Dobereiner Triads • Ivan Kharitonov • Tugas sains popular mengenai "Unsur" • Kimia

Dobereiner's Triads

Pada tahun 1829, ahli kimia Jerman Johann Wolfgang Döbereiner membuat percubaan penting pertama untuk menstabilkan unsur-unsur (DI Mendeleev merumuskan undang-undang berkalanya 40 tahun kemudian, pada tahun 1869). Döbereiner menyatakan bahawa beberapa elemen yang serupa dalam sifat kimia boleh digabungkan menjadi tiga kumpulan, yang disebutnya triad:

a) Li, Na, K
b) Ca, Sr, Ba
c) P, As, Sb
d) S, Se, Te
e) Cl, Br, I

Dan walaupun sekarang kita tahu bahawa Döbereiner adalah benar, sezamannya bertindak balas tanpa semangat kepada anggapannya, menunjuk kepada ketidaktepatan dan ketidaklengkapan sistem ini.

Tugas

Fikirkan apa argumen yang Döbereiner (memihak kepada menyatukan kedalam triad) dan apa yang boleh dilakukan oleh lawannya (terhadap penyatuan itu)? Menyokong andaian anda dengan contoh-contoh tindak balas kimia atau sebatian.


Petunjuk

Untuk mengesahkan idea Döbereiner memberi perhatian kepada tahap pengoksidaan yang tertinggi.
Untuk menolak – cuba pertimbangkan reaksi redoks dan pelbagai negeri sebagai bahan mudah atau pelbagai sebatian.


Penyelesaian

1. Dengan pengesahan undang-undang, segala-galanya agak mudah.

a) M = (Li, Na, K). Untuk kumpulan pertama,bahawa semua logam ini mempunyai sifat pengurangan yang sangat kuat – mencukupi untuk membawa hidrogen ke keadaan pengoksidaan -1:
2M + H2 = 2MH,

dan mengurangkan hidrogen dari air:
2H2O + 2M = 2MOH + H2↑,

dengan bentuk halogen membentuk garam larut dalam air:
2M + saya2 = 2MI
2M + F2 = 2MF
2M + Cl2 = 2MCl
2M + Br2 = 2MBr

Pada masa yang sama logam SELALU mempunyai keadaan pengoksidaan +1 atau 0:
2M + 2HCl (dek.) = 2MCl + H2
2M + 3H2SO4 (conc.) = 2MHSO4 + SO2↑ + 2H2O
3M + 4HNO3 (col.) = 3MNO3 + TIDAK ↑ + 2H2O
2M + H2 = 2MH
4M + O2 = 2m2O
2M + S = M2S
6M + N2(basah) = 2M3N
6M + N2 = 2m3N
2M + 2C = M2C2
4M + Si = M4Si
2M + 2NH3 = 2MNH2 + H2
2M + NH3 = M2NH + H2
2NH3 + 2M = 2MNH2 + H2
NH3 + 2M = M2NH + H2.

b) M = (Ca, Sr, Ba). Logam kumpulan kedua juga adalah agen pengurangan yang cukup kuat, tetapi tidak aktif sebagai logam kumpulan pertama; juga mengurangkan hidrogen dari air, tetapi tanpa meletup:
2H2O + M = M (OH)2 + H2↑,

dengan halogen, mereka membentuk sebatian dalam keadaan pengoksidaan +2:
M + F2 = MF2
M + Cl2 = MCl2
M + Br2 = MBr2
M + saya2 = MI2.

Pada prinsipnya, logam kumpulan kedua lebih memilih sebatian dalam keadaan pengoksidaan +2, tahap pengoksidaan +1 sangat jarang berlaku; dengan itu, dalam bentuk logam, mereka berada dalam keadaan pengoksidaan 0:
2CO2 + 5M = MC2 + 4MO
2P (merah) + 3M = M3P2
2M + O2 = 2MO
V2O5 + 5M = 2V + 5MO
Cr2O3 + 3M = 2Cr + 3MO
2CrCl3 + 3M = 2Cr + 3MCl2
M + 2H2O = M (OH)2↓ + H2
2M + H2O (wap) = MO + MH2
M + 2HCl (dec.) = MCl2 + H2
4M + 10HNO3 (col.) = 4M (NO3)2 + N2O ↑ + 5H2O
4M + 10HNO3 (sangat baik) = 4M (NO3)2 + NH4TIDAK3 + 3H2O
M + H2 = MH2
2M + O2 = 2MO
M + S = MS
3M + N2 = M3N2
3M + 2P (merah) = M3P2
M + 2C (grafit) = MC2
6M + 2NH3 (g) = M3N2 + 3MH2
M + 6NH3 (g) = [M (NH3)6] (syn.)
M + 2NH3 (g) = M (NH2)2↓ + H2
2As + M = MAs2
M + H2 = MH2
M + 2H2O = M (OH)2 + H2
3M + N2 = M3N2
M + 6NH3 = M (NH3)6

c) M = (P, As, Sb). Kesemua tiga unsur kumpulan ketiga menunjukkan diri mereka sebagai pengoksida dan agen pengurangan:
3Zn + 2M = Zn3M2
10NO + 4M = 5N2 + M4O10
10NO2 + 8M = 5N2 + 2j4O10
2M (merah) + 3 Ca = Ca3M2
5HNO3 (conc.) + M = H3MO4 + 5NO2↑ + H2O.

