§ 17. Химиялық элементтердің табиғи топтары

Химия, 7 сынып. Оқулық: Оспанова М.Қ. және т.б. (Мектеп, 2025). 6 тарау: Химиялық элементтердің периодтық кестесі. 88–94-беттер.

Нені үйренесің

• Элементтердің табиғи тобы (ұқсас элементтер) деген не екенін және ондағы элементтердің неге ұқсас болатынын түсіндіруді.
• Төрт топты атауды: сілтілік металдар, галогендер, инертті газдар, ауыспалы металдар.
• Элементтің кестедегі орны (топ және топша) бойынша оның қай табиғи топқа жататынын табуды.
• Элементке жоспар бойынша сипаттама беруді: таңба, орны, атомдық номері, атомдық массасы, табиғи топ, жай зат.
• Атомдық номері мен массасы бойынша протон, нейтрон және электрон санын есептеуді.

Ой қозғау

• Топ деген не, период деген не? Период — көлденең қатар, топ — тік баған. Барлығы 7 период пен 8 топ бар.
• Элемент таңбасының астындағы сан нені білдіреді, мысалы, натрийдегі 11? Бұл — реттік (атомдық) номер: ядродағы протон санына және атомдағы электрон санына тең.
• Бір отбасындағы туыстар неге жиі ұқсас болады? Олардың «гендері» ортақ. Элементтердің де ұқсастығы бар, ол неден шығатынын бүгін білеміз.

💡 Сыныпта әркімнің өз орны бар, бірақ қатар-қатар болып отырасыңдар. Кестеде де солай: бір бағандағы элементтер бір компанияның достарындай ұқсас қасиет көрсетеді.

Тақырыпты талдаймыз

Элементтердің табиғи тобы деген не

Химиялық және физикалық қасиеттері ұқсас элементтерді біріктіріп, ұқсас элементтер немесе табиғи топтар дейді. Әдетте бір топ кестенің бір бағанын, яғни бір топты алады.

📌 Табиғи топ — қасиеттері ұқсас элементтердің тобы. Бір элементтің қасиетін білсең, қалғандарының қасиетін болжай аласың.

Мұндай болжам ғалымдарға да көмектескен: ұқсастығына қарап олар әлі ашылмаған элементтердің қандай болатынын болжаған. Бүгін төрт топпен танысамыз.

Сілтілік металдар: ең «өжет» металдар

IA тобы. Бұл топқа литий Li, натрий Na, калий K, рубидий Rb, цезий Cs және франций Fr жатады.

Бұлар — ең белсенді металдар. Олар өте жұмсақ, иілгіш: натрий мен калийді пышақпен оңай кесуге болады. Бірақ белсенділігі соншалық, оларды керосиннің немесе машина майының астында сақтайды. Сумен өте шабытты әрекеттесіп, сілті түзеді, топтың аты да содан шыққан.

🌟 Олардың ішіндегі ең белсендісі — франций, «металдардың патшасы». Ол радиоактивті және соншалықты сирек, жер қыртысында бір мезетте небәрі бірнеше грамм болады.

Бір заңдылық бар: сілтілік металдың атомдық номері өскен сайын балқу және қайнау температуралары төмендейді, металл жұмсара түседі. Себебі қарапайым: атомдардың өлшемі үлкейеді.

10-кесте. Сілтілік металдардың физикалық қасиеттері

⚠️ Сілтілік металдармен тәжірибелерді тек химия кабинетінде, мұғаліммен бірге, қорғаныс көзілдірігін киіп және кішкентай кесінділермен жасайды. Үйде және жалғыз өзің натриймен немесе калиймен жұмыс істеуге болмайды: күйіп қалу немесе өрт шығу мүмкін.

Галогендер: «тұз түзушілер»

VIIA тобы (17). Фтор F, хлор Cl, бром Br, йод I және астат At. Бұлар — ең белсенді бейметалдар, ал олардың ішіндегі ең белсендісі — фтор, «бейметалдардың патшасы». Барлық галогендер бос күйінде улы болатындықтан, оларды жабық ыдыста сақтайды.

