Номер 8, страница 22 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Используйте дополнительную информацию. Параграф 4. Ионная химическая связь и ионные кристаллические решётки. Глава I. Строение веществ - номер 8, страница 22.

Условие.

8. Какую роль в развитии периодического закона сыграло открытие элементов VIIIA-группы? Аргументируйте свой ответ.

Решение.

Решение 2.

7. Подготовьте сообщение на тему «Инертные или благородные?»

Элементы 18-й группы (или VIIIА-группы) периодической системы — гелий (He), неон (Ne), аргон (Ar), криптон (Kr), ксенон (Xe) и радон (Rn) — долгое время были известны под названием «инертные газы». Однако сегодня более корректным и общепринятым является название «благородные газы». Эта смена названия отражает важный этап в развитии химической науки.

Изначально эти элементы назвали инертными, поскольку считалось, что они абсолютно не способны вступать в химические реакции и образовывать соединения. Эта вера была основана на их электронной конфигурации: все они имеют завершенный внешний электронный слой (у гелия — $1s^2$, у остальных — $ns^2np^6$). Такая конфигурация чрезвычайно устойчива, и атомы этих элементов не склонны ни отдавать, ни принимать, ни обобществлять электроны. Многочисленные попытки ученых заставить их реагировать с другими веществами заканчивались неудачей, что и закрепило за ними репутацию «инертных».

Ситуация кардинально изменилась в 1962 году. Канадский химик Нил Бартлетт, изучая гексафторид платины ($PtF_6$) — сильнейший окислитель, — смог получить соединение $O_2^+[PtF_6]^-$. Он обратил внимание, что первая энергия ионизации молекулы кислорода ($1177 \text{ кДж/моль}$) очень близка к первой энергии ионизации атома ксенона ($1170 \text{ кДж/моль}$). Бартлетт предположил, что раз $PtF_6$ смог окислить кислород, то он сможет окислить и ксенон. Эксперимент подтвердил его догадку: была получена оранжево-желтая кристаллическая субстанция, первое истинное химическое соединение благородного газа — гексафтороплатинат ксенона, которому изначально приписали формулу $Xe^+[PtF_6]^-$.

Это открытие доказало, что «инертные» газы все-таки способны образовывать химические соединения, хотя и в достаточно жестких условиях. Следовательно, называть их инертными, то есть абсолютно неактивными, стало некорректно. По аналогии с малоактивными металлами, такими как золото и платина, которые называют благородными металлами, для этих газов было предложено название «благородные газы». Этот термин подчеркивает их низкую химическую активность, но не отрицает ее полностью. В последующие годы были синтезированы десятки соединений ксенона (в основном с фтором и кислородом), а также несколько соединений криптона и радона.

Таким образом, переход от названия «инертные» к «благородным» отражает углубление наших знаний о природе химической связи и свойствах элементов. Современное название более точно описывает химическую природу этих уникальных элементов.

Ответ: Изначально элементы VIIIА-группы называли «инертными газами» из-за их предполагаемой полной химической неактивности, обусловленной устойчивой электронной конфигурацией. Однако после того, как в 1962 году Нил Бартлетт синтезировал первое соединение ксенона, стало ясно, что они не абсолютно инертны. Поэтому было принято более точное название «благородные газы», которое, по аналогии с благородными металлами, указывает на их низкую реакционную способность, а не на полное её отсутствие.

8. Какую роль в развитии периодического закона сыграло открытие элементов VIIIА-группы? Аргументируйте свой ответ.

Открытие элементов VIIIА-группы (благородных газов) сыграло парадоксальную, но в итоге решающую и положительную роль в развитии и утверждении периодического закона Д.И. Менделеева. Изначально их существование стало серьезным вызовом для системы, но в конечном счете послужило одним из самых веских её подтверждений.

Аргументация роли благородных газов:

1. Первоначальный вызов и последующее подтверждение закона. Когда в 1894 году был открыт аргон, для него не нашлось места в существующей периодической таблице. Его атомная масса (около 40 а.е.м.) помещала его между калием (39,1) и кальцием (40,1), но его химические свойства (полная инертность) кардинально отличались от свойств щелочных металлов (группа I) и щелочноземельных металлов (группа II). Это создавало видимость нарушения периодичности. Однако ученый Уильям Рамзай предположил, что аргон является представителем совершенно новой, ранее неизвестной группы элементов. Он предложил создать для них отдельную, «нулевую» группу.

2. Завершение периодов и усиление периодичности. Предложение Рамзая разместить новую группу между галогенами (VII группа) и щелочными металлами (I группа) оказалось гениальным. Открытие последующих благородных газов (гелия, неона, криптона, ксенона) подтвердило его правоту. Все они обладали схожими свойствами и идеально вписывались в эту новую группу, образуя естественный мост между химически активными неметаллами и активными металлами. Таким образом, каждый период в таблице получил логическое завершение в виде химически неактивного элемента, что сделало периодическую систему более стройной и полной.

3. Стимул для развития теории строения атома. Уникальные свойства благородных газов, особенно их химическая пассивность, требовали теоретического объяснения. Это послужило мощным толчком к развитию моделей строения атома. Впоследствии было установлено, что их инертность объясняется завершенностью внешней электронной оболочки. Это привело к формулировке важнейших понятий, таких как «электронный октет» и «стабильная электронная конфигурация», которые легли в основу современной теории химической связи.

4. Уточнение фундаментального принципа периодичности. Аномалия с атомными массами аргона (≈40) и калия (≈39), где более тяжелый элемент (Ar) должен был стоять перед более легким (K), чтобы сохранить химическую логику, стала одним из ярких примеров, показавших, что атомная масса не является первопричиной периодичности. Позднее работы Генри Мозли доказали, что фундаментальным свойством, определяющим положение элемента в системе, является заряд ядра (атомный номер), а не атомная масса. Таким образом, благородные газы помогли выявить этот ключевой аспект закона.

Ответ: Открытие благородных газов (VIIIА-группа) сыграло ключевую роль в развитии периодического закона. Первоначально став вызовом для системы Менделеева, они в итоге: 1) подтвердили и укрепили периодический закон, показав, что он способен включать в себя целые новые группы элементов; 2) обеспечили логическое завершение каждого периода, сделав систему более гармоничной; 3) послужили основой для развития теории строения атома и химической связи (концепция стабильной электронной оболочки); 4) помогли осознать, что основой периодичности является заряд ядра атома, а не его масса.