Металдар ж?не бейметалдар, химиялы? элементтер, жай заттар

Қаңтардың он екісіМеталдар және бейметалдар : химиялық элементтер және жай заттар Элементтер сыртқы түрі мен өасиеттері бойынша металдар мен бейметалдарға бөлінеді. Олардың маңызды сипаттамаларын қарастырамыз. Адамдар ерте кезден-ақ металдарға иілгіштік, созылғыштық, металдық жылтыр, жылуөткізгіштік және т.б.белгілі бір қасиеттер тән екенін байқаған. Бұл қасиеттер жалпы мәні және ажырату белгілері бойынша металдардың барлық класын сипаттай бастады. Ақыры, қорыта келе, металл түсінігі тұжырымдылды. Бұл түсінікке қарама-қарсы бейметалл түсінігі пайда болды. Шынымен де өздерің көріп отырғандай, бейметалдардың металдардан физикалық та, химиялық та көптеген қасиеттері бойынша айырмашылығы болады. Сондай-ақ осы элементтердің оттекпен, сутекпен қосылыстары және олардың гидроксидтері де әртүрлі. Заттардың қасиеттері олардың құрылысына байланысты болатыны белгілі.металдар мен бейметалдар атомдары сыртқы электрон қабаттарының және валенттік электрондарының санымен ерекшеленеді. Олардың атомдарынан түзілген кристалдарының да айырмашылығы бар. Металдар мен бейметалдар қалай құралғанын түсіну үшін Д.И. Менделеевтің элементтердің периодтық жүйесіне жүгінеміз. Қазіргі кезде металдарға жататын 88 элемент белгілі. Барлық бейметалдар (сутектен басқасы) бор-кремний-мышьяк- теллур-астатпн шартты шектелген периодтық жүйенің оң жағында, металдар сәйкесінше сол жағынан төменгі бұрышында орналасқан. Диагональға жақын орналасқан элементтер екідайлы болып табылады. Өздерінің электрондық құрылысы бойынша металдар s-, p-6 d- және f-металдарға бөлінеді. I-II топтардың негізгі топшалары (s-элементтер ұяластары) , сонымен қатар барлық қосымша топшалар (d-элементтер қяластары) металдардан тұрады. p–элементтер ( III-VIII топтардың негізгі топшалары) ұяластары металдар мен бейметалдардан тұрады. Әрбір период (біріншіден басқасы) металмен басталып, бейметалмен яқталады. Металдардың сыртқы энергетикалық деңгейінде 1-ден 3-ке дейін электрон болады.: Барлық металдарға кристалдық торы тән. Металдағы химиялық байланыс типі – металдық байланыс. Бұл валенттік электрондардың атоммен әлсіз байланысқанын білдіреді, сондықтан кристалдық торының түйіндерінде металдардың оң зарядталған иондары (катиондары) болады, ал олардың арасында электрон газын түзе электрондар еркін қозғалады. Бейметалдар атодарының құрылысының ерекшеліктері. Бейметалл атомының сыртқы электрон қабатында үштен сегізге дейін электрон болады. 2-период бейметалл элементтерінің конфигурациялары: Егер металдар - жай заттар металдық байланыс бойыншы түзілсе, онда бейметалдар – жай заттарға коваленттік полюссіз химиялық байланыс тән. Бейметалдарға керісінше теріс ион түзе электрондарды қосып алу тән, бірақ олар электрондарын біршама белсенді тотықтырғыштарға бере алады. Атом құрылысы элементтер қасиеттерінің өзгеру заңдылықтарын айқындайды: периодта солан оңға қарай металдық қасиет әлсіреп, бейметалдық қасиет күшейеді; негізгі топшаларда атомдық нөмер өскен сайын металдық қасиет күшейеді де, бейметалдық қасиет әлсірейді. Металдарға тән қасиет – олардың атомдарының сыртқы электрондарын оңай беріп, оң зарядты иондарға айналы болып табылады. Бейметалдар керісінше электрондарды қосып алып, теріс зарядты иондар түзу қабілетімен сипатталады, алайда олар белсендірек тотықтырғыштарға электрондарын да бере алады. Атомдардың электрондарды беру немесе қосып алу өабілеттерін көптеген жағдайларға байланысты: Ядро зарядының шамасына Атом радиусынаАтомдардың иондану энергиясына және электрон тартқыштықтарына Металдар мен бейметалдардың бұл сипаттамаларында айтарлықтай айырмашылықтар болады. Металл атомдарымен салыстырғанда бейметалл атомдарына атом радиусының кіші болатыны тән. Сондықтан химиялық реакцияларда металдар тотықсыздандырғыш қасиет көрсетеді. Бейметалдар (фтордан басқасы); тотықтырғыш та, тотықсыздандырғыш та қасиет көрсете алады. Электртерістік – элементтің бейметалдығының өлшемі. Салыстырмалы электртерістігі неғұрлым көп болса, соғұрлым элементтің бейметалдық қасиеті күшті білінеді. Металдардың, әсіресе сілтілік металдардың (цезий) электртерістігі төменірек, ең белсенді бейметалдардың (фторда) электртерістігі жоғарырақ болады. Негізгі және қосымша топша металдары Барлық металдардың қасиеттері бірлей емес. Периодтық жүйенің негізгі және қосымша топшаларында орналасқан металдардың құрылысы әртүрлі, демек қасиеттері де әртүрлі болады. I-III оптың негізгі топша элементтері s-және p-элементтерге жатады. Олардың сыртқы энергетикалық деңгейінде 