Гіпермаркет знань >> Хімія >> Хімія 9 клас >> Хімія: Періодичний закон і Періодична система хімічних елементів Д. І. Менделєєва
З перших уроків хімії ви широко використовували таблицю Д. І. Менделєєва. Вона наочно демонструє, що всі хімічні елементи, що утворюють речовини навколишнього нас світу, взаємопов'язані і підкоряються загальним закономірностям, т. Е. Є єдиним цілим - систему хімічних елементів. Тому в сучасній науці таблицю Д. І. Менделєєва називають Періодичної системою хімічних елементів. Чому «періодичної», вам теж зрозуміло, так як загальні закономірності в зміні властивостей атомів, простих і складних речовин, утворених хімічними елементами, повторюються в цій системі через певні інтервали - періоди. Деякі з цих закономірностей, наведені в таблиці 1, вам уже відомі.
Таким чином, всі існуючі в світі хімічні елементи підпорядковуються єдиному об'єктивно чинному в природі Періодичному закону, графічним відображенням якого і є Періодична система елементів. Цей закон і система носять ім'я великого російського хіміка Д. І. Менделєєва.
Дмитро Іванович Менделєєв (1834-1907)
Видатний російський хімік, творець природної класифікації хімічних елементів - Періодичної системи елементів, що стала виразом Періодичного закону хімічних елементів.
Плідно працював в різних областях хімії та інших наук: фізики. економіки, географії. метеорології, метрології, сільського господарства.
У всіх працях Менделєєва ясно проявилися енциклопедичність знань, наукова інтуїція, умеііе узагальнювати, дар наукового передбачення.
Д. І. Менделєєв прийшов до відкриття Періодичного закону, провівши зіставлення властивостей і відносних атомних мас хімічних елементів. Він розташував всі відомі йому хімічні елементи (їх було 63) в один ланцюжок в порядку зростання їх відносних атомних мас і всебічно проаналізував всю цю сукупність елементів, намагаючись знайти в ній певні закономірності. В результаті напруженої творчої праці він виявив, що в цьому ланцюжку є інтервали - періоди, в яких властивості елементів і утворених ними речовин змінюються подібним чином.
Перерахуємо, використовуючи сучасні терміни, закономірні зміни властивостей, що виявляються в межах періодів:
- металеві властивості зменшуються,
- неметалеві властивості збільшуються,
- ступінь окислення елементів у вищих оксидах зростає від +1 до +8,
- ступінь окислення елементів в летючих водневих з'єднаннях зростає від -4 до -1,
- оксиди від основних через амфотерні змінюються кислотними оксидами,
- гідроксиди від лугів через амфотерні змінюються кислотами.
На підставі цих спостережень Д. І. Менделєєв в 1869 р зробив висновок - сформулював Періодичний закон. який з використанням сучасних термінів звучить так:
Властивості хімічних елементів і утворених ними речовин перебувають у періодичній залежності від відносних атомних мас елементів.
Систематизуючи хімічні елементи на основі їх відносних атомних мас, Менделєєв приділяв велику увагу також властивостями елементів і утворених ними речовин, розподіляючи елементи з подібними властивостями в вертикальні стовпці - групи. Іноді в порушення виявленої їм закономірності він ставив важчі елементи перед елементами з меншими значеннями відносних атомних мас. Наприклад, він записав у свою таблицю кобальт перед нікелем, телур - перед йодом, а коли були відкриті інертні (благородні) гази, аргон - перед калієм. Такий порядок розташування Менделєєв вважав за необхідне тому, що інакше ці елементи потрапили б в групи несхожих з ними по властивостях елементів, зокрема лужної метал калій потрапив би в групу інертних газів, а інертний газ аргон - в групу лужних металів.
Д. І. Менделєєв не міг пояснити ці винятки із загального правила, як і причину періодичності в зміні властивостей елементів і утворених ними речовин. Однак він передбачав, що ця причина криється в складному будову атома (в той час про внутрішню будову атома нічого ще не було відомо). Саме наукова інтуїція Менделєєва дозволила йому побудувати систему хімічних елементів не в порядку зростання їх відносних атомних мас, а в порядку зростання зарядів їхніх атомних ядер. Про те, що властивості елементів визначаються саме зарядами атомних ядер елементів, красномовно говорить існування ізотопів, з якими ви знайомилися в минулому році (згадайте, що це таке, наведіть приклади відомих вам ізотопів).
Відповідно до сучасних уявлень про будову атома основою класифікації хімічних елементів є заряди їх атомних ядер, і сучасне формулювання періодичного закону така:
Властивості хімічних елементів і утворених ними речовин перебувають у періодичній залежності від зарядів їх атомних ядер.
Періодичність в зміні властивостей елементів пояснюється періодичної повторюваністю в будові зовнішніх енергетичних рівнів їх атомів. Саме число енергетичних рівнів, загальна кількість розташованих на них електронів і число електронів на зовнішньому рівні відображає прийняту в періодичній системі символіку, т. Е. Розкриває фізичний зміст номера періоду, порядкового номера елемента і номера групи.
Будова атома дозволяє пояснити і причини зміни металевих і неметалевих властивостей елементів в періодах і групах.
