Номер 1, страница 63 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

1. Расположите в порядке возрастания атомных радиусов элементы: Cl, N, Si, He, Li, Al. Дайте объяснение.

Решение

1.

Для того чтобы расположить элементы в порядке возрастания их атомных радиусов, необходимо проанализировать их положение в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева.

He (Гелий): 1-й период, 18-я группа

Li (Литий): 2-й период, 1-я группа

N (Азот): 2-й период, 15-я группа

Al (Алюминий): 3-й период, 13-я группа

Si (Кремний): 3-й период, 14-я группа

Cl (Хлор): 3-й период, 17-я группа

На основе анализа общих закономерностей и фактических данных, элементы располагаются в следующем порядке возрастания атомного радиуса: He, N, Cl, Si, Al, Li.

Ответ: $He < N < Cl < Si < Al < Li$

Al.

Объяснение данного порядка основывается на двух главных закономерностях изменения атомных радиусов в Периодической системе:

Атомный радиус уменьшается при движении слева направо по периоду. Это происходит потому, что число электронных слоев остается неизменным, но заряд ядра увеличивается, что приводит к более сильному притяжению электронов внешнего слоя к ядру.

Атомный радиус увеличивается при движении сверху вниз по группе. Это связано с увеличением числа электронных слоев в атоме.

Применяя эти правила к заданным элементам, получаем:

He (Гелий) — самый маленький атом, так как у него всего один электронный слой (находится в 1-м периоде).

Далее сравниваем элементы 2-го периода: Li и N. Они имеют по два электронных слоя. Азот (N) находится правее лития (Li), поэтому его заряд ядра больше (Z=7 против Z=3), и его радиус меньше: $r(N) < r(Li)$.

Элементы 3-го периода: Al, Si, Cl. У них по три электронных слоя. Они расположены в периоде в порядке Al → Si → Cl, поэтому их радиусы уменьшаются в этой же последовательности из-за роста заряда ядра (Z=13, Z=14, Z=17): $r(Cl) < r(Si) < r(Al)$.

Для составления общего ряда необходимо сравнить элементы из разных периодов. Атом N (2 слоя) меньше атомов 3-го периода (3 слоя). Однако при сравнении с Li (2-й период) оказывается, что его радиус больше радиусов Al, Si и Cl. Это является исключением из упрощенного правила "чем больше номер периода, тем больше радиус". Причина в том, что очень сильное увеличение заряда ядра у Al (Z=+13), Si (Z=+14) и Cl (Z=+17) по сравнению с Li (Z=+3) приводит к значительному сжатию их электронных оболочек, которое перевешивает эффект от добавления третьего электронного слоя.

Ответ: Порядок возрастания атомных радиусов $He < N < Cl < Si < Al < Li$ обусловлен комбинацией двух факторов: числа электронных слоев и величины заряда ядра. Радиус растет с увеличением числа слоев (вниз по группе) и уменьшается с ростом заряда ядра (вправо по периоду). He — наименьший (1 слой). N меньше Li (один период, рост заряда). Cl < Si < Al (один период, рост заряда). Li, несмотря на меньшее число слоев, оказывается больше Al, Si и Cl из-за своего аномально малого заряда ядра, который слабо притягивает внешний электрон.