Підручники з Хімії / Хімія 8 клас / Ярошенко Хімія 8 клас. 2021

Попрацюйте групами

Опрацюйте дані таблиці 4 та з’ясуйте, як для галогенів змінюються зі збільшенням порядкового номера:

а) відносна молекулярна маса простих речовин, утворених з атомів хімічних елементів;

б) температура плавлення; в) температура кипіння; г) агрегатний стан.

Галогени — найактивніші неметали. Вони реагують з багатьма неорганічними та органічними речовинами. Розглянемо приклади.

31

Взаємодія галогенів з воднем. Усі без винятку галогени взаємодіють з воднем, утворюючи газоподібні речовини, що мають загальну формулу

НR і загальну назву гідроген галогеніди:

F2 + H2 = 2HF гідроген фторид

Br2 + H2 = 2HBr гідроген бромід

Для того щоб відбулася реакція

Усі гідроген галогеніди за кімнатної температури — гази без кольору, але з характерним запахом, що подразнює слизові оболонки носа та рота. Добре розчиняються у воді. Якщо розчин будь-якого гідроген галогеніду випробувати індикаторами, то метилоранж набуває рожевого кольору, універсальний індикаторний папірець червоніє. Це доводить наявність у розчині кислоти.

Взаємодія галогенів з металами. Галогени доволі активно реагують з металами.

Так, натрій без нагрівання сполучається з хлором (мал. 11):

2Na + Cl2 = 2NaCl

натрій хлорид

Розжарене залізо згорає у хлорі сліпучим полум’ям (мал. 12):

2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3

ферум(ІІІ) хлорид

Суміш порошків алюмінію та йоду за кімнатної температури може як завгодно довго перебувати в незмінному стані. Та досить додати до неї кілька крапель води, як відразу ж розпочинається бурхлива взаємодія алюмінію з йодом (мал. 13).

32

морській воді. І це ще один доказ того, наскільки важливими є наукові дослідження для відкриття хімічних елементів чи створення нових речовин.

ПРОСТІ РЕЧОВИНИ ТА СПОЛУКИ ІНЕРТНИХ ГАЗІВ. Прості речовини інертних елементів за звичайних умов — гази без кольору, смаку, запаху, мають низькі температури плавлення та кипіння. Так, температура кипіння гелію дорівнює –269 С.

Від інших газоподібних простих речовин їх відрізняє одноатомний склад молекул. До 1962 р. вченим не вдавалося добути жодної сполуки інертних елементів. Саме тому їх ще називають благородними газами. Нині відомо понад 200 сполук Ксенону, Криптону й Радону, добутих у спеціальних умовах.

Та навіть така властивість інертних газів, як хімічна неактивність, забезпечила їм широке застосування (мал. 14).

Ne Ar He

Xe

Rn

Kr

Застосування інертних газів

34

Так, аргон (а також гелій) застосовують для створення інертної атмосфери під час зварювальних робіт, різання металів. Гелій, криптон та ксенон використовують у лазерній техніці.

У медицині за участю інертних газів проводять обстеження головного мозку, легень та серця; радонові ванни лікують хворі суглоби, гелій додають до складу дихальних сумішей. Навіть харчова промисловість знайшла їм застосування (пакувальні та витискувальні гази тощо).

Яскраві реклами, що прикрашають вітрини магазинів, різнокольорове освітлення вулиць під час свят також не обходяться без інертних газів.

МІСЦЕ ІНЕРТНИХ ЕЛЕМЕНТІВ У ПЕРІОДИЧНІЙ СИСТЕМІ. Після відкриття інертних елементів постала проблема з розміщенням їх у періодичній системі. Те, що утворені ними прості речовини наділені подібними властивостями, серед яких основна — це інертність (бездіяльність) відносно інших речовин, стало причиною розміщення їх в окремій групі періодичної системи. У 1900 р. ухвалили рішення доповнити періодичну систему нульовою групою й розташувати там інертні елементи. Але в сучасній періодичній системі нульова група відсутня, а інертні елементи включено до VІІІ А групи довгої форми (і до головної підгрупи VІІІ групи короткої форми).

Стисло про основне

Прикладом природної групи неметалічних елементів є галогени Флуор, Хлор, Бром, Йод, Астат.

Прості речовини галогени мають двохатомні молекули та є типовими неметалами як за фізичними, так і за хімічними властивостями.

