Номер 6, страница 11 - гдз по химии 11 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

6. Используя дополнительные источники информации, напишите развёрнутый план по теме «Будущее периодической системы».

Решение:

Развернутый план по теме «Будущее периодической системы»:

1. Введение: Периодическая система как развивающаяся концепция

   • Значение Периодического закона и таблицы Д.И. Менделеева как фундаментальной основы современной химии и физики.

   • Исторический контекст: от открытия первых элементов и предсказания новых до заполнения седьмого периода таблицы.

   • Постановка ключевых вопросов о будущем таблицы: каковы пределы существования химических элементов и возможны ли изменения в структуре самой системы?

2. Расширение границ: синтез и исследование сверхтяжелых элементов (СТЭ)

   • Современное состояние: седьмой период таблицы завершен элементом 118 – оганесоном (Og). Все элементы до него синтезированы и получили названия.

   • Поиски элементов 8-го периода (начиная с элемента $Z=119$):

     1. Основные трудности синтеза: сверхмалое время жизни (микросекунды и менее), низкая вероятность образования ядер (сечение реакции), необходимость в мощных ускорителях и уникальных мишенных материалах.

     2. Методы синтеза: реакции холодного слияния (например, для элементов 107-112) и горячего слияния с использованием ионов кальция-48 (для элементов 113-118). Поиск новых комбинаций «снаряд-мишень» для 8-го периода.

   • Теоретические предсказания свойств элементов 8-го периода:

     1. Влияние релятивистских эффектов: сжатие s- и p-орбиталей и расширение d- и f-орбиталей из-за высоких скоростей электронов, близких к скорости света. Это приводит к значительному изменению химических свойств по сравнению с более легкими аналогами в группе.

     2. Нарушение правила Маделунга (правила Клечковского) при заполнении электронных оболочек. Появление g-подуровня ($5g$) и формирование нового g-блока элементов, начиная с элемента №121.

   • «Остров стабильности»:

     1. Гипотетическая область на карте нуклидов, где ядра СТЭ должны обладать значительно большей стабильностью и временем жизни (минуты, дни или даже миллионы лет).

     2. Предполагаемые «магические числа» протонов ($Z = 114, 120, 126$) и нейтронов ($N = 184$), которые обеспечивают повышенную устойчивость ядра за счет заполненных ядерных оболочек.

     3. Потенциальное значение открытия «острова стабильности»: возможность изучения химических и физических свойств СТЭ в макроскопических количествах.

3. Пределы Периодической системы: где заканчивается таблица?

   • Физические пределы существования атомов и ядер:

     1. Предел Бора-Зоммерфельда ($Z \approx 137$): скорость электрона на 1s-орбитали в простой модели атома приближается к скорости света, что указывает на неприменимость этой модели.

     2. Предел Дирака (критический заряд, $Z_{кр} \approx 173$): для элементов с зарядом ядра $Z > Z_{кр}$ поле ядра становится настолько сильным, что, согласно теории, может спонтанно порождать электрон-позитронные пары из вакуума, делая атомное ядро нестабильным.

   • Ядерные пределы: сила электростатического отталкивания протонов в ядре растет с зарядом быстрее, чем сильное взаимодействие, удерживающее нуклоны вместе. Существует предел, за которым никакое количество нейтронов не сможет стабилизировать ядро от мгновенного распада.

   • Технологические и практические пределы: современные технологии могут оказаться недостаточными для синтеза и идентификации элементов за пределами определенного номера из-за экспоненциального падения вероятности их образования.

4. Эволюция формы и содержания Периодической системы

   • Проблемы классификации: станут ли релятивистские эффекты настолько сильными, что нарушат привычную периодичность свойств? Например, предсказывается, что коперниций ($Z=112$) может быть газообразным и инертным, как благородный газ, а не жидким металлом, как его аналог ртуть.

   • Дискуссии о расположении отдельных элементов: продолжающиеся споры о месте лютеция (Lu) и лоуренсия (Lr) – в f-блоке или d-блоке, что влияет на состав 3-й группы таблицы.

   • Новые формы представления таблицы:

     1. Трехмерные (сферические, спиральные) и другие альтернативные варианты (например, левосторонняя таблица Жанета, «Химическая галактика»). Их цель – лучше отразить непрерывность последовательности элементов и их квантово-механическую структуру.

     2. Интерактивные и цифровые периодические системы, объединяющие огромные массивы данных о свойствах, изотопах, применениях и истории открытия каждого элемента.

5. Заключение: вечно актуальный закон природы

   • Периодическая система – не застывший догмат, а динамичная модель, отражающая наше постоянно углубляющееся понимание строения материи.

   • Погоня за новыми элементами является драйвером развития ядерной физики, квантовой химии и передовых экспериментальных технологий.

   • Будущее таблицы Менделеева связано как с открытием новых «земель» на карте нуклидов, так и с переосмыслением и уточнением уже известных закономерностей.

Ответ:

Представлен развернутый план по теме «Будущее периодической системы», который охватывает ключевые направления исследований: синтез новых сверхтяжелых элементов и поиски «острова стабильности», изучение теоретических и практических пределов существования элементов, а также рассмотрение возможных изменений в структуре и форме представления самой периодической таблицы под влиянием новых научных данных.