Номер В, страница 115 - гдз по химии 8 класс учебник Усманова, Сакарьянова

B

1. Какие элементы образуют летучие водородные соединения?

2. Как изменяются металлические и неметаллические свойства по группам и периодам?

3. Определите объемные и массовые отношения газов синтеза галогеноводородов (НГ).

1. Как образуются ионы щелочных металлов и галогенов?

Атомы химических элементов стремятся к завершению своего внешнего электронного уровня, чтобы достичь стабильной электронной конфигурации, подобной конфигурации благородных газов. Это достигается путем отдачи или присоединения электронов.

Щелочные металлы — это элементы IА группы Периодической системы (например, Li, Na, K). На их внешнем электронном уровне находится всего один электрон ($ns^1$). Чтобы достичь стабильности, им энергетически выгоднее отдать этот электрон. В результате атом теряет один отрицательный заряд и превращается в положительно заряженный ион — катион — с зарядом +1. Например, образование иона натрия:

$Na^0 - 1e^- \rightarrow Na^+$

Галогены — это элементы VIIA группы (например, F, Cl, Br). На их внешнем электронном уровне находится семь электронов ($ns^2np^5$). Для завершения уровня до стабильных восьми электронов им не хватает одного электрона. Поэтому галогены легко принимают один электрон. В результате атом приобретает один дополнительный отрицательный заряд и превращается в отрицательно заряженный ион — анион — с зарядом -1. Например, образование иона хлора:

$Cl^0 + 1e^- \rightarrow Cl^-$

Ответ: Ионы щелочных металлов (катионы $M^+$) образуются при отдаче одного валентного электрона, а ионы галогенов (анионы $X^-$) — при присоединении одного электрона для завершения внешнего электронного уровня.

2. Дайте характеристику щелочных металлов по группе.

Щелочные металлы — это химические элементы главной подгруппы I группы (IА группы) Периодической системы Д. И. Менделеева: литий (Li), натрий (Na), калий (K), рубидий (Rb), цезий (Cs) и франций (Fr).

Общие свойства и их изменение по группе сверху вниз (от Li к Fr):

• Строение атома: Все щелочные металлы имеют на внешнем энергетическом уровне один s-электрон (общая электронная формула $ns^1$).

• Физические свойства: Это мягкие, лёгкие, серебристо-белые металлы с низкой температурой плавления и кипения, которые уменьшаются с ростом атомного номера.

• Атомный радиус: Увеличивается, так как с каждым следующим элементом добавляется новый электронный слой.

• Энергия ионизации: Уменьшается. Внешний электрон становится всё дальше от ядра и слабее с ним связан, поэтому его легче оторвать.

• Электроотрицательность: Уменьшается. Это самые электроположительные элементы в своих периодах.

• Восстановительные свойства и химическая активность: Усиливаются. Чем легче атом отдает свой валентный электрон, тем он химически активнее. Реакции с водой, кислородом и другими неметаллами становятся всё более бурными от лития к цезию.

• Степень окисления: Во всех соединениях проявляют постоянную степень окисления +1.

• Химические свойства: Легко реагируют с неметаллами (например, с галогенами, образуя соли), бурно реагируют с водой с образованием щёлочи (гидроксида) и выделением водорода. Хранятся под слоем керосина или в инертной атмосфере из-за высокой активности.

Ответ: Щелочные металлы (IА группа) — это очень активные металлы, имеющие один валентный электрон. С увеличением порядкового номера в группе их атомный радиус, химическая активность и восстановительные свойства увеличиваются, а энергия ионизации и электроотрицательность уменьшаются.

3. Какие естественные семейства элементов вам известны? Укажите их место в Периодической системе Д. И. Менделеева. Что их объединяет?

Естественные семейства — это группы элементов, обладающих сходными физическими и химическими свойствами. Сходство свойств обусловлено одинаковым строением внешнего электронного уровня их атомов.

Примеры естественных семейств:

1. Щелочные металлы.

• Место в ПС: Главная подгруппа I группы (IА группа), за исключением водорода.

• Что объединяет: Наличие одного электрона на внешней s-орбитали ($ns^1$). Это определяет их общие свойства: низкая электроотрицательность, высокая восстановительная активность, валентность и степень окисления +1 в соединениях, образование сильных оснований (щелочей).

2. Галогены.

• Место в ПС: Главная подгруппа VII группы (VIIA группа).

• Что объединяет: Наличие семи электронов на внешнем уровне ($ns^2np^5$). Это обуславливает их общие свойства: высокая электроотрицательность, сильные окислительные свойства, образование простых двухатомных молекул ($F_2$, $Cl_2$ и т.д.), образование летучих водородных соединений и сильных кислот (кроме HF).

3. Щелочноземельные металлы.

• Место в ПС: Главная подгруппа II группы (IIA группа), начиная с кальция (Ca, Sr, Ba, Ra).

• Что объединяет: Наличие двух электронов на внешней s-орбитали ($ns^2$). Они являются активными металлами (хотя и менее активными, чем щелочные), проявляют степень окисления +2, образуют основания, которые также являются щелочами (кроме менее растворимых Be(OH)₂ и Mg(OH)₂).

4. Благородные (инертные) газы.

• Место в ПС: Главная подгруппа VIII группы (VIIIA группа).

• Что объединяет: Полностью завершенный внешний электронный уровень ($ns^2np^6$, у гелия — $1s^2$). Эта стабильная конфигурация объясняет их химическую инертность — они практически не вступают в химические реакции.

Ответ: Известны семейства щелочных металлов (IA группа), щелочноземельных металлов (IIA группа), галогенов (VIIA группа), благородных газов (VIIIA группа). Их место в ПС определяется номером группы. Объединяет элементы одного семейства схожее строение внешнего электронного уровня, что и является причиной их сходных химических свойств.