Номер 5, страница 107 - гдз по физике 9 класс учебник Кабардин

5. Почему атомы разных изотопов одного химического элемента обладают одинаковыми химическими свойствами?

5. Атомы разных изотопов одного химического элемента обладают одинаковыми химическими свойствами, поскольку химические свойства определяются строением электронной оболочки атома, а не массой его ядра. У всех изотопов одного элемента строение электронной оболочки абсолютно идентично.

Рассмотрим этот принцип более подробно:

1. Определение химического элемента и изотопов. Химический элемент определяется количеством протонов в ядре атома. Это число называется атомным номером ($\text{Z}$). Все атомы с одинаковым атомным номером относятся к одному и тому же элементу. Изотопы — это разновидности атомов одного элемента, которые содержат одинаковое число протонов, но разное число нейтронов ($\text{N}$). Таким образом, у изотопов одинаковый заряд ядра ($\text{Z}$), но разное массовое число ($A = Z + N$).

2. Строение электронной оболочки. В нейтральном атоме число электронов, вращающихся вокруг ядра, равно числу протонов в ядре. Так как у всех изотопов одного элемента число протонов ($\text{Z}$) одинаково, то и число электронов у них также совпадает. Более того, поскольку заряд ядра определяет, как электроны распределяются по энергетическим уровням и подуровням, электронная конфигурация (строение электронных оболочек) у всех изотопов одного элемента будет полностью одинаковой.

3. Связь с химическими свойствами. Химические свойства, такие как реакционная способность, валентность, способность образовывать те или иные химические связи, почти целиком зависят от электронов внешней оболочки — валентных электронов. Именно они участвуют в химических реакциях. Поскольку у всех изотопов одного элемента число и расположение электронов (включая валентные) абсолютно одинаковы, они ведут себя химически идентично: вступают в одни и те же реакции и образуют одинаковые соединения.

Например, изотопы водорода — протий ($^{1}\text{H}$), дейтерий ($^{2}\text{H}$) и тритий ($^{3}\text{H}$) — имеют по одному протону и, соответственно, по одному электрону. Поэтому все они одинаково реагируют с кислородом, образуя воду, хотя и с разной молекулярной массой ($H_2O$, $D_2O$, $T_2O$).

Важно отметить, что разница в массе ядра влияет на физические свойства изотопов (например, плотность, температуру кипения и плавления, скорость диффузии), но это влияние на химические свойства пренебрежимо мало (проявляется лишь в небольшом различии скоростей реакций, что называют изотопным эффектом).

Ответ: Атомы разных изотопов одного химического элемента обладают одинаковыми химическими свойствами, потому что они имеют одинаковое число протонов в ядре. Это приводит к тому, что у них одинаковое число электронов и абсолютно идентичное строение электронных оболочек. Химические свойства элемента определяются именно строением его электронной оболочки (в особенности внешних, валентных электронов), а не массой атомного ядра.