элементы | это… Что такое s-элементы?
| Группа → | 1 | 2 | 8 | ||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ↓ Период | |||||||||||||||
| 1 |
|
| |||||||||||||
| 2 |
|
| |||||||||||||
| 3 |
|
| |||||||||||||
| 4 |
|
| |||||||||||||
| 5 |
|
| |||||||||||||
| 6 |
|
| |||||||||||||
| 7 |
|
| |||||||||||||
s-блок в периодической таблице элементов — электронная оболочка, включающая в себя первые два слоя s-электронов.
Данный блок включает в себя щелочные металлы, щелочноземельные металлы, водород и гелий.
Эти элементы отличаются тем, что в атомном состоянии высокоэнергичный электрон находится на s-орбитали. Исключая водород и гелий, эти электроны очень легко переходят и формируются в позитивные ионы при химической реакции. Конфигурация гелия химически весьма стабильна, следовательно, именно по этому гелий не имеет стабильных изотопов; иногда, благодаря этому свойству, его объединяют с инертными газами.
Остальные элементы, имеющие этот блок, все без исключения являются сильными восстановителями и поэтому в свободном виде в природе не встречаются. Элемент в металлическом виде может быть получен только с помощью электролиза растворенной в воде соли. Дэви Гемфри, в 1807 и 1808 году, стал первым кто отсоединил соли кислот от s-блок-металлов, за исключением лития, бериллия, рубидия и цезия. Бериллий был впервые отделен от солей независимо двумя учёными: Ф. Вулером и А. А. Бази в 1828 году, в то время как литий был сепарирован Р.
Твердость элементов, имеющих s-блок, в компактном виде (при обычных условиях) может варьироваться от очень малой (все щелочные металлы — их можно разрезать ножом) до довольно высокой (бериллий). Исключая бериллий и магний, металлы очень реакционноспособны и могут быть использованы в сплавах со свинцом в малых количествах (<2 %). Бериллий и магний, ввиду их высокой стоимости, могут быть ценными компонентами для деталей, где требуется твёрдость и лёгкость. Эти металлы являются чрезвычайно важными, поскольку позволяют сэкономить средства при добыче титана, циркония, тория и тантала из их минеральных форм; могут находить своё применение как восстановители в органической химии.
Опасность и хранение
Все элементы, имеющие s-оболочку, являются опасными веществами. Они пожароопасны, требуют особого пожаротушения, исключая бериллий и магний.
Храниться должны в инертной атмосфере аргона или углеводородов. Бурно реагируют с водой, продуктом реакции является водород, например:
- ,
исключая магний, который реагирует медленно, и бериллия, который реагирует только когда его оксидная плёнка снята с помощью ртути. Литий имеет схожие свойства с магнием, так как находится, относительно периодической таблицы, рядом с магнием.
См. также
- Электронная конфигурация
Элемент неожиданности
Недавно вышедшая новость об измерении потенциала ионизации лоуренсия, 103-го элемента периодической системы породила новую волну споров о его положении в таблице Менделеева. С одной стороны он принадлежит к группе актинидов, f-элементов, но целый ряд химиков предпочитает выделять его отдельно. Почему это такой важный вопрос? И как обстоит ситуация с соседями лоуренсия по таблице, другими актинидами?
Периодический закон, а, следовательно и периодическая таблица, появились не сразу.
Менделеев в
основу своей таблицы положил распределение элементов в порядке возрастания
атомной массы. Эта идея не была принципиально новой, но предыдущие авторы
сталкивались с двумя проблемами.
Во-первых, атомные массы некоторых элементов
были определены на тот момент неправильно, а во-вторых, отнюдь не все элементы
были открыты. Менделеев попытался учесть это, поэтому в получившейся у него
таблице были пустые места, предназначенные для еще не открытых элементов –
германия, галлия и скандия. Идея о том, что свойства элементов должны меняться периодически (оформившаяся затем в периодический закон) позволила предсказать свойства этих, еще не открытых веществ, что и послужило важнейшим доказательством периодического закона.
С открытием
строения атома в XX веке стало понятно, что порядок расположения элементов в периодической
таблице определяется не атомной массой, а зарядом ядра.
Кроме того, удалось
выделить отдельные блоки элементов по их электронным свойствам – для того,
чтобы разобраться с этим получше, стоит обратиться к строению атомов и выяснить,
чем, к примеру, отличается атом водорода от атома лития или углерода.
