Это самая мощная таблица во всей химии: Периодическая таблица. Она выглядит как хаос из ячеек, но скрывает прекрасную тайну. Элементы — это…
English narration · English + 中文 subtitles burned in · Английское озвучивание · Английский + китайские субтитры (встроенные)
8.1
Arrangement of the elements · Расположение элементов
Syllabus · Программа
English
Core
Supplement
1 Describe the Periodic Table as an arrangement of elements in periods and groups and in order of increasing proton number/atomic number
2 Describe the change from metallic to non‑metallic character across a period
3 Describe the relationship between group number and the charge of the ions formed from elements in that group
4 Explain similarities in the chemical properties of elements in the same group of the Periodic Table in terms of their electronic configuration
5 Explain how the position of an element in the Periodic Table can be used to predict its properties
6 Identify trends in groups, given information about the elements
Русский
Базовый
Дополнительно
1 Опишите Периодическую таблицу как расположение элементов в периоды и группы, а также в порядке возрастания протонного числа/атомного номера
2 Опишите переход от металлических к неметаллическим свойствам в периоде
3 Опишите связь между номером группы и зарядом ионов, образуемых из элементов этой группы
4 Объясните сходство химических свойств элементов одной группы Периодической таблицы с точки зрения их электронной конфигурации
5 Объясните, как положение элемента в Периодической таблице можно использовать для прогнозирования его свойств
6 Определите закономерности в группах, имея информацию об элементах
Source: Cambridge International syllabus · Источник: Программа Cambridge International
English
The Periodic Table 周期表 arranges all the elements 元素 in order of increasing proton number 质子数 (the atomic number 原子序数). The horizontal rows are called periods 周期 and the vertical columns are called groups 族.
A few key patterns:
Across a period, the elements change from metals 金属 on the left to non-metals 非金属 on the right.
The group number tells you the charge of the ions 离子 that the elements form. Group I forms $+1$ ions, Group II forms $+2$ ions, and Group VII forms $-1$ ions.
Elements in the same group have similar chemical properties. This is because they have the same number of outer-shell electrons 电子 (the same outer electronic configuration 电子排布).
Because of these patterns, you can use an element's position to predict its properties.
Русский
Периодическая таблица расположает элементы в порядке возрастания атомного номера.
Периодическая таблица располагает все элементы в порядке возрастания протонного числа (атомного номера) Горизонтальные ряды называются периодами, а вертикальные столбцы — группами.
Несколько ключевых закономерностей:
Вдоль периода элементы меняются от металлов слева до неметаллов справа.
Номер группы указывает на заряд ионов, которые образуют элементы. Группа I образует $+1$-ионы, группа II образует $+2$-ионы, а группа VII образует $-1$-ионы.
Элементы одной группы имеют схожие химические свойства. Это происходит потому, что у них одинаковое число электронов во внешнем слое (одинаковая электронная конфигурация внешнего слоя).
Благодаря этим закономерностям можно использовать положение элемента для предсказания его свойств.
Группы — это столбцы, периоды — строки; металлы находятся слева от ступенчатой линии, неметаллы — справа
Explore · Исследовать
Spot a trend across a period · Замечать закономерности в периоде
Reading across a period, properties change in a regular, repeating pattern. Switch the trend to watch atomic radius, ionisation energy or melting point change element by element. · При движении по периоду свойства меняются в регулярном, повторяющемся порядке. Переключите закономерность, чтобы наблюдать изменение атомного радиуса, энергии ионизации или температуры плавления от элемента к элементу.
Group I — the alkali metals · Группа I — щелочные металлы
Syllabus · Программа
English
Core
Supplement
1 Describe the Group I alkali metals, lithium, sodium and potassium, as relatively soft metals with general trends down the group, limited to: (a) decreasing melting point (b) increasing density (c) increasing reactivity
2 Predict the properties of other elements in Group I, given information about the elements
Русский
Базовый
Дополнительно
1 Опишите щелочные металлы I группы: литий, натрий и калий, как относительно мягкие металлы с общими тенденциями по мере движения вниз по группе, ограниченные: (a) понижением температуры плавления (b) повышением плотности (c) повышением реакционной способности
2 Прогнозируйте свойства других элементов I группы, имея информацию о них
Source: Cambridge International syllabus · Источник: Программа Cambridge International
English
Group I elements are the alkali metals 碱金属: lithium 锂, sodium 钠 and potassium 钾. They are soft 柔软 metals (you can cut them with a knife).