Отже, Періодичний закон і Періодична система хімічних елементів Д. І. Менделєєва узагальнюють відомості про хімічні елементи і утворених ними речовинах і пояснюють періодичність в зміні їх властивостей і причину подібності властивостей елементів однієї і тієї ж групи.
Ці два найважливіших значення періодичного закону і періодичної системи доповнює ще одне, яке полягає в можливості прогнозувати, т. Е. Передбачати, описувати властивості і вказувати шляхи відкриття нових хімічних елементів. Уже на етапі створення Періодичної системи Д. І. Менделєєв зробив ряд прогнозів про властивості ще невідомих тоді елементів і вказав шляхи їх відкриття.
Яскравими прикладами прогностичної сили закону Менделєєва з'явилися наступні відкриття елементів вченими: в 1875 р французом Лекок де Буабодраном - галій, передбачений Д. І. Менделєєвим п'ятьма роками раніше як елемент під назвою «екаалюмінієм» (ото - наступний за.); в 1879 р шведом Л. Нильсоном був відкритий «екабор» по Менделєєву; в 1886 р німцем К. Вінклер - «екасіліцій» по Менделєєву (визначте по таблиці Д. І. Менделєєва з-тимчасові назви цих елементів). Наскільки точний був в своїх прогнозах російський хімік, ілюструють дані таблиці 2.
Передбачені і експериментально виявлені властивості германію
Вчені-першовідкривачі нових елементів високо оцінили відкриття російського вченого: «Навряд чи може існувати більш яскравий доказ справедливості вчення про періодичність елементів, ніж відкриття досі гіпотетичного екасіліція; воно становить, звичайно, більш ніж просте підтвердження сміливої теорії, - воно знаменує собою видатне розширення хімічного поля зору, гігантський крок в області пізнання »(К. Вінклер).
Американські вчені, що відкрили елемент № 101, дали йому назву «менделевій» в знак визнання заслуг великого російського хіміка Дмитра Менделєєва, який першим використовував Періодичну систему елементів для передбачення властивостей тоді ще не відкритих елементів.
1. Періодичний закон Д. І. Менделєєва.
2. Періодична система хімічних елементів Д. І. Менделєєва - графічне відображення періодичного закону.
3. Фізичний сенс номера елемента, номера періоду і номера групи.
4. Закономірності зміни властивостей елементів у періодах і групах.
5. Значення періодичного закону і періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва.
Доведіть, що Періодичний закон Д. І. Менделєєва, як і будь-який інший закон природи, виконує пояснює, узагальнюючу і передбачувану функції. Наведіть приклади, що ілюструють ці функції у інших законів, відомих вам з курсів хімії. фізики та біології.
Назвіть хімічний елемент, в атомі якого електрони розташовуються по рівням згідно з рядом чисел: 2, 5. Яке просте речовина утворює цей елемент? Яку формулу має його водневе з'єднання і як воно називається? Яку формулу має вищий оксид цього елемента, який його характер? Запишіть рівняння реакцій, що характеризують властивості цього оксиду.
Берилій раніше відносили до елементів, відповідним III групі, і його відносна атомна маса вважалася рівною 13,5. Чому Д. І. Менделєєв переніс його в II групу і виправив атомну масу берилію з 13,5 на 9?
Напишіть рівняння реакцій між простим речовиною, освіченим хімічним елементом, в атомі якого електрони розподілені згідно з рядом чисел: 2, 8, 8, 2, і простими речовинами, утвореними елементами № 7 і № 8. Який тип зв'язку в продуктах реакції? Яке кристалічну будову мають вихідні прості речовини і продукти їх взаємодії?
Розмістіть в порядку зростання металевих властивостей наступні елементи:
Аs, Sb, N, Р, Вi Обгрунтуйте отриманий ряд, виходячи з будови атомів цих елементів.
Розмістіть в порядку зростання неметалічних властивостей наступні елементи:
Si, Аl, Р, S, Сl, Mg, Na Обгрунтуйте отриманий ряд, виходячи з будови атомів цих елементів.
Розмістіть в порядку зменшення кислотних властивостей наступні оксиди:
SiO2, Р2O5, Аl203, Na2O, MgO, Сl207
Обгрунтуйте отриманий ряд. Запишіть формули гідроксидів, які відповідають цим оксидам. Як змінюється їх кислотний характер в запропонованому вами ряду?
Напишіть формули оксидів бору, берилію і літію і розташуйте їх у порядку зростання основних властивостей. Запишіть формули гідроксидів, які відповідають цим оксидам. Який їхній хімічний характер?
Що таке ізотопи? Як відкриття ізотопів сприяло становленню Періодичного закону?
Чому заряди атомних ядер елементів в Періодичній системі змінюються монотонно, т. Е. Заряд ядра кожного наступного елемента зростає на одиницю в порівнянні з зарядом атомного ядра попереднього елемента, а властивості елементів і утворених ними речовин змінюються періодично?
Наведіть три формулювання Періодичного закону, в яких за основу систематизації хімічних елементів взяті відносна атомна маса, заряд атомного ядра і будова зовнішніх енергетичних рівнів в електронній оболонці атома.
Якщо у вас є виправлення або пропозиції до даного уроку, напишіть нам.
Якщо ви хочете побачити інші коригування та побажання до уроків, дивіться тут - Освітній форум.