Страница 23 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

• Как называют процесс присоединения атомом электронов? процесс отдачи электронов?

Процесс присоединения атомом электронов

Процесс, в ходе которого атом, ион или молекула присоединяет электроны, называется восстановлением. В результате этого процесса степень окисления частицы (атома или иона) понижается. Частица, которая присоединяет электроны, выступает в роли окислителя.

Например, нейтральный атом кислорода присоединяет два электрона и превращается в отрицательно заряженный ион (анион) с зарядом -2:

$O + 2e^- \rightarrow O^{2-}$

При этом степень окисления кислорода изменяется с 0 до -2.

Ответ: восстановление.

Процесс отдачи электронов

Процесс, в ходе которого атом, ион или молекула отдает электроны, называется окислением. В результате этого процесса степень окисления частицы повышается. Частица, которая отдает электроны, выступает в роли восстановителя.

Например, нейтральный атом кальция отдает два электрона и превращается в положительно заряженный ион (катион) с зарядом +2:

$Ca - 2e^- \rightarrow Ca^{2+}$

При этом степень окисления кальция изменяется с 0 до +2.

Ответ: окисление.

• Какие элементы называют f-элементами?

Какие элементы называют f-элементами?

f-элементами называют группу химических элементов, у атомов которых происходит последовательное заполнение электронами f-подуровня. Этот f-подуровень относится к пред-предвнешнему электронному слою, то есть к слою с главным квантовым числом $n-2$, где $n$ – номер периода (номер внешнего электронного слоя). Все f-элементы являются металлами и располагаются в 6-м и 7-м периодах периодической системы.

Семейство f-элементов включает в себя два ряда по 14 элементов в каждом:

1. Лантаноиды. Это элементы 6-го периода с атомными номерами от 58 (церий, Ce) до 71 (лютеций, Lu). В периодической таблице они следуют за лантаном (La). У атомов лантаноидов происходит заполнение 4f-подуровня. Общая электронная конфигурация их валентных и предвалентных электронов может быть представлена как $4f^{1-14}5d^{0-1}6s^2$. Лантаноиды обладают очень схожими химическими свойствами, что объясняется одинаковым строением внешних электронных оболочек их атомов.

2. Актиноиды. Это элементы 7-го периода с атомными номерами от 90 (торий, Th) до 103 (лоуренсий, Lr). Они следуют за актинием (Ac). У атомов актиноидов происходит заполнение 5f-подуровня. Их общая электронная конфигурация: $5f^{0-14}6d^{0-2}7s^2$. Все элементы этого семейства радиоактивны.

В большинстве вариантов периодической таблицы лантаноиды и актиноиды выносят в две отдельные строки под основной частью. Это делают для сохранения компактности таблицы и для того, чтобы не разрывать группы элементов со схожими свойствами (например, d-элементы).

Ответ: f-элементами называют химические элементы, у которых происходит заполнение электронами f-подуровня предвнешнего ($n-2$) электронного слоя. К f-элементам относятся два семейства: лантаноиды (14 элементов 6-го периода с порядковыми номерами 58–71) и актиноиды (14 элементов 7-го периода с порядковыми номерами 90–103).

• Вспомните из курса физики, что называют периодом полураспада.

Период полураспада (обозначается символами $T$ или $T_{1/2}$) — это физическая величина, которая характеризует скорость радиоактивного распада. Она представляет собой промежуток времени, в течение которого число радиоактивных ядер в образце уменьшается в среднем в два раза.

Это фундаментальная и постоянная характеристика для каждого конкретного радиоактивного изотопа. Важно понимать, что распад отдельного ядра — это случайное событие, и невозможно предсказать, когда именно оно произойдет. Однако для большого ансамбля ядер период полураспада является статистически достоверной величиной. Он не зависит от внешних условий, таких как температура, давление, или от того, в какое химическое соединение входит данный атом.

Уменьшение числа нераспавшихся ядер со временем описывается законом радиоактивного распада. Математически он выражается следующей формулой:
$N(t) = N_0 \cdot 2^{-\frac{t}{T_{1/2}}}$
где:
$N(t)$ — число нераспавшихся ядер, оставшихся к моменту времени $t$;
$N_0$ — начальное число ядер в момент времени $t=0$;
$t$ — прошедшее время;
$T_{1/2}$ — период полураспада.

Таким образом, по истечении одного периода полураспада ($t = T_{1/2}$) от исходного количества ядер останется половина ($N = N_0/2$). По истечении двух периодов полураспада ($t = 2T_{1/2}$) — четверть ($N = N_0/4$), трех периодов — одна восьмая ($N = N_0/8$), и так далее.

Ответ: Период полураспада — это время, за которое число радиоактивных ядер в образце уменьшается в два раза.

• Что такое $\alpha$-частица?

Что такое α-частица?

Альфа-частица (α-частица) — это положительно заряженная частица, которая испускается некоторыми радиоактивными атомными ядрами в процессе альфа-распада. По своему составу α-частица полностью идентична ядру атома гелия-4.

Она состоит из двух протонов и двух нейтронов, которые прочно связаны между собой сильным ядерным взаимодействием. Вследствие этого её зарядовое число равно $Z=2$, а массовое число (общее число протонов и нейтронов) равно $A=4$. Символически альфа-частицу обозначают греческой буквой α или как ядро гелия: $^{4}_{2}\text{He}$ или $^{4}_{2}\text{He}^{2+}$.

Ключевые свойства α-частицы:
1. Заряд: α-частица имеет положительный заряд $+2e$, где $e$ — элементарный заряд. Этот заряд обусловлен наличием двух протонов при отсутствии электронов.
2. Ионизирующая способность: Она обладает очень высокой ионизирующей способностью. Пролетая через вещество, α-частица из-за своего большого заряда и относительно малой скорости эффективно выбивает электроны из атомов и молекул среды, создавая большое количество ионов на единицу длины своего пути.
3. Проникающая способность: У α-частиц очень низкая проникающая способность. Из-за интенсивного взаимодействия с веществом они быстро теряют свою энергию. Пробег α-частиц в воздухе составляет всего несколько сантиметров, а для их полной остановки достаточно листа бумаги или даже внешнего слоя кожи человека.

Исторически α-частицы сыграли важнейшую роль в становлении ядерной физики. Именно с их помощью Эрнест Резерфорд в своих знаменитых опытах по рассеянию на золотой фольге в 1911 году открыл существование атомного ядра и предложил планетарную модель атома.

Ответ: Альфа-частица — это ядро атома гелия ($^{4}_{2}\text{He}$), состоящее из двух протонов и двух нейтронов, которое испускается при альфа-распаде некоторых радиоактивных элементов.