Галогендердің түстері мен агрегаттық күйлері әртүрлі:

11-кесте. Галогендердің физикалық қасиеттері

Металдармен өте шабытты әрекеттесіп, тұздар түзетіндіктен, оларды тұз түзушілер деп атаған («галоген» — тұз түзуші). Сутекпен әрекеттесіп қышқыл түзеді, мысалы, тұз қышқылын.

🌟 Қарапайым ас тұзы NaCl — екі «батырдың» кездесуі: сілтілік металл натрий мен галоген хлор. Әрқайсысы жеке-жеке қауіпті, ал бірге Қазақстанның көлдерінен өндіретін тұзды береді. Химия «қауіптіні» «зиянсызға» айналдыра алады.

🌟 Хлорды суды залалсыздандыру үшін қолданады, Алматыдағы құбыр суы да хлормен тазартылады. Ол микробтарды өлтіреді. Ал француз ғалымы Куртуаның мысығының арқасында ашылған йод әлі күнге дейін үйдегі дәрі-дәрмек жәшігінде тұр (йод тұнбасы).

Инертті газдар: ешкіммен дос болмайды

VIIIA тобы (18). Гелий He, неон Ne, аргон Ar, криптон Kr, ксенон Xe және радон Rn. Бұлар — барлығы газ. Оларды бекзат газдар деп те атайды: ақсүйектер сияқты олар ешкіммен дерлік әрекеттеспейді.

Бұл олардың жұмыс істеуіне кедергі емес:

• гелий әуе шарлары мен аэростаттарды толтырады (ол жанбайды, ал сутек жарылғыш);
• неон мен аргон жарнама жазуларында жарқырайды;
• аргон дәнекерлеу кезінде металды қорғайды;
• криптон мен ксенон лампаларда, фараларда және лазерлерде қолданылады;
• радон радиоактивті, оны медицинада қолданады (қатаң бақылаумен).

🌟 1937 жылы «Гинденбург» дирижаблі сутекпен толтырылып, өртеніп кеткен. Содан бері әуе аппараттарын сутектің орнына гелиймен толтырады: ол жеңіл әрі жанбайды. Астана мен Алматыдағы даңғылдағы жарнама шамдарының бір бөлігі кешке неон арқасында жарқырайды.

Ауыспалы металдар: «қара жұмысшылар»

Қосымша топша металдары. Бұл металдарға алтын Au, күміс Ag, мыс Cu, платина Pt сияқты маңызды металдар және басқа да көптеген металл жатады. Олар жылу мен электрді өте күшті өткізеді және жоғары температурада балқиды. Сынап Hg — ерекшелік: бұл жалғыз сұйық металл.

Ауыспалы металдар химиялық процестерде жиі өршіткілер (катализаторлар) қызметін атқарады: реакция жылдамдығын өзгертеді, бірақ өздері жұмсалмай қалады. Өршіткі өндірістің тиімділігін арттыруға, шикізатты мейлінше толық игеруге мүмкіндік береді.

🌟 Жезқазғанның мысы, Ақтөбе облысының хромы, Қазақстан кен орындарының алтыны — бәрі ауыспалы металдар. Үйіңдегі сымдар дәл мыстан жасалған: ол токты тамаша өткізеді.

👨‍👩‍👧 Ата-анаға. Баладан асүйден мыстан, темірден және алюминийден жасалған заттарды тауып, кәстрөлдерді неге металдан жасайтынын түсіндіруді сұраңыз. Сонымен бірге тексеріңіз: бала металдарды таңбасымен атай ма? Бұл кестені жаттаудан гөрі жақсы бекітеді.

Топтарды қалай шатастырмаймыз

⚠️ Жиі кететін қате. Сутек кестеде бірінші топта тұр, бірақ сілтілік металдарға жатпайды: ол — газ, бейметалл. Тағы бір жайт: «инертті» дегеніміз «ешқандай пайдасы жоқ» дегенді білдірмейді, олар өте пайдалы.

Түсінгеніңді тексер

Өзіңді тексер

• Химиялық элементтердің табиғи тобы деген не? Қасиеттері ұқсас элементтердің тобы, әдетте кестенің бір тобы.
• Сілтілік металдарды неге солай атаған? Сумен әрекеттескенде олар сілті түзеді.
• Галогендерді неге «тұз түзушілер» дейді? Металдармен шабытты әрекеттесіп, тұздар түзеді.
• Сілтілік металдардың балқу температурасы жоғарыдан төмен қарай қалай өзгереді? Төмендейді: литийде 180 °C, калийде 64 °C, цезийде 29 °C.
• Сынап басқа ауыспалы металдардан немен ерекшеленеді? Ол бөлме температурасында жалғыз сұйық металл.

