Гіпермаркет Знань>>Хімія>>Хімія 8 клас>> Періодичний закон та періодична система хімічних елементів Д. І. Менделєєва

ПЕРІОДИЧНИЙ ЗАКОН Д. І. МЕНДЕЛЄЄВА

Ти вже знаєш, що вчені за часів Д. І. Менделєєва, намагаючись класифікувати відомі хімічні елементи, поділили їх на родини. Було відомо 6 груп подібних за властивостями елементів: лужні метали, лужноземельні метали, галогени, група Оксигену, група Нітрогену і група Карбону (знайди їх за періодичною системою). Але згрупувати всі відомі на той час 63 хімічні елементи не вдавалося. Знання про них були уривчасті. У той час учені думали, що природні групи елементів, особливо протилежні за властивостями, ніяк між собою не зв'язані. І хоча вони звертали увагу на зв'язок властивостей речовин з відносною атомною масою елемента, що утворює цю речовину, їм не вдалося об'єднати всі елементи в єдину систему. Спираючись на праці своїх попередників, це завдання розв'язав великий російський учений Д. І. Менделєєв.

Мал. 12. Дмитро Іванович Менделєєв

Дмитро Іванович Менделєєв (1834—1907)
Російський хімік, різнобічний учений, педагог, прогресивний громадський діяч. Працював викладачем гімназії в Одесі. Професор Петербурзького університету (з 1865). Очолював Головну палату мір та вагів (з 1893). Відіграв значну роль у розвитку хімії та інших галузей природознавства. Відкрив (1869) періодичний закон хімічних елементів — один із головних законів природи

На відміну від своїх попередників Д. І. Менделєєв був глибоко переконаний, що між усіма хімічними елементами, як подібними за властивостями, так і відмінними, повинен існувати природний загальний зв'язок, який об'єднував би всі елементи в єдину систему.

За основу систематизації хімічних елементів Д. І. Менделєєв (так само, як і раніше Лотар Мейєр) обрав відносну атомну масу, вважаючи її головною характеристикою елемента, оскільки вона не змінюється під час утворення елементом простих і складних речовин. Водночас Д. І. Менделєєв не розглядав масу як єдину характеристику елемента. Він надавав великого значення ще й його хімічним властивостям.

Згрупувавши більшість відомих тоді хімічних елементів у кілька горизонтальних рядів так, щоб вертикальні стовпчики включали елементи, подібні за хімічними властивостями, Д. І. Менделєєв у 1869 р. розробив періодичну систему у формі таблиці — прообраз сучасної періодичної системи хімічних елементів. А далі добудовував і доповнював цю первісну таблицю, доки не включив до неї всі відомі на той час 63 елементи. Один із останніх варіантів періодичної системи, створеної Д. І. Менделєєвим, за формою мало чим відрізняється від відомої нам сучасної періодичної системи.

• Розглянь фрагмент періодичної системи (табл. 11) і зроби висновок, яку порядку зростання відносних атомних мас елементів змінюються: а) властивості елементів; б) властивості простих і складних речовин, утворених елементами; в) валентність елементів (у сполуках з Оксигеном); г) валентність елементів (у сполуках з Гідрогеном).

Чи знаєш ти,що назви одних елементів пов'язані з назвами планет Сонячної системи (Селен Se, що з грецької означає Місяць), інших — з назвами континентів і держав (Європій Eu, Рутеній Ru — на честь стародавньої назви Росії — Рутенія), ще інших — з іменами вчених (Нобелій No — на честь Альфреда Нобеля, вченого-хіміка, винахідника динаміту, який заповів свої капітали для премій за наукові відкриття)? Знайди за періодичною системою ще інші приклади

Таблиця 11. Зміна властивостей хімічних елементів


Вивчаючи зміну властивостей елементів, розміщених у ряд у порядку зростання їх відносних атомних мас, Д. І. Менделєєв виявив повторення однакових ознак у хімічних елементів і назвав цю закономірність періодичністю. Виявлену закономірність він сформулював у вигляді періодичного закону, суть якого опублікував у 1869 p.:
властивості елементів, а тому і властивості утворених ними простих і складних речовин перебувають у періодичній залежності від величини атомних мас елементів.

