Страница 114 - гдз по химии 8 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

1. Сделайте выводы по результатам лабораторной работы с карточками химических элементов (3–18):

а) через [ ] карточек свойства элементов и образованных ими веществ повторяются

б) каждый период (кроме I) начинается со [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] и заканчивается

в) металлические свойства в периоде с увеличением порядкового номера элемента ______ , а неметаллические ______

г) оксиды от ______ сменяются ______ через ______

д) гидроксиды от ______ сменяются ______ через ______

а) Этот вывод основан на Периодическом законе, который гласит, что свойства химических элементов и их соединений находятся в периодической зависимости от зарядов их атомных ядер. Лабораторная работа с карточками элементов с 3 по 18 охватывает второй (от лития $Li$ до неона $Ne$) и третий (от натрия $Na$ до аргона $Ar$) периоды. Каждый из этих периодов содержит по 8 элементов. Следовательно, полное повторение свойств происходит через 8 элементов, что и составляет длину периода в данном диапазоне. Например, свойства натрия (№11) повторяют свойства лития (№3), а свойства магния (№12) — свойства бериллия (№4). Разница в их порядковых номерах составляет $11 - 3 = 8$ и $12 - 4 = 8$.
Ответ: через 8 карточек свойства элементов и образованных ими веществ повторяются.

б) Каждый период (кроме первого, состоящего из двух неметаллов) начинается элементом, атом которого содержит один электрон на внешней электронной оболочке. Это щелочной металл — самый активный металл в периоде. Например, 2-й период начинается с лития ($Li$), а 3-й — с натрия ($Na$). Завершается период элементом, у которого внешний электронный слой полностью заполнен. Такие элементы обладают максимальной химической устойчивостью и относятся к инертным (или благородным) газам. 2-й период заканчивается неоном ($Ne$), 3-й — аргоном ($Ar$).
Ответ: каждый период (кроме I) начинается со щелочного металла и заканчивается инертным газом.

в) В периоде с увеличением порядкового номера (слева направо) происходит увеличение заряда ядра атома при неизменном числе электронных слоев. Это приводит к усилению притяжения валентных электронов к ядру, уменьшению атомного радиуса и увеличению электроотрицательности. В результате способность атома отдавать электроны, то есть его металлические свойства, уменьшается (ослабевает). Напротив, способность принимать электроны, характерная для неметаллов, возрастает. Таким образом, неметаллические свойства усиливаются.
Ответ: металлические свойства в периоде с увеличением порядкового номера элемента ослабевают, а неметаллические усиливаются.

г) Свойства высших оксидов элементов закономерно изменяются по периоду. В начале периода металлы образуют оксиды с ярко выраженными основными свойствами (например, $Na_2O$, $MgO$). По мере движения вправо по периоду основные свойства оксидов ослабевают и сменяются амфотерными. Амфотерные оксиды (например, $Al_2O_3$) способны реагировать и с кислотами, и с щелочами. Далее следуют неметаллы, которые образуют кислотные оксиды (например, $SiO_2$, $P_2O_5$, $SO_3$, $Cl_2O_7$), причём кислотный характер оксидов в периоде усиливается.
Ответ: оксиды от основных через амфотерные сменяются кислотными.

д) Аналогичная закономерность наблюдается и для гидроксидов элементов. Металлам в начале периода соответствуют гидроксиды, являющиеся основаниями (щелочами), например, $NaOH$. Далее следуют амфотерные гидроксиды (например, $Al(OH)_3$). Неметаллам соответствуют кислородсодержащие кислоты (которые формально можно считать гидроксидами неметаллов). Их сила возрастает по мере движения вправо по периоду: от очень слабой кремниевой кислоты $H_2SiO_3$ до сильных серной $H_2SO_4$ и хлорной $HClO_4$. Таким образом, характер гидроксидов изменяется от основного к кислотному.
Ответ: гидроксиды от основных через амфотерные сменяются кислотными.

2. Периодический закон в формулировке Д. И. Менделеева звучит так:

Классическая формулировка Периодического закона, данная Д.И. Менделеевым в 1871 году, звучит следующим образом: «Свойства элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел, стоят в периодической зависимости от их атомного веса».

В этой формулировке подчёркивается, что фундаментальной характеристикой химического элемента, определяющей его свойства, является его атомный вес (в современной терминологии — атомная масса). Д.И. Менделеев, располагая известные на тот момент элементы в порядке возрастания их атомных весов, заметил, что их свойства (валентность, характер оксидов и гидроксидов, физические свойства простых веществ) изменяются не монотонно, а периодически. Эта закономерность и легла в основу созданной им Периодической системы химических элементов.

Важно отметить, что гениальность Менделеева проявилась и в том, что в нескольких случаях он сознательно отступил от строгого порядка расположения элементов по атомному весу, чтобы сохранить периодичность свойств. Например, он поместил теллур ($Te$, атомный вес 127,6) перед иодом ($I$, атомный вес 126,9), так как по химическим свойствам теллур является аналогом селена, а иод — аналогом брома. Это кажущееся противоречие нашло своё объяснение лишь в XX веке с открытием строения атома.

После открытия протонов и установления, что заряд ядра атома (атомный номер) является его более фундаментальной характеристикой, чем атомный вес, формулировка закона была уточнена. Современная формулировка Периодического закона гласит: «Свойства химических элементов, а также формы и свойства образуемых ими веществ, находятся в периодической зависимости от величины заряда ядер их атомов».

Ответ: Свойства элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел, стоят в периодической зависимости от их атомного веса.

