Гіпермаркет Знань>>Хімія>>Хімія 7 клас. Повні уроки>>Хімія: Поняття про періодичну систему хімічних елементів Д. І. Менделєєва.Повні уроки

Мета уроку

1.    Розповісти учням про наукові дослідження в області хімії Д.І. Менделєєва.
2.    Розібрати та також вивчити поняття про періодичну систему хімічних елементів.
 

Хід уроку

Дмитро Іванович Менделєєв

Дмитро Іванович Менделєєв (1834-1907) - великий російський вчений-енциклопедист, хімік, фізик, технолог, геолог і навіть метеоролог. Менделєєв мав дивно ясне хімічне мислення, він завжди ясно представляв кінцеві цілі своєї творчої роботи: передбачення і користь. Він писав: "Найближчий предмет хімії складає вивчення однорідних речовин, з додаванням яких складені всі тіла світу, перетворень їхній одне в одне і явищ, що супроводжують такі перетворення ". Менделєєв створив сучасну гідратну теорію розчинів, рівняння стану ідеального газу, розробив технологію одержання бездимного пороху, відкрив Періодичний закон і запропонував Періодичну систему хімічних елементів, написав кращий для свого часу підручник хімії .

Малюнок 1. Дмитро Іванович Менделєєв

У 1870 році Д.І. Менделєєв в «Основах хімії» публікує другий варіант системи («Природну систему елементів»), що має для нас більш звичний вигляд: горизонтальні стовпці елементів-аналогів перетворилися на вісім вертикально розташованих груп; шість вертикальних стовпців першого варіанту перетворилися на періоди, що починалися лужним металом і що закінчуються галогеном. Кожен період був розбитий на два ряди; елементи різних рядів, що увійшли до групи, утворили підгрупи.

Малюнок 2. Періодична система хімічних елементів

Поняття хімічного елемента

Слово елемент (лат. elementum) використовувалося ще в античності (Цицероном, Овідієм, Горацієм) як частина чогось (елемент промови, елемент освіти і т. п.). У давнину була поширена вислів «Як слова складаються з букв, так і тіла - з елементів ». Звідси - ймовірне походження цього слова: за назвою ряду приголосних букв в латинському алфавіті: l, m, n, t («el» - «em» - «en» - «tum»).

На міжнародному з'їзді хіміків у м. Карлсруе (Німеччина) в 1860 р. були прийняті визначення понять молекули й атома.

Хімічний елемент (з точки зору атомно-молекулярного вчення) являє собою кожний окремий вид атомів.

Сучасне визначення хімічного елемента:
Хімічний елемент - кожен окремий вид атомів, що характеризується певним позитивним зарядом ядра.

Символ елемента позначає
 * Назва елемента
 * Один атом елемента
 * Один моль атомів цього елемента

Символи хімічних елементів використовуються як скорочення для назви елементів. Як символ зазвичай беруть початкову літеру назви елемента і в разі необхідності додають наступну або одну з наступних. Зазвичай це початкові літери латинських назв елементів: Cu - мідь (cuprum), Ag - срібло (argentum), Fe - залізо (ferrum), Au - золото (aurum), Hg - ртуть (hydrargirum).

З допомогою цифри, що стоїть попереду символу елемента, можна позначити число атомів або молей атомів даного елемента

Приклади:
    * 5H - п'ять атомів елемента водню, п'ять моль атомів елемента водню
    * 3S - три атома елемента сірки, три моль атомів сірки

Цифрами меншого розміру біля символу елемента позначаються: зліва вгорі - атомна маса, зліва внизу - порядковий номер, справа вгорі - заряд іона, справа внизу - число атомів у молекулі:
атомна маса порядковий номер Сімвол

Картка хімічного елемента:

Малюнок 3. Приклад картки хімічного елементу

    * 1 - позначення хімічного елемента.
    * 2 - російська назва.
    * 3 - порядковий номер хімічного елемента, що дорівнює кількості протонів в атомі.
    * 4 - атомна маса.
    * 5 - розподіл електронів по енергетичним рівням.
    * 6 - електронна конфігурація.

