Номер 10, страница 23 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

10. Почему заряды атомных ядер элементов в Периодической системе Д. И. Менделеева изменяются монотонно, т. е. заряд ядра каждого последующего элемента возрастает на единицу по сравнению с зарядом атомного ядра предыдущего элемента, а свойства элементов и образуемых ими веществ изменяются периодически?

Этот вопрос затрагивает два фундаментальных принципа строения атома и Периодической системы элементов. Разберем каждую часть вопроса отдельно.

Монотонное изменение заряда ядра

Заряд атомного ядра определяется количеством протонов в нем. Каждый протон несет элементарный положительный заряд, условно равный $+1$. Порядковый номер элемента в Периодической системе (обозначается как $Z$) как раз и равен числу протонов в ядре его атома. Это основной закон, по которому элементы упорядочены в современной Периодической системе.

Когда мы переходим от одного элемента к следующему в таблице, например, от водорода ($Z=1$) к гелию ($Z=2$), а затем к литию ($Z=3$), мы последовательно добавляем в ядро по одному протону. Таким образом, заряд ядра, равный $q_{ядра} = Z \cdot e$, где $e$ - элементарный заряд, увеличивается строго на одну единицу при переходе к каждому последующему элементу. Это и есть причина монотонного (последовательного, без пропусков и повторений) возрастания заряда ядра.

Ответ: Заряды атомных ядер изменяются монотонно, потому что элементы в Периодической системе расположены в порядке увеличения числа протонов в ядре, и у каждого последующего элемента количество протонов ровно на один больше, чем у предыдущего.

Периодическое изменение свойств

Химические и многие физические свойства элемента определяются не ядром, а строением его электронной оболочки, а точнее – количеством электронов на внешнем энергетическом уровне (валентных электронов).

Согласно квантовой механике, электроны в атоме располагаются по энергетическим уровням (или оболочкам), каждый из которых может вместить строго определенное максимальное число электронов. По мере увеличения заряда ядра (и, соответственно, общего числа электронов в нейтральном атоме) происходит последовательное заполнение этих электронных оболочек.

Когда внешний электронный уровень заполняется до своего максимума (например, у инертных газов, таких как неон или аргон), он образует очень устойчивую конфигурацию. У следующего за ним элемента электрон начинает занимать новый, более высокий энергетический уровень. Например, у натрия ($Na$, $Z=11$) после завершения второго уровня у неона ($Ne$, $Z=10$) появляется один электрон на третьем уровне. Эта конфигурация с одним электроном на внешней оболочке схожа с конфигурацией лития ($Li$, $Z=3$), у которого также один электрон на внешней (второй) оболочке.

Таким образом, структура внешнего электронного уровня периодически повторяется. Поскольку именно эта структура определяет, как атом будет взаимодействовать с другими атомами (т.е. его химические свойства), то и свойства элементов и их соединений изменяются периодически. Каждый новый период в таблице Менделеева соответствует началу заполнения нового электронного уровня.

Ответ: Свойства элементов изменяются периодически, так как они зависят от строения внешней электронной оболочки атома, а конфигурация этой оболочки (число валентных электронов) периодически повторяется с началом заполнения каждого нового энергетического уровня.