Номер 4, страница 223 - гдз по химии 9 класс учебник Шиманович, Василевская

4. Охарактеризуйте важнейшие физические свойства щелочных металлов. Как они изменяются по мере увеличения атомных номеров элементов?

Щелочные металлы — это химические элементы 1-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы I группы, IA) периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева: литий (Li), натрий (Na), калий (K), рубидий (Rb), цезий (Cs) и франций (Fr). Они обладают рядом характерных физических свойств, которые закономерно изменяются с увеличением их атомного номера (сверху вниз по группе).

• Агрегатное состояние и внешний вид. В обычных условиях все щелочные металлы, кроме радиоактивного франция, являются твёрдыми веществами. Это очень лёгкие, мягкие и пластичные металлы серебристо-белого цвета (цезий имеет золотистый оттенок). На свежем срезе они обладают сильным металлическим блеском, который, однако, быстро тускнеет на воздухе из-за окисления. Их мягкость возрастает с увеличением атомного номера — литий самый твёрдый, а цезий настолько мягкий, что плавится от тепла руки.

• Плотность. Щелочные металлы имеют аномально низкую плотность. Литий, натрий и калий легче воды и плавают на её поверхности, вступая в реакцию. Плотность в целом возрастает с увеличением атомного номера от лития к цезию. Исключением является калий, плотность которого несколько меньше, чем у натрия. Закономерность изменения: $ \rho(\text{Li}) < \rho(\text{K}) < \rho(\text{Na}) < \rho(\text{Rb}) < \rho(\text{Cs}) $.

• Температуры плавления и кипения. Эти металлы отличаются очень низкими температурами плавления и кипения по сравнению с большинством других металлов. С увеличением атомного номера (и, соответственно, радиуса атома) прочность металлической связи в кристаллической решётке ослабевает. Это приводит к закономерному понижению температур плавления и кипения в ряду от лития к цезию.

• Твёрдость. Щелочные металлы очень мягкие, их можно легко разрезать ножом. Твёрдость по шкале Мооса уменьшается с ростом атомного номера. Самый твёрдый из них — литий, а самый мягкий — цезий.

• Атомный радиус. Атомы щелочных металлов имеют самые большие радиусы в своих периодах. При переходе от лития к францию (вниз по группе) число электронных слоёв увеличивается, что приводит к закономерному и значительному увеличению атомных радиусов.

• Энергия ионизации и электроотрицательность. На внешнем энергетическом уровне у атомов щелочных металлов находится всего один электрон, который слабо связан с ядром. Поэтому они обладают самыми низкими значениями энергии ионизации (энергии, необходимой для отрыва электрона) и электроотрицательности в своих периодах. С увеличением атомного номера радиус атома растёт, связь валентного электрона с ядром ослабевает, и, как следствие, энергия ионизации и электроотрицательность закономерно уменьшаются.

• Окрашивание пламени. Соединения щелочных металлов и их пары окрашивают пламя горелки в характерные цвета. Это связано с лёгкостью возбуждения их валентных электронов на более высокие энергетические уровни под действием температуры. При возвращении в основное состояние электроны излучают энергию в виде света определённой длины волны. Цвета пламени: литий — карминово-красный, натрий — ярко-жёлтый, калий — фиолетовый, рубидий — красно-фиолетовый, цезий — сине-фиолетовый.

Ответ:

Важнейшие физические свойства щелочных металлов включают низкую плотность и твёрдость, низкие температуры плавления и кипения, высокую электро- и теплопроводность, а также способность окрашивать пламя в характерные цвета. С увеличением атомного номера (от Li к Cs) наблюдаются следующие закономерности: увеличиваются атомный радиус и плотность (за исключением K < Na); уменьшаются твёрдость, температуры плавления и кипения, энергия ионизации и электроотрицательность.