Решебник по химии 8 класс Габриелян §29

Открытие

Стр. 128

Вопрос

Возьмите 20 карточек, на которых записаны символы первых двадцати химических элементов Периодической системы с указанием относительной атомной массы, характера простого вещества (металла или неметалла) и формулы высших оксида и гидроксида (основания, кислородосодержащей кислоты или амфотерного гидроксида). Расположите карточки в один горизонтальный ряд в порядке возрастания относительной атомной массы элементов и проанализируйте его. В отличие от монотонного возрастающей атомной массы, свойства элементов в полученном ряду изменяются периодически. Расположите карточки элементов со сходными свойствами друг под другом. Почему карточки «Калий» и «Аргон» нарушают порядок возрастания относительной атомной массы элементов (калий имеет меньшее значение относительной атомной массы, чем аргон)?

При расположении элементов в порядке возрастания относительной атомной массы можно заметить, что свойства химических элементов изменяются периодически. Это связано с тем, что химические свойства определяются не только массой атома, но и строением его электронной оболочки. В Периодической системе элементы, обладающие сходными свойствами, располагаются в одном вертикальном столбце (группе), несмотря на различие в атомных массах.

Карточки «Калий» (K) и «Аргон» (Ar) действительно нарушают общий порядок возрастания относительной атомной массы. Это связано с тем, что относительная атомная масса калия (39,1) меньше, чем у аргона (39,9). Однако в Периодической системе элементы располагаются не строго по массе, а с учётом их химических свойств и электронной конфигурации. Калий является металлом, а аргон – инертным газом. Если бы их расположили только по массе, калий оказался бы в группе инертных газов, а аргон – среди щелочных металлов, что не соответствует их химическим свойствам. Поэтому Менделеев при составлении таблицы учитывал именно периодический закон, а не только атомные массы, что позволило ему правильно расположить элементы.

Стр. 131

Проверьте свои знания

1. Какие признаки были положены Д. И. Менделеевым в основу классификации химических элементов?

В основу классификации химических элементов Д. И. Менделеевым были положены два основных признака: относительная атомная масса и химические свойства элементов и образованных ими веществ. Учёный расположил элементы в порядке увеличения их относительных атомных масс и заметил, что через определённые промежутки их свойства повторяются, проявляя периодичность. Эти признаки позволили выявить закономерности и создать Периодическую систему.

2. Как был открыт Периодический закон? Приведите его формулировку, используя современные термины.

Периодический закон был открыт Дмитрием Ивановичем Менделеевым в результате анализа свойств известных на тот момент химических элементов. Менделеев разместил карточки с названиями элементов и их свойствами в порядке возрастания относительных атомных масс и заметил периодическое повторение свойств через определённые интервалы. Так была выявлена взаимосвязь между атомными массами и свойствами элементов, что позволило учёному сформулировать Периодический закон. Современная формулировка Периодического закона звучит так: «Свойства химических элементов и образованных ими веществ находятся в периодической зависимости от зарядов ядер их атомов».

3. Как изменяются в периоде с ростом относительной атомной массы: металлические свойства; неметаллические свойства; валентность элементов в высших оксидах; валентность элементов в высших гидроксидах; характер высших гидроксидов?

В периоде с увеличением относительной атомной массы металлические свойства постепенно ослабевают, а неметаллические усиливаются. Это объясняется изменением строения атомов, ростом числа электронов на внешнем энергетическом уровне и усилением их притяжения к ядру, в результате чего способность элементов отдавать электроны уменьшается, а способность принимать их увеличивается. Валентность элементов в высших оксидах возрастает от I до VII (например, у натрия в оксиде Na₂O валентность I, а у хлора в Cl₂O₇ — VII). Валентность элементов в высших гидроксидах также постепенно возрастает от I до VII, что определяется числом гидроксильных групп, способных связаться с центральным атомом элемента. Характер высших гидроксидов при движении слева направо в периоде меняется от сильно основных через амфотерные до кислых. Например, гидроксид натрия (NaOH) — основание, гидроксид алюминия (Al(OH)₃) — амфотерный гидроксид, а гидроксид хлора (HClO₄) — кислота.

Стр. 132

Примените свои знания

4. Расположите элементы в порядке возрастания металлических свойств:

а) C, Li, Be;

б) Ga, B, Al;

в) Cl, Al, P;

г) Mg, Si, S.

Металлические свойства элементов увеличиваются в группе сверху вниз, так как с увеличением радиуса атома уменьшается энергия ионизации, и атом легче отдает электрон, проявляя металлические свойства. В периоде слева направо металлические свойства ослабевают, так как увеличивается число электронов на внешнем уровне, и атом становится менее склонным к потере электрона.

а) В периоде слева направо металлические свойства уменьшаются: C — неметалл, Be — слабый металл, Li — более выраженный металл. Следовательно, правильный порядок: C → Be → Li.

б) В группе сверху вниз металлические свойства усиливаются: B — неметалл, Al — амфотерный металл, Ga — более выраженный металл. Следовательно, правильный порядок: B → Al → Ga.

в) Cl — неметалл, P — неметалл, Al — металл. Следовательно, правильный порядок: Cl → P → Al.

г) S — неметалл, Si — неметалл с некоторыми металлическими свойствами, Mg — металл. Следовательно, правильный порядок: S → Si → Mg.

5. Расположите оксиды в порядке возрастания основных свойств:

а) Na₂O, Li₂O, Cr₂O₃;

б) MgO, Na₂O, Al₂O₃;

в) MgO, CuO, CaO.