Характеристика періодичної системи хімічних елементів

Специфіка першого періоду в тому, що він містить всього 2 елементи: H і He. Місце H в системі неоднозначно: оскільки він виявляє властивості, спільні з лужними металами і з галогенами, його поміщають або в Ia-, або (переважно) в VIIa-підгрупу. Гелій - перший представник VIIa-підгрупи (проте довгий час Не і всі інертні гази об'єднували в самостійну нульову групу).

Малюнок 4. Перший період

Другий період (Li - Ne) містить 8 елементів. Він починається лужним металом Li, єдиний ступінь окислення якого дорівнює I. Потім йде Be - метал, ступінь окислення II. Металевий характер наступного елемента У виражений слабко (ступінь окислення III). Той, хто йде за ним C - типовий неметал, може бути як позитивно, так і негативно чотиривалентний. Наступні N, O, F і Ne - неметали, причому тільки у N вища ступінь окислення V відповідає номеру групи; кисень лише в рідкісних випадках проявляє позитивну валентність, а для F відома ступінь окислення VI. Завершує період інертний газ.

Малюнок 5. Другий період

Третій період (Na - Ar) також містить 8 елементів, характер зміни властивостей яких багато в чому аналогічний що спостерігається в другому періоді. Однак Mg, на відміну від Be, більш металеві, так само як і Al у порівнянні з В, хоча Al властива амфотерність. Si, Р, S, Cl, Ar - типові неметали, але всі вони (крім Ar) проявляють вищі ступені окислення, рівні номеру групи. Таким чином, в обох періодах в міру збільшення Z спостерігається ослаблення металевого та посилення неметалевих характеру елементів. Менделєєв називав елементи другого і третього періодів (малих, за його термінологією) типовими. Істотно, що вони належать до числа найбільш поширених у природі, а С, N і O є поряд з H основними елементами органічної матерії (органогенних). Всі елементи перших трьох періодів входять до підгрупи а.

Малюнок 6. Третій період

Четвертий період (K - Kr) містить 18 елементів (перший великий період, за Менделєєву). Після лужного металу K і лужноземельного Ca (s-елементи) слід ряд з десяти так званих перехідних елементів (Sc - Zn), або d-елементів (символи дані синім кольором), які входять до підгрупи б відповідних груп Періодична система елементів Більшість перехідних елементів (всі вони метали ) проявляє вищі ступені окислення, рівні номеру групи. Виняток - тріада Fe - Co - Ni, де два останніх елемента максимально позитивно тривалентних, а залізо в певних умовах відомо в ступені окислення VI. Елементи, починаючи з Ga і закінчуючи Kr (р-елементи), належать до підгрупах а, і характер зміни їх властивостей такої ж, як і у відповідних інтервалах Z у елементів другого і третього періодів. Встановлено, що Kr здатний утворювати хімічні сполуки (головним чином з F), але ступінь окислення VIII для нього невідома.

Малюнок 7. Четвертий період

П'ятий період (Rb - Xe) побудований аналогічно четвертого, в ньому також є вставка з 10 перехідних елементів (Y - Cd), d-елементів. Специфічні особливості періоду: 1) у тріаді Ru - Rh - Pd тільки рутеній виявляє ступінь окислення VIII, 2) всі елементи підгруп а проявляють вищі ступені окислення, рівні номера групи, включаючи і Xe; 3) у I відзначаються слабкі металеві властивості. Таким чином, характер зміни властивостей у міру збільшення Z у елементів четвертого і п'ятого періодів більш складний, оскільки металеві властивості зберігаються у великому інтервалі порядкових номерів.

