На уроке по теме «Попытки классификации химических элементов. Открытие периодического закона» дана подробная историческая справка о попытках классификации химических элементов учеными-химиками, формируется представление о структуре периодического закона химических элементов Д. И. Менделеева, подчеркивается значение этого закона для химической науки.
Тема: Периодический закон и Периодическая система химических элементов Д. И.Менделеева
Урок: Попытки классификации химических элементов. Открытие периодического закона
Попытки классификации химических элементов начались задолго до открытия Д. И.Менделеевым периодического закона. Естествоиспытатели в начале XIX сталкивались с большими трудностями в этом направлении, потому что химических элементов было известно всего 63, а атомные массы были определены для них неточно.
Триады Дёберейнера.
В 1829 году немецкий химик И. В.Дёберейнер заметил, что некоторые сходные по своим свойствам элементы можно объединить по три в группы. Он назвал их триадами.
Сущность данной классификации заключается в следующем: в каждой триаде есть средний элемент, масса атома которого будет равна средней арифметической массе двух крайних элементов.
Например, рассмотрим первую триаду: Li, Na, K.
Их атомные массы соответственно равны 7, 23, 39.
Система классификации И. В.Дёберейнера оказалась несовершенной. Некоторые триады не содержали тех элементов, которые были бы похожи с ними по химическим свойствам.
Так, например, триада, содержащая S, Se, Te, не содержала кислорода O.
Ошибка И. В.Дёберейнера заключалась в том, что он ограничил себя поиском тройственных союзов, т. е. триад.
Но И. В.Дёберейнер был первым из естествоиспытателей, который связал свойства химических элементов с их атомными массами. Все дальнейшие попытки классификации химических элементов основывались на связи масс атомов с их химическими свойствами.
В середине XIX века появилось много работ ученых, которые пытались классифицировать химические элементы. Французский геолог и химик А. Э. Шанкуртуа в 1862 году предложил свою классификацию химических элементов.
Рис. 1. Спираль Шанкуртуа
Он расположил все известные к тому времени химические элементы в порядке возрастания их атомных масс, а полученный ряд нанес на поверхность цилиндра, по линии исходя из его основания под углом 45
к плоскости основания, так называемая земная спираль. Рис.1. После развертывания этого цилиндра оказалось, что на вертикальных линиях, параллельных оси цилиндра, находятся химические элементы со сходными химическими свойствами. Так на одну вертикаль попадали Li, Na, K; а также Be, Mg, Ca. Кислород, сера, теллур. Недостатком спирали Шанкуртуа было то, что в вертикальную группу химических элементов попадали не имеющие ничего сходного с ними химические элементы. Так в группу щелочных металлов, попадал марганец. А в группу кислорода и серы, попадал титан.
В 1865 году 18 августа английский ученый Дж. А.Ньюлендс расположил химические элементы в порядке возрастания их атомных масс. В результате он заметил, что каждый восьмой элемент напоминает по свойствам первый элемент. Найденную закономерность, он назвал законом октав по аналогии с семью интервалами музыкальной гаммы. Рис.2.Закон октав он сформулировал следующим образом:
Рис. 2. Октавы Ньюлендса
«Номера аналогичных элементов, как правило, отличаются или на целое число семь или на кратное семи; другими словами члены одной и той же группы соотносятся друг с другом в том же отношении, как и крайние точки одной или больше октав в музыке».
Он расположил элементы по семь в группы. Таким образом, он заметил, что вертикальные ряды, полученные после такого расположения, включают в себя элементы, схожие по своим химическим свойствам. Дж. А. Ньюлендс был первым, кто соотнес атомные массы химических элементов и их химические свойства и присвоил каждому элементу порядковый номер. Но все же в его таблице не было свободных мест. Он ограничил себя семью клетками в каждом периоде, и некоторые клетки ему пришлось поместить по несколько элементов. Поэтому научный мир отнесся скептически к его открытию.
В 1864 году английский химик У. Одлинг опубликовал таблицу, в которой элементы были размещены, согласно их атомным весам и сходствам химических свойств. Но он не дал никаких комментариев к своей работе, и она не была замечена.
Рис. 3. Таблица химических элементов Мейера
В 1870 году появилась первая таблица немецкого химика Ю. Л. Мейера под названием « Природа элемента, как функция их атомного веса». В неё были включены 28 элементов, размещенные в 6 столбцов, согласно их валентности. Ю. Л. Мейер намеренно ограничил число элементов в таблице, чтобы подчеркнуть закономерные изменения атомной массы в рядах сходных элементов. Рис. 3.Сходные элементы располагаются в вертикальных рядах таблицы. Некоторые ячейки Ю. Л. Мейер оставил незаполненными.
В марте 1869 года русский химик Д. И. Менделеев представил русскому химическому обществу сообщение об открытии им периодического закона химических элементов. В том же году вышло первое издание Менделеевского учебника «Основы химии», в котором была приведена его периодическая таблица.
