Номер 4, страница 146 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян, Остроумов

§ 33. Характеристика элемента по его положению в Периодической системе. Глава 4. Периодический закон и Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева. Строение атома - номер 4, страница 146.

4. Как изменяются радиус атома, окислительные свойства атомов, максимальная валентность, металлические свойства простых веществ в ряду элементов:

а) $Al$ — $Si$ — $P$ — $S$

б) $Ba$ — $Sr$ — $Ca$ — $Mg$

в) $Te$ — $Se$ — $Br$ — $Cl$

г) $Ge$ — $Ga$ — $Al$ — $B$

а) Al — Si — P — S

Элементы алюминий (Al), кремний (Si), фосфор (P) и сера (S) находятся в одном, третьем, периоде периодической системы Д.И. Менделеева. Они расположены в 13, 14, 15 и 16 группах соответственно. В данном ряду происходит движение слева направо по периоду.

Радиус атома: При движении слева направо по периоду число электронных оболочек у атомов остается постоянным (равно 3), но заряд ядра последовательно увеличивается (с +13 у Al до +16 у S). Усиление притяжения электронов к ядру приводит к сжатию электронной оболочки, поэтому радиус атома в этом ряду уменьшается.

Окислительные свойства атомов: Окислительные свойства характеризуют способность атома принимать электроны. С уменьшением радиуса и увеличением заряда ядра атому становится легче притягивать внешние электроны. Следовательно, электроотрицательность и окислительные свойства атомов в ряду Al — Si — P — S усиливаются.

Максимальная валентность: Для элементов главных подгрупп максимальная валентность, как правило, совпадает с номером группы. У Al (13 группа) она равна III, у Si (14 группа) — IV, у P (15 группа) — V, у S (16 группа) — VI. Таким образом, максимальная валентность в этом ряду увеличивается.

Металлические свойства простых веществ: Металлические свойства связаны со способностью атомов отдавать электроны. Так как в ряду Al — Si — P — S способность принимать электроны растет, то способность их отдавать, а значит и металлические свойства, ослабевают. Алюминий — металл, кремний — металлоид, а фосфор и сера — типичные неметаллы.

Ответ: В ряду Al — Si — P — S радиус атома уменьшается, окислительные свойства атомов и максимальная валентность увеличиваются, а металлические свойства простых веществ ослабевают.

б) Ba — Sr — Ca — Mg

Элементы барий (Ba), стронций (Sr), кальций (Ca) и магний (Mg) являются щелочноземельными металлами и находятся в одной, второй, группе (главной подгруппе) периодической системы. В данном ряду происходит движение снизу вверх по группе (от 6-го периода к 3-му).

Радиус атома: При движении вверх по группе уменьшается номер периода, а значит, и число электронных слоев у атомов (с 6 у Ba до 3 у Mg). Это является главным фактором, приводящим к тому, что радиус атома в ряду Ba — Sr — Ca — Mg уменьшается.

Окислительные свойства атомов: С уменьшением радиуса атома валентные электроны находятся ближе к ядру и сильнее притягиваются к нему. Поэтому атому становится труднее отдавать электроны, что ослабляет его восстановительные свойства и, соответственно, усиливает окислительные. Следовательно, окислительные свойства в этом ряду усиливаются.

Максимальная валентность: Все перечисленные элементы находятся во второй группе, поэтому их максимальная (и постоянная) валентность равна II. Таким образом, максимальная валентность не изменяется.

Металлические свойства простых веществ: Металлические свойства наиболее ярко выражены у элементов, которые легко отдают электроны. Так как в ряду Ba — Sr — Ca — Mg способность отдавать электроны уменьшается, то и металлические свойства простых веществ ослабевают. Барий — самый активный металл в этом ряду.

Ответ: В ряду Ba — Sr — Ca — Mg радиус атома уменьшается, окислительные свойства усиливаются, максимальная валентность не изменяется, а металлические свойства простых веществ ослабевают.

