§30. Радіуси атомів

Зміст

ДІЗНАЄТЕСЯ, ЗРОЗУМІЄТЕ, ВИКОРИСТАЄТЕ

Які чинники впливають на величину радіусів атомів і як саме?

Розмір атома залежить від заряду ядра та кількості енергетичних рівнів.

1. У періоді: що більший заряд ядра, то сильніше воно притягує електрони, і радіус зменшується.
2. У підгрупі: що більше енергетичних рівнів, то більша електронна оболонка, тому радіус зростає.

Як змінюються радіуси атомів хімічних елементів у періодах і групах періодичної таблиці?

Зліва направо в періодах радіус зменшується через зростання заряду ядра, яке стискає електронну оболонку. Згори донизу в головних підгрупах радіус збільшується завдяки появі нових енергетичних рівнів.

Порівняйте радіуси атомів металічних елементів і атомів неметалічних елементів 3-го періоду та зробіть висновок.

Метали 3-го періоду ($Na, Mg, Al$) мають помітно більші радіуси, ніж неметали ($Si, P, S, Cl, Ar$).

Висновок: На початку періоду атоми металів найбільші. Їхні ядра мають менший заряд, ніж у неметалів того ж періоду, тому слабше притягують електрони за однакової кількості енергетичних рівнів.

Розмістіть символи хімічних елементів $N$, $P$ і $F$ за збільшенням радіусів атомів.

Порядок: $F, N, P$.

Пояснення: Флуор ($F$) найменший: він у 2-му періоді праворуч від Нітрогену ($N$), його ядро має більший заряд і сильніше стискає оболонку. Фосфор ($P$) найбільший: він у 3-му періоді та має три енергетичні рівні (у $N$ і $F$ їх лише два).

ВИОКРЕМЛЮЄМО ОСНОВНЕ

Проаналізувавши матеріал, викладений у параграфі, запишіть у зошиті висновки про радіус атома та зміни радіусів атомів хімічних елементів у періодах і групах періодичної таблиці.

Радіус атома — відстань від центра ядра до зовнішньої межі орбіталей останнього енергетичного рівня. Закономірності:

1. У періодах: заряд ядра зростає — радіус зменшується.
2. У головних підгрупах: кількість енергетичних рівнів зростає — радіус збільшується.

Це впливає на властивості елементів: більший радіус полегшує віддачу електронів (посилюються металічні властивості), а менший — їх приєднання (посилюються неметалічні властивості).

Сформулюйте цікаве запитання за темою параграфа і поставте його своїм однокласникам / однокласницям. Порівняйте свою і їхні відповіді та оцініть їх. Поясніть, чому ваша оцінка саме така.

Запитання: «Чому радіус атома Калію ($K$) значно більший за радіус атома Брому ($Br$), хоча атомна маса Брому майже вдвічі більша?»

Відповідь: Обидва елементи знаходяться в 4-му періоді й мають по 4 енергетичні рівні. Але заряд ядра Калію ($+19$) значно менший, ніж у Брому ($+35$). Менший заряд слабше притягує електрони, роблячи атом Калію більшим. Великий заряд ядра Брому сильніше стискає його електронну оболонку.

ПЕРЕВІР СЕБЕ

318. Охарактеризуйте термін «радіус атома». Від яких чинників залежать значення радіусів атомів?

Радіус атома — відстань від центра ядра до умовної зовнішньої межі останнього енергетичного рівня. Значення залежить від:

1. Кількості енергетичних рівнів (більше рівнів — більший радіус).
2. Заряду ядра (більший заряд за однакової кількості рівнів — менший радіус).

319. Визначте в кожній парі хімічний елемент, атом якого має більший радіус: а) $C$ — $N$; б) $F$ — $Br$; в) $He$ — $Ne$; г) $H$ — $He$. Поясніть свій вибір.

