Номер 10, страница 111 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

10. Объясните, почему заряд атомных ядер элементов в Периодической системе Д. И. Менделеева возрастает монотонно, а их свойства изменяются периодически.

Решение

Возрастание заряда атомных ядер и периодичность свойств элементов являются следствием фундаментальных принципов строения атома и организации Периодической системы.

Заряд атомного ядра определяется количеством протонов в нём. В Периодической системе все элементы расположены в порядке строгого возрастания их атомного номера ($Z$), который как раз и равен числу протонов в ядре. При переходе от одного элемента к следующему (например, от водорода, $Z=1$, к гелию, $Z=2$, или от хлора, $Z=17$, к аргону, $Z=18$) число протонов в ядре увеличивается ровно на единицу. Этот последовательный, пошаговый прирост числа протонов и обуславливает монотонное (неубывающее) возрастание заряда ядра по всей таблице Менделеева.

В отличие от заряда ядра, химические и физические свойства элементов определяются в первую очередь строением их электронных оболочек, а именно конфигурацией валентных электронов — электронов на самом внешнем энергетическом уровне. Согласно квантовой механике, электроны в атоме занимают определенные энергетические уровни (слои), каждый из которых может вместить ограниченное число электронов. По мере увеличения атомного номера и, соответственно, общего числа электронов в нейтральном атоме, происходит последовательное заполнение этих уровней.

Периодичность свойств возникает из-за того, что структура внешнего электронного слоя периодически повторяется. Например, все щелочные металлы (Li, Na, K, ...) имеют по одному электрону на внешнем уровне. Все галогены (F, Cl, Br, ...) имеют по семь валентных электронов, и им не хватает одного электрона до завершения внешнего слоя. Когда внешний электронный слой полностью заполняется (как у инертных газов Ne, Ar, Kr, ...), достигается очень устойчивая конфигурация. Следующий элемент начинает заполнять новый энергетический уровень, и весь цикл изменения свойств повторяется снова. Таким образом, именно периодическое повторение сходных электронных конфигураций внешнего слоя является причиной периодического изменения свойств элементов.

Ответ:

Заряд атомных ядер элементов в Периодической системе возрастает монотонно, потому что он определяется количеством протонов в ядре (атомным номером $Z$), которое последовательно увеличивается на единицу при переходе от каждого элемента к следующему. Свойства же элементов изменяются периодически, так как они зависят от строения внешней электронной оболочки атома. По мере увеличения заряда ядра происходит последовательное заполнение электронных оболочек, и структура внешней оболочки периодически повторяется, что и приводит к периодическому повторению химических и физических свойств элементов.