ВИСНОВКИ
Періодичний закон відкрив російський учений Д. І. Менделєєв у 1869 році. Його суть, за Д. І. Менделєєвим, полягає в тому, що властивості хімічних елементів та їх сполук перебувають у періодичній залежності від атомної маси елементів.

ПЕРІОДИЧНА СИСТЕМА ХІМІЧНИХ ЕЛЕМЕНТІВ Д. І. МЕНДЕЛЄЄВА

Чи знаєш ти, що назви деяких елементів запозичені з міфології народного епосу? Так, Титан Ті названий на честь казкової цариці ельфів Титанії зі старонімецького епосу. Ванадій V — на честь скандинавської богині краси Ванадіс. Прометій Рt — міфічного героя Прометея, який нібито вкрав з неба вогонь і передав його людям, тощо.

ЗаслугаД. І. Менделєєва полягає в тім, що виявлену залежність він зрозумів як об'єктивну закономірність природи, чого не змогли зробити його попередники. Завдяки відкриттю періодичного закону було виявлено, що всі елементи взаємозв'язані, підпорядковані єдиному закону і становлять єдину систему, яка справедливо була названа на честь ученого «періодичною системою хімічних елементів Д. І. Менделєєва».

Одним із способів зображення періодичної системи елементів є графічне (табличне) вираження періодичного закону хімічних елементів, так званий короткий варіант побудови періодичної системи.

Для побудови системи Д. І. Менделєєву довелося припустити інші значення відносних атомних мас майже у 20 елементів. Так, більшість учених вважали відносну атомну масу Берилію такою, що дорівнює 13,5 (знайди Be за періодичною системою). Однак за сукупністю властивостей Д. І. Менделєєв розмістив Берилій між Літієм і Бором, зробивши висновки, що відносна атомна маса Берилію має дорівнювати 9. Пізніше експериментальні дослідження довели справедливість припущення Д. І. Менделєєва. Це було перше практичне застосування періодичної системи.

Чи знаєш ти, звідки пішов вираз «танталові муки», який вживається, коли людина не може домогтися своєї мети, хоча вона й близько? Тантал — син міфічного бога Зевса — за провину був приречений на вічний голод і спрагу, стоячи по горло у воді під деревом зі стиглими плодами. Учені-хіміки, які добували елемент Тантал Та з руд, також зазнавали  «танталових мук». У 1802 р. шведський учений Екеберг відкрив оксид елемента, а вважав його за метал. Металічний тантал добули лише через 100 років

Будуючи періодичну систему, Д. І. Менделєєв залишив багато клітинок вільними. Серед 63 відомих тоді елементів ще не було таких, які за величиною відносних атомних мас і сукупністю властивостей могли б зайняти ці місця. Тим самим він довів, що повинні існувати елементи, котрі були ще невідомі. Він дійшов висновку, що їх властивості мають бути проміжними між властивостями сусідніх елементів, що розміщуються ліворуч і праворуч у тому самому ряду, й сусідніх елементів, що стоять вище і нижче. Це такі елементи, як Галій Ga, Германій Ge і Скандій Sc. Д. І. Менделєєв назвав їх,
відповідно, екаалюміній, екасиліцій та екабор¹.
¹ Ека — слово, запозичене Д. І. Менделєєвим зі стародавньої писемної мови Індії — санскриту. «Ека» означає «один». Пропонуючи заздалегідну назву елемента № 31 екаалюміній, Д. І. Менделєєв виходив із того, що він «іде за алюмінієм», перший його аналог.

Чи знаєш ти, що хімічний елемент Гелій Не вперше був відкритий на Сонці (1868) і лише через 27 років англійському вченому У. Рамзаю вдалося виявити газувату речовину гелій в умовах Землі?

Тріумфом періодичного закону було відкриття в 1875 р. французьким ученим Лекок де Буабодраном нового елемента, названого Галієм (на честь стародавньої назви Франції). Властивості Галію, визначені експериментально, повністю збігалися із властивостями екаалюмінію, передбаченими Д. І. Менделєєвим.