Главная масса атома сосредоточена в ядре – можно представить его как шарик, состоящий из частиц двух видов, нейтронов и протонов. Протоны – носители положительного заряда, в то время как нейтроны зарядом не обладают. Вокруг ядра на некотором отдалении находятся электроны, заряженные отрицательно. Из курса школьной физики мы знаем, что заряды разных знаков притягиваются друг к другу – подобные силы и удерживают электроны около ядра.
Важно заметить, что электрон является элементарной частицей, и из-за неопределенности Гейзенберга определить его положение в пространстве и скорость одновременно невозможно. Поэтому для электрона не существует понятия траектории и нельзя точно определить его орбиту. Вместо этого ученые оперируют понятием орбиталь – область пространства с высокой вероятностью обнаружения электрона (скажем, 90% шанс обнаружить его в этой области).
Рассмотрим для начала самый простой атом, атом водорода. В его центре находится всего один протон. Все атомы электронейтральны, поэтому чтобы скомпенсировать заряд протона в атоме водорода есть один электрон. Форма орбитали, на которой он находится сферическая, она обозначается символом s.
Следующим после водорода в таблице Менделеева идет гелий, у него в ядре уже два протона (и два нейтрона, но они нас сейчас не так важны), а значит вокруг них вращается уже два электрона, по все той же сферической орбитали. Сколько электронов может находиться на одной орбитали – довольно серьезный вопрос. В согласии с фундаментальным запретом, сформулированным Вольфгангом Паули, строго не больше двух. Это связанно с тем, что электроны относятся к такому типу частиц как фермионы – два одинаковых фермиона попросту не уживаются вместе. Два электрона на одной орбитали оказываются способными сосуществовать лишь благодаря различию в условном направлении собственного вращения – в спине.
Переходя от
гелия к литию, мы получаем атом с уже тремя электронами, которым на одной
орбитали «тесно» – нам требуется новая сферическая орбиталь, лежащая на большем
расстоянии от ядра чем предыдущая, назовем ее «относящейся ко второму слою».
Казалось бы, мы сможем представить себе такую луковичную структуру, которая
сможет вместить в себя сколько угодно электронов, но природа устроена сложнее. С
каждым новым слоем возникает один дополнительный вид орбиталей: на первом слое
орбитали только одного типа – сферические (1s), на втором – сферические (2s) и
гантелеобразные (2p), на третьем сферические (3s), гантелеобразные (3p) и похожие
на объемные диагонали куба (3d) и так далее. Правильно называть
такие слои энергетическими уровнями.
Главной
характеристикой орбиталей, кроме их геометрической формы, является их энергия.
Чем в более внешнем слое находится орбиталь, тем меньше электрон связан с ядром
и тем легче его оторвать. При этом, если в более глубоком слое есть вакантные
места, то электроны свободно туда проваливаются. Из-за этого заполнение
орбиталей идет по порядку, соответствующему их энергиям – он отличается от послойного
заполнения (см. изображения). 3d-орбиталь (d-орбиталь третьего энергетического
уровня) оказывается энергетически ниже, чем 4s (s-орбиталь четвертого энергетического
уровня), а 4f (f-орбиталь
четвертого уровня) даже ниже чем 6s.
Даже из этого правила есть исключения, связанные со стремлением электронных оболочек атомов к симметрии. К примеру, атом меди должен обладать двумя электронами на 4s орбитали (полностью заполненный уровень) и девятью электронами на 3d орбиталях (не хватает одного до полного заполнения). Но более симметричным состоянием является полностью заполненный 3d-уровень, поэтому один электрон с s-оболочки уходит на казалось бы менее выгодный уровень.
Деление элементов периодической системы на блоки происходит по следующему принципу: s-блок или s-элементы – элементы, в которых происходит заполнение сферической орбитали, p-элементы – в них происходит заполнение p-орбитали и так далее. К s-блоку относятся щелочные и щелочноземельные металлы, такие как натрий, калий, магний, кальций и их соседи снизу по таблице, а также водород. Более обширен p-блок, в него входят подгруппы бора, углерода, азота, кислорода, фтора и благородные газы (кроме гелия).
В рамках школьной
программы блок d-элементов обычно рассматривается очень поверхностно –
из всего разнообразия металлов рассматривается только железо, марганец, хром,
медь и серебро, а об f-элементах большинство знает лишь
то, что они выделены в отдельные полосы, расположенные под основным материалом
таблицы.
Первая полоса соответствует элементам от церия до лютеция, вторая – от
тория до лоуренсия. Скандий и иттрий, а также элементы от лантана до лютеция
вместе образуют группу редкоземельных элементов, очень важных для современной
микроэлектронной и оптической промышленности.
