Номер 4, страница 21 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Примените свои знания. Параграф 4. Ионная химическая связь и ионные кристаллические решётки. Глава I. Строение веществ - номер 4, страница 21.

Условие.

4. В чём причина инертности элементов VIIIА-группы? Является ли утверждение об инертности благородных газов абсолютным? Подтвердите или опровергните это утверждение аргументами.

Решение.

Решение 2.

В чём причина инертности элементов VIIIA-группы?

Основная причина химической инертности элементов VIIIA-группы, также известных как благородные газы, заключается в особенностях их электронной конфигурации. Атомы этих элементов имеют полностью завершенный (заполненный) внешний электронный слой. У гелия ($He$) это стабильная двухэлектронная оболочка ($1s^2$), а у остальных благородных газов (неон $Ne$, аргон $Ar$, криптон $Kr$, ксенон $Xe$, радон $Rn$) — устойчивая восьмиэлектронная оболочка, так называемый электронный октет ($ns^2np^6$).

Такая конфигурация является энергетически очень выгодной и стабильной. Как следствие, благородные газы характеризуются очень высокими значениями энергии ионизации (т.е. требуется большое количество энергии для отрыва электрона) и низким (близким к нулю или даже положительным) сродством к электрону (они не стремятся принимать электроны). Это делает образование химических связей путем отдачи, принятия или обобществления электронов энергетически невыгодным, что и обуславливает их химическую инертность.

Ответ: Причина инертности элементов VIIIA-группы — это их устойчивая электронная конфигурация с полностью завершенным внешним электронным уровнем ($1s^2$ для гелия и $ns^2np^6$ для остальных), что приводит к высоким энергиям ионизации и низкому сродству к электрону.

Является ли утверждение об инертности благородных газов абсолютным? Подтвердите или опровергните это утверждение аргументами.

Утверждение об абсолютной инертности благородных газов является ошибочным. Исторически их так называли, потому что долгое время не удавалось получить их химические соединения. Однако на сегодняшний день известно, что более тяжелые благородные газы способны вступать в химические реакции.

Это утверждение опровергается следующими аргументами:

1. Снижение энергии ионизации в группе. При движении по VIIIA-группе сверху вниз (от $He$ к $Rn$) увеличивается число электронных слоев и атомный радиус. Внешние электроны оказываются дальше от ядра и слабее с ним связаны, что приводит к закономерному уменьшению энергии ионизации. У ксенона ($Xe$) и радона ($Rn$) она становится достаточно низкой, чтобы они могли реагировать с самыми сильными окислителями, такими как фтор.
2. Синтез первого соединения благородного газа. В 1962 году химик Нил Бартлетт, основываясь на том, что энергия ионизации ксенона ($1170 \text{ кДж/моль}$) почти равна энергии ионизации молекулы кислорода ($O_2$, $1175 \text{ кДж/моль}$), смог провести реакцию между ксеноном и гексафторидом платины ($PtF_6$). Он получил первое в истории химическое соединение благородного газа — гексафторплатинат ксенона. Этот эксперимент стал решающим опровержением концепции их абсолютной инертности.
3. Существование множества соединений. После открытия Бартлетта было синтезировано большое количество соединений, в первую очередь для ксенона. Наиболее известные примеры: фториды ($XeF_2, XeF_4, XeF_6$), оксиды ($XeO_3, XeO_4$), оксифториды ($XeOF_4$), а также соединения криптона (например, $KrF_2$) и радона ($RnF_2$). Даже для аргона в экстремальных условиях (при сверхнизких температурах) было получено соединение $HArF$. Только для гелия и неона настоящих химических соединений до сих пор не синтезировано.

Ответ: Утверждение об абсолютной инертности благородных газов не является абсолютным. Оно было опровергнуто синтезом соединений ксенона, криптона, радона и аргона. Возможность образования ими химических связей обусловлена достаточно низкой энергией ионизации у тяжелых элементов группы, что позволяет им реагировать с сильными окислителями.