Периодические тенденции и границы прогноза

Опорная карта

Учебная модель · частицы и расстояния не в масштабе

Ситуация и вопрос

В группе Li, Na, K растёт число протонов. Следует ли отсюда, что атом обязательно становится меньше? Для ответа надо учесть не только заряд ядра, но и занятые электронные слои. Мы сравним две серии нейтральных атомов. Размеры ниже — качественные отношения, а не результаты измерения линейкой на рисунке.

Новые слова без пропусков

Периодическая тенденция — повторяющееся направление изменения свойства в определённой области таблицы. Атомный радиус описывает размер атома по принятому способу определения; у электронного облака нет твёрдой границы. Нельзя смешивать в одном сравнении разные определения радиуса или радиусы атомов и ионов. Здесь сравниваем ковалентные радиусы: половину расстояния между ядрами двух одинаковых атомов, соединённых одинарной химической связью. Саму связь разберём в следующем блоке. Для этого урока важно выбрать один и тот же способ определения размера; численных радиусов здесь нет.

Предскажите

Предскажите отдельно: как изменится размер вниз по группе Li → Na → K и слева направо в короткой серии Na → Mg → Al? Отметьте, где добавляется занятый слой, а где число слоёв сохраняется. Не смотрите ответ до записи двух разных объяснений.

Исследуйте или разберите данные

Для выбранных ковалентных радиусов даны качественные сравнения: Li меньше Na, Na меньше K; Na больше Mg, Mg больше Al. Рядом запишите распределения 2,1; 2,8,1; 2,8,8,1 и 2,8,1; 2,8,2; 2,8,3. Нарисуйте круги только для передачи порядка размеров. Подпишите: «условная схема, не масштаб». Это работа на бумаге, без образцов.

Разобранный пример

Вниз по первой группе добавляются занятые слои; внешние электроны в среднем находятся дальше от ядра. В выбранной серии третьего периода число занятых слоёв сохраняется, а заряд ядра растёт. При учёте экранирования это помогает объяснить уменьшение размера Na → Mg → Al. Одного подсчёта всех протонов для обеих серий недостаточно.

Где легко ошибиться

Ошибка: заключать, что все свойства меняются строго и одинаково в любой строке. Температура плавления зависит от устройства вещества, а не только от размера отдельного атома. Для других областей таблицы и точных значений нужен справочник с определением величины. Цвет и величина символа элемента ничего не измеряют.

Перенос в новый случай

Перенесите объяснение на Mg и Ca: распределения 2,8,2 и 2,8,8,2. Какой атом обычно крупнее при согласованном определении радиуса? Можно ли из этого вычислить температуру плавления или скорость любой реакции? Перечислите, какие условия и данные отсутствуют для такого вывода.

Ответ и проверка памяти

Проверка: Ca обычно крупнее Mg; у него дополнительный занятый слой. Численную температуру плавления и скорость произвольной реакции так не вычислить. Запишите в дневник две стрелки тенденций вместе с областью применения и оговоркой об определении радиуса. Затем объясните их своими словами, не используя фразу «так устроена таблица» вместо причины.

Задание

1. Куда растёт размер Li → Na → K?
2. Каков порядок Na, Mg, Al?
3. Можно ли так вычислить температуру плавления?

Ответы

Запись в дневнике

Запишите первоначальный ответ, использованные данные, исправленное объяснение и границу вывода. Затем закройте пример и объясните новый случай своими словами. Если ошиблись, укажите конкретный шаг: чтение карточки, счёт частиц, выбор модели или вывод.

Когда вернуться

Закройте страницу и через 10 минут воспроизведите карту, определите термины своими словами и решите новый случай. Через сутки и через неделю повторите без подсказки. Если ошибка осталась, вернитесь к разобранному примеру и запишите, какой шаг был пропущен.

Источники и границы модели

• IUPAC: periodic table
• RSC: periodic trends
• RSC: sodium radii
• RSC: magnesium radii
• RSC: aluminium radii

Металлы и неметаллы: что можно заключить по свойствам?

Почему атомная масса бывает дробной?