Тривиальные
(обиходные) название f-элементов – лантаниды и актиниды,
дословно «идущие за лантаном/актинием», однако вопросы, связанные с этими
элементами, возникают уже на моменте их названия. В русскоязычной литературе,
особенно относящейся ко второй половине XX века чаще всего можно встретить
названия лантаноиды и актиноиды. Греческая приставка eidos означает «подобный», поэтому
название лантаноиды можно перевести как «подобные лантану». Большая часть лантанидов
и в самом деле обладает химическими свойствами слабо отличающимися от лантана
(основная валентность 3, высокая реакционная способность металла). Такое
обобщение не работает для актинидов – их химия неизмеримо более многообразна, и
все они не только слабо похожи на актиний (для 6 элементов из 14 степень
окисления 3+, присущая актинию, не является устойчивой), но и между собой похожи
довольно отдаленно.
Поэтому для них использовать название «актиноиды» менее
корректно.
Интересно, что для моделирования свойств тяжелых элементов необходимо учитывать поправки, связанные со специальной теорией относительности. Из-за больших радиусов атомов, «скорости» электронов приближаются к скорости света, что приводит к необходимости использовать релятивистские поправки. Для актинидов эти поправки по своей величине становятся сопоставимыми с результатами классических квантово-химических расчетов, тем самым сильно влияя на модель.
Конкретным
примером может послужить лоуренсий – у его предшественника, нобелия, полностью
заполнены 7s и 5f орбитали и следующей на очереди
должна быть 6d-орбиталь,
однако из-за релятивистских эффектов заполненной оказывается 7p-орбиталь. Из
таких соображений, лоуренсий можно отнести к p-элементам, однако результаты
недавних исследований вызывают спор об отнесении его к f- или d-элементам. По схожим причинам в
электронном строении других актинидов также наблюдаются серьезные отклонения от
привычного порядка заполнения орбиталей.
Недавно были опубликованы результаты исследования, в рамках которого ученые выяснили экспериментально потенциал ионизации лоуренсия. Эта величина является энергией, необходимой для отрыва внешнего электрона от атома. Атомы лоуренсия синтезировались бомбардировкой калифорния ядрами атома бора, а затем захватывались и с парами иодида кадмия переносились на разгоряченную подложку – тепла оказалось достаточно чтобы выбросить внешний электрон. По количеству получаемых ионов авторы работы смогли определить величину потенциала ионизации – 4,96 электрон-вольт.
Эта величина поразительно мала, пятая среди всех изученных элементов – лишь калий, рубидий, цезий и франций легче отдают свой электрон. При этом, она является важным показателем химических свойств, в частности, позволяет судить о том, что лоуренсий проявляет сильные металлические свойства.
Исходя из
того, что группировка элементов в блоки сообразна их химическим свойствам,
становится принципиальным вопрос отрыва лоуренсия от основного f-блока и
помещение в блок d-элементов.
На кого он больше похож, на остальные актиниды
или на скандий и иттрий? С точки зрения одного из авторов оригинального исследования,
низкий потенциал ионизации поддерживает мнение об его отношении к f-блоку
(потенциал значительно отличается от Sc (6.54 eV) и Y (6.38 eV). Однако, одновременно с этим он
нарушает тенденцию, характерную для актинид – в среднем они обладают более
высокой энергией отрыва первого электрона от ядра по сравнению с их соседями
сверху, лантанидами. Потенциал же лютеция (располагается над лоуренсием) равен
5,31 eV.
Вопрос о
существовании отдельно выделенной группы актинидов в таблице Менделеева
поднимался давно. В первую очередь это связанно с серьезными отличиями в их
химических свойствах в целом. К примеру, все лантаниды преимущественно обладают
степенью окисления +3 в своих соединениях, другие степени окисления являются
скорее исключениями из правил: церий также устойчив в степени окисления +4, а
европий в степени окисления +2. Для актинидов же наиболее стабильные степени
окисления сильно варьируются, особенно в первой половине их списка: торий +4,
протоактиний +5, уран +6, нептуний +5, плутоний +4, америций +3.
Вторая половина
актинидов преимущественно обладает степенью окисления +3.
Связано подобное разнообразие с нестандартным заполнением электронных оболочек актинидов. Сравнивая оболочки первой половины актинидов с соответствующими лантанидами, получается найти гораздо больше отличий, нежели сходств. Отсюда же становится понятно, почему вторая половина актинидов гораздо больше похожа между собой – их оболочки очень похожи на соответствующие оболочки соседей сверху.
Долгое время
после открытия f-элементов их пытались помещать в основные группы таблицы
Менделеева. Например, торий оказывался в четвертой группе с цирконием и
гафнием, а уран – в шестой, вместе с хромом, вольфрамом и молибденом.
