ИЗВЕСТИЯПЕНЗЕНСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ПЕДАГОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА имени В. Г. БЕЛИНСКОГО ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ № 10 (14)2008IZVESTIAPENZENSKOGO GOSUDARSTVENNOGO PEDAGOGICHESKOGO UNIVERSITETA imeni V. G. BELINSKOGO NATURAL SCIENCES № 10 (14) 2008УДК 371. 3:546ФОРМЫ ТАБЛИЦ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА© М. Н. СЕРГИНА, А. М. ЗИМНЯКОВ Пензенский государственный педагогический университет им. В. Г. Белинского кафедра химии и теории и методики обучения химии e-mail: Irina018@yandex. ruСергина М. Н., Зимняков А. М. — Формы таблиц периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева. — Известия ПГПУ им. В. Г. Белинского. 2008. № 10 (14). — С. 135−138. — Рассмотрены структура и различные формы графического изображения периодической системы Д. И. Менделеева. Показано, что периодический закон является фундаментальным естественно-научным законом природы, имеющий большое философское значение.Ключевые слова: методика преподавания химии, периодическая система элементов.Sergina М. N., Zimnyakov A. М. — Forms of the D. I. Mendeleev'-s periodic system. — Izv. Penz. gos. pedagog. univ. im. i V. G. Belinskogo. 2008. № 10 (14). P. 135−138. — Structure and different forms of graphic representation D. I. Mendeleev'-s periodic system are observed. It is shown that periodic law is the main natural-sciences law, which has a great philosophical meaning.Keywords: methodic of teaching chemistry, D. I. Mendeleev'-s periodic system.«Периодическому Закону не грозит разрушение, а обещается только надстройка и развитие»Д. И. МенделеевLi и K. Конечно, там, где нельзя измерять, поневоле должно ограничиться сближением или сопоставлением, основанным на произвольно избранных признаках, часто лишенных точности. Но у элементов есть точно измеримые и никакому сомнению не подлежащие, то свойство, которое выражено в их атомном весе. По смыслу всех точных сведений о явлении природы, масса вещества есть именно такое свойство его, от которого должны находиться в зависимости все остальные свойства, потому что все они определяются подобными же условиями или такими же силами, какие действуют, определяя вес тела- он же прямо пропорционален массе вещества. Поэтому ближе или естественнее всего искать зависимости между свойствами и сходствами элементов, с одной стороны, и атомными их весами с другой.Такова основная мысль заставляющая расположить все элементы по величине их атомного веса. Пример:F =19- Cl = 35,5- Br = 80- I =127.Na = 23- K = 39- Rb = 85- Cs = 133.Mg = 24- Ca = 40- Sr = 87- Ba= 137.Логически легко придти к заключению, что если все элементы расположить в порядке по величинеВ своем учебнике «Основы химии» [1] Д. И. Менделеев рассматривал сходство элементов, которое может быть разносторонним и более или менее полным. Так, 1 или Ве по некоторым качествам сходны с № или К, в других с Mg или Са. Очевидно поэтому, что для верного суждения необходимы признаки не только качественные, но и количественные измерения. Когда некоторое свойство принадлежит измерению, оно перестает носить характер произвольной субъективности и придает сравнительную субъективность. к числу таких измеримых свойств и их соответствующих соединений принадлежат: а) изоморфизм, или сходство кристаллических форм и связанная с ним способность образовывать изомерные смеси- Ь) отношение объемов соответствующих соединений элементов- с) состав солеобразных соединений- d) отношение весов атомов элементов. далее он рассматривает эти четыре стороны дела, весьма важные для естественной, а потому и плодотворной систематики элементов, облегчающей не только первое знакомство с ними и с их соединениями, но и подробное их изучение.Сходство элементов: 1 сходен в одном отношении с К, в других с Mg, Ве сходен с А1 и Mg. В Те много сходства с РЬ и Hg, но есть свойства, принадлежащиеатомного веса, то получится периодическое повторение свойств.