Going down the group, there are clear trends 趋势:
Property
Trend going down the group
melting point 熔点
decreases
density 密度
increases
reactivity 活泼性
increases
You can use these trends to predict the properties of other Group I elements. For example, rubidium (below potassium) would be even more reactive and have an even lower melting point.
Reaction with water, and what you see
This is the reaction the exam asks about most. Every Group I metal reacts with water to give an alkali (the metal hydroxide) plus hydrogen - which is exactly why they are called the alkali metals:
"Describe what you see" is worth marks of its own, so learn the list for sodium on water:
it floats - the metal is less dense than water.
it melts into a ball - the reaction gives out heat, and the metal's melting point is low.
it moves about on the surface - the hydrogen jetting off pushes it around.
there is effervescence 泡腾 (fizzing) - the hydrogen gas escaping.
it gets smaller and disappears as it is used up.
the solution turns alkaline, so universal indicator goes purple (it is now $\text{NaOH}$).
The trend shows up in how violent this is: lithium fizzes steadily but does not melt; sodium melts into a ball and darts around; potassium is fast enough to ignite its own hydrogen, burning with a lilac flame. Two answers to avoid: "hydrogen is given off" is not an observation (you cannot see it - say effervescence), and the metal melts because the reaction is exothermic, not because "water is hot".
Русский
Элементы группы I — это щелочные металлы: литий, натрий и калий. Они являются мягкими металлами (их можно разрезать ножом).
Калий бурно реагирует с водой, выделяя водород, который горит лиловым пламенем — реакционная способность увеличивается вниз по группе IУ каждого атома I группы есть один электрон во внешней оболочке, именно поэтому они реагируют схожим образом
Двигаясь вниз по группе, наблюдаются четкие тенденции:
Свойство
Тенденция при движении вниз по группе
температура плавления
снижается
плотность
увеличивается
реакционная способность
увеличивается
Используя эти тенденции, можно предсказать свойства других элементов группы I. Например, рубидий (ниже калия) был бы еще более реакционноспособным и имел бы еще более низкую температуру плавления.
Реакция с водой и что видно
Это реакция, которую чаще всего спрашивают на экзаменах. Каждый металл группы I реагирует с водой, образуя щелочь (гидроксид металла) и водород — именно поэтому их называют щелочными металлами:
"Опишите то, что видите" оценивается отдельными баллами, поэтому выучите список для натрия на воде:
он плавает — плотность металла меньше плотности воды.
он плавится в шарик — реакция идет с выделением тепла, а температура плавления металла низкая.
он движется по поверхности — поток выходящего водорода толкает его в стороны.
наблюдается шипение (пузырение) — выход газа водорода.
он становится меньше и исчезает, так как расходуется.
раствор становится щелочным, поэтому универсальный индикатор окрашивается в фиолетовый цвет (сейчас там $\text{NaOH}$).
Тенденция проявляется в степени бурности реакции: литий шипит равномерно, но не плавится; натрий плавится в шарик и быстро перемещается; калий движется достаточно быстро, чтобы воспламенить свой собственный водород, горит лиловым пламенем. Два ответа, которых следует избегать: «выделяется водород» — это не наблюдение (его не видно — пишите шипение), а металл плавится, потому что реакция экзотермическая, а не потому что «вода горячая».
Explore · Исследовать
Group I trend lab · Лабораторная работа: закономерности I группы
Follow Group I metals down the group and watch reactivity increase. · Двигаясь вниз по элементам I группы, наблюдайте увеличение реакционной способности.
