Номер 1, страница 66 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян

Параграф 10. Ионная химическая связь. Глава 1. Атомы химических элементов - номер 1, страница 66.

Условие.

Решение.

Решение 2.

а) углерода и кремния

Для сравнения строения и свойств атомов углерода (C) и кремния (Si) обратимся к их положению в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева.

Сравнение строения атомов:

Общее: Углерод и кремний находятся в одной группе — IVA (14-й группе). Это означает, что у их атомов одинаковое число электронов на внешнем энергетическом уровне, а именно 4 валентных электрона.

Различия: Углерод находится во 2-м периоде, а кремний — в 3-м.

• Атом углерода (C) имеет порядковый номер 6. Заряд его ядра +6, в нем 6 протонов и 6 электронов. Электроны располагаются на двух энергетических уровнях. Электронная конфигурация: $+6C) \space 1s^22s^22p^2$.
• Атом кремния (Si) имеет порядковый номер 14. Заряд его ядра +14, в нем 14 протонов и 14 электронов. Электроны располагаются на трех энергетических уровнях. Электронная конфигурация: $+14Si) \space 1s^22s^22p^63s^23p^2$.

Таким образом, атом кремния имеет большее число энергетических уровней и, как следствие, больший атомный радиус по сравнению с атомом углерода.

Сравнение свойств атомов:

Общее: Сходство в строении внешнего электронного слоя определяет сходство химических свойств. Для обоих элементов характерны степени окисления от -4 до +4 (наиболее устойчива +4). Оба элемента являются неметаллами, образуют летучие водородные соединения состава $ЭH_4$ ($CH_4$ — метан, $SiH_4$ — силан) и высшие оксиды состава $ЭO_2$ ($CO_2$ и $SiO_2$), которые являются кислотными.

Различия: С увеличением числа энергетических уровней (при переходе от углерода к кремнию) валентные электроны находятся дальше от ядра и слабее с ним связаны. Это приводит к следующим различиям:

• Электроотрицательность у кремния ниже, чем у углерода.
• Неметаллические свойства у кремния выражены слабее. Углерод — типичный неметалл, в то время как кремний проявляет свойства полуметалла (полупроводника).
• Кислотные свойства высших оксидов и соответствующих им гидроксидов ослабевают. Угольная кислота ($H_2CO_3$) является более сильной кислотой, чем кремниевая ($H_2SiO_3$).

Ответ: Атомы углерода и кремния имеют одинаковое число валентных электронов (4), что обуславливает сходство их химических свойств (например, высшая степень окисления +4). Однако атом кремния имеет на один электронный слой больше и больший радиус, поэтому у него ниже электроотрицательность и слабее выражены неметаллические свойства по сравнению с углеродом.

б) кремния и фосфора

Сравним строение и свойства атомов кремния (Si) и фосфора (P), используя их положение в Периодической системе.

Сравнение строения атомов:

Общее: Кремний и фосфор находятся в одном и том же, 3-м периоде. Это значит, что электроны в их атомах располагаются на одинаковом числе энергетических уровней — трех.

Различия: Элементы находятся в соседних группах: кремний в IVA (14-й), а фосфор в VA (15-й).

• Атом кремния (Si) имеет порядковый номер 14. Заряд ядра +14. На внешнем уровне находятся 4 электрона. Электронная конфигурация внешнего слоя: $3s^23p^2$.
• Атом фосфора (P) имеет порядковый номер 15. Заряд ядра +15. На внешнем уровне находятся 5 электронов. Электронная конфигурация внешнего слоя: $3s^23p^3$.

Таким образом, при одинаковом числе электронных слоев у атома фосфора больше заряд ядра и большее число валентных электронов.

Сравнение свойств атомов:

Различия в строении определяют закономерное изменение свойств при движении по периоду слева направо (от Si к P):

• Атомный радиус уменьшается. Увеличение заряда ядра (+14 у Si, +15 у P) при том же числе электронных слоев приводит к более сильному притяжению электронов к ядру. Поэтому атом фосфора меньше атома кремния.
• Электроотрицательность возрастает. Фосфор является более электроотрицательным элементом, чем кремний.
• Неметаллические свойства усиливаются. Если кремний — это полуметалл, то фосфор — уже типичный неметалл.
• Кислотные свойства высших оксидов и их гидроксидов усиливаются. Высшему оксиду кремния $SiO_2$ соответствует очень слабая кремниевая кислота $H_2SiO_3$. Высшему оксиду фосфора $P_2O_5$ соответствует ортофосфорная кислота $H_3PO_4$, которая является кислотой средней силы и значительно превосходит по силе кремниевую.

Ответ: Атомы кремния и фосфора имеют одинаковое число энергетических уровней (3). Однако у фосфора больше заряд ядра и число валентных электронов (5 против 4 у кремния). Вследствие этого при переходе от кремния к фосфору атомный радиус уменьшается, а электроотрицательность и неметаллические свойства усиливаются.