Это выражается законом периодичности: свойства простых тел, также формы и свойства соединений элементов, находится в периодической зависимости от величины атомных весов элементов.В таком виде, как изложены здесь периодический закон и периодическая система элементов, явились в первом издании этого сочинения, начатом в 1868 г. и оконченном в 1871 г. «В начале 1869 г. я разослал многим химикам на отдельном листке „Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве“, а в мартовском Заседании 1869 г. сообщил Русскому Химическому Обществу „О соотношении свойств с атомным весом элементов“» (табл. 1) [1].СТРУКТУРА ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫI период:121э^1э2 2s = 2 элементаII период:310III период:2э + 6р =8 элементов1118IV период:251 + 6р=8 элем ентов1936V период:2э + 10d + 6р =18 элементов3754VI период:2э + 10d + 6р =18 элементов5586VII период:2э + Ы + 141'- + 9d +6р= 32 элемента87118VIII период:2э + Ы + 141'- + 9d + 6р =32 элемента119168IX период:2э + 18§ + 141'- + 10d+6p=50 элементов1692182э + 18§ + 141'- + 10d + 6р=50 элементовВ 1968 г. член-корреспондент АН СССР В. И. Гольданский выдвинул гипотезу о строении восьмого периода. В нем будет 50 элементов. Здесь впервые появится совершенно новое семейство, которое можно назвать октадеканидами (от латинского слова, означающее число 18), 18 g-элементов. Сходства свойств у них должно быть еще больше, чем у лантанидов и актинидов. У лантанидов отличие в строении электронных оболочек существует лишь в третьей снаружи оболочке, то у октадеканидов — лишь в четвертой.ФОРМЫ ГРАФИЧЕСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ СИСТЕМЫ ЭЛЕМЕНТОВа)2 з 6 р10 а14 элементов Ьп14 элементов Асб)2 з 6 р1 а 9 а14 fв)2818дШбр1оаСо времени открытия Периодического закона было предложено более 500 вариантов Периодической системы элементов. Среди них более 400 составляют табличные формы, а остальные — геометрические формы (изображение системы в виде аналитических кривых и др.). Цель этих попыток — полнее отобразить существующие связи и взаимозависимости между элементами, более четко выразить сходство и различие их свойств, а когда была создана теория строения атома — детально отразить последовательность формирования электронных конфигураций атомов, передать отдельные особенности этого процесса.Для преподавания химии наиболее наглядной и удобной является короткая форма, 18-клеточная (схема — а). Она содержит наибольшую информацию о закономерностях изменения свойств элементов, их свойствах и различиях. Но здесь затруднено размещения лантанидов и актинидов. Они вынесены за пределы таблицы.МЕТОДИКА ПРЕПОДАВАНИЯ ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНЫХ ДИСЦИПЛИН > >>>>В длинной форме (схема — б) 32-клеточной, лан-таниды и актиниды поставлены на место, в III группу, поэтому таблица раздвинулась.Длиннопериодный вариант таблицы Менделеева (схема — в) с добавлением восьмого периода, включающего 18 g-элементов, вероятно будет 50-клеточным.В принципе не возможен такой вариант таблицы, который бы идеально отражал все многообразие свойств элементов, их многочисленные сходства и различия, способность к химическим взаимодействиям, состав и свойства соединений. Никакие плоскостные и пространственные формы таблиц не способны решить эту задачу — трех измерений не достаточно. «Идеально», все охватывающую Периодическую систему элементов можно представить как фигуру в многомерном пространстве.ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЭЛЕМЕНТОВ Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА XXI ВЕКАI период1 2II период3 10III период11 18IV период19 36V период: 2э + 10d + 6р -& gt- 18д37 54VI период: 2э + Ы + 14{ + 9d + 6р — 32 $55 86VII период: 2э + Ы + 14{ + 9d + 6р — 32 $87 118VIII период: 2э + 18§ + 14{ + 10d + 6р -50 $119 169СИБОРГОВСКИй ВАРИАНТ Так будет по мнению ученых, выглядеть таблица предложенная в 1969 г. американским ученым, лауреатом Нобелевской премии Гленом Теодором Сиборгом (1912−1999 гг.). Этот человек достиг феноменального результата: он сумел заполнить 10 пустых клеток, на-чиная с плутония. Сиборг — единственный ученый, имя которого было увековечено в названии химического элемента еще при жизни. Это открытый им Элемент № 106 «Сиборгий — Sg».