В конце 1870 года Д. И. Менделеев делает доклад русскому химическому обществу под названием «Естественные системы химических элементов и применение её к указанию свойств еще неизвестных элементов». В этом докладе Д. И. Менделеев предсказывает существование трех еще неизвестных элементов: экасилиций, экабор и экаалюминий. Он утверждает, что свойства химических элементов, стоящих в одной группе, будут нечто средним между свойствами элементов, стоящих сверху и снизу данного элемента. Если рассматривать этот элемент в периоде, то он будет обладать средними свойствами элементов, стоящими слева и справа от него.
Рис. 4. Таблица химических элементов Менделеева
В 1871 году в итоговой статье « Периодическая закономерность химических элементов» Д. И. Менделеев дал следующую формулировку периодического закона:
«Свойства элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел стоят в периодической зависимости от атомного веса».
Тогда же Д. И. Менделеев придал своей таблице вид, ставшим классическим, так называемый короткий вариант. Рис.4.
Открытие новых химических элементов
В 1875 году П. Л. Буабодран открыл галлий. В 1879 году Л. Ф. Нильсон открыл скандий, а в 1886 году К. Винклер откывает германий. Это соответственно были экабор, экаалюминий, экасилиций, предсказанные Д. И. Менделеевым.
С этого момента периодический закон и периодическая система Д. И. Менделеева становится общепризнанной всем мировым химическим сообществом. Особая заслуга Д. И. Менделеева заключается в том, что он не только расположил химические элементы в определенной последовательности, но и дал описательную характеристику своей периодической системы. При помощи её можно было предсказывать химические свойства различных химических элементов.
По этому поводу Д. И. Менделеев писал: « Утверждение закона возможно только при помощи вывода из него следствий, без него невозможных и неожидаемых, и оправдание тех следствий в опытной проверке. Потому-то, увидев периодический закон, я со своей стороны вывел из него такие логические следствия, которые могли показать - верен ли он или нет. Без такого способа испытания не может утвердиться ни один закон природы».
Д. И. Менделеев взял на себя смелость оставить пустые клетки в своей таблице и исправить некоторые значения атомных масс химических элементов, предсказать свойства еще неоткрытых целых групп соединений. Таким образом, Д. И. Менделеев является первооткрывателем одного из главных законов природы.
Подведение итога урока
На уроке по теме «Попытки классификации химических элементов. Открытие периодического закона» вы познакомились с подробной исторической справкой о попытках классификации химических элементов учеными-химиками. Узнали о структуре периодического закона химических элементов Д. И. Менделеева, и огромном значении этого закона для химической науки.
Список рекомендованной литературы
1. Рудзитис Г. Е. Неорганическая и органическая химия. 8 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень/ Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман. М.: Просвещение. 2011 г.176с.:ил.
2. Попель П. П.Химия:8 кл.: учебник для общеобразовательных учебных заведений/П. П. Попель, Л. С.Кривля. - К.: ИЦ «Академия»,2008.-240 с.: ил.
3. Габриелян О. С. Химия. 9 класс. Учебник. Издательство: Дрофа.:2001. 224с.
Рекомендованные ссылки на ресурсы интернет
1. Chemport. ru .
2. Химик .
3. Hemi. nsu. ru .
Рекомендованное домашнее задание
1. №№ 1,2 (с.122) Рудзитис Г. Е. Неорганическая и органическая химия. 8 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень/ Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман. М.: Просвещение. 2011 г.176с.:ил.
2. Почему Д. И.Менделеев назвал свой закон периодическим?
3. Сформулируйте Периодический закон. Какие трудности встречались на пути к открытию этого закона?
dp-adilet.kz
На уроке по теме «Попытки классификации химических элементов. Открытие периодического закона» дана подробная историческая справка о попытках классификации химических элементов учеными-химиками, формируется представление о структуре периодического закона химических элементов Д.И. Менделеева, подчеркивается значение этого закона для химической науки.
Тема: Периодический закон и Периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева
Урок: Попытки классификации химических элементов. Открытие периодического закона
Попытки классификации химических элементов начались задолго до открытия Д.И.Менделеевым периодического закона. Естествоиспытатели в начале XIX сталкивались с большими трудностями в этом направлении, потому что химических элементов было известно всего 63, а атомные массы были определены для них неточно.
Триады Дёберейнера.
В 1829 году немецкий химик И.В.Дёберейнер заметил, что некоторые сходные по своим свойствам элементы можно объединить по три в группы. Он назвал их триадами.
Сущность данной классификации заключается в следующем: в каждой триаде есть средний элемент, масса атома которого будет равна средней арифметической массе двух крайних элементов.
Например, рассмотрим первую триаду: Li, Na, K.
Их атомные массы соответственно равны 7, 23, 39.
Система классификации И.В.Дёберейнера оказалась несовершенной. Некоторые триады не содержали тех элементов, которые были бы похожи с ними по химическим свойствам.
