Решебник по химии 8 класс Габриелян §32

Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

Стр. 140

Вопрос

Почему гениальная таблица Д. И. Менделеева имеет более точное научное название: Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева?

Гениальная таблица Д. И. Менделеева имеет более точное научное название «Периодическая система химических элементов», потому что она не просто представляет перечень элементов, расположенных в порядке возрастания их атомного номера, но и отражает закономерности в изменении их свойств.

Слово «периодическая» указывает на то, что химические и физические свойства элементов повторяются через определенные промежутки (периоды) в зависимости от их атомного номера. Это связано с периодическим изменением структуры электронной оболочки атомов. Таким образом, таблица Менделеева является не просто перечнем элементов, а системой, которая показывает взаимосвязь между элементами и позволяет предсказывать свойства еще не открытых веществ.

Стр. 141

Вопрос

Какие закономерности в изменении свойств химических элементов отражены в таблице Д. И. Менделеева (рис. 71), т. е. что превращает её в систему?

Периодическая система Д. И. Менделеева является системой, так как в ней отражены закономерности изменения свойств химических элементов в зависимости от их порядкового номера. Основными закономерностями являются:

1. Периодический закон – свойства химических элементов и их соединений повторяются через определенные интервалы (периоды) в зависимости от увеличения заряда ядра атома.

2. Изменение радиуса атома – в пределах одного периода радиус атома уменьшается с увеличением порядкового номера из-за роста заряда ядра и усиления притяжения электронов. В пределах группы, наоборот, радиус увеличивается, так как возрастает число энергетических уровней.

3. Изменение металлических и неметаллических свойств – в периодах слева направо металлические свойства ослабевают, а неметаллические усиливаются. В группах сверху вниз металлические свойства усиливаются, а неметаллические ослабевают.

4. Электронное строение – элементы, расположенные в одной группе, имеют одинаковое число электронов на внешнем энергетическом уровне, что определяет их схожие химические свойства.

5. Способность к окислению и восстановлению – в периодах слева направо восстановительные свойства элементов ослабевают, а окислительные усиливаются. В группах сверху вниз восстановительные свойства усиливаются, а окислительные ослабевают.

Эти закономерности превращают таблицу Менделеева в систему, позволяя не только классифицировать известные элементы, но и предсказывать свойства еще не открытых.

Стр. 143

Проверьте свои знания

1. Раскройте физический смысл порядкового номера химического элемента, номера периода, номера группы.

Порядковый номер химического элемента в Периодической системе Д. И. Менделеева соответствует количеству протонов в ядре атома, то есть заряду атомного ядра, а также числу электронов в нейтральном атоме. Это число определяет положение элемента в таблице и его химические свойства, так как именно заряд ядра влияет на строение электронной оболочки.

Номер периода, в котором расположен химический элемент, соответствует числу энергетических уровней (электронных слоев) в атоме. Например, элементы первого периода имеют один энергетический уровень, второго — два, третьего — три и так далее.

Номер группы элементов (для главных подгрупп) показывает число электронов на внешнем энергетическом уровне атома. Эти электроны участвуют в химических реакциях и определяют химические свойства элемента. Например, элементы I группы (щелочные металлы) имеют один валентный электрон, а элементы VII группы (галогены) — семь.

2. Как изменяются металлические и неметаллические свойства химических элементов: а) в периодах; б) в группах?

В пределах одного периода при увеличении порядкового номера химического элемента металлические свойства ослабевают, а неметаллические усиливаются. Это связано с тем, что с увеличением числа протонов в ядре возрастает заряд атома, и он сильнее притягивает внешние электроны. Радиус атома уменьшается, что делает отдачу электронов сложнее (ослабляет металлические свойства), но способствует присоединению недостающих электронов (усиливает неметаллические свойства). Например, в третьем периоде натрий (Na) — типичный металл, а хлор (Cl) — ярко выраженный неметалл.

В пределах одной группы при увеличении порядкового номера химического элемента металлические свойства усиливаются, а неметаллические ослабевают. Это объясняется тем, что число энергетических уровней увеличивается, а внешний электронный уровень оказывается дальше от ядра, из-за чего его притяжение ослабевает. Отдавать внешние электроны становится легче, что усиливает металлические свойства. Например, во II группе кальций (Ca) проявляет более выраженные металлические свойства, чем бериллий (Be). В VII группе фтор (F) — самый сильный неметалл, а йод (I) менее активен.