Terdapat keadaan pengoksidaan -3, 0, +3, +5:
5HClO3 + 6M + 9H2O = 5HCl + 6H3MO4
2M + 3Cl2 = 2MCl3
2M + 8H2O = 2H3MO4 + 5H2
3M + 5HNO3 + 2H2O = 3H3MO4 + 5NO
4M + 10S = M4S10.

d) M = (S, Se, Te). Unsur-unsur unsur keempat mempamerkan sifat pengoksidaan dan pengurangan:
H2 + M = H2M
2M + Br2 = M2Br2
M + 3F2 = MF6,

bentuk sebatian stabil dalam keadaan pengoksidaan -2, 0, +4, +6, yang merupakan ciri yang agak ciri:
M + H2 = H2M
2Ag + M = Ag2M
Zn + M = ZnM
Ni + M = NiM (hitam)
2Li + M = Li2M
2LiH + 2M = Li2M + H2M
C + 2M = CM2
CO + M = CMO
NaCN (par.) + M = NaNCM
KCN (col.) + M = KNCM
Mi + M = MiM
Mi + 2M = MiM2
Mn + 2M = MnM2
Pbo2 + 2M = PbM + MO2
2PbCO3 + 3M = 2PbM + 2CO2 + MO2
2NO2 + 2M = N2 + 2MO2
4P (merah) + 9M = P4M9
P4O6 + 9M = P4M6 + 3MO2
2NaH + 2M = Na2M + H2M
2Na2O2 + M = Na2MO3 + Na2O
P4M3 + 2M = P4M5

e) M = (Cl, Br, I). Untuk kumpulan kelima, halogens, keadaan pengoksidaan pilihan adalah -1 dan 0, tetapi terdapat juga +1, +3, +5, +7. Negeri-negeri pengoksidaan +2, +4 tidak stabil. Semua elemen ini bukan logam dan mempunyai, mungkin, set terbesar negeri pengoksidaan (dan, dengan itu, sebatian khas dengan unsur-unsur lain dalam Jadual Berkala):
Na2SO3 + 2NaOH + M2 = Na2SO4 + 2NaM + H2O
K2SO3 + 2KOH (conc.) + M2 = K2SO4 + 2KM + H2O
2Na + M2 = 2NaM
Zn + M2 = ZnM2
Ca + M2 = CaM2
Ba + M2 = BaM2
2Cr (serbuk) + 3M2 = 2CrM3
2K + M2 = 2KM
2Ag + M2 = 2AgM
2Rb + M2 = 2RbM
SM + 2M2 = SMM4
2NH2OH + 2KOH (pecah.) + M2 = N2↑ + 2KM + 4H2O
2NaOH (sejuk) + M2 + H2S (g) = 2NaM + S ↓ + 2H2O
M2 + 2NaOH (col.) = NaM + NaMO + H2O
3M2 + 6NaOH (m) = 5NaM + NaMO3 + 3H2O
M2 + 5O3 + H2O = 2HMO3 + 5O2
5M2 + 2P (merah) + 8H2O = 2H3PO4 + 10HM
M2 + 2Na = 2NaM
M2 + 7KrF2 = 2MF7 + 7Kr
M2 + 5H2O2 (conc., gunung) = 2HMO3 + 4H2O
M2 (penggantungan) + H2S (duduk) = 2HM + S ↓
M2 + SO2 + 2H2O = 2HM + H2SO4
HMO + M2 = M2• HMO
2Cr + 3M2 = 2CrM3 (hitam)
Cr + M2 = CrM2 (merah)
Fe + M2 = FeM2
2Al (serbuk) + 3M2 = 2AlM3
Na2CO3 (conc., gunung.) + 3M2 = 5NaM + NaMO3 + 3CO2
H2 + M2 = 2HM
M2 + AgNO3 = AgM + MNO3
M2 + H2SO3 + H2O = h2SO4 + 2HM
M2 + 10HNO3 = 2HMO3 + 10NO2 + 4H2O
2M2 + 3O3 = M4O9
N2H4 + 2j2 = 4HM + N2

2. Tetapi dengan penipuan semuanya lebih menarik.

a) Bagi kumpulan pertama, segala-galanya agak mudah, adalah perlu untuk mempertimbangkan tindak balas dengan oksigen atau ozon:

Lithium akan sentiasa membentuk oksida:
4Li + O2 = 2Li2O,

natrium cenderung membentuk peroksida:
2Na + O2= Na2O2,

dan kalium – superoxida atau superoxida:
K + O2 = KO2,
dan apabila bertindak balas dengan ozon:
K + O3 = KO3.