в) Te — Se — Br — Cl

Элементы в этом ряду расположены в разных группах и периодах: теллур (Te) — 16 группа, 5 период; селен (Se) — 16 группа, 4 период; бром (Br) — 17 группа, 4 период; хлор (Cl) — 17 группа, 3 период. Общее направление движения в периодической системе — снизу вверх и слева направо, то есть в сторону усиления неметаллических свойств.

Радиус атома: При переходе от Te к Se (вверх по группе) радиус уменьшается. При переходе от Se к Br (вправо по периоду) радиус уменьшается. При переходе от Br к Cl (вверх по группе) радиус также уменьшается. Таким образом, в ряду Te — Se — Br — Cl радиус атома последовательно уменьшается.

Окислительные свойства атомов: Движение вверх по группе и вправо по периоду ведет к увеличению электроотрицательности, так как радиус атома уменьшается, а притяжение валентных электронов к ядру усиливается. Способность атомов принимать электроны растет, следовательно, окислительные свойства усиливаются.

Максимальная валентность: Максимальная валентность для Te и Se (16 группа) равна VI. Для Br и Cl (17 группа) она равна VII. Таким образом, в ряду Te → Se валентность не меняется, а при переходе Se → Br она увеличивается с VI до VII. В целом по ряду максимальная валентность увеличивается.

Металлические свойства простых веществ: В данном ряду мы движемся от металлоида (Te) к типичным неметаллам (Se) и далее к активным неметаллам-галогенам (Br, Cl). Способность отдавать электроны падает, поэтому металлические свойства ослабевают, а неметаллические, соответственно, усиливаются.

Ответ: В ряду Te — Se — Br — Cl радиус атома уменьшается, окислительные свойства и максимальная валентность увеличиваются, а металлические свойства ослабевают.

г) Ge — Ga — Al — B

Элементы в этом ряду расположены в разных группах и периодах: германий (Ge) — 14 группа, 4 период; галлий (Ga) — 13 группа, 4 период; алюминий (Al) — 13 группа, 3 период; бор (B) — 13 группа, 2 период. Движение в ряду происходит сначала влево по 4-му периоду (от Ge к Ga), а затем вверх по 13-й группе (от Ga к B).

Радиус атома: При переходе Ge → Ga (вправо-налево по периоду) радиус увеличивается. При движении вверх по группе от Ga к Al радиус также увеличивается (это аномалия, связанная с d-сжатием у галлия), а затем от Al к B радиус резко уменьшается. Таким образом, в ряду Ge → Ga → Al радиус увеличивается, а при переходе Al → B он уменьшается. Общая тенденция изменяется неоднозначно (сначала увеличивается, потом уменьшается).

Окислительные свойства атомов: Электроотрицательность (а с ней и окислительные свойства) изменяется следующим образом: Ge(2.01) → Ga(1.81) → Al(1.61) → B(2.04). Свойства сначала ослабевают при переходе от Ge к Al, а затем резко усиливаются при переходе к B. Таким образом, общая тенденция в ряду — сначала ослабевают, а затем усиливаются.

Максимальная валентность: Максимальная валентность для Ge (14 группа) равна IV. Для Ga, Al и B (13 группа) она равна III. Таким образом, в ряду максимальная валентность сначала уменьшается (с IV до III), а затем не изменяется.

Металлические свойства простых веществ: Металлические свойства обратно зависимы от электроотрицательности. В ряду Ge → Ga → Al они усиливаются (германий — металлоид, галлий и алюминий — металлы). При переходе Al → B свойства резко ослабевают (бор — неметалл/металлоид). Таким образом, металлические свойства сначала усиливаются, а затем ослабевают.

Ответ: В ряду Ge — Ga — Al — B свойства изменяются сложно: радиус атома сначала увеличивается, затем уменьшается; окислительные свойства сначала ослабевают, затем усиливаются; максимальная валентность сначала уменьшается, затем не изменяется; металлические свойства сначала усиливаются, затем ослабевают.