ақ, жеңіл, жұмсақ, оңай балқитын металл. Негізгі минералдары сильвин, карналлит, кайнит.
Табиғатта тұрақты екі изотопы 39К, 41К және бір радиоактивті изотопы 40К бар. Таза Калийді оның балқыған қосылыстарын (KОН, KCl) электролиздеп не осы балқымаға Na қосып
КОН(KCl)+Na=NaOH(NaCl)+К
реакциясы бойынша өндіреді. Калий ауадағы оттекпен жақсы әрекеттесіп, K2O - оксид, K2O2 - пероксид, KO2 - асқын пероксид түзеді. Барлық металлоидпен, сумен, спирттермен жақсы әрекеттеседі, суда жанады.
Таза Калий зертханада, синтетикалық каучук алуда, катализатор ретінде, су асты мен ғарышта асқын пероксидтен (4КО2+СО2=2К2СО2+3О2) оттек алу үшін қолданылады. 42К жасанды изотопы - химияда, медицинада және биологияда қолданылатын радиоактивті индикатор. Калий қосылыстары тыңайтқыш ретінде сіріңке, оқ-дәрі, ем-дәрі жасау, сабын өндіру, т.б. үшін пайдаланылады.
Рубидий (Rubіdіum), -- сілтілік металдарға жататын элементтердің периодтық жүйесінің І тобындағы химиялық элемент.
Күмістей ақ, жұмсақ металл. Кристалдық торы кубты, көлемді орталықтандырылған. Тұрақты бір изотопы 85Rb және әлсіз радиоактивті изотопы 87Rb (Т=4,8 1010 жыл) бар.
Рубидийді 1861 ж. Р.Бунзен мен Г.Кирхгоф ашқан. Тотығу дәрежесі +1, химиялық активтігі жоғары. Рубидий оттегіде тұтанып жанады, оттек жеткіліксіз болғанда RbO2-ге, ал оттек жеткілікті болғанда Rb2O2-ге айналады. Су, галоген және сұйытылған минералды қышқылдармен әрекеттескенде қопарылыс береді. Тұздары (RbCl, RbF, RbBr, RbІ, Rb2SO4, Rb2CO3, т.б.) суда жақсы ериді.
Рубидийді вакуумда тұздарынан тотықсыздандыру арқылы алады. Оны инертті ортада ампулада сақтайды. Рубидий фотоэлемент жасауда, құймалары вакуум шамдарында газ сіңіргіш ретінде қолданылады.
Цезий-сілтілік металдарға жатады. . Цезийді 1860 ж. неміс ғалымдары Г.Кирхгоф және Р.Бунзен спектроскоп. жолмен ашқан. Ол сирек элементтер қатарына жатады.
Физикалық қасиеттері: Цезийдің екі минералы (авогадрит, поллуцит) белгілі.
Тұрақты бір изотопы 137Cs(T12=33 жыл) бар.Цезий -- күміс түсті ақ, өте жұмсақ металл, тығызд. 1,90 гсм3 (20°С-та) , балқу t 28.5 °C, қайнау t 705°С, барлық қосылыстарындағы тотығу дәрежесі +1, хим. қасиеттері жағынан калийге ұқсас, бірақ одан химиялық активтігі жоғары.
Химиялық қасиеттері: ауада өздігінен тұтанып, асқын тотық (Cs2O3) түзеді. Цезийді вакуумде, минералын май немесе керосинде сақтайды. Ол сумен реакцияласып Цезий гидрототығын түзеді және сутек бөледі. Галогендермен тікелей қосылысып, галогенсутек қышқылдарының тұздарын түзеді. Ц.Цезий қосылыстары лепидолит пен поллуциттен алынады. Металл Цезийді 700 -- 800°С температурада металл кальциймен Цезий галогенидтерін тотықсыздандыру арқылы алады. Ол фотоэлементтер дайындауда, кейбір қосылыстары медицинада, т.б. қолданылады. Цезий көптеген өсімдіктер және жануарлардың тілінде кездеседі.

I. ІІА тобының элементтері

Бериллий Ве, магний Mg, кальций Ca, стронций Sr, барий Ba және радий Ra периодтық жүйенің IIА тобын түзеді.Соңғы төрт металл сілтілікжер металдар топшасын құрайды. Өлай аталу себебі, олардың оксидтері алхимия кезеңінде жер деп аталған, ал оларды суда еріткенде сілтілер алынған.
Магний, кальций, стронций, барийді таза күйінде ағылшын химигі Г.Дэви 1808 ж., бериллийді металл түрінде 1828 ж. Неміс химигі Ф.Велер, сондай-ақ радиоактивті металл радийді 1910 ж. француз химиктері П. Кюри мен М. Кюри алған.
Бериллий - химия тарихына ғылыми пікірталастың элементі ретінде енгізелген. Д.И. Менделеев оның атомдық массасын түзетіп, периодтық заңының дұрыстығын дәлелдегені сендерге белгілі. Зерттеулер Менделеевтің болжауларының растығын дәлелдеді.
Сілтілікжер металдар физикалық қасиеттері бойынша сілтілік металдарды еске түсіреді. Бұл топ элементтері атомдарының радиустары кішілеу және кристалдарында өзара берік байланысқан . Сондықтан олар едәуір қатты, балқу температурасы жоғары және тығыздығы үлкен. Бұл топша металдарының физикалық қасиеттері, негізінен, олардың кристалдық торы қандай құрылысты екеніне тәуелді. Бериллий және магнийдің тығыз гексагональды кристалдық торы бар, сондықтан олар қатты, иілгіштігі төмен. Кальций, стронций және барий кубтық торының типтері бойынша құрылған, сондықтан иілгіштігі басым. Бұл топша элементтері күміс тәрізді ақ түсті металдар. Бұлардың барлығы да жеңіл металдарр, тек радий металы тығыздығы 5 болғандықтан, ауыр металға жатады.
Химиялық қасиеттері. Бериллий топшасының металдаоры - химиялық белсенді элементтер. Бұл металдар тотықсыздандырғыштар ретінде екі валенттік электрондарын беріп, тотығу дәрежесі +2 иондарға айналады.

Ме0-2е --Ме+2

Олар ауада тотығады, бұл кезде ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.