Страница 128 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян, Остроумов

Возьмите 20 карточек, на которых записаны символы первых двадцати химических элементов Периодической системы с указанием относительной атомной массы, характера простого вещества (металла или неметалла) и формулы высших оксида и гидроксида (основания, кислородсодержащей кислоты или амфотерного гидроксида). Расположите карточки в один горизонтальный ряд в порядке возрастания относительной атомной массы элементов и проанализируйте его. В отличие от монотонно возрастающей атомной массы, свойства элементов в полученном ряду изменяются периодически. Расположите карточки элементов со сходными свойствами друг под другом. Почему карточки «Калий» и «Аргон» нарушают порядок возрастания относительной атомной массы элементов (калий имеет меньшее значение относительной атомной массы, чем аргон)?

Почему карточки «Калий» и «Аргон» нарушают порядок возрастания относительной атомной массы элементов (калий имеет меньшее значение относительной атомной массы, чем аргон)?

В современной периодической системе химические элементы расположены в порядке возрастания их атомного номера (заряда ядра атома, $Z$), а не относительной атомной массы ($A_r$). Свойства элементов находятся в периодической зависимости именно от атомного номера. Однако в большинстве случаев с ростом атомного номера растет и относительная атомная масса. Пара аргон-калий является одним из нескольких известных исключений из этого правила.

Рассмотрим данные для этих двух элементов:

• Аргон (Ar): атомный номер $Z = 18$. Относительная атомная масса $A_r(\text{Ar}) \approx 39,948$.
• Калий (K): атомный номер $Z = 19$. Относительная атомная масса $A_r(\text{K}) \approx 39,098$.

Как видно, калий следует за аргоном в периодической таблице, так как его атомный номер больше ($19 > 18$). Однако его относительная атомная масса меньше, чем у аргона ($39,098 < 39,948$).

Причина этого явления кроется в изотопном составе данных элементов. Относительная атомная масса, указываемая в таблице Менделеева, — это средневзвешенное значение масс всех природных изотопов элемента с учётом их распространенности в природе.

1. Изотопный состав аргона. Природный аргон состоит в основном из трёх изотопов. Подавляющая часть (около 99,6%) приходится на тяжёлый изотоп $^{40}\text{Ar}$. Этот изотоп образуется в результате радиоактивного распада изотопа калия $^{40}\text{K}$, который в больших количествах содержался в земной коре.
2. Изотопный состав калия. Природный калий также состоит из нескольких изотопов, но его самым распространённым изотопом (около 93,3%) является более лёгкий $^{39}\text{K}$.

Таким образом, из-за огромного преобладания тяжёлого изотопа $^{40}\text{Ar}$ в природной смеси, средняя атомная масса аргона оказывается выше, чем у калия, у которого преобладает более лёгкий изотоп $^{39}\text{K}$.

Именно поэтому, располагая элементы по их химическим свойствам (калий — щелочной металл, а аргон — инертный газ), что соответствует порядку их атомных номеров, мы наблюдаем это «нарушение» в порядке возрастания атомных масс.

Ответ: Порядок расположения элементов в периодической системе определяется их атомным номером (числом протонов), а не относительной атомной массой. Относительная атомная масса калия ($A_r \approx 39,1$) меньше, чем у аргона ($A_r \approx 39,9$), из-за особенностей их изотопного состава. В природе преобладает лёгкий изотоп калия ($^{39}\text{K}$) и тяжёлый изотоп аргона ($^{40}\text{Ar}$), что и приводит к такому соотношению их средних атомных масс.