Номер 3, страница 58 - гдз по химии 11 класс учебник Кузнецова, Левкин

Вопросы и задания. Параграф 7. Многообразие веществ и его причины. Глава 2. Строение вещества. Периодический закон и Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева - номер 3, страница 58.

Условие.

3. Как можно объяснить несоответствие между числом химических элементов и количеством образованных ими веществ?

Решение.

Решение 2.

Несоответствие между относительно небольшим числом известных химических элементов (в настоящее время 118) и огромным, практически неисчерпаемым количеством веществ (десятки миллионов известных и постоянно открываемых новых) объясняется способностью атомов этих элементов многократно и разнообразно соединяться друг с другом.

Это многообразие обусловлено несколькими ключевыми факторами:

1. Способность атомов образовывать химические связи в различных комбинациях и соотношениях.
Атомы разных элементов могут соединяться друг с другом, образуя молекулы сложных веществ. При этом даже два элемента могут образовать множество различных соединений, вступая в реакцию в разных количественных соотношениях. Например, элементы углерод (C) и кислород (O) образуют как минимум два широко известных оксида: угарный газ ($CO$) и углекислый газ ($CO_2$), которые являются разными веществами с совершенно разными химическими и физическими свойствами.

2. Явление аллотропии.
Один и тот же химический элемент может существовать в виде нескольких простых веществ, которые называются аллотропными модификациями. Эти модификации состоят из атомов одного элемента, но различаются строением (например, числом атомов в молекуле или строением кристаллической решетки) и, как следствие, свойствами. Яркие примеры:

• Углерод (C) существует в виде алмаза, графита, графена, карбина, фуллеренов.
• Кислород (O) образует два простых вещества: кислород ($O_2$) и озон ($O_3$).
• Фосфор (P) известен в виде белого, красного и черного фосфора.

3. Явление изомерии.
Изомерия — это существование соединений (изомеров), имеющих одинаковый атомный состав (то есть одинаковую молекулярную формулу), но разное химическое строение или пространственное расположение атомов. Поскольку свойства вещества определяются его строением, изомеры являются разными веществами. Например, молекулярной формуле $C_4H_{10}$ соответствуют два разных углеводорода: бутан (с линейной цепью атомов углерода) и изобутан (с разветвленной цепью). С увеличением числа атомов в молекуле количество возможных изомеров растет в геометрической прогрессии, что вносит колоссальный вклад в многообразие веществ, особенно в органической химии.

4. Уникальные свойства углерода.
Особое место занимает химия углерода. Его атомы способны образовывать прочные связи друг с другом, формируя длинные цепи (линейные и разветвленные) и циклы. К этим углеродным "скелетам" могут присоединяться атомы других элементов (водорода, кислорода, азота, серы и др.), создавая огромное разнообразие органических соединений, от простейших углеводородов до сложнейших биополимеров, таких как белки и нуклеиновые кислоты.

Таким образом, из ограниченного набора "букв" (химических элементов) природа "составляет" бесконечное множество "слов" и "предложений" (химических веществ) за счет различных способов их соединения.

Ответ: Несоответствие между малым числом химических элементов и огромным количеством веществ объясняется способностью атомов соединяться друг с другом в различных комбинациях и соотношениях, а также такими явлениями, как аллотропия (существование нескольких простых веществ из одного элемента) и изомерия (существование разных веществ с одинаковым атомным составом, но разным строением). Особый вклад вносит уникальная способность атомов углерода образовывать длинные цепи и сложные структуры, что является основой многообразия органических соединений.