§ 30. Радіуси атомів

• До змісту відповідей

ДІЗНАЄТЕСЯ, ЗРОЗУМІЄТЕ, ВИКОРИСТАЄТЕ

Які чинники впливають на величину радіусів атомів і як саме?

На величину радіусів атомів впливають два основні чинники: заряд ядра атома та кількість енергетичних рівнів, на яких розміщені електрони.

1. Зі збільшенням заряду ядра (в межах одного періоду) електрони сильніше притягуються до нього, тому радіус атома зменшується.
2. Зі зростанням кількості енергетичних рівнів (у головних підгрупах) розмір електронної оболонки зростає, тому радіус атома збільшується.

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

У періодах радіуси атомів зменшуються зліва направо, оскільки зі зростанням заряду ядра посилюється притягання електронів до нього, що «стискає» електронну оболонку.
У головних підгрупах радіуси атомів збільшуються згори донизу, оскільки зростає кількість енергетичних рівнів.

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

Аналізуючи дані (наприклад, мал. 18 у підручнику), можна побачити, що металічні елементи ($Na, Mg, Al$) мають значно більші атомні радіуси порівняно з неметалічними елементами ($Si, P, S, Cl, Ar$) того самого періоду.
Висновок: Атоми металічних елементів на початку періоду мають найбільші радіуси, оскільки заряд їхніх ядер менший порівняно з неметалічними елементами того ж періоду, а кількість енергетичних рівнів однакова.

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

Послідовність за збільшенням радіусів: $F, N, P$.
Пояснення: Атом Флуору ($F$) має найменший радіус, оскільки він розташований у 2-му періоді праворуч від Нітрогену ($N$), тому заряд його ядра більший, а стиснення оболонки сильніше. Атом Фосфору ($P$) має найбільший радіус, оскільки він розташований у 3-му періоді й має три енергетичні рівні (проти двох у $N$ і $F$).

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 — це відстань від центра ядра до сферичної поверхні, якої «торкаються» орбіталі з електронами останнього енергетичного рівня.
Закономірності:

1. У періодах зі зростанням заряду ядра радіуси атомів зменшуються.
2. У головних підгрупах зі зростанням кількості енергетичних рівнів радіуси атомів збільшуються.
   Ці зміни пояснюють періодичність властивостей елементів: здатність віддавати електрони (металічні властивості) зростає зі збільшенням радіуса, а здатність приєднувати їх (неметалічні властивості) — зі зменшенням.

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 та мають по 4 енергетичні рівні. Однак заряд ядра Калію ($+19$) значно менший за заряд ядра Брому ($+35$). Через менший заряд ядра в атомі Калію електрони притягуються слабше, тому атом є більш «пухким» і великим. У Брому сильний заряд ядра значно сильніше стискає електронну оболонку.

ПЕРЕВІР СЕБЕ

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

Радіус атома — це відстань від центра ядра до умовної сферичної поверхні останнього енергетичного рівня. Значення радіусів залежать від:

1. Кількості енергетичних рівнів (що більше рівнів, то більший радіус).
2. Величини заряду ядра (що більший заряд при однаковій кількості рівнів, то 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). Елементи в одному періоді; у Карбону менший заряд ядра ($+6$) ніж у Нітрогену ($+7$), тому притягання електронів слабше.
б) $Br$ (Бром). Елементи в одній групі; Бром має більше енергетичних рівнів (4), ніж Флуор (2).
в) $Ne$ (Неон). Елементи в одній групі; Неон має 2 енергетичні рівні, а Гелій — 1.
г) $H$ (Гідроген). Елементи в одному періоді; у Гідрогену заряд ядра ($+1$) менший, ніж у Гелію ($+2$), тому електронна оболонка стиснута менше.

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

Послідовність: $K, Mg, B, C$.
Пояснення: Калій ($K$) має 4 рівні (найбільший). Магній ($Mg$) — 3 рівні. Бор ($B$) і Карбон ($C$) — 2 рівні, але у Бора заряд ядра менший, тому він більший за Карбон.

ПОМІРКУЙМО

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

а) Найменший радіус має Гелій ($He$). Він знаходиться у першому періоді (має лише один енергетичний рівень) і має найбільший заряд ядра ($+2$) серед елементів цього періоду, що максимально стискає оболонку.
б) Найбільший радіус має Францій ($Fr$). Він розміщений у лівому нижньому куті періодичної системи (1-ша група, 7-й період), має найбільшу кількість енергетичних рівнів (7) і найменший заряд ядра у своєму періоді, що забезпечує найменше притягання зовнішнього електрона.

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: Атом Кальцію ($Ca$) має 4 енергетичні рівні, тоді як атом Натрію ($Na$) — лише 3. Збільшення кількості електронних шарів є домінуючим чинником, що призводить до збільшення радіуса.

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.

• Періодичний закон — periodic law
• Хімічний елемент — chemical element
• Атомне ядро — atomic nucleus
• Протон — proton
• Нейтрон — neutron
• Електрон — electron
• Ізотопи — isotopes
• Нуклонне число — nucleon number

ОЦІНЮЙМО СВОЇ ЗНАННЯ

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

326. Виконайте розміщені за QR-кодом або покликанням завдання за матеріалом параграфів 25—30.

(Це завдання передбачає самостійну роботу з інтерактивним ресурсом. Рекомендовано перейти за посиланням та виконати вправи для закріплення знань про будову атома та періодичний закон).