Номер 4, страница 107 - гдз по физике 9 класс учебник Кабардин

4. Почему заряд ядра определяет химические свойства атома?

4. Решение:

Химические свойства атома определяются его способностью вступать в химические реакции, то есть взаимодействовать с другими атомами. Эти взаимодействия происходят за счет электронов, находящихся на внешних электронных оболочках. Связь между зарядом ядра и химическими свойствами можно объяснить следующей логической цепочкой:

1. Заряд ядра определяет число электронов. Заряд ядра является положительным и равен произведению числа протонов ($\text{Z}$) на элементарный заряд. Число протонов ($\text{Z}$) является порядковым номером элемента в Периодической системе Д.И. Менделеева. Поскольку атом в целом электронейтрален, число отрицательно заряженных электронов, вращающихся вокруг ядра, в точности равно числу положительно заряженных протонов в ядре. Таким образом, заряд ядра однозначно определяет общее количество электронов в атоме.

2. Число электронов определяет их распределение (электронную конфигурацию). Электроны в атоме располагаются на определенных энергетических уровнях и подуровнях (орбиталях) в строгом соответствии с законами квантовой механики. Конкретный способ распределения всех электронов по этим уровням называется электронной конфигурацией. Эта конфигурация уникальна для каждого химического элемента и напрямую зависит от общего числа электронов.

3. Электронная конфигурация определяет химические свойства. В химических реакциях участвуют в первую очередь электроны внешнего, не до конца заполненного энергетического уровня — так называемые валентные электроны. Именно их число, а также энергия, необходимая для их отрыва или присоединения, определяют, как атом будет взаимодействовать с другими атомами: будет ли он отдавать, принимать или обобществлять электроны. Это, в свою очередь, определяет его валентность, окислительно-восстановительные свойства, тип образуемых химических связей (ионная, ковалентная, металлическая) и, в конечном счете, все его химическое поведение.

Например, все щелочные металлы (Li, Na, K и др.) имеют по одному электрону на внешней оболочке, что обусловлено их зарядами ядер ($+3, +11, +19$ и т.д.). Это сходство в строении внешней электронной оболочки и является причиной их схожих химических свойств — они все являются сильными восстановителями и легко отдают этот один электрон.

Таким образом, заряд ядра является первопричиной, которая через определение количества электронов задает электронную конфигурацию атома, а та, в свою очередь, полностью определяет его химические свойства.

Ответ: Заряд ядра определяет количество протонов в нем, а в электронейтральном атоме количество протонов равно количеству электронов. Количество электронов и их распределение по энергетическим уровням (электронная конфигурация), в особенности на внешнем уровне, полностью определяют химические свойства атома, так как именно внешние электроны участвуют в образовании химических связей.