Жаттығуларды шығарамыз

📕 11-кестеде хлордың қайнау температурасы «−35 °C» деп басылған, ал 2-жаттығуда тексеру үшін «−34 °C» берілген (бұл хлорға арналған). Анықтамалық мән шамамен −34 °C, сондықтан 11-кестеде «−34» деген дұрыс болар еді.

№ 1

Табиғи топтар деген не? Элементтердің табиғи топтарын ата.

Қалай ойлаймыз. Сабақтағы төрт «отбасыны» еске түсір және әрқайсысы қандай белгісімен аталғанын ойла.

Жауап үлгісі. Табиғи топ — химиялық және физикалық қасиеттері ұқсас элементтердің тобы.

• Сілтілік металдар (IA тобы): сумен әрекеттесіп, сілті түзеді.
• Галогендер (VIIA тобы): «тұз түзушілер», металдармен тұз түзеді.
• Инертті (бекзат) газдар (VIIIA тобы): реакцияға дерлік түспейді, «инертті» — «әрекетсіз» деген сөз.
• Ауыспалы металдар (қосымша топшалар): кестеде негізгі топшалардың арасында тұрады, бірінен екіншісіне «өтетін» сияқты.

Жауабы: табиғи топ — қасиеттері ұқсас элементтер тобы; топтар: сілтілік металдар, галогендер, инертті газдар, ауыспалы металдар.

№ 2

Галогендердің физикалық қасиеттерін тиісті мәліметтермен толықтырыңдар: −34 °C, 114 °C, 59 °C. Бөлме температурасындағы агрегаттық күйін және хлор, бром мен йодтың жетіспейтін температураларын жаз.

Қалай ойлаймыз. Үш сан үш бос ұяшыққа сәйкес келеді. Бром −7 °C-та балқиды, демек, одан жоғары температурада, 59 °C-та қайнайды. Йодтың балқу температурасы басқалардың қайнау температурасынан жоғары, демек, 114 °C. Хлордың қайнауы үшін −34 °C қалады.

Шешуі.

Тексеру: әр заттың қайнау температурасы балқу температурасынан жоғары. +20 °C-тағы күйі: хлор −34 °C-та қайнайды, яғни бөлмеде газ; бром балқып қойған, бірақ әлі қайнамаған, яғни сұйықтық; йод әлі балқымаған, яғни қатты зат.

Жауабы: хлор: газ, −101 және −34; бром: сұйықтық, −7 және 59; йод: қатты зат, 114 және 184.

№ 3

Берілген жоспар бойынша франций элементін сипаттаңдар: а) францийдің химиялық таңбасы және оның периодтық кестедегі орны; ә) францийдің атомдық номері, салыстырмалы атомдық массасы; б) франций жататын табиғи топ атауы; в) франций түзетін жай зат; г) франций сумен әрекеттескенде түзілетін күрделі зат; ғ) кестедегі мәліметтер бойынша график сызыңдар. X осіне элементтердің атомдық номірлерін, У осіне металдардың балқу температураларын салыңдар. Графиктен францийдің балқу температурасын анықтаңдар. Кесте: литий (3; 180), натрий (11; 98), калий (19; 64), рубидий (37; 39), цезий (55; 29), франций (?; ?).

Қалай ойлаймыз. Франций — сілтілік металдар отбасының соңғы мүшесі, демек, ол IA тобында, ал периоды — жетінші, ең төменгі.

Шешуі.

• а) Таңбасы Fr. Орны: 7-период, IA тобы (негізгі топша).
• ә) Атомдық номері 87. Салыстырмалы атомдық массасы шамамен 223 (ең ұзақ өмір сүретін изотоп).
• б) Табиғи топ: сілтілік металдар.
• в) Жай зат: франций Fr металы. Радиоактивті, өте сирек және ең белсенді металл.
• г) Сумен әрекеттескенде күрделі зат франций гидроксиді (сілті) және сутек түзіледі:

сөзбен: франций + су → франций гидроксиді + сутек

2Fr+2H₂O→2FrOH+H₂

• ғ) График: X осіне атомдық номірлерді 3, 11, 19, 37, 55, У осіне балқу температураларын 180, 98, 64, 39, 29 саламыз. Сызық біртіндеп төмен түсіп, тегістеледі. 87-номер үшін ол 20–25 °C-қа дейін төмендейді.