Основные свойства оксидов зависят от положения элемента в периодической системе. Металлические оксиды проявляют основные свойства, и чем активнее металл, тем сильнее основные свойства его оксида. В группе сверху вниз основные свойства усиливаются, а в периоде слева направо ослабевают.

а) Cr₂O₃ — амфотерный оксид, Li₂O — слабый основной, Na₂O — более сильный основной. Следовательно, правильный порядок: Cr₂O₃ → Li₂O → Na₂O.

б) Al₂O₃ — амфотерный оксид, MgO — слабый основной, Na₂O — сильный основной. Следовательно, правильный порядок: Al₂O₃ → MgO → Na₂O.

в) CuO — слабый основной оксид, MgO — среднеосновной, CaO — сильный основной. Следовательно, правильный порядок: CuO → MgO → CaO.

6. Расположите гидроксиды в порядке возрастания кислотных свойств:

а) HNO₃, H₃BO₃, H₂CO₃;

б) HClO₄, H₂SiO₃, H₃PO₄.

Кислотные свойства гидроксидов зависят от неметаллического характера элемента. Чем выше электроотрицательность элемента, тем сильнее его кислота. В группе кислотные свойства усиливаются снизу вверх, а в периоде справа налево.

а) H₂CO₃ (угольная кислота) — слабая, H₃BO₃ (борная кислота) — более сильная, HNO₃ (азотная кислота) — самая сильная. Следовательно, правильный порядок: H₂CO₃ → H₃BO₃ → HNO₃.

б) H₂SiO₃ (кремниевая кислота) — слабая, H₃PO₄ (фосфорная кислота) — сильнее, HClO₄ (перхлорная кислота) — самая сильная. Следовательно, правильный порядок: H₂SiO₃ → H₃PO₄ → HClO₄.

Стр. 132

Используйте дополнительную информацию

7. Названия каких элементов связаны с Россией и русскими? Подготовьте сообщение «Русское начало в названиях химических элементов».

Сообщение

Русское начало в названиях химических элементов

Россия внесла значительный вклад в развитие мировой науки, в том числе и в химию. Русские учёные открыли несколько химических элементов, а также разработали методы их выделения и изучения. Некоторые элементы получили названия, так или иначе связанные с Россией, её учёными и географическими объектами.

Одним из таких элементов является рутений (Ru). Он был открыт российским химиком Карлом Карловичем Клаусом в 1844 году. Название происходит от латинского слова Ruthenia, что означает «Россия». Рутений относится к платиновым металлам и обладает высокой твёрдостью и устойчивостью к коррозии. Его применяют в электронной промышленности, катализаторах и сплавах с другими металлами.

Другим элементом, связанным с Россией, является самарий (Sm). Он был назван в честь русского горного инженера Василия Егорьевича Самарского-Быхова, который первым предоставил образцы минерала самарскита, содержащего этот элемент. Самарий применяется в производстве мощных магнитов, лазеров и атомной энергетике.

Элемент дубний (Db) получил своё название в честь российского научного центра — Объединённого института ядерных исследований в городе Дубна. Он был открыт советскими учёными в 1967 году в результате исследований сверхтяжёлых элементов. Дубний относится к группе трансурановых элементов и используется в научных экспериментах по изучению свойств атомного ядра.

Московий (Mc) — ещё один элемент, связанный с Россией. Он был официально открыт в 2015 году группой российских и американских учёных. Название элемент получил в честь Московской области, где находится город Дубна, сыгравший важную роль в исследованиях тяжёлых элементов.

Менделевий (Md) был назван в честь великого русского химика Дмитрия Ивановича Менделеева, создателя периодической таблицы химических элементов. Он был открыт в 1955 году американскими учёными, однако название элемента дано в знак признания заслуг Менделеева перед химической наукой.

Кроме этих элементов, российские учёные внесли значительный вклад в открытие берклия (Bk), калифорния (Cf), лоуренсия (Lr) и других элементов, активно участвуя в международных исследованиях.

Таким образом, Россия оставила заметный след в химии, не только благодаря открытиям своих учёных, но и через названия элементов, которые напоминают о достижениях российской науки и её выдающихся представителей.

8. Подготовьте сообщение по теме «История открытия Периодического закона».

Сообщение

История открытия Периодического закона

Периодический закон, сформулированный Дмитрием Ивановичем Менделеевым в 1869 году, является одним из фундаментальных открытий химии. Его суть заключается в том, что свойства химических элементов находятся в периодической зависимости от их относительной атомной массы (в современной интерпретации – от атомного номера).

Менделеев начал свою работу с систематизации известных химических элементов. Он расположил их в порядке возрастания относительной атомной массы и заметил, что через определённые промежутки повторяются свойства элементов. Это привело его к идее периодичности химических свойств.

Учёный оформил свою систему в виде таблицы, где элементы были сгруппированы по их свойствам. Удивительно, что он оставил пустые клетки в таблице, предсказывая существование ещё не открытых элементов. Позже были найдены скандий, галлий и германий – именно те элементы, чьи свойства Менделеев предсказал с высокой точностью.

Впоследствии Периодический закон был подтверждён новыми открытиями, а с развитием атомной теории его основой стала не относительная атомная масса, а заряд ядра атома (атомный номер).

Сегодня Периодический закон и созданная на его основе таблица являются важнейшими инструментами химии, позволяя предсказывать свойства элементов, их соединений и закономерности химических реакций.