Исследование же свойств трансурановых элементов поначалу вызвало желание разместить
их вместе с ураном в шестой группе (и нептуний и плутоний способны проявлять
степень окисления +6, хотя она и не самая устойчивая), создавая аналог «триады
железа». Однако пример последующих элементов – америция, кюрия и берклия
показал, что определенное сходство между этими элементами есть.
Любопытно, что также предпринимались попытки рассматривать f-блок как семейство тория, поскольку многие из них проявляют степень окисления +4.
Несмотря на то, что все актиниды – радиоактивные элементы, у них находилось неожиданно много бытовых и полубытовых применений. Например, изотопы америция (Am-241) и плутония (Pu-239) оказались эффективными источниками ионизирующего излучения в датчиках дыма (выпускались, соответственно в США и СССР). Сейчас такие датчики уже не выпускаются. Другим применением америция-241 являются датчики толщины стальных и алюминиевых листов, основываясь на поглощении ими мягкого гамма-излучения, испускаемого изотопом. Уран, пожалуй, один из самых известных актинидов, применялся в составе красок (в виде ураната натрия). Многим химикам уран может быть знаком еще по аналитическому реактиву на соли натрия, уранил ацетату цинка, дающему характерные золотистые кристаллы.
Спектр же
основных применений радиоактивных элементов известен – в первую очередь это
ядерная энергетика.
На основе кюрия-244 и плутония-238 изготавливают
радиоизотопные термоэлектрические генераторы, работающие батарейками для
космических зондов, 235-ый уран является важным топливом для атомных реакторов,
постепенно разрабатываются реакторы, работающие на тории. И если на сегодняшний
день из всех f-элементов
наиболее широким применением обладают лантаниды, то может со временем, в свете
приближающегося энергетического кризиса, именно актиниды станут незаменимым
сырьем в промышленности.
Владимир Королёв
Сера (S) – Таблица Менделеева
Сера представляет собой химический элемент периодической таблицы с химическим символом S и атомным номером 16 с атомным весом 32,059 u, классифицируется как неметалл и входит в группу 16 (кислородная группа). Сера твердая при комнатной температуре.
Фосфор Периодическая таблица Хлор
| Symbol | S |
| Atomic number | 16 |
| Group | 16 (Oxygen group) |
| Period | 3 |
| Block | p |
| Classification | Неметалл |
| Внешний вид | Лимонно-желтые спеченные микрокристаллы |
| Цвет | Желтый |
| Number of protons | 16 p + |
| Number of neutrons | 16 n 0 |
| Number of electrons | 16 e – |
Из Википедии, бесплатной энциклопедии Сера или сера (см.
различия в написании) — это химический элемент с символом S и атомным номером 16. Это распространенный многовалентный неметалл. В нормальных условиях атомы серы образуют циклические восьмиатомные молекулы с химической формулой S8.
| Phase at STP | Solid |
| Density | 2.07 g/cm 3 |
| Atomic weight | 32.059 u |
| Melting point | 388.36 K 115.21 °C 239.378 °F |
| Boiling point | 717.8 K 444.65 °C 832.37 °F |
| Heat of vaporization | 10 kJ/mol |
| Electronegativity (Pauling Scale) | 2.58 |
| Electron affinity | 200. 41 kJ/mol |
| Oxidation states | −2, −1, 0, +1, +2, +3, +4, +5, +6 (сильнокислотный оксид) |
| Энергии ионизации |
|
| CAS Number | 7704-34-9 |
| ChemSpider ID | 4515054 |
| EC number | 231-722-6 |
| PubChem CID Number | 5362487 |
Что означает буква S в периодической таблице.
Последняя обновленная Дата: 11 марта 2023 г.
•
Общее представление: 187,5K
•
Просмотры сегодня: 1,69K
Ответ
Проверено
187,5K+ виды
HINT:
Wes We Whis We Know. Элемент периодической таблицы расположен в порядке возрастания атомного номера и имеет уникальный символ. Этот символ представляет один атом этого элемента и не описывает его свойства. Полный ответ:
Как мы знаем, сера является элементом группы халькогенов в периодической таблице и расположена чуть ниже элемента кислорода. Элемент Сера. Он из группы кислорода, также известной как группа халькогена. Элемент, присутствующий в этой группе, известен как халькогены. Хотя начальный алфавит, используемый для таких элементов, как натрий, кремний и сера, одинаков, символы для этих элементов разные. Дайте нам знать корни, откуда это появилось.
Символы элементов обычно происходят от латинских или греческих синонимов.