Номер 15, страница 366 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 8. Металлы. Параграф 50. Щелочные металлы - номер 15, страница 366.

Условие.

15. Используя офисное приложение Exel и данные таблиц 47 и 48, постройте диаграммы зависимости основных характеристик щелочных металлов (радиус атома, электроотрицательность, температуры плавления и кипения) от атомного номера элемента. Выберите лучшую диаграмму в классе.

Решение.

Решение 2.

Для выполнения данного задания необходимо использовать офисное приложение Excel (или аналог, например, Google Таблицы или LibreOffice Calc) и данные о свойствах щелочных металлов. Поскольку таблицы 47 и 48 не предоставлены, воспользуемся справочными данными.

Шаг 1: Сбор и ввод данных

Сначала необходимо создать таблицу со следующими данными для щелочных металлов (литий, натрий, калий, рубидий, цезий, франций):

Элемент	Символ	Атомный номер (Z)	Радиус атома (пм)	Электроотрицательность (по Полингу)	Температура плавления (°C)	Температура кипения (°C)
Литий	Li	3	152	0.98	180.5	1342
Натрий	Na	11	186	0.93	97.8	883
Калий	K	19	227	0.82	63.5	759
Рубидий	Rb	37	248	0.82	39.3	688
Цезий	Cs	55	265	0.79	28.4	671
Франций	Fr	87	~270	0.70	~27	~677

Примечание: Свойства франция являются оценочными, так как он крайне радиоактивен и нестабилен.

Шаг 2: Построение диаграмм в Excel

1. Откройте Excel и введите данные из таблицы выше в лист.
2. Для построения каждой диаграммы выделите столбец "Атомный номер (Z)" (это будет ось X) и столбец с нужной характеристикой (ось Y). Для выделения несмежных столбцов удерживайте клавишу Ctrl.
3. Перейдите на вкладку "Вставка". В группе "Диаграммы" выберите тип "Точечная" (Scatter) и подтип "Точечная с гладкими кривыми и маркерами". Этот тип диаграммы лучше всего подходит для отображения зависимости одной числовой величины от другой.
4. Настройте диаграмму: добавьте название диаграммы (например, "Зависимость радиуса атома от атомного номера"), подписи осей ("Атомный номер" для горизонтальной оси и, например, "Радиус атома, пм" для вертикальной оси).
5. Повторите шаги 2-4 для каждой из четырех характеристик.

Ниже представлено описание и анализ каждой из требуемых диаграмм.

Зависимость радиуса атома от атомного номера

На построенной диаграмме будет видна четкая тенденция к увеличению радиуса атома с ростом атомного номера. Точки для Li, Na, K, Rb, Cs, Fr будут образовывать восходящую кривую.

Объяснение: С увеличением атомного номера вниз по группе щелочных металлов увеличивается число электронных оболочек (энергетических уровней). Каждый следующий элемент имеет на одну электронную оболочку больше, чем предыдущий. Это приводит к значительному увеличению размера атома, несмотря на одновременное увеличение заряда ядра.

Ответ: Диаграмма зависимости радиуса атома от атомного номера представляет собой монотонно возрастающую кривую, что наглядно демонстрирует периодический закон изменения свойств элементов в группе.

Зависимость электроотрицательности от атомного номера

Эта диаграмма покажет тенденцию к уменьшению электроотрицательности с увеличением атомного номера. Кривая на графике будет плавно идти вниз.

Объяснение: Электроотрицательность — это способность атома притягивать к себе электроны. У щелочных металлов с ростом атомного номера увеличивается радиус атома. Валентный электрон находится все дальше от ядра и сильнее экранируется внутренними электронами. В результате ядро слабее притягивает как собственный валентный электрон, так и электроны других атомов, что и приводит к снижению электроотрицательности.

Ответ: Диаграмма зависимости электроотрицательности от атомного номера представляет собой монотонно убывающую кривую, отражающую ослабление неметаллических свойств (и усиление металлических) вниз по группе.

Зависимость температуры плавления от атомного номера

На диаграмме будет наблюдаться явное снижение температуры плавления с ростом атомного номера. Кривая будет идти вниз, причем наиболее резкое падение будет наблюдаться в начале ряда (от Li к Na и K).

Объяснение: Температура плавления металлов зависит от прочности металлической связи. Металлическая связь у щелочных металлов образуется за счет обобществления одного валентного электрона. С увеличением радиуса атома расстояние между ядром и "электронным газом" увеличивается, связь ослабевает. Чтобы разрушить кристаллическую решетку и расплавить металл, требуется меньше энергии, поэтому температура плавления понижается.

Ответ: Диаграмма зависимости температуры плавления от атомного номера представляет собой убывающую кривую, что свидетельствует об ослаблении металлической связи в ряду Li – Fr.

Зависимость температуры кипения от атомного номера

Эта диаграмма, как и предыдущая, покажет тенденцию к снижению температуры кипения с ростом атомного номера. Зависимость будет аналогична зависимости для температуры плавления.

Объяснение: Температура кипения также определяется прочностью металлической связи. Для того чтобы перевести металл из жидкого состояния в газообразное (полностью разорвать связи между атомами), требуется энергия. Поскольку прочность металлической связи уменьшается вниз по группе, энергия, необходимая для кипения, также уменьшается, что приводит к снижению температуры кипения.

Ответ: Диаграмма зависимости температуры кипения от атомного номера представляет собой убывающую кривую, что, как и в случае с температурой плавления, объясняется ослаблением сил межатомного взаимодействия с увеличением размера атома.

Выбор лучшей диаграммы

Понятие "лучшая диаграмма" является субъективным. Выбор зависит от цели демонстрации.

• Если цель — показать одну конкретную закономерность максимально просто и наглядно, то любая из четырех построенных диаграмм будет "лучшей" для своей характеристики. Например, график зависимости атомного радиуса очень наглядно показывает рост атомов.
• Если цель — комплексно представить свойства элементов и их взаимосвязь, "лучшей" может быть комбинированная диаграмма. Например, можно построить диаграмму, на которой на одной оси X (атомный номер) отложены две оси Y (справа и слева) для разных характеристик. Хорошим вариантом будет диаграмма с двумя кривыми: для температуры плавления и для температуры кипения. Она наглядно показывает, что обе температуры изменяются синхронно, а также позволяет оценить диапазон температур, в котором металлы находятся в жидком состоянии.
• Еще один информативный вариант — совместить на одном графике зависимости атомного радиуса (возрастающая кривая) и электроотрицательности (убывающая кривая), используя две оси Y. Такая диаграмма наглядно продемонстрирует обратную зависимость между этими двумя фундаментальными характеристиками атома.

Таким образом, "лучшей" в классе можно признать ту диаграмму, которая не просто отображает данные, а наиболее полно и наглядно иллюстрирует периодические закономерности и взаимосвязи между свойствами химических элементов.

Ответ: Наиболее информативной и "лучшей" для понимания взаимосвязи свойств можно считать комбинированную диаграмму, отображающую зависимость температур плавления и кипения от атомного номера, или диаграмму, совмещающую зависимости атомного радиуса и электроотрицательности, так как они показывают не только тренды, но и корреляцию между различными характеристиками элементов.