Малюнок 8. П’ятий період

Шостий період (Cs - Rn) включає 32 елемента. У ньому, крім 10 d-елементів (La, Hf - Hg) міститься сукупність з 14 f-елементів, лантаноїдів, від Ce до Lu (символи чорного кольору). Елементи від La до Lu хімічно дуже подібні. У короткій формі Періодична система елементів лантаноїди включаються в клітку La (оскільки їх переважна ступінь окиснення III) і записуються окремим рядком внизу таблиці. Цей прийом кілька незручний, оскільки 14 елементів виявляються як би поза таблиці. Подібного недоліку позбавлені довга і сходова форми Періодична система елементів, що добре відображають специфіку лантаноїдів на тлі цілісної структури Періодична система елементів Особливості періоду: 1) у тріаді Os - Ir - Pt тільки осмій проявляє ступінь окислення VIII, 2) At має більш виражений (у порівнянні з 1) металевий характер, 3) Rn, мабуть (його хімія мало вивчена), повинен бути найбільш реакційноздатними з інертних газів.

Малюнок 9. Шостий період

Сьомий період, що починається з Fr (Z = 87), також повинен містити 32 елемента, з яких поки відомо 20 (до елемента з Z = 106). Fr і Ra - елементи відповідно Ia-і IIa-підгруп (s-елементи), Ac - аналог елементів ІІІб-підгрупи (d-елемент). Наступні 14 елементів, f-елементи (з Z від 90 до 103), становить родина актиноїдів. У короткій формі Періодична система елементів вони займають клітку Ac і записуються окремим рядком внизу таблиці, подібно лантаноїдів, на відміну від яких характеризуються значною різноманітністю ступенів окислення. У зв'язку з цим у хімічному відношенні ряди лантаноїдів і актиноїдів виявляють помітні відмінності. Вивчення хімічної природи елементів з Z = 104 і Z = 105 показало, що ці елементи є аналогами гафнію і танталу відповідно, тобто d-елементами, і повинні розміщуватися в IVБ-і Vб-підгрупах. Членами б-підгруп повинні бути і наступні елементи до Z = 112, а далі (Z = 113-118) з'являться р-елементи (IIIa - VIlla-підгрупи)

Малюнок 10.Сьомий період.

На цьому відео розповідається, про Дмитра Івановича Менделєєва і його працю в області хімії.

А як самому створити таблицю Менделєєва ви дізнаєтесь переглянувши цей відеоматеріал:

Контролюючий блок

1.    Розкажіть трохи про Д.І. Менделєєва
2.    Яке  сучасне визначення хімічного елемента?
3.     Що означає символ елемента?
4.    Що написано на картці хімічних елементів?
5.    Скільки періодів містить періодична таблиця хімічних елементів?
6.    Скільки елементів у кожному з цих періодів?
7.    Уважно погляньте на таблицю та постарайтеся запам'ятати розташування всіх елементів, щоб потім легко і просто їх знаходити.

Список використаних джерел

1.    Основи загальної хімії.  Новіков Г.І. 2000р
2.    Властивості елементів. Довідник.  Під ред. Дріца М.Е. 2003р
3.    Хімія довкілля.  Під ред. Бокріса Дж., пер. з англ. 1999р
4.    Айзек Азімов. Коротка історія хімії. СПб, Амфора, 2002
5.    Менделєєв Д. І., Періодичний закон. Основні статті, М. перевидання ,2008;
6.    Рабинович Є., Тіло Е., Періодична система елементів. Історія і теорія, М. - Л., 2003;
7.    Карапетьянц М. Х., Дракіно С. І., Будова речовини, М., перевидання 2007;
8.    Астахов К. В., Сучасний стан періодичної системи Д. І. Менделєєва, М., 2000;

Відредаговано та надіслано Горбатко С. М.

Над уроком працювали

Горбатко С. М.

Горбачевський А.

Поставить вопрос о современном образовании, выразить идею или решить назревшую проблему Вы можете на Образовательном форуме, где на международном уровне собирается образовательный совет свежей мысли и действия. Создав блог, Вы не только повысите свой статус, как компетентного преподавателя, но и сделаете весомый вклад в развитие школы будущего. Гильдия Лидеров Образования открывает двери для специалистов  высшего ранга и приглашает к сотрудничеству в направлении создания лучших в мире школ.