Долгое время ученые полагали, что Сиборговс-кий вариант правильный. Однако компьютерные расчеты показали, что ожидаемая простая закономерность в конце VIII периода должна нарушиться, в нем будет не 50, а 46 элементов. В IX периоде должно быть всего 8 элементов, как во II периоде, а в X периоде должны появиться п-элементы их будет только 2, как и в I периоде. Периодическая система как бы начнет свое существование заново и это будет новый виток новой спирали.Эти результаты показывают, что Периодическая система вписывается в ряд всех естественно-научных фундаментальных законов, подчиняющихся двум правилам:1) Законы работают абсолютно надежно и не знают исключений.2) Законы имеют определенную область своего применения, вне которой они не «работают».В настоящее время распространены две формы таблиц. В классической таблице (короткая форма) — 8 групп и каждая группа подразделяется на главную и побочную. В современном варианте, рекомендованном ИЮПАК (международный союз теоретической и прикладной химии), — 18 групп и подгрупп нет. Этоэ d { q р-элементы. Лантаниды и актиниды вынесены за таблицу.140-летие (1869−2009 гг.) Периодического закона Д. И. Менделеева — первая круглая дата XXI в., посвященная этому эпохальному событию. За истекшее время хорошо изучены прикладные аспекты периодичности свойств химических элементов. Это касается в первую очередь сферы образования. Менделеевский закон действительно — фундамент химического школьного образования. Теоретические же проблемы периодичности изучены не так подробно и нуждаются в дальнейших исследованиях. Обнаруживается философский характер некоторых вопросов, например, количественная взаимосвязь Периодического закона и периодической системы химических элементов. Ибо, как известно, общепринятая формулировка закона Менделеева даже с учетом работ Г. Мозли (1914) имеет качественный характер: «Свойства химических элементов находятся в периодической зависимости от заряда ядер атомов».В публикациях последних лет даже появился вопрос: действительно ли открытие Менделеева — Закон, ведь отсутствует количественная формулировка. Если к этому добавить сотни вариантов графического изображения периодической зависимости, то становится понятным необходимость разработки количественных формулировок в системе химических элементов. В такой ситуации актуальным является выход научных исследований за рамки традиционных двумерных представлений в поисках более информативного третьего измерения.СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1. Менделеев Д. М. Сходство элементов и периодический закон. М.Л.: 1947. Т. 2. С. 70−99.2. Семишин В. И. Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева. М.: Химия, 1972. 73 с.3. Горбунов А. И., Филиппов Г. Г. Периодическая система химических элементов: симметрия, правильные конфигурации, третье измерение. М.: Аслан, 1996. 32 с.4. Курамшан А. И. Периодический закон Д. И. Менделеева // Химия в школе. Методика преподавания. 2002. № 4. 39 с.
Показать Свернутьsinp.com.ua
Периодическая система элементов Д.И. Менделеева
Периодическая система элементов является графическим (табличным) изображением периодического закона.
Прообразом периодической системы был «Опыт системы элементов, основанный на их «атомном весе и химическом сходстве», составленный Д.И. Менделеевым 1 марта 1869 г. Это так называемый вариант длинной формы системы элементов, в нем периоды располагались одной строкой.
Короткая форма периодической системы была опубликована Д.И. Менделеевым в декабре 1870г. В этом варианте периоды разбиваются на ряды, а группы — на подгруппы (главные и побочные).
