Номер 8, страница 49 - гдз по химии 7 класс учебник Еремин, Дроздов

Глава 1. От атома до вещества. §7. Структура Периодической системы. Вопросы и задания - номер 8, страница 49.

Условие.

8. Как вы думаете, появится ли когда-нибудь в периодической таблице восьмой период? Приведите свои соображения.

Решение.

Решение 2.

Вопрос о существовании восьмого периода периодической таблицы является одним из самых интригующих в современной химии и ядерной физике. На сегодняшний день седьмой период таблицы полностью завершен элементом с атомным номером 118 — оганесоном (Og). Соответственно, гипотетические элементы 119 и 120, если они будут синтезированы, должны будут начать восьмой период.

С точки зрения квантовой механики и принципа Ауфбау (правила Клечковского), структура восьмого периода предсказывается достаточно четко. После заполнения 7p-подуровня у оганесона, электроны у следующих элементов должны начать заполнять новые энергетические уровни и подуровни в следующей последовательности:

• 8s-подуровень (элементы 119 и 120, аналоги щелочных и щелочноземельных металлов);

• 5g-подуровень (появление нового g-блока из 18 элементов, с 121 по 138);

• 6f-подуровень (аналоги лантаноидов и актиноидов, 14 элементов);

• 7d-подуровень (переходные металлы, 10 элементов);

• 8p-подуровень (постпереходные металлы, металлоиды и благородный газ, 6 элементов).

Таким образом, теоретически восьмой период может содержать $2 + 18 + 14 + 10 + 6 = 50$ элементов. Модели расширенной периодической таблицы, включающие g-блок, были предложены еще Гленном Сиборгом.

Однако, несмотря на теоретическую возможность, на пути к открытию элементов восьмого периода стоят колоссальные трудности.

Основная проблема — это ядерная нестабильность. С ростом числа протонов (атомного номера $Z$) в ядре резко возрастает сила электростатического отталкивания между ними. Сильное ядерное взаимодействие, которое удерживает нуклоны вместе, является короткодействующим и не может бесконечно компенсировать это отталкивание. В результате сверхтяжелые ядра становятся чрезвычайно нестабильными и распадаются за ничтожно малые доли секунды (микро- или наносекунды).

Надежда ученых связана с концепцией "острова стабильности". Теория предсказывает, что ядра с определенным ("магическим") числом протонов и нейтронов могут обладать значительно большим временем жизни. Один из таких островов предсказывался в районе элемента 114, и действительно, синтезированные изотопы оказались несколько стабильнее своих соседей. Следующий предполагаемый "остров" может находиться в районе $Z=120$ или $Z=126$ и "магического" числа нейтронов $N=184$, но достичь его экспериментально — сверхсложная задача.

Другим важным фактором являются релятивистские эффекты. В атомах с очень большим зарядом ядра ($Z > 100$) электроны движутся со скоростями, сравнимыми со скоростью света. Это сильно изменяет электронную структуру: s- и p-орбитали сжимаются, а d- и f-орбитали расширяются. В результате может нарушиться привычный порядок заполнения оболочек, а химические свойства перестанут четко следовать периодическим закономерностям.

Наконец, существуют огромные трудности синтеза. Новые элементы получают в ускорителях путем слияния ядер. Вероятность такой реакции крайне мала и падает с ростом заряда синтезируемого ядра. Для создания элементов 8-го периода требуются пучки ионов и мишени, которые сами по себе являются редкими, дорогими и радиоактивными.

Научные группы по всему миру (в Дубне, Дармштадте, Японии) ведут активную работу по синтезу 119-го и 120-го элементов. Их успешный синтез и подтверждение официально откроют восьмой период. Таким образом, появление восьмого периода в таблице — это, скорее всего, вопрос времени и технологического прогресса. Однако на первых порах это может быть чисто формальное добавление, так как из-за чрезвычайно малого времени жизни этих элементов изучить их химические свойства (что и является основой их положения в таблице) будет практически невозможно.

Ответ: Да, весьма вероятно, что восьмой период появится в периодической таблице, так как ученые целенаправленно работают над синтезом элементов 119 и 120, которые должны его начать. Теоретические модели предсказывают его структуру, включающую новый g-блок. Главным препятствием является крайняя нестабильность ядер сверхтяжелых элементов, из-за которой их время жизни может быть чрезвычайно малым (доли секунды). Это делает их синтез и, в особенности, изучение химических свойств, невероятно сложной задачей. Поэтому, даже если восьмой период будет открыт, его элементы могут еще долго оставаться неизученными в химическом плане.