✔ вопрос, страница 62 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

В чём сходство и различия строения атомов галогенов? Как особенности строения атомов галогенов отражаются на их свойствах?

В чём сходство и различия строения атомов галогенов?

Галогены — это химические элементы 17-й группы (или VIIA группы) Периодической системы, к которым относятся фтор (F), хлор (Cl), бром (Br), иод (I) и астат (At).

Сходство:

• Основное сходство в строении атомов всех галогенов заключается в том, что на их внешнем энергетическом уровне находится одинаковое число валентных электронов — семь.
• Общая электронная формула внешнего слоя для всех галогенов — $ns^2np^5$, где $n$ — номер периода.
• Из-за такого строения внешнего слоя все галогены являются типичными неметаллами и p-элементами.
• Для завершения внешнего электронного слоя до стабильного состояния (октета) им не хватает всего одного электрона, что и определяет их общие химические свойства.

Различия:

• Галогены находятся в разных периодах (фтор — во 2-м, хлор — в 3-м и т. д.), поэтому у их атомов разное количество электронных слоёв.
• Сверху вниз по группе (от фтора к иоду) последовательно увеличивается заряд ядра атома.
• Увеличивается радиус атомов, так как растёт число энергетических уровней.
• Уменьшается электроотрицательность — способность атома притягивать к себе электроны. Фтор является самым электроотрицательным элементом, а у иода это свойство выражено значительно слабее.

Ответ: Сходство атомов галогенов заключается в одинаковом количестве валентных электронов (семь) на внешнем энергетическом уровне (конфигурация $ns^2np^5$). Различия состоят в увеличении числа электронных слоёв, радиуса атома и заряда ядра, а также в уменьшении электроотрицательности при движении сверху вниз по группе.

Как особенности строения атомов галогенов отражаются на их свойствах?

Особенности строения атомов галогенов напрямую определяют их химические и физические свойства.

• Высокая химическая активность и окислительные свойства. Стремление принять один недостающий электрон для завершения внешнего слоя делает галогены очень сильными окислителями. В большинстве реакций они принимают электрон, образуя отрицательно заряженный ион (галогенид-ион): $Hal + e^- \rightarrow Hal^-$. Их окислительная активность максимальна у фтора и уменьшается вниз по группе. Поэтому фтор может вытеснять хлор, бром и иод из их солей, а хлор — бром и иод.
• Образование двухатомных молекул. В виде простых веществ галогены существуют в форме двухатомных молекул ($F_2$, $Cl_2$, $Br_2$, $I_2$), в которых атомы соединены одинарной ковалентной неполярной связью. Это позволяет каждому атому "достроить" свою электронную оболочку до октета за счёт общего электрона.
• Изменение физических свойств. С ростом атомной массы и увеличением числа электронов в молекулах галогенов усиливаются межмолекулярные силы притяжения (силы Ван-дер-Ваальса). Это является причиной закономерного изменения агрегатного состояния простых веществ при нормальных условиях: фтор и хлор — газы, бром — тяжёлая летучая жидкость, иод — твёрдое кристаллическое вещество.
• Проявление различных степеней окисления. Фтор, как самый электроотрицательный элемент, в соединениях всегда проявляет степень окисления -1. Остальные галогены (Cl, Br, I) в соединениях с более электроотрицательными элементами (например, с кислородом или фтором) способны проявлять положительные степени окисления: +1, +3, +5, +7. Это возможно благодаря наличию у них вакантных d-орбиталей на внешнем энергетическом уровне, на которые могут переходить электроны при возбуждении атома.

Ответ: Особенности строения атомов галогенов (7 валентных электронов) определяют их высокую химическую активность как сильных окислителей. Увеличение атомного радиуса и уменьшение электроотрицательности вниз по группе приводят к ослаблению окислительных свойств. Строение молекул и рост межмолекулярных сил объясняют изменение агрегатных состояний от газа к твёрдому телу. Наличие свободных d-орбиталей у хлора, брома и иода позволяет им проявлять переменные положительные степени окисления.