Страница 80 - гдз по химии 8 класс учебник Журин

Физический смысл номера периода.

Физический смысл номера периода.

Физический смысл номера периода в периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева заключается в том, что он указывает на строение электронной оболочки атома.

Номер периода, в котором находится элемент, соответствует количеству электронных слоёв (или энергетических уровней), которые имеются у атома этого элемента в его основном, невозбужденном состоянии. Другими словами, номер периода равен главному квантовому числу $n$ для самого внешнего, наиболее удаленного от ядра электронного слоя, на котором находятся валентные электроны.

Рассмотрим на примерах:
• Элементы 1-го периода (Водород H, Гелий He) имеют электроны только на первом энергетическом уровне ($n=1$).
• Элементы 2-го периода (от Лития Li до Неона Ne) имеют электроны на двух энергетических уровнях. Их внешний (валентный) слой — второй ($n=2$).
• Элементы 3-го периода (от Натрия Na до Аргона Ar) имеют электроны на трех энергетических уровнях, и их валентные электроны располагаются на третьем уровне ($n=3$).

Таким образом, с увеличением номера периода на единицу у атомов элементов следующего периода начинается заполнение электронами нового, более высокого энергетического уровня. Это определяет увеличение радиуса атома и является одной из причин периодического изменения химических и физических свойств элементов.

Ответ: Номер периода указывает на число энергетических уровней (электронных слоёв), имеющихся в атоме данного элемента, и равен главному квантовому числу ($n$) его внешнего (валентного) электронного слоя.

Физический смысл номера главной подгруппы (А-группы).

Физический смысл номера главной подгруппы (А-группы).

В Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева элементы сгруппированы по периодам и группам. Группы, в свою очередь, делятся на главные (А-группы) и побочные (Б-группы) подгруппы. Номер главной подгруппы, в которой находится химический элемент, имеет глубокий физический смысл, связанный со строением его атома и, как следствие, его химическими свойствами.

Основной физический смысл номера главной подгруппы заключается в следующем:

• Количество валентных электронов. Номер главной подгруппы (обычно обозначаемый римской цифрой от I до VIII) численно равен количеству электронов на внешнем энергетическом уровне атома. Эти электроны называются валентными, поскольку именно они участвуют в образовании химических связей и определяют химические свойства элемента. Например, все щелочные металлы (Li, Na, K и др.) находятся в IA-группе и имеют по одному валентному электрону ($s^1$). Галогены (F, Cl, Br, I) находятся в VIIA-группе и имеют по семь валентных электронов ($s^2p^5$).
• Высшая степень окисления. Номер группы, как правило, указывает на высшую (максимальную) положительную степень окисления, которую может проявлять элемент в своих соединениях. Высшая степень окисления равна номеру группы. Это связано с тем, что атом теоретически может отдать все свои валентные электроны. Например, сера (S), расположенная в VIA-группе, имеет высшую степень окисления +6 (в соединениях $H_2SO_4$, $SO_3$). Азот (N) из VA-группы имеет высшую степень окисления +5 (в $N_2O_5$). Важными исключениями являются фтор (проявляет только степень окисления -1), кислород (высшая +2 в соединении $OF_2$) и инертные газы.
• Формула высшего оксида и гидроксида. Зная номер группы, можно предсказать общую формулу высшего оксида и соответствующего ему гидроксида (кислоты или основания). Для элемента R из группы N формула высшего оксида будет $R_2O_N$ (для нечетных N) или $RO_{N/2}$ (для четных N). Например, для углерода (C) из IVA-группы формула высшего оксида — $CO_2$, а для хлора (Cl) из VIIA-группы — $Cl_2O_7$.
• Формула летучего водородного соединения (для неметаллов). Для элементов-неметаллов IV-VII групп номер группы позволяет определить состав их летучих водородных соединений. Валентность неметалла в таком соединении равна разности (8 – номер группы). Общая формула — $RH_{8-N}$. Например, для азота (N) из VA-группы это аммиак $NH_3$ (валентность равна $8-5=3$), а для кислорода (O) из VIA-группы — вода $H_2O$ (валентность равна $8-6=2$).

Таким образом, номер главной подгруппы является ключевой характеристикой, которая напрямую связывает положение элемента в периодической системе с его электронным строением, что, в свою очередь, является основой для понимания и прогнозирования его химического поведения.

Ответ: Физический смысл номера главной подгруппы (А-группы) заключается в том, что он численно равен количеству валентных электронов в атоме элемента. Это определяет основные химические свойства элемента, его высшую положительную степень окисления и формы его важнейших соединений (высших оксидов, летучих водородных соединений).

Как изменяется число электронов на внешнем электронном слое с увеличением зарядов атомных ядер?

Зависимость числа электронов на внешнем электронном слое от заряда атомного ядра (порядкового номера элемента) описывается Периодическим законом и имеет периодический характер. Рассматривать это изменение нужно в рамках структуры периодической системы элементов, анализируя движение по периодам и группам.

При движении по периоду (горизонтальному ряду)
С увеличением заряда ядра слева направо в пределах одного периода происходит последовательное заполнение одного и того же внешнего электронного слоя. Вследствие этого число электронов на внешнем слое увеличивается. Для элементов главных подгрупп оно возрастает от 1 до 8. Например, для элементов 3-го периода: у натрия (Na, порядковый номер 11) — 1 электрон на внешнем слое, у магния (Mg, номер 12) — 2 электрона, и так далее до аргона (Ar, номер 18), у которого внешний слой завершен и содержит 8 электронов.

При движении по группе (вертикальному столбцу)
При увеличении заряда ядра сверху вниз в пределах одной главной подгруппы число электронов на внешнем электронном слое не изменяется. Оно постоянно и равно номеру группы. Это объясняет сходство химических свойств элементов одной группы. Например, все элементы IА группы (щелочные металлы: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) имеют по одному электрону на внешнем слое, несмотря на то, что заряд их ядер и общее число электронов значительно увеличиваются.

Таким образом, общая тенденция при последовательном увеличении заряда ядра (движении по порядку номеров в таблице) такова: число электронов на внешнем слое сначала монотонно растет, а при переходе к новому периоду резко падает до единицы, после чего цикл повторяется.

Ответ: С увеличением зарядов атомных ядер число электронов на внешнем электронном слое изменяется периодически: в периодах оно, как правило, возрастает от 1 до 8, а в главных подгруппах остается постоянным.