Номер 1, страница 158 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

1. Дайте общую характеристику щелочных металлов на основании их положения в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева. Найдите сходство и различия в строении атомов щелочных металлов.

Решение

Общая характеристика щелочных металлов на основании их положения в Периодической системе

Щелочные металлы — это химические элементы главной подгруппы I группы Периодической системы Д. И. Менделеева. К ним относятся литий (Li), натрий (Na), калий (K), рубидий (Rb), цезий (Cs) и франций (Fr). Водород (H), который также формально находится в I группе, не является щелочным металлом из-за своих уникальных свойств.

Положение в начале каждого периода (начиная со второго) определяет ключевые свойства щелочных металлов:

• Они являются s-элементами, так как у них происходит заполнение s-подуровня внешнего электронного слоя.
• На внешнем энергетическом уровне у атомов щелочных металлов находится всего один валентный электрон.
• Они обладают очень высокой химической активностью, так как легко отдают свой единственный валентный электрон, образуя стабильный катион с зарядом +1 ($M^0 - 1e^- \rightarrow M^+$). В соединениях они всегда проявляют степень окисления +1.
• Являются сильнейшими восстановителями среди всех металлов благодаря низким значениям энергии ионизации и электроотрицательности.
• В группе сверху вниз (от Li к Fr) с увеличением порядкового номера наблюдаются закономерные изменения свойств:
  • увеличивается радиус атома (из-за увеличения числа электронных слоев);
  • уменьшается энергия ионизации (валентный электрон слабее связан с ядром);
  • уменьшается электроотрицательность;
  • усиливаются металлические (и восстановительные) свойства.

Свое название «щелочные» эти металлы получили потому, что их гидроксиды, образующиеся при взаимодействии с водой, являются сильными растворимыми основаниями — щелочами (например, $NaOH$, $KOH$).

Ответ: Щелочные металлы расположены в I группе, главной подгруппе, Периодической системы. Они являются s-элементами с одним валентным электроном, что обуславливает их высокую химическую активность, сильные восстановительные свойства и постоянную степень окисления +1. При движении по группе сверху вниз их атомный радиус увеличивается, а энергия ионизации и электроотрицательность уменьшаются, что приводит к усилению металлических свойств.

Сходство и различия в строении атомов щелочных металлов

Сходство:

Основное сходство в строении атомов всех щелочных металлов заключается в одинаковом строении внешнего электронного слоя. На их внешней s-орбитали находится один и тот же валентный электрон. Общая электронная конфигурация внешнего слоя для щелочных металлов выражается формулой $ns^1$, где $n$ — номер периода.

• Li (Период 2): $2s^1$
• Na (Период 3): $3s^1$
• K (Период 4): $4s^1$
• Rb (Период 5): $5s^1$
• Cs (Период 6): $6s^1$
• Fr (Период 7): $7s^1$

Именно это сходство определяет общность их химических свойств: способность легко отдавать один электрон, проявлять степень окисления +1 и образовывать соединения схожего типа.

Различия:

Различия в строении атомов щелочных металлов обусловлены последовательным увеличением порядкового номера при движении вниз по группе:

• Число электронных слоев (энергетических уровней): Оно увеличивается от 2 у лития до 7 у франция, и всегда равно номеру периода, в котором находится элемент.
• Заряд ядра атома: Он возрастает от +3 у лития до +87 у франция.
• Атомный радиус: С увеличением числа электронных слоев радиус атомов закономерно увеличивается.

Эти различия объясняют изменение физических и химических свойств в ряду щелочных металлов (например, понижение температуры плавления и усиление химической активности сверху вниз по группе).

Ответ: Сходство атомов щелочных металлов заключается в наличии одного электрона на внешнем энергетическом уровне (общая конфигурация $ns^1$), что определяет их схожие химические свойства. Различия состоят в увеличении числа электронных слоев, заряда ядра и атомного радиуса при переходе от одного элемента к другому вниз по группе.