Основным недостатком короткой формы было сочетание в одной группе несходных элементов. Недостатком длинной формы — растянутость, некомпактность.
Короткий вариант периодической системы (см. таблицу) подразделяется на семь периодов — горизонтальных последовательностей элементов, расположенных по возрастанию порядкового номера, и восемь групп — вертикальных последовательностей элементов обладающих однотипной электронной конфигурацией атомов и сходными химическими свойствами.
Первые три периода называются малыми, остальные — большими. Первый период включает два элемента, второй и третий периоды — по восемь, четвертый и пятый — по восемнадцать, шестой — тридцать два, седьмой (незавершенный) — двадцать один элемент.
Каждый период (исключая первый) начинается щелочным металлом и заканчивается благородным газом.
Элементы 2 и 3 периодов называются типическими.
Малые периоды состоят из одного ряда, большие — из двух рядов: четного (верхнего) и нечетного (нижнего). В четных рядах больших периодов расположены металлы и свойства элементов слева направо изменяются слабо. В нечетных рядах больших периодов свойства элементов изменяются слева направо, как у элементов 2 и 3 периодов.
В периодической системе любой формы для каждого элемента указывается его символ и порядковый номер, название элемента и значение относительной атомной массы. Координатами положения элемента в системе является номер периода и номер группы.
Элементы с порядковыми номерами 58—71, именуемые лантаноидами, и элементы с номерами 90-103 — актиноиды — помещаются отдельно внизу таблицы.
Группы элементов, обозначаемые римскими цифрами, делятся на главные и побочные подгруппы. Главные подгруппы содержат 5 элементов (или более). В побочные подгруппы входят элементы периодов, начиная с четвертого.
VIII группа кроме подгруппы гелия содержит «триады»
.элементов, составляющих семейства железа (Fe — Со — Ni) ж платиновых металлов (Ru —Rh — Pd, Os — Ir — Pt). В диадах элементов наблюдается горизонтальная аналогия. В некоторых вариантах таблицы под каждой группой расположены формулы высших оксидов элементов, они ^относятся к элементам главных и побочных подгрупп (исключая элементы, не проявляющие степень окисления, равную номеру группы; гелий, неон, аргон не образуют кислородных соединений). Элементы главных подгрупп, начиная с IV группы, образуют водородные соединения, формулы которых также приведены внизу таблицы.
Дальнейшее развитие науки показало, что химические свойства элементов обусловлены строением их атома, а точнее, строением электронной оболочки атомов.
Периодический закон Д.И. Менделеева в настоящее время формулируется так:
Свойства химических элементов, а также формы и свойства их соединений находятся в периодической зависимости от заряда ядер атомов этих элементов.
Сопоставление строения электронных оболочек с положением элементов в периодической системе позволяет установить ряд важных закономерностей.
Номер периода равен общему числу энергетических уровней, заполняемых электронами, у атомов данного элемента.
В малых периодах и нечетных рядах больших периодов с ростом положительного заряда ядер возрастает число электронов на внешнем энергетическом уровне (с 1 до 2 в первом периоде и с 1 до 8 в последующих). С этим связано ослабление металлических и усиление неметаллических свойств элементов слева направо по периодам.
В четных рядах больших периодов с ростом заряда ядер происходит заполнение электронами предвнешнего уровня при постоянном числе электронов на внешнем уровне (2 или 1), чем и объясняется медленное изменение свойств этих элементов.
Строение внешнего электронного уровня атомов элементов, относящихся к одной подгруппе, однотипно. Номер группы, как правило, указывает число электронов, которые могут участвовать в образовании химических связей (валентных электронов). У атомов элементов главных подгрупп это электроны внешнего электронного уровня. У атомов элементов побочных подгрупп валентными являются электроны не только внешнего, но и предпоследнего уровня.
В подгруппах с ростом положительного заряда ядер атомов элементов усиливаются их металлические и ослабляются неметаллические свойства.
