Номер 274, страница 46 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

274. У какой из частиц радиус больше:

а) атома бериллия или атома серы;

б) атома бора или атома алюминия;

в) атома кальция или катиона кальция;

г) атома брома или аниона брома?

а) атома бериллия или атома серы

Для сравнения радиусов атомов бериллия (Be) и серы (S) необходимо рассмотреть их положение в периодической системе элементов. Бериллий находится во втором периоде, а сера – в третьем. Это означает, что электроны атома серы располагаются на трех энергетических уровнях (электронных слоях), в то время как у атома бериллия — только на двух.

Основной фактор, определяющий размер атома при переходе вниз по группе, — это число электронных слоев. Добавление нового, более удаленного от ядра электронного слоя, как правило, приводит к увеличению радиуса атома. Хотя заряд ядра у серы (Z=16) значительно больше, чем у бериллия (Z=4), что усиливает притяжение электронов к ядру, эффект добавления целого электронного слоя является доминирующим. Таким образом, атом серы, имеющий три электронных слоя, больше атома бериллия, у которого их два.

Ответ: радиус атома серы больше.

б) атома бора или атома алюминия

Бор (B) и алюминий (Al) находятся в одной и той же группе периодической системы – группе 13. Бор расположен во втором периоде, а алюминий – в третьем, непосредственно под бором.

В пределах одной группы атомный радиус увеличивается сверху вниз. Это связано с тем, что у каждого последующего элемента в группе добавляется новый электронный слой. Внешние электроны атома алюминия находятся на третьем энергетическом уровне, который дальше от ядра, чем второй энергетический уровень, где находятся внешние электроны бора. Кроме того, увеличивается эффект экранирования ядра внутренними электронами, что ослабляет притяжение валентных электронов к ядру. Следовательно, радиус атома алюминия больше радиуса атома бора.

Ответ: радиус атома алюминия больше.

в) атома кальция или катиона кальция

Сравниваем нейтральный атом кальция (Ca) и его катион ($Ca^{2+}$). Атом кальция имеет 20 протонов в ядре и 20 электронов. Катион кальция $Ca^{2+}$ образуется, когда атом кальция теряет два электрона со своего внешнего, четвертого, электронного слоя.

Радиус катиона всегда меньше радиуса соответствующего ему нейтрального атома. Этому есть два объяснения. Во-первых, при образовании катиона $Ca^{2+}$ атом теряет весь свой внешний электронный слой (четвертый), и внешним становится третий слой, который расположен ближе к ядру. Во-вторых, после потери двух электронов оставшиеся 18 электронов притягиваются к ядру с тем же положительным зарядом (+20) сильнее. Увеличение эффективного заряда ядра, действующего на каждый электрон, приводит к сжатию электронной оболочки. Поэтому атом кальция значительно больше своего катиона.

Ответ: радиус атома кальция больше.

г) атома брома или аниона брома

Сравниваем нейтральный атом брома (Br) и его анион ($Br^{-}$). Атом брома имеет 35 протонов и 35 электронов. Анион брома (бромид-ион) $Br^{-}$ образуется, когда атом брома присоединяет один дополнительный электрон на свой внешний электронный слой для его завершения.

Радиус аниона всегда больше радиуса соответствующего ему нейтрального атома. Это объясняется тем, что при добавлении дополнительного электрона в электронную оболочку увеличивается межэлектронное отталкивание. Электроны начинают сильнее отталкиваться друг от друга, что приводит к расширению электронного облака. При этом заряд ядра (35 протонов) остается неизменным, и его притяжения оказывается недостаточно, чтобы удержать возросшее число электронов (36) так же компактно, как и исходные 35. Следовательно, радиус аниона брома больше радиуса атома брома.

Ответ: радиус аниона брома больше.