Вопрос, страница 34 - 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 34.

Условие.

Как наиболее полно охарактеризовать химический элемент по его положению в Периодической системе?

Решение.

Решение 2.

Чтобы наиболее полно охарактеризовать химический элемент по его положению в Периодической системе, необходимо следовать определённому плану, который позволяет извлечь максимум информации.

1. Положение в Периодической системе и строение атома

Первый шаг — определить точное место элемента в таблице и на основе этого описать строение его атома.

• Порядковый номер ($Z$): Он численно равен заряду ядра атома, количеству протонов в ядре и количеству электронов в нейтральном атоме. Например, для натрия (Na) $Z=11$, значит, в ядре 11 протонов (заряд ядра +11), а вокруг ядра движутся 11 электронов.
• Относительная атомная масса ($A_r$): Указана в ячейке элемента. Позволяет определить среднее число нейтронов ($N$) в ядре для природных изотопов по формуле $N \approx A_r - Z$.
• Номер периода: Соответствует количеству электронных слоёв (энергетических уровней) в атоме. Натрий находится в 3-м периоде, следовательно, у его атома 3 электронных слоя.
• Номер группы и подгруппа (главная или побочная): Для элементов главных (А) подгрупп номер группы указывает на число электронов на внешнем энергетическом уровне (валентных электронов). Эти электроны определяют химические свойства элемента. Натрий находится в IА группе, у него 1 валентный электрон.
• Электронная конфигурация: Положение элемента позволяет определить его электронную формулу. Зная период, группу и принадлежность к s-, p-, d- или f-семейству, можно распределить электроны по орбиталям. Для натрия (3-й период, IА группа, s-элемент) конфигурация будет $1s^22s^22p^63s^1$.

Ответ: Положение элемента в системе однозначно определяет его порядковый номер, заряд ядра, число протонов и электронов, число энергетических уровней, количество валентных электронов (для А-групп) и электронную конфигурацию атома.

2. Характеристика элемента и его простого вещества

Положение в таблице позволяет предсказать физические и химические свойства элемента и его простого вещества.

• Металлические и неметаллические свойства: Элементы, расположенные в левой нижней части таблицы, являются типичными металлами. Элементы в правой верхней части — типичные неметаллы. Элементы на границе (условная диагональ от бора (B) до астата (At)) проявляют амфотерные (двойственные) свойства. Натрий — типичный металл.
• Атомный радиус: В периодах (слева направо) атомный радиус уменьшается из-за увеличения заряда ядра и притяжения электронов. В группах (сверху вниз) радиус увеличивается, так как добавляются новые электронные слои.
• Электроотрицательность (ЭО): Способность атома притягивать к себе электроны. В периодах ЭО растет слева направо, а в группах уменьшается сверху вниз. Самый электроотрицательный элемент — фтор (F). У натрия низкая электроотрицательность.
• Энергия ионизации и сродство к электрону: Эти свойства также изменяются периодически. Энергия ионизации (энергия, нужная для отрыва электрона) растет в периоде и уменьшается в группе. Сродство к электрону (энергия, выделяемая при присоединении электрона) в целом растет в периоде и уменьшается в группе.

Ответ: Положение элемента позволяет определить, является ли он металлом или неметаллом, оценить его атомный радиус, электроотрицательность и другие энергетические характеристики, которые определяют его химическую активность.

3. Основные химические свойства и важнейшие соединения

На основе положения в таблице можно спрогнозировать химическое поведение элемента.

• Степени окисления: Высшая степень окисления для большинства элементов равна номеру группы. Например, для серы (S, VIА группа) высшая степень окисления +6. Низшая степень окисления для неметаллов вычисляется как (номер группы – 8). Для серы это $6-8 = -2$. У металлов низшая степень окисления равна 0 (в простом веществе).
• Оксиды и гидроксиды: Можно предсказать формулу и характер высшего оксида и соответствующего ему гидроксида. Например, для натрия (IА группа) высший оксид — $Na_2O$, гидроксид — $NaOH$. Оба проявляют ярко выраженные основные свойства. Для серы (VIА группа) высший оксид — $SO_3$, гидроксид (кислота) — $H_2SO_4$. Оба имеют кислотный характер.
• Летучие водородные соединения (ЛВС): Для неметаллов IV-VII групп главных подгрупп характерны ЛВС. Их общая формула зависит от группы: $RH_4$ (IV группа), $RH_3$ (V группа), $H_2R$ (VI группа), $HR$ (VII группа). Например, для серы (VIА группа) формула ЛВС — $H_2S$ (сероводород).

Ответ: Положение элемента позволяет определить его возможные степени окисления, составить формулы его высшего оксида, гидроксида и летучего водородного соединения (для неметаллов), а также охарактеризовать их кислотно-основные свойства.

4. Сравнение с соседними элементами

Полная характеристика включает сравнение свойств элемента со свойствами его "соседей" по таблице.

• Сравнение по периоду: При движении слева направо по периоду усиливаются неметаллические и кислотные свойства, увеличивается электроотрицательность, уменьшается атомный радиус. Так, натрий (Na) — металл с основными свойствами, а расположенный в том же периоде хлор (Cl) — неметалл с кислотными свойствами.
• Сравнение по группе (главной подгруппе): При движении сверху вниз по группе усиливаются металлические и основные свойства, уменьшается электроотрицательность, увеличивается атомный радиус. Например, в IА группе литий (Li) менее активный металл, чем натрий (Na), а калий (K) — более активный.

Ответ: Сравнение с соседними элементами по периоду и группе позволяет наглядно продемонстрировать периодический закон и точно позиционировать элемент по его химической активности и характеру свойств.