План Общая харектеристика s –элементов

Общая характеристика р- элементов
К p-элементов III группе относятся бор B, алюминий Al, галлий Ga, индий In и таллий Tl. По характеру этих элементов бор является типичным неметаллом, остальные - металлы. В пределах подгруппы прослеживаются резкий переход от неметаллу к металлам. Свойствами и поведением бор подобный кремния, что является результатом диагональной сродства элементов в периодической системе, согласно которой смещение в периоде вправо вызывает усиление неметаллического характера, а вниз по группе - металлического, поэтому аналогичные по свойствам элементы оказываются расположенными диагонально рядом, например Li и Mg, Ber и Al, B и Si.

Электронное строение валентных подуровней атомов p-элементов III группы в основном состоянии имеет вид ns²np¹. В соединениях бор и трехвалентные алюминий, галлий и индий, кроме того, могут образовывать соединения со степенью окисления +1, а для таллия последний является довольно характерным.

Алюминий является одним из самых распространенных элементов природы, бор - достаточно распространенный, галлий, индий а таллий распространены мало и очень рассеяны, поэтому относятся к редким.

p-Элементы IV группы
К p-элементов IV группы относятся углерод C, кремний Si, германий Ge, олово Sn и свинец Pb. Общая электронная конфигурация валентных подуровней атомов p-элементов в основном состоянии ns²np². Вследствие наличия 2-х неспаренных p-электронов в соединениях они могут проявлять степень окисления +2, причем эта тенденция усиливается в направлении к свинцу. Атомы могут переходить в возбужденное состояние с образованием четырех валентных электронов, что обусловливает возникновение соединений со степенью окисления +4. Это состояние является характерным для углерода и кремния, способность к выявлению степени окисления +4 ослабляется в направлении к свинцу.

Характер изменения физических свойств элементов и соответствующих простых веществ свидетельствует о закономерное ослабление неметаллических и усиление металлических свойств в ряду C - Si - Ge - Pb.

Углерод и кремний - типичные неметаллы, образующие атомные кристаллические решетки с ковалентной связью. Их простые вещества характеризуются высокими твердостью, температурами плавления и кипения. Для германия эти параметры остаются относительно большими, что вместе с хрупкостью характеризует его как алмазоподобный кристалл с ковалентным типом связи. В то же время в германию уже обнаружено некоторое взнос металлической связи. На это указывает заметное уменьшение ширины запрещенной зоны и росту электропроводности. Для олова полупроводниковые свойства сохраняются лишь до температуры 13,2°С, при дальнейшем нагревании олово переходит в металлический состояние. Свинец - металл, который не проявляет полупроводниковых свойств. Возрастание металлических свойств сопровождается постепенным уменьшением энергии ионизации элементов, их электроотрицательности и усилением восстановительной способности простых веществ.
p-Элементы V группы
К p-элементов V группы относятся азот N, фосфор P, мышьяк As, стибий Sb и висмут Bi, при чем азот и фосфор являются типичными элементами, а остальные элементы образуют подгруппу мышьяка. Электронная конфигурация валентных подуровней элементов в основном состоянии ns²np³.

Свойства элементов С и At

Все элементы этой подгруппы содержат по четыре валентных электрона – это ns²np² электроны. Такое число валентных электронов является оптимальным для возникновения тетраэдрических связей по обменному механизму. В невозбужденном состоянии неспаренные только 2 р-электрона. Такому состоянию соответствует валентность элементов, равная двум, и степень окисления +2. Соединения со степенью окисления +2 неустойчивы, отличаются высокой восстановительной активностью. При возбуждении атома один из парных р-электронов переходит на р-подуровень – все электроны становятся неспаренными. Такому состоянию соответствует максимальная степень окисления +4. Вполне устойчивы четырехвалентные соединения углерода. Прочность аналогичных соединений в ряду Si – Ge – Sn – Pb убывает. Для углерода и кремния характерна также отрицательная степень окисления -4, например, в гидридах.
При обычных условиях элементарные вещества этой группы весьма инертны, но при нагревании реагируют с водородом, кислородом, галогенами, серой и другими элементами. Восстановительные свойства с ростом радиуса атома усиливаются от углерода к свинцу, а окислительные – падают.
Углерод, кремний и германий образуют соединения преимущественно с ковалентной связью. В соединениях олова и свинца ковалентность выражена слабее. Оксиды углерода (IV) и кремния (IV) – кислотные, германия, олова, свинца – амфотерные.
В подгруппе разница между свойствами первого и последнего членов подгруппы максимальна. От неметаллических элементов – углерода и кремния – через германий с промежуточными свойствами, происходит переход к олову и свинцу, которые являются металлами.
Переход от неметаллов к металлам может быть проиллюстрирован реакциями с HNO₃, разбавленной и концентрированной:
HNO₃ разб. + С, Si, Ge → не реагирует;
HNO₃ разб. + Sn → реагирует;
HNO₃ разб. +Pb → мала активность Pb для реакции;
HNO₃ конц. + C, Si, Ge, Sn → гидратированные оксиды;
HNO₃ конц. + Pb → нитрат свинца.
В дополнение к наблюдающемуся изменению свойств при движении по группе сверху вниз существует резкое различие в свойствах углерода и кремния. Во всех группах первый член отличается от остальных отсутствием d-орбиталей, сравнимых по энергии с занятыми р-орбиталями. Это уменьшает валентные возможности первых элементов.
Главные различия между углеродом и кремнием:
1. Углерод образует огромное число соединений с водородом - углеводородов; кремний образует только несколько Силанов Si_nH_2n+2, которые самовоспламеняются на воздухе.
2. Углерод не образует комплексов; кремний и другие элементы группы могут повышать свою валентность и образовывать, например, SiF₆^2-, SnCl₆^2-, PbCl₄^2-.
3. Все галогениды ЭХ₄, за исключением тетрагалогенидов углерода, легко гидролизуются. Из всех галогенидов (кроме углерода) наиболее ковалентными и легко гидролизующимися являются галогениды кремния. Гидролиз их приводит к образованию силикат-ионов. Галогениды SnX₄ и PbX₄ гидролизуются до основных солей или станнатов, плюмбатов.