Задание, страница 29 - гдз по химии 11 класс учебник Кузнецова, Левкин

Задания в параграфе. Параграф 4. Периодический закон и Периодическая система в свете теории строения атома. Глава 2. Строение вещества. Периодический закон и Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева - страница 29.

Условие.

Задание. На примере элементов 2-го и 3-го периодов подтвердите периодичность повторения электронных структур атомов и свойств химических элементов и их соединений.

Решение.

Решение 2.

Решение

Периодический закон гласит, что свойства химических элементов и их соединений находятся в периодической зависимости от заряда атомных ядер. Эта зависимость объясняется периодическим повторением строения внешних электронных оболочек атомов. Рассмотрим это на примере элементов 2-го и 3-го периодов периодической системы Д.И. Менделеева.

Электронные структуры и свойства элементов 2-го периода

Во 2-м периоде у элементов происходит заполнение второго энергетического уровня. Количество валентных электронов последовательно увеличивается от 1 до 8, что определяет изменение свойств элементов и их соединений.

Элемент (Символ)	Электронная конфигурация	Валентные электроны	Характер элемента	Высший оксид	Характер оксида
Литий (Li)	$1s^22s^1$	1	Щелочной металл	$Li_2O$	Основный
Бериллий (Be)	$1s^22s^2$	2	Металл	$BeO$	Амфотерный
Бор (B)	$1s^22s^22p^1$	3	Неметалл	$B_2O_3$	Кислотный
Углерод (C)	$1s^22s^22p^2$	4	Неметалл	$CO_2$	Кислотный
Азот (N)	$1s^22s^22p^3$	5	Неметалл	$N_2O_5$	Кислотный
Кислород (O)	$1s^22s^22p^4$	6	Неметалл	-	-
Фтор (F)	$1s^22s^22p^5$	7	Неметалл (галоген)	-	-
Неон (Ne)	$1s^22s^22p^6$	8	Инертный газ	-	-

В периоде слева направо ослабевают металлические и усиливаются неметаллические свойства. Характер высших оксидов изменяется от основного ($Li_2O$) через амфотерный ($BeO$) к кислотному ($B_2O_3, CO_2, N_2O_5$).

Электронные структуры и свойства элементов 3-го периода

В 3-м периоде происходит заполнение электронами третьего энергетического уровня, и наблюдается та же закономерность, что и во 2-м периоде.

Элемент (Символ)	Электронная конфигурация	Валентные электроны	Характер элемента	Высший оксид	Характер оксида
Натрий (Na)	$[Ne]3s^1$	1	Щелочной металл	$Na_2O$	Основный
Магний (Mg)	$[Ne]3s^2$	2	Металл	$MgO$	Основный
Алюминий (Al)	$[Ne]3s^23p^1$	3	Металл	$Al_2O_3$	Амфотерный
Кремний (Si)	$[Ne]3s^23p^2$	4	Неметалл	$SiO_2$	Кислотный
Фосфор (P)	$[Ne]3s^23p^3$	5	Неметалл	$P_2O_5$	Кислотный
Сера (S)	$[Ne]3s^23p^4$	6	Неметалл	$SO_3$	Кислотный
Хлор (Cl)	$[Ne]3s^23p^5$	7	Неметалл (галоген)	$Cl_2O_7$	Кислотный
Аргон (Ar)	$[Ne]3s^23p^6$	8	Инертный газ	-	-

В 3-м периоде, как и во 2-м, свойства элементов и их соединений изменяются аналогичным образом: от типичного металла натрия до инертного газа аргона.

Подтверждение периодичности

Сравнение элементов 2-го и 3-го периодов выявляет периодичность:

1. Повторение электронных структур: Элементы, находящиеся в одной группе, имеют одинаковое строение внешнего электронного слоя. Например, литий ($...2s^1$) и натрий ($...3s^1$) имеют по одному электрону на внешней s-орбитали. Фтор ($...2s^22p^5$) и хлор ($...3s^23p^5$) имеют по 7 валентных электронов. Завершают оба периода инертные газы неон ($...2s^22p^6$) и аргон ($...3s^23p^6$) с полностью заполненным внешним энергетическим уровнем (8 электронов), что обуславливает их химическую инертность.
2. Повторение свойств: Сходство в строении внешнего электронного слоя приводит к сходству химических свойств.
   • Литий и натрий – щелочные металлы, проявляющие высшую валентность I, образуют оксиды ($Li_2O, Na_2O$) и гидроксиды ($LiOH, NaOH$) с ярко выраженными основными свойствами.
   • Фтор и хлор – галогены, типичные неметаллы, проявляющие в соединениях с водородом валентность I, образуют летучие водородные соединения ($HF, HCl$), водные растворы которых являются кислотами.
   • Закономерное изменение характера высших оксидов и гидроксидов от основного через амфотерный к кислотному повторяется в каждом периоде.

Таким образом, на примере 2-го и 3-го периодов мы видим, что свойства элементов и их соединений периодически повторяются, так как периодически повторяется строение внешних электронных слоев их атомов.

Ответ: На примере элементов 2-го и 3-го периодов показано, что с ростом заряда ядра происходит последовательное заполнение внешнего энергетического уровня от 1 до 8 электронов. Это приводит к закономерному изменению свойств элементов в периоде: от активных металлов, образующих основные оксиды, через элементы с амфотерными свойствами, к активным неметаллам, образующим кислотные оксиды, и, наконец, к инертным газам. При переходе от 2-го к 3-му периоду структура внешнего электронного слоя повторяется на новом энергетическом уровне (например, Li ($...2s^1$) и Na ($...3s^1$)), что обуславливает сходство химических свойств элементов, находящихся в одной группе. Это подтверждает периодический характер изменения электронных структур и связанных с ними свойств элементов и их соединений.