Жауабы: Fr, 7-период, IA тобы; номері 87, A_r≈223; сілтілік металл; сумен әрекеттескенде FrOH және H₂ түзеді; балқу температурасы графикте шамамен 20–25 °C.

№ 4

Берілген жоспар бойынша астат химиялық элементін сипаттаңдар: а) астаттың химиялық таңбасы мен периодтық кестедегі орны; ә) астаттың атомдық номері, салыстырмалы атомдық массасы; б) астат орналасқан табиғи топ атауы; в) астат түзетін жай зат; г) астаттың агрегаттық күйі.

Қалай ойлаймыз. Астат — соңғы галоген, демек, ол VIIA тобында, бірақ төменде, 6-периодта.

Шешуі.

• а) Таңбасы At. Орны: 6-период, VIIA тобы (17).
• ә) Атомдық номері 85. Салыстырмалы атомдық массасы шамамен 210.
• б) Табиғи топ: галогендер.
• в) Жай зат: астат At₂ (Cl₂ мен I₂ сияқты), радиоактивті бейметалл.
• г) Фтор мен хлор — газ, бром — сұйықтық, йод — қатты зат: қатар бойынша төмен түскен сайын зат «ауырлай» түседі. Демек, астат бөлме температурасында, ең алдымен, қара немесе күңгірт түсті қатты зат.

Жауабы: At, 6-период, VIIA тобы; номері 85, A_r≈210; галоген; жай зат At₂; қатты зат.

№ 5

Кестедегі мәліметтер бойынша элементтердің сипаттамаларын анықтаңдар: натрий (11; 23), күкірт (16; 32), сутек (1; 1), магний (12; 24), алюминий (13; 27), кальций (20; 40). а) атомында 13 электрон болатын элемент; ә) атомында нейтрон болмайтын элемент; б) атомдарындағы протон, нейтрон, электрон сандары өзара тең болатын үш химиялық элемент; в) нейтрон сандары бірдей екі элемент; г) протон мен электрон сандары өзара тең химиялық элемент атомдары.

Қалай ойлаймыз. Элементтің номері = протон саны = электрон саны. Нейтрон саны = атомдық масса − номер. Барлығын бірден есептейміз.

Шешуі.

• а) 13 электрон алюминийде Al бар.
• ә) Нейтроны жоқ — сутек H.
• б) p=n=e: күкірт (16, 16, 16), магний (12, 12, 12), кальций (20, 20, 20).
• в) 12 нейтроннан натрий Na мен магнийде Mg бар.
• г) Барлық атомдар: атом электрлік бейтарап, сондықтан протон мен электрон саны тең.

Жауабы: а) Al; ә) H; б) S, Mg, Ca; в) Na және Mg; г) барлық атомдар.

№ 6

Кез келген химиялық элемент атомын ^Y_ZX деп белгілеуге болады, мұндағы X, У, Z әріптері нені білдіреді?

Қалай ойлаймыз. Жазылуын еске түсір, мысалы, натрий ²³₁₁Na.

Жауап үлгісі.

• X — элементтің химиялық таңбасы (мысалда Na).
• Y — массалық сан, яғни протон саны мен нейтрон санының қосындысы; шамамен салыстырмалы атомдық массаға тең (мысалда 23).
• Z — ядро заряды, ол — элементтің реттік номері және протон саны (мысалда 11).

Нейтрон саны: Y-Z=23-11=12.

Жауабы: X — таңба, Y — массалық сан (протондар + нейтрондар), Z — протон саны (реттік номері).

Жадынама

• Типтік металл — сілтілік, типтік бейметалл — галоген.
• Сілтілік металдарда жоғарыдан төмен қарай балқу температурасы төмендейді.
• Фтор — бейметалдардың патшасы, франций — металдардың патшасы.
• Өршіткі реакция жылдамдығын өзгертеді, бірақ өзі жұмсалмайды.
• Протон саны = электрон саны = реттік номері.

Шағын тест