Задание, страница 30 - 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 30.

Условие.

Задание. Установите взаимосвязь между характером изменения металлических и неметаллических свойств и характером изменения других свойств элементов в периодах и группах (табл. 2).

Решение.

Решение 2.

Взаимосвязь между характером изменения металлических и неметаллических свойств и изменением других свойств химических элементов обусловлена периодическим изменением строения их атомов, в частности, зарядом ядра, числом электронных слоев и числом электронов на внешнем слое. Эти закономерности проявляются при движении по периодам и группам периодической системы Д. И. Менделеева.

Изменение свойств элементов в периодах (слева направо)

В пределах одного периода у атомов химических элементов одинаковое число электронных слоев, но с увеличением порядкового номера происходит последовательное увеличение заряда ядра и числа электронов на внешнем энергетическом уровне.

• Заряд ядра и число валентных электронов: Увеличиваются. Это приводит к усилению притяжения электронов внешнего слоя к ядру.
• Атомный радиус: Уменьшается. Так как число электронных слоев не меняется, а заряд ядра растет, электроны сильнее притягиваются к ядру, и атом «сжимается».
• Энергия ионизации и электроотрицательность: Возрастают. Атому с меньшим радиусом и большим зарядом ядра сложнее отдать свой валентный электрон (высокая энергия ионизации) и легче притянуть чужой (высокая электроотрицательность).
• Металлические и неметаллические свойства: Металлические свойства (способность отдавать электроны) ослабевают, а неметаллические свойства (способность принимать электроны) усиливаются. Период начинается со щелочного металла (сильные восстановительные, металлические свойства) и заканчивается инертным газом, которому предшествует галоген (сильный окислитель, ярко выраженные неметаллические свойства).
• Характер высших оксидов и гидроксидов: Происходит закономерное изменение от основного через амфотерный к кислотному. Например, в 3-м периоде: $Na_2O$ (основный) → $MgO$ (основный) → $Al_2O_3$ (амфотерный) → $SiO_2$ (кислотный) → $P_2O_5$ (кислотный) → $SO_3$ (кислотный) → $Cl_2O_7$ (кислотный).

Изменение свойств элементов в главных подгруппах (сверху вниз)

В пределах одной группы (главной подгруппы) у атомов химических элементов одинаковое число электронов на внешнем уровне, но с каждым следующим элементом увеличивается число электронных слоев.

• Число электронных слоев и атомный радиус: Увеличиваются. Добавление новых электронных слоев приводит к значительному увеличению размера атома, несмотря на рост заряда ядра.
• Энергия ионизации и электроотрицательность: Уменьшаются. Валентные электроны находятся дальше от ядра и экранируются внутренними электронными слоями, поэтому связь с ядром ослабевает. Атому становится легче отдать электроны (низкая энергия ионизации) и труднее притянуть чужие (низкая электроотрицательность).
• Металлические и неметаллические свойства: Металлические свойства (восстановительные) усиливаются, а неметаллические (окислительные) ослабевают. Например, в группе 14 (IVA) углерод $C$ – неметалл, кремний $Si$ и германий $Ge$ – полуметаллы (металлоиды), а олово $Sn$ и свинец $Pb$ – металлы.
• Характер высших оксидов и гидроксидов: В группах неметаллов кислотные свойства ослабевают, а в группах металлов основные свойства усиливаются. Например, для гидроксидов элементов группы 2 (IIA): $Be(OH)_2$ – амфотерный, $Mg(OH)_2$ – слабое основание, $Ca(OH)_2$ – основание, $Sr(OH)_2$ – сильное основание (щелочь), $Ba(OH)_2$ – сильное основание (щелочь).

Общая взаимосвязь

Таким образом, металлические свойства элемента напрямую связаны с его способностью легко отдавать электроны. Эта способность тем выше, чем больше атомный радиус и чем меньше энергия ионизации и электроотрицательность. Поэтому самые активные металлы находятся в левом нижнем углу периодической таблицы (Франций, $Fr$).

Неметаллические свойства, наоборот, характеризуются способностью атома удерживать свои валентные электроны и присоединять чужие. Эта способность тем выше, чем меньше атомный радиус и чем больше энергия ионизации и электроотрицательность. Самые активные неметаллы находятся в правом верхнем углу таблицы (Фтор, $F$).

Изменение характера оксидов и гидроксидов также является следствием изменения металлических/неметаллических свойств. Металлы образуют оксиды и гидроксиды основного характера (чем активнее металл, тем сильнее основные свойства), а неметаллы — кислотного характера (чем активнее неметалл, тем сильнее кислотные свойства).

Ответ: Взаимосвязь между изменением металлических/неметаллических свойств и других характеристик элементов определяется их электронным строением и положением в периодической системе.
В периодах (слева направо) с ростом заряда ядра при неизменном числе электронных слоев атомный радиус уменьшается, а энергия ионизации и электроотрицательность растут. Это вызывает ослабление металлических и усиление неметаллических свойств, а также смену характера оксидов от основных к кислотным.
В группах (сверху вниз) с увеличением числа электронных слоев атомный радиус растет, а энергия ионизации и электроотрицательность падают. Это приводит к усилению металлических и ослаблению неметаллических свойств, а также к усилению основных свойств оксидов и гидроксидов.
Таким образом, металлические свойства (способность отдавать электроны) усиливаются с увеличением атомного радиуса и уменьшением электроотрицательности. Неметаллические свойства (способность принимать электроны) усиливаются с уменьшением атомного радиуса и ростом электроотрицательности.