Страница 26 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

• Как формулируется периодический закон?

Периодический закон, открытый великим русским учёным Д. И. Менделеевым в 1869 году, является фундаментальным законом природы. Он устанавливает связь между свойствами химических элементов и их основной характеристикой. Существует историческая и современная формулировки этого закона.

Историческая формулировка

Д. И. Менделеев, работая над систематизацией элементов, расположил их в порядке возрастания атомных весов (как тогда называли относительные атомные массы). Он обнаружил, что свойства элементов и их соединений периодически повторяются. На основе этого наблюдения он сформулировал закон:

Свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины атомных весов элементов.

Эта формулировка позволила создать первую периодическую систему, предсказать существование новых элементов и исправить атомные массы некоторых уже известных.

Современная формулировка

В начале XX века, после открытия сложного строения атома, было установлено, что фундаментальной характеристикой элемента является не его атомная масса, а заряд ядра его атома, который равен числу протонов в ядре и совпадает с порядковым (атомным) номером элемента в Периодической системе. Работы физика Генри Мозли окончательно подтвердили, что именно заряд ядра определяет химические свойства элемента.

Это открытие позволило усовершенствовать формулировку закона и устранить некоторые несоответствия в таблице Менделеева (например, расположение аргона (Ar) перед калием (K), несмотря на то, что атомная масса Ar больше). Современная формулировка звучит так:

Свойства химических элементов, а также формы и свойства образуемых ими простых веществ и соединений находятся в периодической зависимости от величин зарядов ядер их атомов.

Таким образом, периодическое изменение свойств объясняется периодическим повторением строения внешних электронных оболочек атомов при увеличении заряда их ядер.

Ответ: свойства химических элементов, а также формы и свойства образуемых ими простых веществ и соединений находятся в периодической зависимости от величин зарядов ядер их атомов.

• Какие соединения называют щелочами?

Какие соединения называют щелочами?

Щелочами называют хорошо растворимые в воде основания. С точки зрения химического строения, щелочи — это гидроксиды, образованные щелочными металлами и некоторыми щелочноземельными металлами.

1. Щелочные металлы — это элементы I группы главной подгруппы Периодической системы Д.И. Менделеева: литий ($Li$), натрий ($Na$), калий ($K$), рубидий ($Rb$), цезий ($Cs$). Все их гидроксиды являются сильными основаниями и хорошо растворимы в воде, то есть являются щелочами (например, $NaOH$, $KOH$).

2. Щелочноземельные металлы — это элементы II группы главной подгруппы. К щелочам относят гидроксиды кальция ($Ca$), стронция ($Sr$) и бария ($Ba$). Гидроксид магния ($Mg(OH)_2$) малорастворим в воде, поэтому его обычно не относят к щелочам.

Основное свойство щелочей — их способность диссоциировать (распадаться) в водном растворе на ионы: катион металла и гидроксид-анион ($OH^-$). Например, диссоциация гидроксида калия:
$KOH \rightarrow K^+ + OH^-$

Именно наличие гидроксид-ионов ($OH^-$) в растворе обуславливает их сильные основные (щелочные) свойства: высокий pH (больше 7), мылкость на ощупь, изменение окраски индикаторов (лакмус синеет, фенолфталеин становится малиновым), а также высокую химическую активность.

Ответ: Щелочи — это растворимые в воде основания. К ним относятся гидроксиды щелочных металлов (например, $NaOH$, $KOH$) и щелочноземельных металлов, начиная с кальция (например, $Ca(OH)_2$, $Ba(OH)_2$).

• В чём заключается донорно-акцепторный механизм образования ковалентной связи?

Ковалентная связь может образовываться двумя основными способами: по обменному и по донорно-акцепторному механизму.

Донорно-акцепторный механизм — это способ образования ковалентной связи, при котором общая электронная пара возникает за счёт пары электронов одного атома (или иона) и свободной орбитали другого атома (или иона). В отличие от обменного механизма, где каждый атом предоставляет по одному электрону, здесь один участник предоставляет всю пару.

В этом процессе участвуют два типа частиц:

1. Донор — это частица (атом, молекула или ион), которая имеет неподелённую (свободную) пару валентных электронов и предоставляет её для образования связи.

2. Акцептор — это частица (атом, молекула или ион), которая имеет свободную (вакантную) орбиталь и принимает на неё электронную пару от донора.

Важно подчеркнуть, что после того, как связь образовалась, она становится обычной ковалентной связью и ничем не отличается от тех, что образованы по обменному механизму. Все ковалентные связи в получившейся молекуле или ионе становятся равноценными.

Пример: образование иона аммония $NH_4^+$

Этот процесс происходит при взаимодействии молекулы аммиака ($NH_3$) и иона водорода ($H^+$).

• Молекула аммиака ($NH_3$) выступает в роли донора. У атома азота есть одна неподелённая электронная пара.
• Ион водорода ($H^+$), или протон, является акцептором, так как у него есть вакантная 1s-орбиталь.

Схематически реакцию можно представить так:

$H_3N: + H^+ \rightarrow [H_3N \rightarrow H]^+$

Атом азота предоставляет свою электронную пару для образования новой связи с ионом водорода. В результате образуется ион аммония $[NH_4]^+$, в котором все четыре связи $N-H$ абсолютно одинаковы.

Ответ: Донорно-акцепторный механизм заключается в образовании ковалентной связи за счёт электронной пары одной частицы (донора) и свободной орбитали другой частицы (акцептора). Донор предоставляет пару электронов, а акцептор — "место" для неё, в результате чего возникает общая электронная пара, удерживающая частицы вместе.