Номер 431, страница 79 - гдз по химии 8 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

431. Используя периодическую систему химических элементов, установите все нарушения в порядке расположения химических элементов по мере увеличения их относительной атомной массы. Выявленные вами несоответствия запишите в тетради.

Современная периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева упорядочивает элементы по возрастанию их атомного номера (заряда ядра атома), а не строго по возрастанию относительной атомной массы. Изначально Д.И. Менделеев располагал элементы именно по возрастанию атомных масс, но в некоторых случаях он был вынужден отступить от этого правила, чтобы элементы с похожими химическими свойствами оказались в одной группе. Позже, с открытием строения атома, стало ясно, что именно заряд ядра является основной характеристикой элемента, определяющей его свойства и место в периодической системе.

Расхождения в порядке следования элементов по атомному номеру и по относительной атомной массе объясняются изотопным составом элементов. Относительная атомная масса элемента – это среднее значение масс его природных изотопов с учётом их распространённости. Из-за этого у некоторых пар соседних элементов элемент с меньшим атомным номером может иметь большую среднюю атомную массу.

Рассмотрим выявленные нарушения в порядке расположения элементов по мере увеличения их относительной атомной массы:

1. Аргон (Ar) и Калий (K)
Аргон (порядковый номер $Z = 18$) расположен в таблице перед Калием (порядковый номер $Z = 19$).
Относительная атомная масса аргона: $A_r(\text{Ar}) \approx 39.948$
Относительная атомная масса калия: $A_r(\text{K}) \approx 39.098$
Видно, что $A_r(\text{Ar}) > A_r(\text{K})$. Таким образом, элемент с меньшим порядковым номером (Аргон) имеет большую относительную атомную массу, чем следующий за ним элемент (Калий). Это происходит из-за того, что в природе преобладает тяжёлый изотоп аргона $^{40}\text{Ar}$, в то время как калий в основном состоит из более лёгкого изотопа $^{39}\text{K}$.

Ответ: Аргон (Ar, №18, $A_r \approx 39.948$) и Калий (K, №19, $A_r \approx 39.098$).

2. Кобальт (Co) и Никель (Ni)
Кобальт (порядковый номер $Z = 27$) расположен перед Никелем (порядковый номер $Z = 28$).
Относительная атомная масса кобальта: $A_r(\text{Co}) \approx 58.933$
Относительная атомная масса никеля: $A_r(\text{Ni}) \approx 58.693$
Здесь также $A_r(\text{Co}) > A_r(\text{Ni})$. Элемент с меньшим номером (Кобальт) тяжелее следующего за ним элемента (Никеля). Причина в изотопном составе: природный кобальт состоит из одного стабильного изотопа $^{59}\text{Co}$, в то время как у никеля самым распространённым является более лёгкий изотоп $^{58}\text{Ni}$, что и снижает среднюю атомную массу.

Ответ: Кобальт (Co, №27, $A_r \approx 58.933$) и Никель (Ni, №28, $A_r \approx 58.693$).

3. Теллур (Te) и Йод (I)
Теллур (порядковый номер $Z = 52$) расположен перед Йодом (порядковый номер $Z = 53$).
Относительная атомная масса теллура: $A_r(\text{Te}) \approx 127.60$
Относительная атомная масса йода: $A_r(\text{I}) \approx 126.90$
Как и в предыдущих случаях, $A_r(\text{Te}) > A_r(\text{I})$. Теллур тяжелее йода, хотя и предшествует ему в таблице. Это связано с тем, что природный теллур имеет значительную долю тяжёлых изотопов (например, $^{128}\text{Te}$ и $^{130}\text{Te}$), в то время как йод представлен только одним стабильным изотопом $^{127}\text{I}$. Д.И. Менделеев поместил йод после теллура на основании его химических свойств (сходство с галогенами), предсказав, что фундаментальным законом является нечто иное, чем просто атомная масса.

Ответ: Теллур (Te, №52, $A_r \approx 127.60$) и Йод (I, №53, $A_r \approx 126.90$).

4. Торий (Th) и Протактиний (Pa)
Торий (порядковый номер $Z = 90$) расположен перед Протактинием (порядковый номер $Z = 91$).
Относительная атомная масса тория: $A_r(\text{Th}) \approx 232.038$
Относительная атомная масса протактиния: $A_r(\text{Pa}) \approx 231.036$
Здесь также наблюдается инверсия масс: $A_r(\text{Th}) > A_r(\text{Pa})$. Торий тяжелее протактиния. Это связано с тем, что наиболее стабильный (и единственный встречающийся в природе в значимых количествах) изотоп тория - это $^{232}\text{Th}$, а наиболее стабильный изотоп протактиния - $^{231}\text{Pa}$.

Ответ: Торий (Th, №90, $A_r \approx 232.038$) и Протактиний (Pa, №91, $A_r \approx 231.036$).