Стр. 144

Примените свои знания

3. Охарактеризуйте химические элементы литий, бериллий и бор по плану:

• порядковый номер;

• положение в Периодической системе (номер периода, номер группы, подгруппа);

• число протонов в ядре атома;

• число энергетических уровней;

• общее число электронов;

• число электронов на внешнем энергетическом уровне.

Литий (Li):

• Порядковый номер: 3

• Положение в Периодической системе: 2 период, 1 группа, главная подгруппа (IA)

• Число протонов в ядре атома: 3

• Число энергетических уровней: 2

• Общее число электронов: 3

• Число электронов на внешнем энергетическом уровне: 1

Бериллий (Be):

• Порядковый номер: 4

• Положение в Периодической системе: 2 период, 2 группа, главная подгруппа (IIA)

• Число протонов в ядре атома: 4

• Число энергетических уровней: 2

• Общее число электронов: 4

• Число электронов на внешнем энергетическом уровне: 2

Бор (B):

• Порядковый номер: 5

• Положение в Периодической системе: 2 период, 13 группа, главная подгруппа (IIIA)

• Число протонов в ядре атома: 5

• Число энергетических уровней: 2

• Общее число электронов: 5

• Число электронов на внешнем энергетическом уровне: 3

4. Определите количество электронов, которое нужно отдать или присоединить для получения завершённого внешнего энергетического уровня атомам следующих химических элементов: кислород, натрий, хлор, магний.

Кислород (O): Нужно присоединить 2 электрона (до 8 на внешнем уровне).

Натрий (Na): Нужно отдать 1 электрон (чтобы остался завершённый предыдущий уровень с 8 электронами).

Хлор (Cl): Нужно присоединить 1 электрон (до 8 на внешнем уровне).

Магний (Mg): Нужно отдать 2 электрона (чтобы остался завершённый предыдущий уровень с 8 электронами).

5. Символы каких трёх химических элементов расположены в порядке увеличения радиусов их атомов?

а) P, Si, Al;

б) C, N, O;

в) Ca, Mg, Be;

г) C, B, Al?

Правильный вариант — в) Ca, Mg, Be.

Обоснование:

• В пределах одной группы радиус атома увеличивается сверху вниз.

• В данной последовательности элементы расположены в 2-й группе (щелочноземельные металлы): бериллий (Be) → магний (Mg) → кальций (Ca).

• Радиус атома увеличивается от бериллия к кальцию, так как число энергетических уровней возрастает.

6. Выберите ряд чисел, которому соответствует распределение электронов по энергетическим уровням атома, металлические свойства которого выражены наиболее ярко:

а) 2, 8, 2;

б) 2, 8, 5;

в) 2, 8, 8, 1;

г) 2, 8, 8.

Правильный вариант — в) 2, 8, 8, 1.

Обоснование:

• Металлические свойства наиболее выражены у элементов I группы (щелочных металлов).

• Конфигурация 2, 8, 8, 1 соответствует калию (K) — ярко выраженному металлу.

• У него 1 валентный электрон, который легко отдать, что определяет его сильные металлические свойства.

Стр. 144

Используйте дополнительную информацию

7. Дайте свою оценку строк из стихотворения С. Щипачёва «Читая Менделеева»:

Другого ничего в природе нет

ни здесь, ни там, в космических глубинах:

всё — от песчинок малых до планет —

из элементов состоит единых.

Эти строки подчёркивают универсальность химических элементов, открытых и систематизированных Д. И. Менделеевым. Поэт выражает идею, что вся материя во Вселенной — от мельчайших частиц до гигантских небесных тел — состоит из одних и тех же химических элементов. Это отражает фундаментальный принцип науки о единстве строения природы.

Стихотворение создаёт ощущение величественной гармонии, связывающей микромир и макромир, и подчёркивает значимость Периодической системы Менделеева как ключа к пониманию устройства Вселенной. Поэт использует художественные образы («космические глубины», «песчинки малые») для усиления впечатления бесконечности и взаимосвязанности всего сущего. Таким образом, эти строки передают научную истину через поэтическую форму, подчёркивая красоту и закономерность мира химических элементов.