3. Открытие Периодического закона и Периодической системы позволило:

Открытие Периодического закона и Периодической системы химических элементов Д. И. Менделеевым в 1869 году стало одним из величайших достижений в истории химии и естествознания. Это открытие имело колоссальное научное и практическое значение и позволило:

1. Систематизировать и обобщить знания о химических элементах.

До Менделеева сведения о химических элементах и их соединениях были разрозненными. Периодический закон установил, что свойства элементов, а также формы и свойства их соединений, находятся в периодической зависимости от величины их атомных масс. Периодическая система стала графическим выражением этого закона, объединив все известные на тот момент элементы в единую, логически стройную структуру. Элементы со сходными химическими свойствами оказались в одних и тех же группах (вертикальных столбцах), а элементы с постепенно меняющимися свойствами — в одних периодах (горизонтальных рядах). Это внесло порядок в мир химии, превратив её из описательной науки в предсказательную.

Ответ: Открытие позволило создать первую единую и всеобъемлющую научную классификацию химических элементов, которая наглядно показала взаимосвязь между ними и упорядочила накопленные знания.

2. Предсказать существование и описать свойства ещё не открытых элементов.

Одним из самых ярких подтверждений силы Периодического закона стала его предсказательная функция. Д. И. Менделеев не просто оставил в своей таблице пустые клетки для элементов, которые, по его мнению, должны были существовать, но ещё не были открыты. Он, основываясь на свойствах их соседей по таблице, с поразительной точностью предсказал их важнейшие физические и химические свойства: атомную массу, плотность, температуру плавления, валентность, формулы оксидов и хлоридов. Так были предсказаны "экаалюминий" (открыт в 1875 г. как галлий, Ga), "экабор" (открыт в 1879 г. как скандий, Sc) и "экасилиций" (открыт в 1886 г. как германий, Ge). Последующее открытие этих элементов, свойства которых практически полностью совпали с предсказанными, стало триумфом Периодического закона.

Ответ: Открытие позволило научно прогнозировать существование новых химических элементов и заранее определять их ключевые свойства, что направило дальнейшие научные поиски.

3. Исправить неверно определённые атомные массы некоторых элементов.

Логика Периодической системы требовала, чтобы элементы располагались в строгом соответствии не только с атомной массой, но и с их химическими свойствами. В ряде случаев существовавшие на тот момент значения атомных масс противоречили этому принципу. Менделеев смело утверждал, что в таких случаях атомная масса была определена неверно. Например, для бериллия (Be) в то время принимали атомную массу $A_r \approx 13.5$, что помещало его между углеродом и азотом. Однако его свойства были схожи со свойствами магния и кальция (II группа). Менделеев поместил его во II группу, предположив, что его истинная атомная масса должна быть около $9$, что и было подтверждено позже. Аналогично были исправлены атомные массы урана (U), индия (In), церия (Ce) и других элементов.

Ответ: Открытие позволило уточнить и исправить фундаментальные характеристики уже известных элементов, такие как их атомные массы и валентность, на основе их положения в системе.

4. Дать мощный толчок к развитию учения о строении атома.

Периодичность свойств элементов указывала на то, что атомы должны иметь сложное внутреннее строение, и это строение должно так же периодически повторяться. Сам факт существования закона периодичности стал важнейшей предпосылкой для исследования внутреннего устройства атома. Почему свойства повторяются? В чем физическая причина этого закона? Эти вопросы стали центральными в физике и химии на рубеже XIX-XX веков. В итоге это привело к открытию электрона, протона, нейтрона и созданию планетарной модели атома, а затем и квантово-механической теории. Было установлено, что первоосновой периодичности является не атомная масса, а заряд ядра атома (число протонов), и что свойства элементов определяются строением электронных оболочек их атомов.

Ответ: Открытие послужило фундаментальной основой и стимулом для развития теории строения атома, объяснившей физический смысл периодичности свойств элементов.

4. Опишите элемент, названный в честь Д. И. Менделеева.

а) № элемента ______

в) дата открытия ______

б) $A_r()=$ ______

г) автор ______

Элемент, названный в честь великого русского ученого Дмитрия Ивановича Менделеева, — это Менделевий (Mendelevium, Md).

а) № элемента

Менделевий (Md) — это искусственно синтезированный радиоактивный химический элемент, расположенный в Периодической системе под атомным номером 101. Он принадлежит к семейству актиноидов.

Ответ: 101

б) A_r( ) =

Так как менделевий не имеет стабильных изотопов, его стандартная атомная масса не может быть определена. Для таких элементов в качестве относительной атомной массы условно принимают массовое число наиболее долгоживущего изотопа. Для менделевия это изотоп $^{258}\text{Md}$ с периодом полураспада около 51,5 суток.

Ответ: $A_r(\text{Md}) \approx 258$

в) дата открытия

Элемент был впервые синтезирован в Радиационной лаборатории Калифорнийского университета в Беркли (США) в начале 1955 года. Открытие было сделано путем бомбардировки эйнштейния-253 ($^{253}\text{Es}$) ионами гелия (альфа-частицами).

Ответ: 1955 год

г) автор

Открытие было совершено группой американских физиков и химиков под руководством Гленна Сиборга. В состав группы входили: Альберт Гиорсо, Бернард Харви, Грегори Чоппин и Стенли Томпсон. Название "менделевий" было предложено первооткрывателями в честь Д.И. Менделеева за его вклад в создание Периодической системы, которая стала ключом к открытию трансурановых элементов.

Ответ: Группа американских ученых под руководством Гленна Сиборга (А. Гиорсо, Б. Харви, Г. Чоппин, С. Томпсон).