Как найти группу вещества в химии

Гру́ппа периодической системы химических элементов — последовательность атомов по возрастанию заряда ядра, обладающих однотипным электронным строением.

Номер группы определяется количеством электронов на внешней оболочке атома (валентных электронов) и, как правило, соответствует высшей валентности атома.

В короткопериодном варианте периодической системы группы подразделяются на подгруппы — главные (или подгруппы A), начинающиеся с элементов первого и второго периодов, и побочные (подгруппы В), содержащие d-элементы. Подгруппы также имеют названия по элементу с наименьшим зарядом ядра (как правило, по элементу второго периода для главных подгрупп и элементу четвёртого периода для побочных подгрупп). Элементы одной подгруппы обладают сходными химическими свойствами.

С возрастанием заряда ядра у элементов одной группы из-за увеличения числа электронных оболочек увеличиваются атомные радиусы, вследствие чего происходит снижение^{[источник не указан 2248 дней]} электроотрицательности, усиление^{[источник не указан 2248 дней]} металлических и ослабление^{[источник не указан 2248 дней]} неметаллических свойств элементов, усиление восстановительных и ослабление окислительных свойств образуемых ими веществ.

Нумерация групп[править | править код]

С 1989 года Международным союзом теоретической и прикладной химии (IUPAC) в качестве основного варианта периодической системы утверждена длиннопериодная форма^[1]. В связи с этим IUPAC рекомендует сплошную нумерацию групп: арабскими цифрами от 1 до 18.

Несмотря на это, продолжают применяться ставшие традиционными системы нумерации с использованием римских цифр и латинских букв, отличающиеся для Америки и Европы.

Современная система нумерации содержит следующие группы (старые системы, европейская и американская, приведены в скобках):

• Группа 1 (IA, IA): щелочные металлы
• Группа 2 (IIA, IIA): щёлочноземельные металлы
• Группа 3 (IIIB, IIIA): подгруппа скандия
• Группа 4 (IVB, IVA): подгруппа титана
• Группа 5 (VB, VA): подгруппа ванадия
• Группа 6 (VIB, VIA): подгруппа хрома
• Группа 7 (VIIB, VIIA): подгруппа марганца
• Группа 8 (VIIIВ, VIIIA): подгруппа железа
• Группа 9 (VIIIВ, VIIIA): подгруппа кобальта
• Группа 10 (VIIIВ, VIIIA): подгруппа никеля
• Группа 11 (IB, IB): подгруппа меди
• Группа 12 (IIB, IIB): подгруппа цинка
• Группа 13 (IIIA, IIIB): подгруппа бора
• Группа 14 (IVA, IVB): подгруппа углерода
• Группа 15 (VA, VB): подгруппа азота
• Группа 16 (VIA, VIB): подгруппа кислорода (халькогены)
• Группа 17 (VIIA, VIIB): галогены
• Группа 18 (VIIIA, VIIIB)^[2]: инертные газы

Примечания[править | править код]

В статье рассмотрена расшифровка таблицы Менделеева,  с помощью которой можно быстро в ней разобраться. Из таблицы Менделеева можно почерпнуть огромное количество информации о каждом химическом элементе. Ее можно использовать на ЕГЭ, если уметь грамотно ей пользоваться.

• Периодическая система Менделеева систематизирует  элементы и их  свойства. В ней все элементы упорядочены с учетом их атомного числа  и повторяющихся химических свойств. 
• Периодический закон: свойства простых веществ, а также свойства и формы соединений элементов находятся в периодической зависимости от заряда ядра атомов элементов (порядкового номера).

Расшифровка обозначений элементов 

Каждому химическому элементу в таблице отведена одна клеточка, в которой указаны символ и название элемента, порядковый номер и относительная атомная масса.

Расшифровка обозначений элементов таблицы Менделеева:

• Обозначение: одной или двумя латинскими буквами.
• Порядковый номер элемента или атомный номер равен числу протонов в его ядре. Обычно пишется в левом верхнем углу. 
• Относительная атомная масса (сумма масс протонов и нейтронов). Это усреднённая величина, для расчёта которой используются атомные массы всех изотопов элемента с учетом их содержания в природе. Поэтому обычно она является дробным числом. 
• Если округлить атомную массу до ближайшего целого, мы получим так называемое массовое число.
• Разность массового числа и атомного числа дает количество нейтронов в ядре. Так, число нейтронов в ядре гелия равно двум, а у лития – четырем. 
• Число положительных протонов, как правило, равно числу отрицательных электронов в атоме (за исключением изотопов). 
• Электронная конфигурация — формула расположения электронов по различным электронным оболочкам атома химического элемента или молекулы.

• Чтобы узнать количество нейтронов в ядре элемента, необходимо из относительной атомной массы (массового числа) вычесть порядковый номер.

Элементы периодической таблицы Менделеева

Металлы расположены в левом нижнем углу таблицы, неметаллы — в правом верхнем углу. Между ними находятся полуметаллы. Все периоды, кроме первого, начинается щелочным металлом. Каждый период заканчивается инертным газом.

• Металлы обладают хорошей электро- и теплопроводностью, способны отражать яркий свет, имеют высокую температуру плавления (остаются твердыми при нормальных значениях окружающей среды, исключение — ртуть).
• Неметаллы встречаются в природе в трех состояниях: газ (например, водород), жидкость (например, бром) и твердые вещества (например, фосфор). Он не способны проводить тепло и электричество. Имеют более низкую температуру плавления в сравнении с металлами, более хрупкие и ломкие. Могут иметь разнообразный внешний вид (элементы с низкой плотностью и яркостью).
• Металлоиды имеют смешанные свойства металлов и неметаллов (например, кремний). Они имеют среднюю  тепло- и электропроводность. Различаются между собой по температуре плавления, плотности, цвету и форме. Внешний вид может быть схож с металлами или неметаллами.

Расшифровка групп и периодов таблицы Менделеева

В таблице химические вещества расположены в специальном порядке: слева направо по мере роста их атомных масс. Все они в периодической системе объединены в периоды и группы.

Периоды — это горизонтальные ряды в таблице. У всех элементов одного периода одинаковое количество заполненных электронами энергетических уровней.
Номер периода, в котором находится элемент, совпадает с номером его валентной оболочки. Эта валентная оболочка постепенно заполняется от начала к концу периода.

Закономерности периодов:

• Металлические свойства убывают, неметаллические и окислительные -возрастают. Каждый период начинается активным металлом и заканчивается инертным газом.
• Уменьшается атомный радиус.
• Увеличивается электроотрицательность.

Группы — это столбцы. Элементы во всех группах имеют одинаковое электронное строение внешних электронных оболочек. В каждой группе на внешнем энергетическом атома одинаковое число электронов, то есть номер группы совпадает с числом валентных электронов, которые могут участвовать в образовании химических связей. Поэтому номер группы часто совпадает с валентностью элементов. Например, номер группы совпадает с валентностью s-элементов и с наибольшей возможной валентностью p-элементов. 

Закономерности групп:

• Металлические свойства увеличиваются, неметаллические и окислительные- убывают.
• Увеличивается радиус атома элементов в рамках одной группы.
• Уменьшается электроотрицательность. 

Атомное число показывает, сколько протонов содержит ядро атома элемента и сколько электронов  в атоме находятся вокруг него. Атом каждого последующего элемента содержит на один протон больше, чем предыдущий.

Валетность  — это свойство элементов образовывать химические связи. То есть это количество химических связей, которые образует атом или число атомов, которое может присоединить или заместить атом данного элемента. Валентность бывает: постоянная и переменная (зависит от состава вещества, в которое входит элемент).
Определить валентность:
— Постоянная валентность идентична номеру группы главной подгруппы. Номера групп в таблице изображаются римскими цифрами.
— Переменная валентность (часто бывает у неметаллов) определяется по формуле: 8 вычесть № группы, в которой находится вещество.

Расшифровка периодов и групп периодической таблицы Менделеева

Каждый элемент имеет свой порядковый (атомный) номер, располагается в определённом периоде и определённой группе.

Периоды

• Малые периоды: первый, второй и третий периоды. В них содержится соответственно 2, 8 и 8 элементов;
• Большие периоды: остальные элементы. В четвёртом и пятом периодах расположены по 18 элементов, в шестом — 32, а в седьмом (пока незавершенном) — 31 элемент. 

В таблице 7 периодов. В каждом содержится определённое число элементов:
1-й период — 2 элемента (малый период),
2-й период — 8 элементов (малый период),
3-й период — 8 элементов (малый период),
4-й период — 18 элементов (большой период),
5-й период — 18 элементов (большой период),
6-й период — 32 элемента (18+14) (большой период),
7-й период — 32 элемента (18+14) (большой период).

Группы и подгруппы

•  Главные подгруппы включают в себя элементы малых периодов и одинаковые с ним по свойствам элементы больших периодов.
• Побочные подгруппы состоят только из элементов больших периодов. Химические свойства элементов главных и побочных подгрупп значительно различаются.

В Периодической таблице может использоваться разное обозначение групп. Поэтому согласно такому обозначению бывает разная расшифровка групп таблицы менделеева:

• 18 групп, пронумерованных арабскими цифрами.
• 8 групп, пронумерованных цифрами с добавлением букв A или B.
  Группы A — это главные подгруппы.
  Группы B — это побочные подгруппы в больших периодов. Это только металлы. 
  IA, VIIIA — по 7 элементов;
  IIA — VIIA — по 6 элементов;
  IIIB — 32 элемента (4+14 лантаноидов +14 актиноидов);
  VIIIB — 12 элементов;
  IB, IIB, IVB — VIIB — по 4 элемента.
  Римский номер группы, как правило, показывает высшую валентность в оксидах (но для некоторых элементов не выполняется). 

Элементы с порядковыми номерами 58–71 (лантаноиды) и 90–103 (актиноиды) вынесены из таблицы и располагаются под ней. Это элементы IIIB группы. Лантаноиды относятся к шестому периоду, а актиноиды — к седьмому.

Элементы главной подгруппы

1 группа главная подгруппа элементов (IA) — щелочные металлы.
Это мягкие металлы, серебристого цвета, хорошо режутся ножом. Все они обладают одним электроном на внешней оболочке и прекрасно вступают в реакцию. 
Литий Li (3), Натрий Na (11), Калий K (19), Рубидий Rb (37), Цезий Cs (55), Франций Fr (87).

2 группа главная подгруппа (IIА) -щелочноземельными металлами.
Имеют серебристый оттенок. На внешнем уровне помещено по два электрона, и, соответственно, эти металлы менее охотно взаимодействуют с другими элементами. По сравнению со щелочными металлами, щелочноземельные металлы плавятся и кипят при более высоких температурах.
 Кальций Ca (20), Стронций Sr (38), Барий Ba (56), Радий Ra (88).

3 группа главная подгруппа (IIIА).
Все элементы данной подгруппы, за исключением бора, металлы. Главную подгруппу составляют составляют бор, алюминий, галлий, индий и таллий. На внешнем электронном уровне элементов по три электрона. Они легко отдают эти электроны или образуют три неспаренных электрона. 

4 группа главная подгруппа (IVА) .
Углерод и кремний обладают всеми свойствами неметаллов, германий и олово занимают промежуточную позицию, а свинец имеет выраженные металлические свойства. Большинство элементов подгруппы углерода — полупроводники (проводят электричество за счёт примесей, но хуже, чем металлы). 

5 группа главная подгруппа (VA).
Физические свойства элементов подгруппы азота различны. Азот является бесцветным газом. Фосфор, мягкое вещество, образует несколько вариантов аллотропных модификаций — белый, красный и чёрный фосфор. Мышьяк — твёрдый полуметалл, способный проводить электрический ток. Висмут — блестящий серебристо-белый металл с радужным отливом. 

6 группа главной подгруппы (VIA) .
Для завершения внешнего электронного уровня атомам этих элементов не хватает лишь двух электронов, поэтому они проявляют сильные окислительные (неметаллические) свойства.

7 группа главная подгруппа (VIIA) — галогены .
(F, Cl, Br, I, At). Имеют семь электронов на внешнем электронном слое атома. Это сильнейшие окислители, легко вступающие в реакции. Галогены («рождающие соли») назвали так потому, что они реагируют со многими металлами с образованием солей. 
Самый активный из галогенов — фтор. Он способен разрушать даже молекулы воды, за что и получил своё грозное имя (слово «фтор» переводится на русский язык как «разрушительный»). А его «близкий родственник» — иод — используется в медицине в виде спиртового раствора для обработки ран.

‍8 группа главная подгруппа (VIIIA)  — инертные (благородные) газы.
(He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn, Og). У них полностью заполнен внешний электронный уровень. Они практически не способны участвовать в реакциях. Поэтому их иногда называют «благородными».  У инертных газов есть способность: они светятся под действием электромагнитного излучения, поэтому используются для создания ламп. Так, неон используется для создания светящихся вывесок и реклам, а ксенон — в автомобильных фарах и фотовспышках. 

Элементы побочной подгруппы

Элементы побочных подгрупп кроме лантаноидов и актиноидов — переходные металлы.
Твёрдые (исключение жидкая ртуть), плотные, обладают характерным блеском, хорошо проводят тепло и электричество. 

Переходные металлы занимают группы 3—12 в периодической таблице. Большинство из них плотные, твердые, с хорошей электро- и теплопроводностью. Их валентные электроны (при помощи которых они соединяются с другими элементами) находятся в нескольких электронных оболочках.

3 группа побочная подгруппа (IIIB) шестого и седьмого периодов — лантаноиды и актиноиды.
Для удобства их помещают под основной таблицей. 

• ‍Лантаноиды иногда называют «редкоземельными элементами», поскольку они были обнаружены в небольшом количестве в составе редких минералов и не образуют собственных руд.
• ‍Актиноиды имеют одно важное общее свойство — радиоактивность. Все они, кроме урана, практически не встречаются в природе и синтезируются искусственно.   

Неметаллы

Правый верхний угол таблицы до инертных газов -неметаллы.
Неметаллы плохо проводят тепло и электричество и могут существовать в трёх агрегатных состояниях: твёрдом (как углерод или кремний), жидком (как бром) и газообразном (как кислород и азот). Водород может проявлять как металлические, так и неметаллические свойства, поэтому его относят как к первой, так и к седьмой группе. 

Кислородные и водородные соединения

Все элементы, кроме гелия, неона и аргона, образуют кислородные соединения.
Существует 8 форм кислородных соединений:  R₂O, RO, R₂O₃, RO₂, R₂O₅, RO₃, R₂O₇, RO₄,
где R — элемент группы.

Элементы главных подгрупп, начиная с IV группы, образуют газообразные водородные соединения. Существуют 4 формы водородных соединений: RH₄, RH₃, RH₂, RH.
Характер соединений: RH — сильнокислый; RH₂ — слабокислый; RH₃ — слабоосновный; RH₄ — нейтральный.

Любой учебник химии всегда начинается с таблицы Менделеева. И не зря: периодическая таблица рассказывает многое о строении и свойствах элементов и даже соединений, которые они образуют. В самом часто используемом варианте таблицы, коротком, имеется восемь групп. Это колонки, обозначаемые римскими цифрами. И какую же информацию они нам дают?

Для начала разберёмся, что такое главные и побочные подгруппы. С первого по третий период никаких побочных подгрупп нет, они начинаются с четвёртого периода, когда в таблице появляются так называемые d-элементы. Чтобы лучше понять, почему же вдруг в таблице образуются побочные подгруппы, посмотрим на другой вариант, длинный. Он выглядит так:

Здесь хорошо видно, что d-элементы появляются в четвёртом периоде, при этом никаких побочных подгрупп нет. А чтобы таблица была более компактной, периоды, начиная с четвёртого, укладывают в две строчки. Просто представьте, что вы сложили таблицы эдакой «гармошкой» на линии, разделяющей 10 и 11 группу в длинном варианте (или между никелем Ni и медью Cu в четвёртом периоде). Тогда и получится короткий вариант, в котором имеются побочные подгруппы. То есть побочные подгруппы – просто результат более компактного изображения таблицы, в длинном варианте их нет.

Что говорят об элементах номера групп

В группах (мы сейчас и далее будет говорить о главных подгруппах) все элементы имеют одинаковое строение внешнего электронного слоя.

У всех атомов элементов группы на внешнем слое одинаковое число электронов, равно номеру группы.

Например, у всех атомов элементов группы I (Н, Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) на внешнем слое 1 электрон. У всех атомов элементов группы II (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra) на внешнем слое 2 электрона. И так далее вплоть до группы VIII (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) у которых на внешнем слое 8 электронов. Таким образом,

номер группы показывает, сколько электронов находится на внешнем слое атома элемента.

Номер группы определят и валентность, которая наиболее характерна для элемента. Так, элементы первой группы проявляют валентность I, элементы II группы – II и так далее. Но тут следует помнить, что элементы VII группы чаще проявляют валентность I (это связано с особенностью строения внешнего электронного слоя). А вот элементы VIII группы, имеющие полностью завершённый внешний электронный слой, на котором 8 электронов, не зря называются «благородными» или «инертными» газами. Поскольку внешний слой завершён, атомы не желают вступать в реакции, и эти газы вообще неохотно образуют соединения, у них даже молекулы одноатомные Ne, Ar, Xe в отличие от прочих газов, у которых молекулы двухатомны (N2, О2, Cl2).

Атомы с увеличением заряда ядра (а заряд ядра – это порядковый номер элемента) становятся тяжелее и больше, поскольку число электронов у них тоже увеличивается. Чтобы убедиться в этом, проследите за элементами любой группы: у верхнего будет самый маленький заряд ядра и самая маленькая масса из всех элементов группы, у нижнего – и заряд ядра, и масса будут самыми большими из всех элементов группы. По этой причине

при движении вниз по группе наблюдается усиление металлических свойств.

В это тоже легко убедиться: посмотрите, например, на IV. Там находятся элементы углерод С, кремний Si, германий Ge, олово Sn, свинец Pb. Углерод и кремний – неметаллы, а вот германий, олово и свинец – металлы. Аналогично свойства меняются в группах V, VI, VII. Отсюда следует, что элементы, стоящие выше, будут образовывать оксиды кислотные (которые при взаимодействии с водой дадут кислоты), а элементы, стоящие ниже, – основные (они, реагируя с водой, образуют гидроксиды).

Пишите, пожалуйста, в комментариях, что осталось непонятным, и я обязательно дам дополнительные пояснения. Жалуйтесь на сложности в изучении школьного курса и говорите, что вас испугало в учебнике химии. И тогда следующая статья будет рассказывать именно об этой проблеме.