1s немесе 2s–электрон (I,IIтоптар) не 1p- электрон (𝑠2𝑝1) (IIIтоп) болуы мүмкін. Химиялық әрекеттесу кезінде бұл металдар валенттік электрондарын жеңіл береді де, топ нөмерлеріне сәйкес +1, +2, +3 тұрақты тотығу дәрежелерін көрсетеді. s–элементтер - металдардың типтік өкілдері. Периодтық жүйеде (біріншіден басқасы) әрбір период осындай металдардан басталады. p -элементтердің металдық қасиеттері едәуір әлсіз болады. Топтағы элементтердің ядро зарядының өсуіне және иондану энергиясының кемуіне орай металдық қасиет артады. s-элементтер оттекпен негіздік сипаты бар 𝑅2𝑂 (топ) және RO (IIтоп) оксидтер түзеді. Бұл оксидтер сумен әрекеттесіп, сәйкес гидроксидтер –негіздер ROH және  〖𝑅(𝑂𝐻)〗_2түзеді. Негіздердің күші топ бойынша жоғарыдан төмен қарай металл атомы радиусының өсуіне сай артады. III оптың p-элементтері құрамы 𝑅2𝑂3оксидтер түзеді, оларға 𝑅(𝑂𝐻)3 гидроксидтері сәйкес келеді. Топтағы қосылыстардың сипаты екідайлықтан негіздікке қарай өзгереді.Қосымша топшалардың металдары негізгі топшалардың металдарынан құрылысы және қасиеттері бойынша ерекшеленеді.Қосымща топша металдарының электрондық қауыздарында (n-1) d–деңгейше электрондармен толтырылады (n-период нөмері) сондықтан бұл элементтерді d–элементтер деп атайды. Қосымша топша металдарында байланыс түзуге –электрондардан басқа сыртқы электрондық деңгейдің (n-1) –электрндары да қатыса алады. s–элнетрондар байланысты оңайырақ түзеді, сондықтан d–деңгейшеде электрон санының артуы өосылыстың қасиетіне азғана әсер етеді. 𝑑0(d-орбитальда элетрон жоқ), 𝑑5(-d-орбитальдың жартысы толған) және 𝑑5 (d-орбиталь толығымен толған) күйлері едәуір тұрақты болып табылады. Негізгі топшадағы s–элементтердің минимал тотығу дәрежелері байланыс түзуге қатысқан электрондарының санына сәйкес келеді. Ал қосымша топша элементтерінің максимал тотығу дәрежелері топтың нөміріне сәйкес (үштен жетіге дейін) өседі, одан әрі топтың нөмеріне сәйкес келмей алтыдан екіге дейін төмендейді. Байқалған жоғары тотығу дәрежелері негізінде төртінші периодтың III-VII топтары элементтерінің жоғары оксидтерінің формулаларын құруға болады:   Бұл элементтердің әр біреулерінің атомдарының сыртқы (төртінші) деңгейінде екіден жұптасқан s–электрондар бар. Олардың әрбіреулерінде үшінші деңгейдің d–деңгейшесі біртіндеп элетрондармен толтырыла бастайды. Әрбіреуінің сыртқы деігейінің әлі де (төртінші) толтырылмаған үш р-ұяшығы бар. Скандийде бір жұптаспаған эллектрон бар. Екі –электрон айырылысқанда жұптаспаған (валенттік) электрондар үшеу болады. Титанда екі жұптаспаған электрон бар. Екі s–электрон айырылысқанда жұптаспаған элетрондар саны төртеу болады. Ванадийде үш жұптаспаған электрон бар. Екі s-элетрон айырылысқанда жұптаспаған электрондар саны бесеу болады. Хромда осылайша алты жұптаспаған электрон шығады. (Шындығында, хром және мыс атомдарында бір s-электрон 3d-деңгейшеге «құлап түседі». Сондықтан хром атомының электрондық конфигурациясы: , мыс атомынікі .)Осы кезге дейін d–электрондардың орналасуы 3-деңгейшенің бос ұшақтарына қарай жүріп отырады. Темірден бастап жұптаспаған 3d-электрондар келетін кезекті электрондармен біртіндеп жұптаса бастайды. Енді жұптаспаған 3d-электрондардың саны кемиді. Бірақ 4s-электрондардың (4p-деңгейшенің бос ұяшықтарына) айырылу мүмкіндігін ескерсек, жұптаспаған электрондардың жалпы саны: темірде 4+2 =6, кобальтта 3+2= 5, никельде 2+2 =4 және т.б. құрайды. Осыдан d–элементтердің жоғары оң тотығу дәрежелері жұптаспаған электрондардың санына тең екендігі көрінеді. Осыған ұқсас заңдылықтар V периодта итрийден (39) кадмийге (49) дейін; периодта VI лантаннан (57) сынапқа дейін байқалады. Бірақ мұнда бұл элементтер атомдарының электрондық қабаттар санының артуынан кейбір рекшеліктер пайда болады. Оларда атомдардан жұптаспаған электрондарды үзіп алу жеңілдейді де, жоғарырақ тотығу дәрежелерін көрсетуге үлкен мүмкіндік туады. Мәселен, темірдің ұқсастары – рутений және осмийдің жоғары оксидтерінің формулалары және құрамы бойынша топтың нөмеріне сәйкес келеді. -элементтерге тән нәрсе – олар өздерінің қосылыстарында көбірек валенттік күйлерге ие бола алады, соған байланысты олардың қосылыстары қышқылдық- негіздік және тотығу-тотықсыздану қасиеттерін кең ауқымда көрсетеді. Кгер элементтер әртүрлі тотығу дәрежелерін көрсететін оксидтер мен гидроксидтер түзетін болса, онда олардың тотығу дәрежелері өскен сайын негіздіктен екідайлылық арқылы қышқылдыққа қарай заңды өзгереді. Мысалы, хром (24) мынадай оксидтер түзеді: - негіздік, - екідайлылық, - қышқылдық. Сәйкес гидроксидтерінің сипаты да осындай.