Вопрос ✔, страница 144 - 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 - страница 144.

Периодический закон и Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева позволяют прогнозировать свойства элементов и образованных ими веществ. Каким образом?

Периодический закон, сформулированный Д. И. Менделеевым, гласит, что свойства химических элементов, а также формы и свойства их соединений находятся в периодической зависимости от величины заряда их атомных ядер. Периодическая система является графическим выражением этого закона, и её структура, основанная на положении элемента, позволяет делать точные прогнозы.

Прогнозирование свойств основано на следующих принципах:

1. Положение элемента в группе (вертикальном столбце)
Элементы, расположенные в одной группе, имеют одинаковое строение внешнего электронного уровня (одинаковое число валентных электронов). Это обуславливает сходство их химических свойств.
• Сходство свойств: Зная свойства одного элемента в группе, можно с большой долей вероятности предсказать свойства других. Например, все щелочные металлы (I группа, главная подгруппа) — литий (Li), натрий (Na), калий (K) — являются сильными восстановителями, бурно реагируют с водой, образуя щёлочи ($ROH$), и имеют высшую степень окисления +1.
• Прогнозирование формул соединений: По номеру группы можно определить высшую степень окисления элемента (для большинства элементов главных подгрупп она равна номеру группы) и, следовательно, составить формулы его соединений. Например, для всех элементов IV группы (углерод C, кремний Si, германий Ge) формула высшего оксида — $ЭO_2$. Для неметаллов IV-VII групп можно также предсказать формулу летучего водородного соединения по правилу $ЭН_{8-N}$, где N — номер группы. Например, для серы (S, VI группа) это будет $H_2S$, а для хлора (Cl, VII группа) — $HCl$.

2. Положение элемента в периоде (горизонтальном ряду)
В периоде с ростом порядкового номера элемента (заряда ядра) происходит постепенное и закономерное изменение свойств, так как увеличивается число электронов на внешнем уровне при неизменном числе электронных слоев.
• Изменение характера элементов и их соединений: Слева направо в периоде металлические свойства ослабевают, а неметаллические усиливаются. Например, в 3-м периоде натрий (Na) — типичный металл, его оксид $Na_2O$ и гидроксид $NaOH$ — сильные основания. Далее следует амфотерный алюминий (Al) с оксидом $Al_2O_3$. В конце периода находится хлор (Cl) — типичный неметалл, чей высший оксид $Cl_2O_7$ и соответствующая ему кислота $HClO_4$ обладают ярко выраженными кислотными свойствами.
• Изменение атомных характеристик: В периоде слева направо уменьшается радиус атомов и увеличивается их электроотрицательность. Это позволяет сравнивать реакционную способность элементов и прочность химических связей в их соединениях.

3. Прогнозирование свойств неоткрытых элементов
Исторически самым ярким подтверждением прогностической силы периодического закона стала способность Д. И. Менделеева предсказать существование и детально описать свойства ещё не открытых на тот момент элементов. Он оставил в таблице пустые клетки и на основе свойств соседних элементов (по группе и по периоду) описал будущие элементы, которые он назвал эка-алюминий (позже открытый галлий, Ga), эка-бор (скандий, Sc) и эка-кремний (германий, Ge). Его прогнозы относительно их атомных масс, плотности, температур плавления, а также формул и свойств их оксидов и хлоридов оказались поразительно точными.

Ответ: Периодический закон и система позволяют прогнозировать свойства элементов и их соединений, потому что свойства определяются строением атома (конкретно — числом валентных электронов), которое периодически повторяется с ростом заряда ядра. Положение элемента в таблице (в периоде и группе) является ключом к пониманию строения его атома. Зная закономерности изменения свойств по группе (где они схожи) и по периоду (где они изменяются предсказуемо), можно охарактеризовать любой элемент и его соединения, сравнивая их со свойствами его "соседей" по таблице.