b) Terdapat masalah penting dengan kumpulan kedua, tetapi, secara umum, anda juga boleh cuba bermain dengan tipis:

Kalsium tidak membentuk ozonida, iaitu.
MO2 + O3 = MO3 (M = Sr, Ba),

dan Ba ​​(OH)2 baik larut dalam air – tidak seperti jiran mereka dalam kumpulan. Oleh kerana kimia anorganik yang umumnya larut hidroksida, ia adalah sangat penting.

c) Fosforus, berbeza dengan jiran-jirannya dalam kumpulan, adalah sistem tetrahedra yang stabil4 (tidak seperti arsenik dan antimoni, yang mempunyai kisi logam, dan juga membentuk oksida stabil M4O6 (tidak seperti fosforus, yang secara langsung mengoksidakan udara dari P4O7 kepada P4O9 – ya, di sini buku teks sekolah berbohong).

Dalam struktur oksida yang lebih tinggi, mereka juga berbeza dengan ketara: antimoni cenderung membentuk struktur oktakhedral, dan fosforus – struktur tetrahedral; Arsenik membentuk varian perantaraan, iaitu campuran octahedra dan tetrahedra.

Selain itu, Sb2O5 tidak bersifat hygroscopic (tidak berusaha untuk mengambil air dari udara) dan tidak larut dalam air sama sekali.

d) Sulfur sebagai bahan mudah stabil dalam keadaan seperti korona S8.

Selenium juga membentuk selenium merah yang dipanggil apabila ia dikurangkan.8, tetapi ia tidak stabil dan masuk ke rantai polimer.

Tellurium membentuk mereka dengan segera.

Di samping itu, asid selenik membentuk kompleks yang stabil dengan emas dan mempunyai sebatian di mana ia menunjukkan keadaan pengoksidaan "5+": Se2O5.

Garam Tellurium biasanya ortosol, iaitu, mereka mempunyai residu dalam bentuk TeO6(6).

Indikatif juga merupakan tindak balas asid sulfur, selenik dan asid bertitik dengan iodin:
H2SO3 + Saya2 = (tiada reaksi)
H2Seo3 + Saya2 = HIO3 + Se + H2O
H2Teo3 + Saya2= H4TeI4(Oh)2

e) Nah, akhirnya, dengan halogen, segala-galanya juga cukup jelas:

Klorin adalah agen pengoksidaan yang tipikal, iodin adalah agen mengurangkan tipikal, dan agak pelik untuk mengaitkannya dengan satu kumpulan, pada pandangan pertama.


Selepas perkataan

Masalah sistematis, generalisasi dan pemahaman struktur adalah akut dalam semua bidang pengetahuan. Sekarang di sekolah adalah kebiasaan untuk pergi "cara sebaliknya": dari perihalan orbital elektronik kepada sifat bahan kimia, dan oleh itu sedikit orang berfikir tentang di mana idea tentang struktur elektron berasal. Apabila undang-undang berkala ditubuhkan, terdapat banyak masalah dengan hakikat bahawa tidak semua elemen kemudiannya ditemui, tidak semua elemen difahami, bahan tulen atau sebatian ini – yang disebut "unsur palsu", yang, sebagai peraturan, adalah oksida stabil beberapa unsur – dan secara umum, mengapa semuanya tidak terdiri daripada empat prinsip asas, seperti yang diandaikan oleh alkimia sebelumnya.

Debereiner adalah salah satu yang pertama yang menduga bagaimana mendekati sistematis pengetahuan ahli kimia pada masa itu. Dia memahami dengan betul bahawa perlu menimbang pergantungan sifat kimia pada berat atom. Dan undang-undangnya dalam rumusan asal berbunyi seperti berikut: "Jika kita meletakkan tiga unsur sifat kimia serupa dalam urutan menaik berat atomnya, maka berat atom elemen kedua (tengah) akan sama dengan purata aritmetik berat atom pertama dan ketiga."Dia dibantu oleh ahli kimia Sweden Joens Jakob Berzelius, yang mencipta prototaip tatanama moden unsur kimia dan sebatian. Akhirnya, Leopold Gmelin, seorang ahli kimia Jerman, yang terkenal dengan karyanya mengenai kajian berat atom unsur-unsur, mengesahkan datanya.

Daripada nama "Jadual Berkala", nama "sistem unsur-unsur berkala" digunakan di luar negara, yang setakat yang benar, kerana banyak ahli kimia telah mencipta penciptaannya. Walaupun perlu diperhatikan bahawa Mendeleev berjaya mengembangkan dan melukis garis lebih daripada empat puluh tahun mencari – lebih-lebih lagi, dia meramalkan sifat-sifat dan jisim atom tiga lagi elemen yang tidak dibuka pada masa itu, dan jika tidak untuk kematian, maka dia mungkin harus Hadiah Nobel.


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: