Условие
Расположи элементы натрий, магний, хлор и литий в порядке увеличения радиуса атома и в порядке увеличения электроотрицательности. Объясни закономерность по периоду и по группе.
Что известно и что ищем
- Известно положение элементов: литий — 2-й период, I группа; натрий — 3-й период, I группа; магний — 3-й период, II группа; хлор — 3-й период, VII группа.
- Ищем два разных упорядочивания, и оба нужно объяснить причиной, а не заучить.
- Отдельно формулируем общее правило: что происходит с радиусом и электроотрицательностью в периоде и в группе.
Ход решения
- Шаг 1. Разбираем период. Натрий, магний и хлор стоят в одном третьем периоде, то есть число уровней у них одинаковое, а заряд ядра растёт слева направо. Электроны всё сильнее притягиваются к ядру, поэтому радиус уменьшается: натрий больше магния, магний больше хлора.
- Шаг 2. Разбираем группу. Литий и натрий — в одной группе, но у натрия появился новый уровень, который расположен дальше от ядра. Значит натрий больше лития.
- Шаг 3. Собираем оба вывода в одно упорядочивание по радиусу. Хлор — самый маленький, дальше магний, потом литий и натрий. Между литием и натрием сравниваем: у натрия на один уровень больше, поэтому он крупнее. Итог по увеличению радиуса: хлор, магний, литий, натрий.
- Шаг 4. Переходим к электроотрицательности — это способность атома притягивать чужие электроны. Она растёт там, где электроны держатся сильнее: слева направо в периоде и снизу вверх в группе. Значит среди хлора, магния и натрия порядок ясен: натрий, магний, хлор.
- Шаг 5. Сравниваем литий и натрий. Оба в первой группе, но у натрия внешний электрон дальше от ядра и держится слабее, поэтому литий электроотрицательнее натрия. Итог по увеличению электроотрицательности: натрий, литий, магний, хлор.
- Шаг 6. Проверяем результат «на здравый смысл». Хлор — типичный неметалл, ему нужны чужие электроны, поэтому он в конце обоих списков и самый маленький. Натрий — типичный металл, он электроны отдаёт, поэтому он крупный и с низкой электроотрицательностью. Заодно это объясняет, почему натрий и хлор так охотно образуют соль: один отдаёт, другой забирает.
Проверь себя
- Ответ: по увеличению радиуса — хлор, магний, литий, натрий; по увеличению электроотрицательности — натрий, литий, магний, хлор.
- Проверка вывода: обе закономерности — следствие одной причины. Чем меньше радиус и чем больше заряд ядра, тем сильнее ядро держит внешние электроны, тем выше электроотрицательность. Поэтому списки идут «в противоположных направлениях».
- Ловушка: считать, что литий и натрий по свойствам одинаковы, «потому что в одной группе». Похожи они лишь в главном (оба одновалентные металлы), но натрий заметно активнее, и именно поэтому он хранится под керосином, а литий — нет.
Как объяснить ребёнку
«Ядро — это магнит в центре, электроны — шарики вокруг. Чем больше заряд ядра, тем сильнее магнит тянет шарики к себе, поэтому в периоде атомы поджимаются: слева направо радиус падает, а способность тянуть чужие электроны растёт. В группе сверху вниз добавляется ещё один этаж, внешний шарик оказывается дальше от магнита — атом растёт, а тянет слабее».
Тема для отчёта родителю
«Радиус и электроотрицательность: одна причина — две закономерности».
Формулировка задания — наш аналог по теме, а не текст из учебника.