[МУЗЫКА] [МУЗЫКА] Здравствуйте! На заключительном занятии мы рассмотрим возможность предсказания реакционной способности соединений на основании Периодического закона Дмитрия Ивановича Менделеева. Сегодня мы рассмотрим два примера. В первом примере давайте обсудим возможность реакции между сернистой и селенистой кислотой. Для выяснения того, какие продукты образуются в этой реакции, обратимся к анализу степени окисления участвующих в этой реакции элементов. Во всех соединениях водород имеет степень окисления +1, а кислород — степень окисления −2. Это наиболее характерные степени окисления для этих элементов. Атом серы и атом селена находятся в степени окисления +4. Сера и селен относятся к группе халькогенов, находятся в 16 группе. Сера — в третьем, а селен — в четвертом периоде. Максимальная степень окисления серы и селена составляет +6, поэтому степень окисления +4 для данных соединений является промежуточной. Электронные конфигурации атомов серы и селена представлены на слайде. Для получения степени окисления +4 сера и селен должны потерять 4 валентных электрона, и, соответственно, электронная конфигурация S⁺⁴ — это 3s², а электронная конфигурация Se⁺⁴— это 4s². Степени окисления +4 являются промежуточными, поэтому в реакции между сернистой и селенистой кислотой у нас возможны два варианта. В первом варианте S⁺⁴ выступает в качестве окислителя, а Se⁺⁴ — в качестве восстановителя. Альтернативным является вариант, в котором S⁺⁴ будет восстановителем, а Se⁺⁴ — окислителем. Для выяснения того, какой же из вариантов реализуется в действительности, обратим свое внимание более подробно на положение элементов в периодической таблице. Видно, что перед атомом селена заполняется ряд переходных элементов, и поэтому в отличие от атома серы атом селена на предвнешней электронной оболочке имеет заполненную конфигурацию 3d¹⁰. Это приводит к тому, что эффективный заряд, который действует на валентные электроны атома селена, возрастает, что приводит к тому, что атом селена гораздо труднее отдает свои валентные электроны и гораздо проще может их принять. Поэтому анализ расположения этих элементов в периодической таблице показывает, что селен в степени окисления +4 будет проявлять окислительные свойства, а сера в степени окисления +4 будет проявлять восстановительные свойства. Для записи уравнения протекающей реакции составим две полуреакции. В первой полуреакции сернистая кислота окисляется до сульфат-иона. Во второй полуреакции селенистая кислота восстанавливается до элементарного селена. Суммарное уравнение реакции записано на слайде. В этой реакции сернистая кислота выступает в качестве восстановителя, а селенистая — в качестве окислителя. Для подтверждения вывода, сделанного нами только на основании положения атомов в периодической таблице, обратимся к анализу стандартных восстановительных потенциалов. Потенциал восстановления сульфат-иона до сернистой кислоты меньше, чем потенциал восстановления селенистой кислоты до элементарного селена. Поэтому разность потенциалов для интересующей нас реакции больше нуля. Таким образом, самопроизвольное протекание реакции в стандартном кислом растворе разрешено с точки зрения термодинамики. Во втором примере рассмотрим возможность протекания реакции между дихлоридом олова и нитратом висмута в щелочной среде. В дихлориде олова олово имеет степень окисления +2, а в нитрате висмута висмут имеет степень окисления +3. Олово является элементом 14 группы и находится в 5 периоде, а висмут — это элемент 15 группы и находится в 6 периоде. То есть в периодической таблице эти элементы расположены по диагонали друг относительно друга. Электронное строение атомов олова и висмута представлено на слайде. Для достижения степени окисления +2 олово должно потерять два валентных электрона, а висмут для достижения степени окисления +3 должен потерять 3 валентных электрона, поэтому электронная конфигурация валентной оболочки олова в степени окисления +2 — это 5s², а висмута в степени окисления +3 — это 6s². Степени окисления +2 и +3 для олова и висмута являются промежуточными, поэтому в реакции между собой потенциально и олово и висмут могут выступать как окислителем, так и восстановителем. Таким образом, у нас возможно два варианта. В первом варианте Sn⁺² выступает в качестве окислителя и восстанавливается до металлического олова. При этом Bi⁺³ окисляется до висмута в степени окисления +5. Альтернативным является вариант, в котором олово выступает в качестве восстановителя, а висмут является окислителем. Для определения того, какой из вариантов наиболее предпочтителен, посмотрим на положение этих элементов в периодической таблице более подробно. Мы видим, что в 6 периоде перед атомом висмута встраивается группа f-элементов — лантаноидов, поэтому в отличие от атома олова у атома висмута есть предвнешняя электронная оболочка 4f¹⁴, полностью занятая четырнадцатью валентными электронами. Электроны на 6s орбитали висмута являются проникающими к ядру, и эффективный заряд, действующий на эти электроны, сильно возрастает по сравнению с эффективным зарядом, действующим на электроны на 5s валентной оболочке атома олова. Это увеличение эффективного заряда проявляется столь сильно, что для элементов 6 периода это называется эффектом инертной пары. Таким образом, атому висмута гораздо проще принять, чем отдать свои валентные электроны. Поэтому анализ положения атомов олова и висмута в периодической таблице показывает, что в данной реакции Bi⁺³ будет выступать в качестве окислителя и восстанавливаться до металлического висмута, а Sn⁺² будет выступать в качестве восстановителя и окисляться до олова в степени окисления +4. Стоит обратить внимание на то, что поскольку реакция протекает в щелочной среде, то олово в степени окисления +4 в продуктах реакции будет существовать в виде гидроксокомплекса гексагидроксостанната. Для записи уравнения протекающей реакции составим уравнение двух полуреакций. В первой полуреакции Sn⁺² окисляется до гексагидроксостанната. Во второй полуреакции Bi⁺³ восстанавливается до металлического висмута. Суммарное уравнение протекающей реакции записано на слайде. Для демонстрации того, что именно эта реакция и протекает экспериментально, посмотрим следующий опыт: взаимодействие нитрата висмута с дихлоридом олова в щелочной среде. В трех стаканах находятся растворы нитрата висмута, щелочи и дихлорида олова. Добавляем раствор нитрата висмута к раствору дихлорида олова. После этого добавляем раствор щелочи. Мгновенно выпадает черный осадок металлического висмута, что свидетельствует о том, что в этой реакции дихлорид олова выступает в качестве восстановителя, а нитрат висмута — в качестве окислителя. Таким образом, на этом занятии мы рассмотрели два примера анализа реакционной способности соединений на основании положения элементов в периодической таблице Дмитрия Ивановича Менделеева. Я желаю вам успехов при выполнении домашнего задания и итогового теста. До свидания! [БЕЗ_ЗВУКА]