У реакціях з іншими речовинами галогени виявляють високу хімічну активність, яка зменшується зі збільшенням відносної атомної маси елементів.

Інертні елементи Гелій, Неон, Аргон, Криптон, Ксенон і Радон є особливою групою. Утворені ними прості речовини, газоподібні за кімнатної температури, мають низькі температури кипіння. Усі вони виявляють стійку інертність (неактивність) щодо взаємодії з іншими речовинами.

Хімічні елементи галогени та інертні елементи розташовано в періодичній системі в кінці періодів.

Сторінка ерудита

Прості речовини галогени отруйні, тож у разі потрапляння в організм із повітрям, водою чи їжею становлять небезпеку для здоров’я людини. А от негативно заряджені частинки, утворені з їхніх атомів, для людини життєво необхідні. Для прикладу, йони Хлору Сl– входять до складу кухонної солі. Нею не лише приправляють чи консервують продукти харчування, але за певних захворювань людям

35

ставлять крапельниці з розчином цієї речовини. Йон Хлору входить до складу шлункового соку.

Йонів Флуору організм людини потребує для міцності зубної емалі. Тому зубні пасти досить часто містять добавки сполук цього елемента. Окремі медичні препарати, що діють заспокійливо на нервову систему людини, містять йони Брому. Потрібні організму людини і йодовмісні йони, щоб правильно функціонувала щитоподібна залоза. Якщо їх уміст в організмі відхиляється від норми, то в роботі залози відбуваються порушення, і це негативно позначається на здоров’ї всього організму. Вам, очевидно, доводилося бачити на пакованнях з кухонною сіллю напис «йодована».

Що це означає? До кухонної солі додано невелику кількість солей Йоду, і в такий спосіб люди можуть поповнити його запаси у своєму організмі.

Знаємо, розуміємо

Які елементи належать до природної родини галогенів?

Поясніть, чому галогени не трапляються в природі у вільному стані.

Дайте порівняльну характеристику фізичних властивостей галогенів.

Що вам відомо про хімічні властивості галогенів? Як вони змінюються зі збільшенням порядкових номерів хімічних елементів?

Які елементи належать до природної родини інертних елементів? Чому вони мають таку назву?

Дайте характеристику фізичних властивостей і застосування інертних газів.

Застосовуємо

Випишіть формули складних речовин, що трапляються в тексті параграфа, та позначте над символами елементів валентність атомів.

Укажіть правильну відповідь, що стосується такого переліку речовин: натрій, фтор, калій, бром, гелій, аргон, неон.

А переважають галогени Б переважають інертні гази

В переважають лужні метали Г галогенів, інертних газів і лужних металів — порівну

Увідповідніть назви речовин і їхні відносні молекулярні маси.

36

крізь тоненькі металеві пластинки, він виявив, що більшість частинок проникає крізь пластинку, не відхиляючись від прямолінійної траєкторії, деякі частинки відхиляються під певними невеликими кутами від заданого їм прямолінійного руху, а приблизно 1/10000 від загальної кількості частинок змінюють напрямок руху на майже протилежний (мал. 16).

ядро

+

позитивно заряджена частинка

Відбивання позитивно зарядженої частинки від ядра

Поведінку однієї з десяти тисяч частинок у цьому досліді вчений пояснив таким чином. Оскільки частинки мали позитивний заряд, то відштовхувати (відкидати назад) їх могли інші частинки — також позитивно заряджені. Однойменні заряди, як вам відомо, відштовхуються. Такі результати досліду поставили під сумнів модель Томсона, бо доводили, що більшість атомного простору не заряджена позитивно, а позитивний заряд сконцентрований в одному місці й займає дуже малий об’єм. На цій підставі зроблено висновок, що атоми складаються з позитивно зарядженої серцевини — ядра, та негативно заряджених частинок — електронів, розміщених за його межами. У 1911 р. Ернест Резерфорд запропонував нову модель будови атома, що дістала назву планетарної.

ПЛАНЕТАРНА МОДЕЛЬ БУДОВИ АТОМА РЕЗЕРФОРДА. Прообразом цієї моделі стала модель Сонячної системи. За планетарною моделлю весь позитивний заряд і майже всю масу атома (99,4 %) зосереджено в атомному ядрі. Розмір ядра надзвичайно малий у порівнянні з розмірами атома. Навколо ядра коловими або еліптичними орбітами, як планети навколо Сонця (звідси походить назва моделі), безупинно рухаються електрони, утворюючи електронну оболонку атома.