В зависимости от строения электронных оболочек атомов все элементы периодической системы Д.И. Менделеева делят на четыре семейства: s-, p-, d- и f-элементы.
К семейству s-элементов относят химические элементы, в атомах которых происходит заполнение электронами s-подуровня внешнего уровня. К ним относятся первые два элемента каждого периода.
Элементы, у которых происходит заполнение электронами р-подуровня внешнего уровня, принадлежат к р-элементам. К ним относятся последние 6 элементов каждого периода. Семейство d-элементов включает переходные элементы, у которых электронами заполняется d-подуровень второго снаружи уровня. К ним относятся элементы больших периодов, расположенные между s-и р-элементами.
У семейства f-элементов происходит заполнение f-подуровня третьего снаружи уровня. К ним относятся лантаноиды и актиноиды.
Принцип Паули
Для определения состояния электрона в многоэлектронном атоме важное значение имеет сформулированное В. Паули положение (принцип Паули), согласно которому в атоме не может быть двух электронов, у которых все четыре квантовых числа были бы, одинаковыми. Из этого следует, что каждая атомная орбиталь, характеризующаяся определенными значениями п, I и т, может быть занята не более чем двумя электронами, спины которых имеют противоположные знаки. Два таких электрона, находящиеся на одной орбитали и обладающие противоположно направленными спинами, называются спаренными, в отличие от одиночного (т. е. не спаренного) электрона, занимающего какую-либо орбиталь.
Распространенность химических элементов во вселенной и на земле
Природа щедро разбросала свои материальные ресурсы по нашей планете. Но если сравнить их с наиболее часто употребляемыми материалами, то нетрудно заметить между ними некую обратную зависимость: чаще всего человек использует те вещества, запасы сырья которых ограничены, и наоборот, крайне слабо использует такие химические элементы и их соединения, сырьевые ресурсы которых почти безграничны. В самом деле, 98,б% массы физически доступного слоя Земли составляют всего восемь химических элементов. Среди этих восьми элементов железа почти в два раза меньше, чем алюминия. Между тем более 95% всех металлических изделий, конструкций самых разнообразных машин и механизмов, транспортных путей производятся из железорудного сырья. Ясно, что такая практика расточительна с точки зрения как исчерпания ресурсов железа, так и энергетических затрат на первичную обработку железорудного сырья.
Химическая связь и структура химических соединений. Синтез новых материалов.
Ж. Пруст установил закон постоянства состава: любое индивидуальное химическое соединение обладает строго определенным, неизменным составом, прочным притяжением составных частей(атомов) и тем отличается от смесей. Но Н.С. Курнаков в результате точнейших физико-химических исследований соединений, состоящих из двух металлов, установил образование настоящих индивидуальных соединений переменного состава и нашел границы их однородности. Химические соединения переменного состава он назвал бертоллидами, а постоянного состава- дальтонидами .
Суть проблемы химических соединений состоит не столько в постоянстве(непостоянстве) химического состава, сколько в физической природе химических связей, объединяющих атомы в единую квантово-механическую систему- молекулу. Химические связи- обменное взаимодостижение электронов, обобщение валентных электронов, «перекрывание электронных облаков».
Число химических соединений огромно. Они отличаются как составом, так и химическими и физическими свойствами. Но химическое соединение – качественно определенное вещество, состоящее из одного или нескольких химических элементов, атомы которых за счет химической связи объединены в частицы-молекулы, комплексы, монокристаллы или иные системы. Химические соединения могут состоять как из многих, так и из одного элемента.
