Страница 122 - гдз по химии 8 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

5. С ростом порядкового номера элемента в группе сверху

вниз _________________ свойства усиливаются,

а _______________ свойства ослабевают.

Это связано со следующими изменениями в строении атомов:

5. С ростом порядкового номера элемента в группе сверху вниз металлические свойства усиливаются, а неметаллические свойства ослабевают.
Это связано со следующими изменениями в строении атомов:

Решение

Изменение свойств химических элементов в группах периодической системы объясняется закономерными изменениями в строении их атомов. При движении по группе сверху вниз, то есть с увеличением порядкового номера элемента, происходят следующие ключевые изменения в структуре атома:

1. Увеличивается число электронных слоев.
Каждый последующий элемент в группе имеет на один электронный слой больше, чем предыдущий. Например, в 1-й группе (щелочные металлы): литий (Li), находящийся во 2-м периоде, имеет 2 электронных слоя; натрий (Na) в 3-м периоде — 3 слоя; калий (K) в 4-м периоде — 4 слоя и т.д.

2. Увеличивается радиус атома.
Вследствие добавления новых электронных слоев, валентные (внешние) электроны располагаются все дальше от ядра. Это приводит к увеличению общего размера атома, то есть его радиуса.

3. Число валентных электронов остается постоянным.
Для элементов главных подгрупп число электронов на внешнем энергетическом уровне одинаково и равно номеру группы. Поскольку именно валентные электроны определяют основные химические свойства, это обуславливает сходство элементов одной группы.

4. Ослабевает притяжение валентных электронов к ядру.
Хотя заряд ядра (число протонов) при движении по группе вниз растет, сила притяжения внешних электронов к ядру уменьшается. Это объясняется двумя основными факторами:
- Увеличение расстояния: Согласно закону Кулона, сила электростатического притяжения обратно пропорциональна квадрату расстояния ($F \sim 1/r^2$). Чем дальше электрон от ядра, тем слабее он притягивается.
- Экранирование: Электроны, расположенные на внутренних слоях, создают отрицательно заряженный "экран", который ослабляет (экранирует) действие положительного заряда ядра на валентные электроны.

В результате этих изменений атому становится энергетически все легче отдавать свои валентные электроны. Способность легко отдавать электроны — это ключевое свойство металлов. Поэтому металлические свойства (а также связанные с ними восстановительные свойства) в группе сверху вниз усиливаются.

Одновременно с этим ослабевает способность атома притягивать к себе чужие электроны (электроотрицательность), так как ядро слабее удерживает даже собственные внешние электроны. Поэтому неметаллические свойства (и связанные с ними окислительные свойства) в группе сверху вниз ослабевают.

Ответ: С ростом порядкового номера элемента в группе сверху вниз металлические свойства усиливаются, а неметаллические свойства ослабевают. Это связано с тем, что при движении по группе сверху вниз увеличивается число электронных слоев и, как следствие, радиус атома. Из-за увеличения расстояния до ядра и экранирующего эффекта внутренних электронов ослабевает связь валентных электронов с ядром, что облегчает их отдачу (усиление металлических свойств) и затрудняет присоединение новых электронов (ослабление неметаллических свойств).

6. Дайте современную формулировку Периодического закона.

6. Дайте современную формулировку Периодического закона.

Современная формулировка Периодического закона, в отличие от первоначальной, предложенной Д. И. Менделеевым в 1869 году, основывается не на относительных атомных массах, а на фундаментальной характеристике атома — заряде его ядра.

Первоначальная формулировка закона гласила: «свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины атомных весов элементов». Эта формулировка была гениальным открытием, позволившим систематизировать химические элементы и предсказать существование новых. Однако она имела некоторые несоответствия: для сохранения логики группировки по свойствам, некоторые элементы приходилось располагать в порядке, нарушающем возрастание их атомных масс (например, аргон $Ar$ и калий $K$, кобальт $Co$ и никель $Ni$, теллур $Te$ и иод $I$).

Физический смысл периодичности был раскрыт только после открытия сложного строения атома. В 1913 году английский физик Генри Мозли экспериментально установил, что главной характеристикой элемента, определяющей его свойства, является не атомная масса, а заряд ядра его атома. Эта величина, равная числу протонов в ядре, совпадает с порядковым (атомным) номером элемента в Периодической системе и обозначается буквой $Z$.

Заряд ядра определяет число электронов в нейтральном атоме, а строение электронных оболочек (электронная конфигурация), в особенности внешнего электронного слоя, напрямую определяет химические свойства элемента. По мере последовательного увеличения заряда ядра от элемента к элементу происходит периодическое повторение конфигурации внешнего электронного слоя. Это и является причиной периодического изменения свойств элементов и их соединений.

На основе этих открытий была предложена современная формулировка Периодического закона:

Свойства химических элементов, а также формы и свойства образуемых ими простых веществ и соединений находятся в периодической зависимости от величин зарядов ядер их атомов.

Эта формулировка является более глубокой и точной, так как указывает на первопричину периодичности — закономерное изменение электронного строения атомов с увеличением заряда их ядер, и полностью объясняет все наблюдаемые закономерности без исключений.

Ответ: Свойства химических элементов, а также формы и свойства образуемых ими простых веществ и соединений находятся в периодической зависимости от величин зарядов ядер их атомов.

1. Заряды атомных ядер элементов в периодической таблице Д. И. Менделеева возрастают монотонно (линейно), а свойства изменяются периодически. Почему?

1. Данное явление является фундаментальной основой периодического закона и объясняется строением атома.