Впродовж наступних 15 років передбачення Д. І. Менделєєва блискуче підтвердились: були відкриті прості речовини, утворені передбаченими елементами.
Проте наприкінці XIX ст. були відкриті інертні гази (Не, Ne, Аr, Кr, Хе). їх молекули одноатомні. На відміну від усіх інших неметалів, вони не утворюють сполук із Гідрогеном і металами. Несподіване відкриття інертних газів стало важким випробуванням для періодичної системи, оскільки для них не було вільних клітинок. Д. І. Менделєєв утворив для них окрему групу (нульову), розмістивши інертні гази між галогенами і лужними металами. У результаті періоди набули свого логічного завершення. Все це зумовило загальне визнання періодичного закону і періодичної системи елементів.
Яка ж структура короткої форми періодичної системи? Основними структурними одиницями є періоди і групи.

Період — це горизонтальний ряд хімічних елементів, розміщених у порядку зростання їх відносних атомних мас, що починається лужним металом і закінчується інертним газом.

• Визнач за періодичною системою, які періоди є винятком з цього правила (чому?).

Усього періодів сім. Із них перші три — малі періоди, бо кожний складається з одного ряду хімічних елементів. Починаючи з четвертого, ідуть великі періоди (кожний складається з двох рядів). Усього рядів десять. Кожний період містить певне число хімічних елементів:
1- й період (малий) — 2 елементи;
2- й період (малий) — 8 елементів;
3- й період (малий) — 8 елементів;
4- й період (великий) — 18 елементів;
5- й період (великий) — 18 елементів;
6- й період (великий) — 32 елементи;
7- й період (великий) — досі ще не завершений, містить поки що 24 елементи.

Мал. 13. Підгрупи
Група — це вертикальний стовпчик, в якому один під одним розміщені подібні за властивостями хімічні елементи.

Усього груп вісім. Кожна з них поділяється на дві підгрупи: А — головну, до складу якої входять елементи малих періодів (типові) і Б — побічну, яка складається тільки з елементів великих періодів, вони є неповними аналогами типових елементів і навіть можуть дуже відрізнятися від них за властивостями. Так, сьома група складається з головної підгрупи — Флуор, Хлор (типові елементи) та їх аналоги — Бром, Йод, Астат, і побічної, до складу якої входять елементи тільки великих періодів — Манган,
Технецій, Реній. Елементи головної підгрупи — активні неметали, а елементи побічної — метали.

Мал. 14. Періодична система хімічних елементів.
''Основні закономірності періодичної системи:
1. У малих періодах із зростанням відносних атомних мас елементів спостерігається поступове послаблення металічних і наростання неметалічних властивостей.
2. У великих періодах спостерігається деяка періодичність у зміні властивостей всередині самих періодів. У парних рядах великих періодів металічні властивості елементів послаблюються повільно, в результаті всі елементи парних рядів — метали. У непарних рядах великих періодів властивості елементів змінюються так само, як і в елементів малих періодів: металічні властивості послаблюються, а неметалічні — посилюються.
3. Особливу подібність властивостей виявляють елементи, розміщені всередині великих періодів, наприкінці кожного парного ряду. Це так звані тріади: Ферум — Кобальт — Нікол, що утворюють родину Феруму, і дві інші: Рутеній — Родій — Паладій та Осмій — Іридій — Платина, що утворюють родину платинових металів (платиноїдів). Виділяють ще родину лантаноїдів (14 елементів шостого періоду) і родину актиноїдів (14 елементів сьомого періоду). Елементи кожної з цих родин за властивостями дуже подібні між собою.

