Номер 8, страница 8 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

8. С помощью какой характеристики атома можно однозначно отнести его к определённому химическому элементу:

а) число электронов на внешнем электронном слое;

б) число протонов в ядре;

в) масса атома;

г) размер атома;

д) число нейтронов в ядре;

е) относительная атомная масса?

Решение

Для того чтобы однозначно отнести атом к определённому химическому элементу, необходимо проанализировать фундаментальные характеристики атома, предложенные в вариантах ответа.

а) число электронов на внешнем электронном слое

Эта характеристика определяет химические свойства элемента и его принадлежность к группе в Периодической системе. Однако атомы разных элементов могут иметь одинаковое число электронов на внешнем слое (например, все щелочные металлы имеют по одному). Кроме того, нейтральный атом может потерять или приобрести электроны, превратившись в ион. При этом число электронов изменится, но атом останется тем же химическим элементом. Следовательно, эта характеристика не позволяет однозначно идентифицировать элемент.

б) число протонов в ядре

Число протонов в ядре является уникальной и фундаментальной характеристикой каждого химического элемента. Это число называется атомным номером (или зарядовым числом) и обозначается как $Z$. Все без исключения атомы одного элемента содержат одинаковое число протонов. Например, любой атом с 6 протонами — это углерод, а с 92 протонами — уран. Изменение числа протонов в ядре (в результате ядерной реакции) приводит к превращению одного элемента в другой. Таким образом, число протонов однозначно определяет химический элемент.

в) масса атома

Атомы одного и того же элемента могут иметь разную массу. Это связано с тем, что в их ядрах может содержаться разное число нейтронов. Такие разновидности атомов называются изотопами. Например, существуют изотопы углерода с массовыми числами 12, 13 и 14, но все они являются атомами углерода, так как содержат по 6 протонов. Поэтому масса отдельного атома не является его однозначным идентификатором.

г) размер атома

Размер атома (атомный радиус) не является строгой константой. Он зависит от того, в какой химической связи атом участвует и каково его окружение. Кроме того, атомы разных элементов могут иметь близкие по значению радиусы. Эта характеристика не является уникальной для элемента.

д) число нейтронов в ядре

Как уже упоминалось при анализе массы атома, число нейтронов у атомов одного и того же элемента может быть различным (изотопы). Например, у водорода есть изотопы без нейтронов (протий), с одним нейтроном (дейтерий) и с двумя нейтронами (тритий). Следовательно, число нейтронов не определяет принадлежность атома к химическому элементу.

е) относительная атомная масса

Относительная атомная масса, которую можно найти в Периодической таблице, — это средневзвешенное значение масс всех природных изотопов элемента. Она является характеристикой не отдельного атома, а элемента в целом, и зависит от процентного содержания изотопов в природе. Эта величина не может служить для идентификации конкретного атома.

Исходя из анализа, единственной характеристикой, позволяющей однозначно отнести атом к определённому химическому элементу, является число протонов в его ядре.

Ответ: б) число протонов в ядре.