Номер 12, страница 15 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 1. Строение атома. Периодический закон и периодическая система элементов L. И. Менделеева. Параграф 2. Строение атомного ядра. Изотопы. Ядерные реакции - номер 12, страница 15.

Условие.

12. Как в физике формулируется закон Мозли? Как вы думаете, какую роль сыграл этот закон в подтверждении справедливости периодического закона?

Решение.

Решение 2.

Как в физике формулируется закон Мозли?

Закон Мозли — это эмпирический закон, установленный английским физиком Генри Мозли в 1913–1914 годах. Он описывает связь между частотой спектральных линий характеристического рентгеновского излучения химического элемента и его порядковым номером в периодической системе.

Формулировка закона: корень квадратный из частоты $ \nu $ характеристического рентгеновского излучения элемента линейно зависит от его атомного (порядкового) номера $ Z $.

Математически закон Мозли выражается следующей формулой:

$ \sqrt{\nu} = A(Z - \sigma) $

где:

• $ \nu $ — частота определённой линии рентгеновского спектра (например, линии $ K_{\alpha} $);
• $ Z $ — атомный номер элемента (число протонов в ядре);
• $ A $ — постоянная, зависящая от выбора спектральной линии;
• $ \sigma $ — постоянная экранирования, которая учитывает ослабление (экранирование) заряда ядра другими электронами. Для $ K $-серии $ \sigma \approx 1 $.

График зависимости $ \sqrt{\nu} $ от $ Z $ представляет собой прямую линию, что и подтверждает этот закон.

Ответ: Закон Мозли гласит, что корень квадратный из частоты характеристического рентгеновского излучения химического элемента пропорционален его атомному номеру за вычетом постоянной экранирования. Формула закона: $ \sqrt{\nu} = A(Z - \sigma) $.

Как вы думаете, какую роль сыграл этот закон в подтверждении справедливости периодического закона?

Закон Мозли сыграл ключевую, революционную роль в подтверждении и уточнении периодического закона Д.И. Менделеева. До открытия Мозли периодический закон формулировался на основе атомных масс элементов, что приводило к некоторым противоречиям.

Роль закона Мозли заключалась в следующем:

1. Установление физического смысла порядкового номера. Закон Мозли показал, что фундаментальной характеристикой атома, определяющей его свойства, является не атомная масса, а заряд ядра, то есть атомный номер $ Z $. Это дало периодическому закону прочную физическую основу. Свойства элементов периодически повторяются, потому что они зависят от строения электронных оболочек, которое, в свою очередь, определяется зарядом ядра.
2. Разрешение аномалий в периодической таблице. В таблице Менделеева, основанной на атомных массах, существовали так называемые «перестановки», когда элемент с большей атомной массой располагался перед элементом с меньшей массой, чтобы сохранить логику химических свойств. Примерами являются пары: аргон ($\text{Ar}$, $ A_r=39,9 $) и калий ($\text{K}$, $ A_r=39,1 $); кобальт ($\text{Co}$, $ A_r=58,9 $) и никель ($\text{Ni}$, $ A_r=58,7 $); теллур ($\text{Te}$, $ A_r=127,6 $) и иод ($\text{I}$, $ A_r=126,9 $). Закон Мозли подтвердил правильность расположения этих элементов по их атомным номерам ($ Z_{Ar}=18, Z_K=19 $; $ Z_{Co}=27, Z_{Ni}=28 $; $ Z_{Te}=52, Z_I=53 $), устранив противоречия.
3. Предсказание и идентификация новых элементов. Закон Мозли позволил однозначно определить, сколько элементов должно существовать между водородом и ураном. На графике Мозли были видны пустые места, соответствующие ещё не открытым элементам. Таким образом, он предсказал существование элементов с атомными номерами 43 (технеций), 61 (прометий) и 75 (рений), которые впоследствии были открыты.

Таким образом, закон Мозли привел к современной формулировке периодического закона: свойства химических элементов находятся в периодической зависимости от зарядов их атомных ядер (их атомных номеров).

Ответ: Закон Мозли установил, что основной характеристикой элемента является его атомный номер (заряд ядра), а не атомная масса. Это дало физическое обоснование периодическому закону, разрешило аномалии в расположении некоторых элементов в таблице Менделеева и позволило предсказать существование неоткрытых элементов, тем самым окончательно подтвердив справедливость и фундаментальность периодического закона.