а) $C$ (Карбон). В одному періоді заряд ядра Карбону ($+6$) менший, ніж у Нітрогену ($+7$), тому електрони притягуються слабше.
б) $Br$ (Бром). В одній групі Бром має 4 енергетичні рівні, а Флуор — 2.
в) $Ne$ (Неон). В одній групі Неон має 2 рівні, а Гелій — 1.
г) $H$ (Гідроген). В одному періоді заряд ядра Гідрогену ($+1$) менший за заряд Гелію ($+2$), тому його оболонка стиснута слабше.

320. Розмістіть символи хімічних елементів $Mg, K, C, B$ за зменшенням радіусів атомів.

Порядок: $K, Mg, B, C$.

Пояснення: У Калію ($K$) 4 рівні (він найбільший). У Магнію ($Mg$) 3 рівні. Бор ($B$) і Карбон ($C$) мають по 2 рівні, але менший заряд ядра Бора робить його атом більшим за атом Карбону.

ПОМІРКУЙМО

321. Назвіть хімічний елемент, атом якого, на вашу думку, має: а) найменший радіус; б) найбільший радіус. Відповіді обґрунтуйте.

а) Найменший — Гелій ($He$). У першому періоді він має один енергетичний рівень і найбільший заряд ядра ($+2$), що максимально стискає оболонку.
б) Найбільший — Францій ($Fr$). Розташований зліва внизу таблиці (1 група, 7 період). Має 7 рівнів і найменший заряд ядра у своєму періоді, тому найслабше притягує зовнішній електрон.

АНАЛІЗУЙМО

322. Проаналізуйте зміни радіусів атомів у рядах хімічних елементів $Na$ — $K$ — $Ca$, $Na$ — $Mg$ — $Ca$ і вкажіть правильну відповідь: а) радіус атома Натрію більший, ніж атома Кальцію; б) радіуси атомів Натрію та Кальцію майже однакові; в) радіус атома Кальцію більший, ніж атома Натрію.

Правильна відповідь: в) радіус атома Кальцію більший, ніж атома Натрію.

Обґрунтування: Кальцій ($Ca$) має 4 енергетичні рівні, а Натрій ($Na$) — 3. Додатковий електронний шар суттєво збільшує радіус атома.

ФОРМУЙМО СЛОВНИЧОК

323. Випишіть ключові слова і словосполучення з тексту параграфа для укладання двомовного словничка.

• Радіус атома — atomic radius
• Енергетичний рівень — energy level
• Заряд ядра — nuclear charge
• Орбіталь — orbital

324. Складіть двомовний словничок із ключових слів і словосполучень до розділу 2, виписаних вами з усіх параграфів цього розділу.

Параграф 22:

• лужні метали — alkali metals
• галогени — halogens
• інертні гази — noble gases

Параграф 23:

• період — period
• періодичний закон — periodic law
• природний ряд хімічних елементів — natural series of chemical elements

Параграф 24:

• періодична таблиця — periodic table
• група — group
• головна підгрупа — main group
• побічна підгрупа — subgroup of the main group

Параграф 25:

• електрон — electron
• нейтрон — neutron
• нуклон — nucleon
• нуклонне число — nucleon number
• протон — proton
• протонне число — proton number
• ядро атома — atomic nucleus

Параграф 26:

• ізотоп — isotope
• нуклід — nuclide

Параграф 27:

• радіоактивність — radioactivity
• радіонуклід — radionuclide

Параграф 28:

• орбіталь — orbital
• s-орбіталь — s-orbital
• p-орбіталь — p-orbital
• електронна оболонка — electron shell
• енергетичний рівень — energy level
• енергетичний підрівень — energy sublevel
• спін електрона — electron spin

Параграф 29:

• зовнішні електрони — outer electrons
• s-елементи — s-elements
• p-елементи — p-elements

Параграф 30:

• радіус атома — atomic radius

ОЦІНЮЙМО СВОЇ ЗНАННЯ

325. Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.