Современную материально-техническую базу примерно на 90 процентов составляют 2 вида материалов: металлы и керамика. Преимущество керамики- ее плотность на 40 процентов ниже плотности металла. С применением новых химич. Элементов(титана, бора, хрома) в последнее время синтезируют термостойкую высокотвердую керамику. Детали машин из технической керамики нового состава производятся прессованием порошков с получением готовых изделий заданных форм и размеров. Также керамика обладает сверхпроводимостью при температурах выше температуры кипения азота, что открывает просторы для научно-технического прогресса. «Революционером» в химической промышленности стала химия фторорганических соединений. Она противопоставляет углеводородам фтороуглероды, где атом углерода несет слабый положительный заряд, а атом фтора- слабый отрицательный. Фтороуглероды устойчивы даже в средах кислот и щелочей и обладают поверхностной активностью, способностью поглощать кислород и перекиси.
При подготовке этой работы были использованы материалы с сайта http://www.studentu.ru
topref.ru
ИЗВЕСТИЯПЕНЗЕНСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ПЕДАГОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА имени В. Г. БЕЛИНСКОГО ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ № 10 (14)2008IZVESTIAPENZENSKOGO GOSUDARSTVENNOGO PEDAGOGICHESKOGO UNIVERSITETA imeni V. G. BELINSKOGO NATURAL SCIENCES № 10 (14) 2008УДК 371. 3:546ФОРМЫ ТАБЛИЦ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА© М. Н. СЕРГИНА, А. М. ЗИМНЯКОВ Пензенский государственный педагогический университет им. В. Г. Белинского кафедра химии и теории и методики обучения химии e-mail: Irina018@yandex. ruСергина М. Н., Зимняков А. М. — Формы таблиц периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева. — Известия ПГПУ им. В. Г. Белинского. 2008. № 10 (14). — С. 135−138. — Рассмотрены структура и различные формы графического изображения периодической системы Д. И. Менделеева. Показано, что периодический закон является фундаментальным естественно-научным законом природы, имеющий большое философское значение.Ключевые слова: методика преподавания химии, периодическая система элементов.Sergina М. N., Zimnyakov A. М. — Forms of the D. I. Mendeleev'-s periodic system. — Izv. Penz. gos. pedagog. univ. im. i V. G. Belinskogo. 2008. № 10 (14). P. 135−138. — Structure and different forms of graphic representation D. I. Mendeleev'-s periodic system are observed. It is shown that periodic law is the main natural-sciences law, which has a great philosophical meaning.Keywords: methodic of teaching chemistry, D. I. Mendeleev'-s periodic system.«Периодическому Закону не грозит разрушение, а обещается только надстройка и развитие»Д. И. МенделеевLi и K. Конечно, там, где нельзя измерять, поневоле должно ограничиться сближением или сопоставлением, основанным на произвольно избранных признаках, часто лишенных точности. Но у элементов есть точно измеримые и никакому сомнению не подлежащие, то свойство, которое выражено в их атомном весе. По смыслу всех точных сведений о явлении природы, масса вещества есть именно такое свойство его, от которого должны находиться в зависимости все остальные свойства, потому что все они определяются подобными же условиями или такими же силами, какие действуют, определяя вес тела- он же прямо пропорционален массе вещества. Поэтому ближе или естественнее всего искать зависимости между свойствами и сходствами элементов, с одной стороны, и атомными их весами с другой.Такова основная мысль заставляющая расположить все элементы по величине их атомного веса. Пример:F =19- Cl = 35,5- Br = 80- I =127.Na = 23- K = 39- Rb = 85- Cs = 133.Mg = 24- Ca = 40- Sr = 87- Ba= 137.