Заряд електрона — найменший з усіх відомих зарядів (докладніше про це ви дізнаєтесь на уроках фізики), його абсолютним значенням користуються вкрай рідко. Здебільшого використовують умовний заряд –1. Позитивний заряд ядра дорівнює сумарному негативному заряду електронів, тому атом є електронейтральним (заряд атома дорівнює нулю) (мал. 17).

Атом — найменша електронейтральна частинка речовини.

У 1919 р. Е. Резерфорд під час експериментальних досліджень здійснив розщеплення ядра й відкрив протони (р) — позитивно заряджені

38

якій спирався на те, що в ядрі є частинки однакової маси — протони й нейтрони. Нейтрони, на відміну від протонів й електронів, не несуть електричних зарядів. Звідси походить їхня назва — «нейтрони» (нейтральні). Геніальне передбачення Д. Д. Іваненка було підтверджено дослідами англійського фізика Джеймса Чåдвіка (1891–1974). У 1935 р. Д. Чедвіка було удостоєно за це Нобелівської премії.

Сторінка ерудита

Дмитро Дмитрович Іваненко (1904–1994) — видатний фізик-теоретик, який зробив фундаментальний внесок у розвиток багатьох розділів ядерної фізики, теорії поля та теорії гравітації. Блискучий викладач кількох закладів вищої освіти СРСР, зокрема й в Україні. Світове визнання Дмитро Дмитрович отримав за те, що першим (у віці 27 років!) на основі теоретичних узагальнень запропонував протонно-нейтроннну модель атомного ядра.

Народився вчений 29 липня 1904 р. в Полтаві в сім’ї редактора та вчительки. У 1920 р. закінчив гімназію в Полтаві, де його жартома називали «професором». Першу вищу освіту здобув на фізи- ко-математичному факультеті Полтавського педагогічного інституту, у 1923–1927 рр. навчався в Ленінграді. У 30-ті роки — науковий співробітник Фізико-математичного інституту АН СРСР, завідувач теоретичного відділу Українського фізико-технічного інституту в Харкові, завідувач кафедри теоретичної фізики Харківського механіко-машинобудівно- го інституту, професор Харківського університету. У 1940 р.

захистив докторську дисертацію на тему «Основи теорії ядерних сил» і продовжував займатись теоретичною фізикою, а також очолив кафедру теоретичної фізики в КиївськомудержавномууніверситетііменіТарасаШевченка.З1943р. й до останніх років свого життя — професор фізичного факультету Московського державного університету (МДУ) імені М. В. Ломоносова.

Наукові заслуги вченого високо оцінили нобелевські лауреати: Поль Дірак, Хідекі Юкава, Нільс Бор, Ілля Приго-

39

жин, Семюел Тінг, які після спілкування з ним залишили свої знамениті вислови на стінах кабінету Дмитра Дмитровича Іваненка на фізичному факультеті МДУ імені М. В. Ломоносова.

Попрацюйте групами

Сестра Дмитра Дмитровича Іваненка

Оксана Іваненко (1906–1997) — відома українська письменниця.

Пригадайте, які з її творів — оповідання, повісті або літературні казки — вам відомі (вивчали у школі). У вільну хвилину поцікавтеся більше її творчістю, поділіться враженнями від прочитаного з однокласниками.

Вивчення будови атома в 30-х роках ХХ ст. ознаменувалось відкриттям нейтральної частинки нейтрона (n) у складі ядра атома. Нейтрони й протони містяться в атомному ядрі й визначають масу атома.

Так сформувалися сучасні погляди на склад і будову атома. Узагальнимо їх.

СУЧАСНІ ПОГЛЯДИ НА СКЛАД І БУДОВУ АТОМА. Атом складається з позитивно зарядженого ядра та негативно заряджених електронів. До складу ядра входять: позитивно заряджені протони, незаряджені (нейтральні) нейтрони. Негативно заряджені електрони формують елек-

тронну оболонку атома. Протони прийнято позначати 11 p , нейтрони —

01n , електрони — 10e (мал. 18). Сумарний заряд протонів дорівнює сумарному заряду електронів.

електрон

протон

СКЛАДНИКИ АТОМА

ядро

електронна

оболонка

Усі складові атома мають надзвичайно малу масу, до того ж маса протона приблизно дорівнює масі нейтрона, тоді як маса електрона в 1836 разів менша від маси протона. Оскільки в науці масу протона й нейтрона

40