Номер 1, страница 18 - гдз по химии 10 класс учебник Колевич, Матулис

1. Почему атомы большинства химических элементов не существуют при обычных условиях в свободном виде (в виде несвязанных между собой атомов)? Имеются ли исключения из этой закономерности?

Атомы большинства химических элементов не существуют в свободном виде при обычных условиях из-за своей энергетической нестабильности. Согласно фундаментальным принципам химии и физики, любая система стремится к состоянию с минимально возможной энергией, так как это состояние является наиболее стабильным. У атомов большинства элементов внешняя электронная оболочка (валентный слой) не является завершенной. Это означает, что на ней есть неспаренные электроны или вакантные орбитали, что делает такие атомы химически активными и обладающими избыточной энергией.

Чтобы достичь более стабильного, низкоэнергетического состояния, атомы взаимодействуют друг с другом, образуя химические связи. В результате образования связей (ионных, ковалентных или металлических) атомы завершают свои внешние электронные оболочки, как правило, до устойчивой конфигурации из восьми электронов (правило октета) или двух электронов для элементов первого периода. Процесс образования химической связи всегда сопровождается выделением энергии. Это означает, что энергия системы, состоящей из связанных атомов (молекулы или кристалла), меньше, чем сумма энергий отдельных, несвязанных атомов. Энергетическая выгода $ \Delta E = E_{отдельных \ атомов} - E_{связанных \ атомов} > 0 $ и является причиной того, что связанное состояние для большинства атомов гораздо более устойчиво, чем свободное.

Да, из этой закономерности существуют исключения. Главными исключениями являются атомы благородных (инертных) газов — элементов 18-й группы Периодической системы Д. И. Менделеева: гелий ($He$), неон ($Ne$), аргон ($Ar$), криптон ($Kr$), ксенон ($Xe$) и радон ($Rn$). Их отличительная особенность в том, что они уже имеют завершенную и, следовательно, очень стабильную внешнюю электронную оболочку (у гелия — 2 электрона, у остальных — 8). Из-за этой электронной конфигурации атомы благородных газов практически не склонны вступать в химические реакции, то есть образовывать связи с другими атомами. Поэтому при обычных условиях они существуют в виде свободных, несвязанных друг с другом атомов (одноатомных газов).

Ответ: Атомы большинства химических элементов имеют незавершенные внешние электронные оболочки, что делает их энергетически нестабильными. Для достижения стабильности они образуют химические связи, переходя в состояние с меньшей энергией. Исключением являются благородные газы (например, гелий, неон, аргон), атомы которых уже обладают стабильной завершенной внешней электронной оболочкой и поэтому могут существовать в свободном (одноатомном) виде при обычных условиях.