Group VII — the halogens · Группа VII — галогены
Syllabus · Программа
English
Core
Supplement
1 Describe the Group VII halogens, chlorine, bromine and iodine, as diatomic non-metals with general trends down the group, limited to: (a) increasing density (b) decreasing reactivity
2 State the appearance of the halogens at r.t.p. as: (a) chlorine, a pale yellow-green gas (b) bromine, a red-brown liquid (c) iodine, a grey-black solid
3 Describe and explain the displacement reactions of halogens with other halide ions
4 Predict the properties of other elements in Group VII, given information about the elements
Русский
Базовый
Дополнительно
1 Опишите галогены VII группы: хлор, бром и йод, как двухатомные неметаллы с общими тенденциями по мере движения вниз по группе, ограниченные: (a) повышением плотности (b) понижением реакционной способности
2 Укажите внешний вид галогенов при комнатной температуре и давлении: (a) хлор — бледно-желто-зеленый газ (b) бром — красновато-коричневая жидкость (c) йод — серо-черный твердый материал
3 Опишите и объясните реакции замещения галогенов с другими галогенид-ионами
4 Прогнозируйте свойства других элементов VII группы, имея информацию о них
Source: Cambridge International syllabus · Источник: Программа Cambridge International
English
Group VII elements are the halogens 卤素: chlorine 氯气, bromine 溴 and iodine 碘. They are diatomic 双原子 non-metals (each molecule is made of two atoms, such as $\text{Cl}_2$).
Their appearance at room temperature and pressure:
Halogen
Appearance
chlorine
a pale yellow-green gas
bromine
a red-brown liquid
iodine
a grey-black solid
Going down the group, the density increases but the reactivity decreases (the opposite trend to Group I).
Displacement reactions
A more reactive halogen pushes out (displaces) a less reactive halide 卤化物 ion from its solution. This is a displacement reaction 置换反应.
For example, chlorine is more reactive than bromine, so chlorine displaces bromine from potassium bromide:
Worked example. Aqueous chlorine is added to potassium iodide solution; then aqueous iodine is added to potassium bromide solution. What happens in each? Reactivity falls down Group VII: chlorine, then bromine, then iodine. (a) Chlorine is above iodine, so it is more reactive and displaces it: $\text{Cl}_2 + 2\text{KI} \rightarrow 2\text{KCl} + \text{I}_2$, and the solution turns red-brown as iodine is released. (b) Iodine is below bromine, so it is less reactive and cannot displace it - there is no reaction and no colour change. "No reaction" is a complete answer worth marks: check the order in the group before you write any equation.
Русский
Элементы группы VII — это галогены: хлор, бром и йод. Они являются двухатомными неметаллами (каждая молекула состоит из двух атомов, например, $\text{Cl}_2$).
Их внешний вид при комнатной температуре и давлении:
Галоген
Внешний вид
хлор
бледно-жёлто-зелёный газ
бром
красно-коричневая жидкость
йод
серо-чёрное твёрдое вещество
При движении вниз по группе плотность увеличивается, но реакционная способность уменьшается (противоположная тенденция для I группы).
Реакционная способность I группы возрастает вниз по группе, а VII группы — уменьшается; противоположные тенденции
Реакции замещения
Более активный галоген вытесняет (замещает) менее активный галогенид-ион из его раствора. Это реакция замещения.
Например, хлор более активен, чем бром, поэтому хлор вытесняет бром из бромида калия:
Хлор более активен, поэтому он вытесняет бром из раствора; высвобожденный бром окрашивает бесцветный раствор в оранжевый цвет
Разобранный пример. Раствор жидкого хлора добавляют к раствору иодида калия, затем раствор жидкого йода добавляют к раствору бромида калия. Что происходит в каждом случае? Реакционная способность падает вниз по VII группе: хлор, затем бром, затем йод. (a) Хлор находится выше йода, поэтому он более активен и вытесняет его: $\text{Cl}_2 + 2\text{KI} \rightarrow 2\text{KCl} + \text{I}_2$, и раствор краснеет, так как выделяется йод. (b) Йод находится ниже брома, поэтому он менее активен и не может его вытеснить — реакции нет, и изменения цвета не происходит. «Реакции нет» — это полный ответ за баллы: проверьте порядок в группе перед тем, как писать уравнение.
Explore · Исследовать
Group VII trend lab · Лабораторная работа: закономерности VII группы
Follow halogens down the group and watch reactivity decrease. · Двигаясь вниз по галогенам, наблюдайте уменьшение реакционной способности.
