Номер 4, страница 53 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян

Изотопы — это разновидности атомов одного и того же химического элемента, которые имеют одинаковое число протонов в ядре (а значит, одинаковый заряд ядра и одинаковое число электронов), но разное число нейтронов.

Химические свойства элемента определяются строением его электронной оболочки, в первую очередь, количеством электронов на внешнем энергетическом уровне. Поскольку у всех изотопов одного элемента число протонов и электронов одинаково, их электронные конфигурации идентичны. По этой причине их химические свойства очень близки.

Различия же в свойствах изотопов, известные как изотопный эффект, обусловлены разницей в их массах из-за разного числа нейтронов. Эти различия проявляются в основном в физических свойствах (таких как плотность, температура кипения и плавления, скорость диффузии) и в скоростях химических реакций. Важнейшим фактором, определяющим степень этих различий, является относительная разница масс изотопов.

Рассмотрим изотопы водорода: протий ($^{1}_{1}H$, масса $\approx 1$ а.е.м.), дейтерий ($^{2}_{1}H$ или $D$, масса $\approx 2$ а.е.м.) и тритий ($^{3}_{1}H$ или $T$, масса $\approx 3$ а.е.м.). Масса дейтерия в 2 раза больше массы протия ($2/1 = 2$), а масса трития — в 3 раза ($3/1 = 3$). Это колоссальная относительная разница. Вследствие этого физические и даже химические свойства изотопов водорода заметно различаются. Например, температура кипения тяжелой воды ($D_2O$) составляет $101.4 \degree C$, в то время как у обычной воды ($H_2O$) она равна $100 \degree C$. Связь углерод-дейтерий ($C-D$) прочнее связи углерод-протий ($C-H$), что влияет на скорость реакций.

Теперь рассмотрим стабильные изотопы хлора: хлор-35 ($^{35}_{17}Cl$, масса $\approx 35$ а.е.м.) и хлор-37 ($^{37}_{17}Cl$, масса $\approx 37$ а.е.м.). Относительная разница масс между ними составляет всего $(37 - 35) / 35 \approx 0.057$, или около $5.7\%$. Такая незначительная относительная разница в массе приводит к тому, что различия в физических и химических свойствах изотопов хлора очень малы и в подавляющем большинстве случаев ими можно пренебречь.

Ответ: Различия в свойствах изотопов определяются относительной разницей их масс. У изотопов водорода массы отличаются в 2 и 3 раза, что является очень большой относительной разницей и приводит к заметным различиям в их физических и химических свойствах. У изотопов хлора ($^{35}Cl$ и $^{37}Cl$) относительная разница масс мала (около $6\%$), поэтому их свойства практически одинаковы.