Мал. 15. Родина Феруму

Мал. 16. Родина платинових металів

4. У групах у міру зростання відносних атомних мас елементів їх металічні властивості посилюються, а неметалічні — послаблюються (в елементів побічних підгруп бувають винятки).
5. У періодичній системі посилення металічних властивостей елементів у групах зверху вниз і послаблення їх у періодах зліва направо зумовлюють появу діагональної подібності. Так, Берилій більше подібний до Алюмінію, ніж до Магнію, а Бор — до Силіцію, ніж до Алюмінію (див. періодичну систему).
6. У періодах валентність елементів зростає: у малих періодах — від 1 до 8, у великих періодах — двічі, що й дало Д. І. Менделєєву підставу розмістити елементи великих періодів у два ряди.
7. У групах валентність елементів, як правило, відповідає номеру групи. Деякі елементи побічних підгруп можуть виявляти й іншу валентність. Так, Купрум — елемент І групи побічної підгрупи — утворює оксиди Сu₂O і CuO та гідроксиди CuOH та Сu(ОН)₂, де валентність Купруму дорівнює 1 і 2.
8. Елементи перших трьох груп — метали, вони летких сполук з Гідрогеном не утворюють. Це характерно для елементів головних підгруп IV—VII груп. При цьому валентність елемента дорівнює різниці між числом 8 і номером групи, в якій розмішується елемент.

Завдання для самоконтролю
1. Як змінюються властивості елементів у періодах і групах? Назви найактивніші метал і неметал.
2. В якого з елементів металічні властивості виявлені сильніше: а) Са, Rb, Мn;   б) Ві, R N?  Відповідь мотивуй.
3. За хімічними властивостями радіоактивний елемент Радій найбільш подібний до (а) Францію; (б) Актинію; (в) Барію; (г) Лантану.
4. Металічний характер властивостей елементів у ряду Mg—Са—Sr—Ва
(а) послаблюється; (в) не змінюється;
(б) посилюється;    (г) спочатку послаблюється, а далі посилюється.
5. Найслабші металічні властивості виявляє елемент (а)Мg; (б) Na; (в) АІ (г) Si.
6. Хімічний елемент, що виявляє амфотерні властивості, — це (a) Be; (б) Са; (в) Ва; (г) N.
7. Лужному металу відповідає порядковий номер (а) 10; (б)11; (в) 12; (г) 13.
8. Хімічний елемент, що належить до галогенів, — це (а) Ферум; (б) Манган; (в) Йод; (г) Неон.
9. Летка сполука елемента з Гідрогеном має загальну формулу RH3. Елемент належить до групи (a) III; (б) IV; (в)V; (г) VI.

Додаткові завдання
10. Неметалічні властивості елементів у ряду N—Р—As—Sb—Ві
(а) послаблюються;        (в) не змінюються;
(б) посилюються;            (г) спочатку послаблюються, а далі посилюються.
11. Серед зазначених нижче елементів 4-го періоду елемент, що може виявляти однакові значення валентності за Оксигеном і Гідрогеном, — це
(а) Бром;      (б) Селен;      (в) Арсен;      (г) Германій.
12*. Відносна атомна маса елемента дорівнює 31. Він утворює оксид, в якому масова частка цього елемента становить 0,437. Формула цього оксиду
(а) Р₂О₃;      (б) Р₂О₅,
а характер оксиду
(в) основний;     (г) кислотний;       (д) амфотерний.
13*. Визнач валентність Хлору в перхлоратній (хлорній) кислоті НСlO₄, напиши формулу оксиду, який відповідає цій кислоті, і формулу леткої сполуки Хлору з Гідрогеном.

Н.М. Буринська, Хімія, 8 клас
Вислано читачами інтернет-сайту

_{Книги та підручники онлайн, учням та вчителям на допомогу, планування уроків хімії для 8 класу}

Зміст уроку
 конспект уроку і опорний каркас                      
 презентація уроку 
 акселеративні методи та інтерактивні технології
 закриті вправи (тільки для використання вчителями)
 оцінювання 

Практика
 задачі та вправи,самоперевірка 
 практикуми, лабораторні, кейси
 рівень складності задач: звичайний, високий, олімпійський
 домашнє завдання 

Ілюстрації
 ілюстрації: відеокліпи, аудіо, фотографії, графіки, таблиці, комікси, мультимедіа
 реферати
 фішки для допитливих
 шпаргалки
 гумор, притчі, приколи, приказки, кросворди, цитати

Доповнення
 зовнішнє незалежне тестування (ЗНТ)
 підручники основні і допоміжні 
 тематичні свята, девізи 
 статті 
 національні особливості
 словник термінів                          
 інше 

Тільки для вчителів
 ідеальні уроки 
 календарний план на рік 
 методичні рекомендації 
 програми
 обговорення

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.