1 Describe the transition elements as metals that: (a) have high densities (b) have high melting points (c) form coloured compounds (d) often act as catalysts as elements and in compounds
2 Describe transition elements as having ions with variable oxidation numbers, including iron(II) and iron(III)
Русский
Базовый
Дополнительно
1 Опишите переходные элементы как металлы, которые: (a) имеют высокую плотность (b) имеют высокие температуры плавления (c) образуют окрашенные соединения (d) часто действуют как катализаторы как в виде простых веществ, так и в составе соединений
2 Опишите переходные элементы как имеющие ионы с переменными степенями окисления, включая железо(II) и железо(III)
Source: Cambridge International syllabus · Источник: Программа Cambridge International
English
The transition elements 过渡元素 are the block of metals in the middle of the Periodic Table. Compared with Group I metals, they:
have high densities;
have high melting points;
form coloured 有色compounds 化合物;
often act as catalysts, both as elements and in compounds.
They can also have variable 可变oxidation numbers 氧化数. For example, iron 铁 forms both iron(II) and iron(III) compounds.
Русский
Переходные элементы — это блок металлов в центре Периодической таблицы. По сравнению с металлами I группы они:
имеют высокую плотность;
имеют высокие температуры плавления;
образуют окрашенныесоединения;
часто действуют как катализаторы, как в виде элементов, так и в составе соединений.
Они также могут иметь переменныестепени окисления. Например, железо образует как соединения железа(II), так и железа(III).
Переходные металлы образуют окрашенные соединения: каждый из этих растворов содержит другой ион переходного металла
Explore · Исследовать
Transition element lab · Лабораторная работа: переходные элементы
Match transition-metal properties to real examples. · Соотнесите свойства переходных металлов с реальными примерами.
Group VIII — the noble gases · VIII группа — благородные газы
Syllabus · Программа
English
Core
Supplement
1 Describe the Group VIII noble gases as unreactive, monatomic gases and explain this in terms of electronic configuration
Русский
Базовый
Дополнительно
1 Опишите благородные газы VIII группы как неактивные одноатомные газы и объясните это с точки зрения электронной конфигурации
Source: Cambridge International syllabus · Источник: Программа Cambridge International
English
The Group VIII noble gases 稀有气体 are unreactive 不活泼, monatomic 单原子 gases (they exist as single atoms, not as molecules).
They are unreactive because they already have a full outer shell of electrons. This makes them stable, so they do not need to gain, lose or share electrons.
Русский
ВVIII благородные газы — инертные, атомные газы (они существуют в виде отдельных атомов, а не молекул).
Они инертны, потому что уже имеют заполненную внешнюю оболочку электронов. Это делает их стабильными, поэтому им не нужно присоединять, отдавать или делить электроны.
Пропускание электрического тока через каждый благородный газ заставляет его светиться характерным цветом — именно так работают неоновые вывески и другие светильники
Explore · Исследовать
Noble gas lab · Лабораторная работа: благородные газы
Classify noble gas uses by the property that makes them useful. · Классифицируйте применение благородных газов по свойству, делающему их полезными.
The Periodic Table is ordered by proton number. Elements in the same group (column) have the same number of outer electrons, so they react in similar ways; periods are the rows.
Group I (alkali metals) get more reactive going down; Group VII (halogens) get less reactive going down — opposite trends.
A more reactive halogen displaces a less reactive one from a solution of its salt — for example chlorine displaces bromine.
Noble gases are unreactive because they have a full outer shell. Transition elements are hard and dense, form coloured compounds, act as catalysts and have variable oxidation numbers.
Русский
Периодическая таблица упорядочена по протонному числу. Элементы одной группы (столбца) имеют одинаковое число внешних электронов, поэтому реагируют схожим образом; периоды — это строки.
I группа (щелочные металлы) становится более реакционноспособной при движении вниз; VII группа (галогены) становится менее реакционноспособной при движении вниз — противоположные тенденции.
Более активный галоген вытесняет менее активный из раствора его соли — например, хлор вытесняет бром.
Благородные газы инертны, так как у них заполнена внешняя оболочка. Переходные элементы твёрдые и плотные, образуют окрашенные соединения, действуют как катализаторы и имеют переменные степени окисления.
Interactive lessons on this topic · Интерактивные уроки по этой теме
Work through it step by step, with instant-check exercises. · Пройдите его шаг за шагом с упражнениями мгновенной проверки.
Pick one and the site follows you — notes, papers, videos and practice all open on it. · Выберите один, и сайт будет вести вас — конспекты, работы, видео и практика откроются там.
Type to search notes, lessons, code, vocabulary and past-paper questions across every subject. · Введите запрос для поиска заметок, уроков, кода, словаря и вопросов с реальных экзаменов по всем предметам.