Логически легко придти к заключению, что если все элементы расположить в порядке по величинеВ своем учебнике «Основы химии» [1] Д. И. Менделеев рассматривал сходство элементов, которое может быть разносторонним и более или менее полным. Так, 1 или Ве по некоторым качествам сходны с № или К, в других с Mg или Са. Очевидно поэтому, что для верного суждения необходимы признаки не только качественные, но и количественные измерения. Когда некоторое свойство принадлежит измерению, оно перестает носить характер произвольной субъективности и придает сравнительную субъективность. к числу таких измеримых свойств и их соответствующих соединений принадлежат: а) изоморфизм, или сходство кристаллических форм и связанная с ним способность образовывать изомерные смеси- Ь) отношение объемов соответствующих соединений элементов- с) состав солеобразных соединений- d) отношение весов атомов элементов. далее он рассматривает эти четыре стороны дела, весьма важные для естественной, а потому и плодотворной систематики элементов, облегчающей не только первое знакомство с ними и с их соединениями, но и подробное их изучение.Сходство элементов: 1 сходен в одном отношении с К, в других с Mg, Ве сходен с А1 и Mg. В Те много сходства с РЬ и Hg, но есть свойства, принадлежащиеатомного веса, то получится периодическое повторение свойств.Это выражается законом периодичности: свойства простых тел, также формы и свойства соединений элементов, находится в периодической зависимости от величины атомных весов элементов.В таком виде, как изложены здесь периодический закон и периодическая система элементов, явились в первом издании этого сочинения, начатом в 1868 г. и оконченном в 1871 г. «В начале 1869 г. я разослал многим химикам на отдельном листке „Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве“, а в мартовском Заседании 1869 г. сообщил Русскому Химическому Обществу „О соотношении свойств с атомным весом элементов“» (табл. 1) [1].СТРУКТУРА ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫI период:121э^1э2 2s = 2 элементаII период:310III период:2э + 6р =8 элементов1118IV период:251 + 6р=8 элем ентов1936V период:2э + 10d + 6р =18 элементов3754VI период:2э + 10d + 6р =18 элементов5586VII период:2э + Ы + 141'- + 9d +6р= 32 элемента87118VIII период:2э + Ы + 141'- + 9d + 6р =32 элемента119168IX период:2э + 18§ + 141'- + 10d+6p=50 элементов1692182э + 18§ + 141'- + 10d + 6р=50 элементовВ 1968 г. член-корреспондент АН СССР В. И. Гольданский выдвинул гипотезу о строении восьмого периода. В нем будет 50 элементов. Здесь впервые появится совершенно новое семейство, которое можно назвать октадеканидами (от латинского слова, означающее число 18), 18 g-элементов. Сходства свойств у них должно быть еще больше, чем у лантанидов и актинидов. У лантанидов отличие в строении электронных оболочек существует лишь в третьей снаружи оболочке, то у октадеканидов — лишь в четвертой.ФОРМЫ ГРАФИЧЕСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ СИСТЕМЫ ЭЛЕМЕНТОВа)2 з 6 р10 а14 элементов Ьп14 элементов Асб)2 з 6 р1 а 9 а14 fв)2818дШбр1оаСо времени открытия Периодического закона было предложено более 500 вариантов Периодической системы элементов. Среди них более 400 составляют табличные формы, а остальные — геометрические формы (изображение системы в виде аналитических кривых и др.). Цель этих попыток — полнее отобразить существующие связи и взаимозависимости между элементами, более четко выразить сходство и различие их свойств, а когда была создана теория строения атома — детально отразить последовательность формирования электронных конфигураций атомов, передать отдельные особенности этого процесса.Для преподавания химии наиболее наглядной и удобной является короткая форма, 18-клеточная (схема — а). Она содержит наибольшую информацию о закономерностях изменения свойств элементов, их свойствах и различиях. Но здесь затруднено размещения лантанидов и актинидов. Они вынесены за пределы таблицы.МЕТОДИКА ПРЕПОДАВАНИЯ ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНЫХ ДИСЦИПЛИН > >>>>В длинной форме (схема — б) 32-клеточной, лан-таниды и актиниды поставлены на место, в III группу, поэтому таблица раздвинулась.Длиннопериодный вариант таблицы Менделеева (схема — в) с добавлением восьмого периода, включающего 18 g-элементов, вероятно будет 50-клеточным.