С одной стороны, элементы в периодической таблице Д. И. Менделеева расположены в порядке возрастания порядкового номера. Порядковый номер элемента соответствует количеству протонов в ядре атома. Каждый протон имеет положительный заряд, равный элементарному заряду $e$. Таким образом, заряд ядра $q$ прямо пропорционален числу протонов $Z$ (порядковому номеру): $q = Z \cdot e$. При переходе от одного элемента к следующему порядковый номер увеличивается на единицу ($Z \to Z+1$), поэтому и заряд ядра возрастает строго последовательно, то есть монотонно (линейно).

С другой стороны, химические и большинство физических свойств элементов (такие как валентность, электроотрицательность, радиус атома, потенциал ионизации) определяются не зарядом ядра напрямую, а строением электронной оболочки атома, в особенности — конфигурацией его внешнего электронного слоя (количеством валентных электронов). Электроны в атоме располагаются на определённых энергетических уровнях (электронных слоях), которые имеют ограниченную ёмкость. Заполнение этих уровней электронами происходит по мере увеличения заряда ядра.

Каждый новый период в таблице начинается тогда, когда начинает заполняться новый внешний электронный слой. По мере заполнения этого слоя свойства элементов в периоде закономерно изменяются. Когда внешний слой достигает устойчивой конфигурации (как у благородных газов), он считается завершённым. Следующий элемент будет иметь электрон уже на новом, более высоком энергетическом уровне, и его свойства будут схожи со свойствами элемента, с которого начинался предыдущий период (например, Li и Na, F и Cl). Таким образом, структура внешнего электронного слоя периодически повторяется, что и приводит к периодическому изменению свойств элементов.

Ответ: Заряд атомных ядер возрастает монотонно, так как он определяется количеством протонов, которое последовательно увеличивается на единицу для каждого следующего элемента. Свойства же элементов зависят от строения внешней электронной оболочки. Поскольку структура внешних электронных оболочек периодически повторяется с началом заполнения каждого нового энергетического уровня, то и свойства элементов изменяются периодически.

2. Дайте формулировку Периодического закона на основе строения атома.

Первоначальная формулировка Периодического закона, предложенная Д.И. Менделеевым в 1869 году, основывалась на атомных массах элементов. Однако после открытия сложного строения атома в начале XX века стало ясно, что фундаментальной характеристикой элемента, определяющей его свойства, является не атомная масса, а заряд ядра атома.

Современная теория строения атома утверждает, что атом состоит из положительно заряженного ядра и движущихся вокруг него отрицательно заряженных электронов. Заряд ядра определяется числом протонов в нём и численно равен порядковому номеру элемента в Периодической системе. В нейтральном атоме число электронов равно числу протонов.

Химические свойства элемента, его способность вступать в реакции и образовывать соединения, в первую очередь зависят от строения его внешней электронной оболочки, то есть от числа валентных электронов. По мере последовательного увеличения заряда ядра (от элемента к элементу) происходит периодическое повторение конфигурации внешней электронной оболочки. Например, все щелочные металлы (Li, Na, K и т.д.) имеют на внешнем уровне один электрон (конфигурация $ns^1$), что и обуславливает их сходство. Галогены (F, Cl, Br и т.д.) имеют семь валентных электронов ($ns^2np^5$), что определяет их общие свойства как сильных окислителей.

Эта закономерность и лежит в основе современного понимания Периодического закона. Он получает строгое физическое обоснование: периодичность свойств — это следствие периодичности в строении электронных оболочек атомов, которая, в свою очередь, является функцией от заряда ядра.

Таким образом, современная формулировка Периодического закона, основанная на строении атома, звучит так:

Свойства химических элементов, а также формы и свойства образуемых ими простых веществ и соединений находятся в периодической зависимости от величины заряда ядер их атомов.

Ответ: Свойства химических элементов, а также формы и свойства образуемых ими простых веществ и соединений находятся в периодической зависимости от величины заряда ядер их атомов.

3. Расположите элементы в порядке усиления их неметаллических свойств.

1)Ga 2) Al 3) Nh 4) B

Ответ: □□□□

Решение

Для того чтобы расположить химические элементы в порядке усиления их неметаллических свойств, необходимо определить их положение в Периодической системе химических элементов и знать закономерности изменения свойств элементов в группах и периодах.

Все указанные элементы — Бор (B), Алюминий (Al), Галий (Ga) и Нихоний (Nh) — находятся в одной, 13-й группе (главной подгруппе III группы) Периодической системы.

Их расположение в группе сверху вниз следующее:
B (Бор) - 2-й период
Al (Алюминий) - 3-й период
Ga (Галий) - 4-й период
...
Nh (Нихоний) - 7-й период

В пределах одной главной подгруппы неметаллические свойства ослабевают при движении сверху вниз, так как увеличивается радиус атома, и внешние электроны слабее притягиваются к ядру. Следовательно, для усиления неметаллических свойств необходимо двигаться по группе снизу вверх.

Таким образом, ряд элементов в порядке усиления их неметаллических свойств будет выглядеть так: от самого нижнего элемента к самому верхнему.
Наименьшие неметаллические свойства у Нихония (Nh), затем они усиливаются у Галлия (Ga), далее у Алюминия (Al), и самые сильные неметаллические свойства в этой группе у Бора (B).
Получаем последовательность: Nh → Ga → Al → B.

Теперь сопоставим эту последовательность с номерами, данными в условии задачи:
Nh — 3
Ga — 1
Al — 2
B — 4

Искомая последовательность цифр: 3124.

Ответ: 3124