Номер С, страница 14 - гдз по химии 8 класс учебник Усманова, Сакарьянова

C

1. Сколько электронов, протонов и нейтронов в ионах: $Na^+$, $Al^{3+}$, $Mg^{2+}$?

2. Допишите электронные переходы в следующих превращениях:

$S^0 \to S^{2-}$, $P^0 \to P^{3-}$, $Cl^0 \to Cl^{1-}$

3. Определите заряды ионов, которые образуются в результате следующих превращений:

$Cl^0 \xrightarrow{-1e} Cl^?$, $Cl^0 \xrightarrow{+1e} Cl^?$, $S^{2-} \xrightarrow{-2e} S^?$

1. Как образуются ионы?

Ионы образуются из электрически нейтральных атомов или молекул в результате процесса, называемого ионизацией. Атом или молекула являются нейтральными, поскольку число положительно заряженных протонов в ядре (ядрах) равно числу отрицательно заряженных электронов на орбиталях. Ион образуется, когда атом или молекула теряет или приобретает один или несколько электронов.

1. Образование положительного иона (катиона): Если атом отдает один или несколько электронов со своей внешней электронной оболочки, то количество протонов в ядре становится больше, чем количество оставшихся электронов. В результате атом приобретает положительный электрический заряд. Например, атом натрия (Na), потеряв один электрон ($e^-$), превращается в положительно заряженный ион натрия $Na^+$: $Na - e^- \rightarrow Na^+$.

2. Образование отрицательного иона (аниона): Если атом присоединяет к себе один или несколько электронов, то общее число электронов становится больше числа протонов в ядре. В результате атом приобретает отрицательный электрический заряд. Например, атом хлора (Cl), присоединив один электрон, превращается в отрицательно заряженный ион хлора (хлорид-ион) $Cl^-$: $Cl + e^- \rightarrow Cl^-$.

Ионизация может происходить под воздействием высокой температуры, излучения, электрического поля или в ходе химических реакций.

Ответ: Ионы образуются, когда нейтральные атомы или молекулы теряют или приобретают электроны, в результате чего они становятся электрически заряженными частицами.

2. Чем отличаются ионы от атомов и молекул?

Основное и принципиальное отличие ионов от атомов и молекул заключается в наличии у ионов электрического заряда, в то время как атомы и молекулы в своем обычном состоянии электрически нейтральны.

• Заряд: Атомы и молекулы имеют равное количество протонов и электронов, поэтому их суммарный заряд равен нулю. Ионы — это заряженные частицы, так как у них число протонов не равно числу электронов. Положительные ионы (катионы) имеют недостаток электронов, а отрицательные ионы (анионы) — их избыток.
• Химические свойства: Наличие заряда кардинально меняет химические свойства частицы. Ионы, как правило, более реакционноспособны, чем соответствующие им нейтральные атомы.
• Физические свойства: Из-за наличия заряда ионы взаимодействуют с электрическими и магнитными полями — они отклоняются при движении в них. Нейтральные атомы и молекулы на такие поля не реагируют (или реагируют очень слабо).
• Размер: Как правило, катион меньше соответствующего ему нейтрального атома, так как при потере электронов уменьшается электронная оболочка. Анион, наоборот, обычно больше своего нейтрального атома, потому что дополнительный электрон усиливает отталкивание в электронной оболочке, заставляя ее расширяться.

Ответ: Ионы отличаются от атомов и молекул наличием электрического заряда, что приводит к различиям в их химических и физических свойствах, а также в размере.

3. Ионы каких элементов заряжены положительно?

Положительно заряженные ионы (катионы) образуют те элементы, атомы которых склонны отдавать электроны со своей внешней электронной оболочки. В первую очередь это металлы.

Атомы металлов имеют на внешнем энергетическом уровне небольшое количество электронов (обычно от 1 до 3), и им энергетически выгоднее отдать эти электроны, чтобы достичь устойчивой электронной конфигурации, чем присоединять недостающие до полного заполнения оболочки.

Примеры элементов, образующих положительные ионы:

• Щелочные металлы (I группа): литий ($Li^+$), натрий ($Na^+$), калий ($K^+$). Они отдают 1 электрон.
• Щелочноземельные металлы (II группа): магний ($Mg^{2+}$), кальций ($Ca^{2+}$). Они отдают 2 электрона.
• Другие металлы, например, алюминий (III группа), который образует ион $Al^{3+}$, отдавая 3 электрона.
• Переходные металлы: железо ($Fe^{2+}$, $Fe^{3+}$), медь ($Cu^+$, $Cu^{2+}$), цинк ($Zn^{2+}$) и многие другие.

Также положительный ион $H^+$ (протон) образует водород. Кроме того, существуют сложные катионы, состоящие из атомов неметаллов, например, ион аммония $NH_4^+$.

Ответ: Положительно заряженные ионы образуют преимущественно элементы-металлы (например, натрий, кальций, железо, алюминий).