В принципе не возможен такой вариант таблицы, который бы идеально отражал все многообразие свойств элементов, их многочисленные сходства и различия, способность к химическим взаимодействиям, состав и свойства соединений. Никакие плоскостные и пространственные формы таблиц не способны решить эту задачу — трех измерений не достаточно. «Идеально», все охватывающую Периодическую систему элементов можно представить как фигуру в многомерном пространстве.ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЭЛЕМЕНТОВ Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА XXI ВЕКАI период1 2II период3 10III период11 18IV период19 36V период: 2э + 10d + 6р -& gt- 18д37 54VI период: 2э + Ы + 14{ + 9d + 6р — 32 $55 86VII период: 2э + Ы + 14{ + 9d + 6р — 32 $87 118VIII период: 2э + 18§ + 14{ + 10d + 6р -50 $119 169СИБОРГОВСКИй ВАРИАНТ Так будет по мнению ученых, выглядеть таблица предложенная в 1969 г. американским ученым, лауреатом Нобелевской премии Гленом Теодором Сиборгом (1912−1999 гг.). Этот человек достиг феноменального результата: он сумел заполнить 10 пустых клеток, на-чиная с плутония. Сиборг — единственный ученый, имя которого было увековечено в названии химического элемента еще при жизни. Это открытый им Элемент № 106 «Сиборгий — Sg».Долгое время ученые полагали, что Сиборговс-кий вариант правильный. Однако компьютерные расчеты показали, что ожидаемая простая закономерность в конце VIII периода должна нарушиться, в нем будет не 50, а 46 элементов. В IX периоде должно быть всего 8 элементов, как во II периоде, а в X периоде должны появиться п-элементы их будет только 2, как и в I периоде. Периодическая система как бы начнет свое существование заново и это будет новый виток новой спирали.Эти результаты показывают, что Периодическая система вписывается в ряд всех естественно-научных фундаментальных законов, подчиняющихся двум правилам:1) Законы работают абсолютно надежно и не знают исключений.2) Законы имеют определенную область своего применения, вне которой они не «работают».В настоящее время распространены две формы таблиц. В классической таблице (короткая форма) — 8 групп и каждая группа подразделяется на главную и побочную. В современном варианте, рекомендованном ИЮПАК (международный союз теоретической и прикладной химии), — 18 групп и подгрупп нет. Этоэ d { q р-элементы. Лантаниды и актиниды вынесены за таблицу.140-летие (1869−2009 гг.) Периодического закона Д. И. Менделеева — первая круглая дата XXI в., посвященная этому эпохальному событию. За истекшее время хорошо изучены прикладные аспекты периодичности свойств химических элементов. Это касается в первую очередь сферы образования. Менделеевский закон действительно — фундамент химического школьного образования. Теоретические же проблемы периодичности изучены не так подробно и нуждаются в дальнейших исследованиях. Обнаруживается философский характер некоторых вопросов, например, количественная взаимосвязь Периодического закона и периодической системы химических элементов. Ибо, как известно, общепринятая формулировка закона Менделеева даже с учетом работ Г. Мозли (1914) имеет качественный характер: «Свойства химических элементов находятся в периодической зависимости от заряда ядер атомов».В публикациях последних лет даже появился вопрос: действительно ли открытие Менделеева — Закон, ведь отсутствует количественная формулировка. Если к этому добавить сотни вариантов графического изображения периодической зависимости, то становится понятным необходимость разработки количественных формулировок в системе химических элементов. В такой ситуации актуальным является выход научных исследований за рамки традиционных двумерных представлений в поисках более информативного третьего измерения.СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1. Менделеев Д. М. Сходство элементов и периодический закон. М.Л.: 1947. Т. 2. С. 70−99.2. Семишин В. И. Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева. М.: Химия, 1972. 73 с.3. Горбунов А. И., Филиппов Г. Г. Периодическая система химических элементов: симметрия, правильные конфигурации, третье измерение. М.: Аслан, 1996. 32 с.4. Курамшан А. И. Периодический закон Д. И. Менделеева // Химия в школе. Методика преподавания. 2002. № 4. 39 с.
Показать Свернутьsaratov-ouk.ru
