Номер 5, страница 255 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 54. Ионная связь. Строение ионных кристаллов. Глава 5. Строение вещества - номер 5, страница 255.

Условие.

5. Почему в периодах с увеличением порядкового номера радиус положительных ионов уменьшается?

Решение.

Решение 2.

Уменьшение радиуса положительных ионов (катионов) с ростом порядкового номера в пределах одного периода объясняется совокупностью двух основных факторов: увеличением заряда ядра и сохранением числа электронных оболочек у ионов.

1. Увеличение заряда ядра. При движении по периоду слева направо порядковый номер элемента ($Z$) последовательно увеличивается. Так как порядковый номер соответствует числу протонов в ядре, то положительный заряд ядра также возрастает. Например, для элементов 3-го периода: Na (Z=11), Mg (Z=12), Al (Z=13).

2. Образование изоэлектронных ионов. Атомы элементов, находящихся в одном периоде (особенно металлы), при образовании катионов теряют все электроны со своего внешнего энергетического уровня, приобретая электронную конфигурацию благородного газа предыдущего периода. В результате этого образуется ряд так называемых изоэлектронных ионов — ионов с одинаковым числом электронов и, следовательно, одинаковым числом электронных оболочек.

Рассмотрим пример ионов элементов 3-го периода:

• Атом натрия $Na$ (11 протонов, 11 электронов) теряет 1 электрон и превращается в ион $Na^+$ (11 протонов, 10 электронов).
• Атом магния $Mg$ (12 протонов, 12 электронов) теряет 2 электрона и превращается в ион $Mg^{2+}$ (12 протонов, 10 электронов).
• Атом алюминия $Al$ (13 протонов, 13 электронов) теряет 3 электрона и превращается в ион $Al^{3+}$ (13 протонов, 10 электронов).

Все эти ионы — $Na^+$, $Mg^{2+}$, $Al^{3+}$ — имеют по 10 электронов, расположенных на двух электронных оболочках (электронная конфигурация $1s^22s^22p^6$, как у неона).

3. Усиление притяжения электронов. Несмотря на то что у этих ионов одинаковое количество электронов и оболочек, заряд их ядер растет (+11 у $Na^+$, +12 у $Mg^{2+}$, +13 у $Al^{3+}$). Увеличивающийся положительный заряд ядра все сильнее притягивает к себе то же самое количество электронов. Это усиленное электростатическое притяжение приводит к сжатию электронной оболочки, и, как следствие, радиус иона уменьшается.

Ответ: С увеличением порядкового номера элемента в периоде растет заряд его ядра. Образующиеся из них положительные ионы часто имеют одинаковое число электронов и электронных оболочек. Возрастающий заряд ядра сильнее притягивает эти электронные оболочки, что приводит к их сжатию и уменьшению радиуса иона.