Так, например, триада, содержащая S, Se, Te , не содержала кислорода O.
Ошибка И.В.Дёберейнера заключалась в том, что он ограничил себя поиском тройственных союзов, т.е. триад.
Но И.В.Дёберейнер был первым из естествоиспытателей, который связал свойства химических элементов с их атомными массами. Все дальнейшие попытки классификации химических элементов основывались на связи масс атомов с их химическими свойствами.
В середине XIX века появилось много работ ученых, которые пытались классифицировать химические элементы. Французский геолог и химик А.Э. Шанкуртуа в 1862 году предложил свою классификацию химических элементов.
Рис. 1. Спираль Шанкуртуа
Он расположил все известные к тому времени химические элементы в порядке возрастания их атомных масс, а полученный ряд нанес на поверхность цилиндра, по линии исходя из его основания под углом 45
к плоскости основания, так называемая земная спираль. Рис.1. После развертывания этого цилиндра оказалось, что на вертикальных линиях, параллельных оси цилиндра, находятся химические элементы со сходными химическими свойствами. Так на одну вертикаль попадали Li, Na, K; а также Be, Mg, Ca. Кислород, сера, теллур. Недостатком спирали Шанкуртуа было то, что в вертикальную группу химических элементов попадали не имеющие ничего сходного с ними химические элементы. Так в группу щелочных металлов, попадал марганец. А в группу кислорода и серы, попадал титан.
В 1865 году 18 августа английский ученый Дж.А.Ньюлендс расположил химические элементы в порядке возрастания их атомных масс. В результате он заметил, что каждый восьмой элемент напоминает по свойствам первый элемент. Найденную закономерность, он назвал законом октав по аналогии с семью интервалами музыкальной гаммы.Рис.2.Закон октав он сформулировал следующим образом:
Рис. 2. Октавы Ньюлендса
«Номера аналогичных элементов, как правило, отличаются или на целое число семь или на кратное семи; другими словами члены одной и той же группы соотносятся друг с другом в том же отношении, как и крайние точки одной или больше октав в музыке».
Он расположил элементы по семь в группы. Таким образом, он заметил, что вертикальные ряды, полученные после такого расположения, включают в себя элементы, схожие по своим химическим свойствам. Дж.А. Ньюлендс был первым, кто соотнес атомные массы химических элементов и их химические свойства и присвоил каждому элементу порядковый номер. Но все же в его таблице не было свободных мест. Он ограничил себя семью клетками в каждом периоде ,и некоторые клетки ему пришлось поместить по несколько элементов. Поэтому научный мир отнесся скептически к его открытию.
В 1864 году английский химик У. Одлинг опубликовал таблицу, в которой элементы были размещены, согласно их атомным весам и сходствам химических свойств. Но он не дал никаких комментариев к своей работе, и она не была замечена.
Рис. 3. Таблица химических элементов Мейера
В 1870 году появилась первая таблица немецкого химика Ю.Л. Мейера под названием « Природа элемента, как функция их атомного веса». В неё были включены 28 элементов, размещенные в 6 столбцов, согласно их валентности. Ю.Л. Мейер намеренно ограничил число элементов в таблице, чтобы подчеркнуть закономерные изменения атомной массы в рядах сходных элементов. Рис. 3.Сходные элементы располагаются в вертикальных рядах таблицы. Некоторые ячейки Ю.Л. Мейер оставил незаполненными.
В марте 1869 года русский химик Д. И. Менделеев представил русскому химическому обществу сообщение об открытии им периодического закона химических элементов. В том же году вышло первое издание Менделеевского учебника «Основы химии», в котором была приведена его периодическая таблица.
В конце 1870 года Д. И. Менделеев делает доклад русскому химическому обществу под названием «Естественные системы химических элементов и применение её к указанию свойств еще неизвестных элементов». В этом докладе Д. И. Менделеев предсказывает существование трех еще неизвестных элементов: экасилиций, экабор и экаалюминий. Он утверждает, что свойства химических элементов, стоящих в одной группе, будут нечто средним между свойствами элементов, стоящих сверху и снизу данного элемента. Если рассматривать этот элемент в периоде, то он будет обладать средними свойствами элементов, стоящими слева и справа от него.
Рис. 4. Таблица химических элементов Менделеева
В 1871 году в итоговой статье « Периодическая закономерность химических элементов» Д. И. Менделеев дал следующую формулировку периодического закона:
«Свойства элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел стоят в периодической зависимости от атомного веса».
Тогда же Д. И. Менделеев придал своей таблице вид, ставшим классическим, так называемый короткий вариант. Рис.4.
Открытие новых химических элементов
В 1875 году П.Л. Буабодран открыл галлий. В 1879 году Л.Ф. Нильсон открыл скандий, а в 1886 году К.Винклер откывает германий. Это соответственно были экабор , экаалюминий, экасилиций, предсказанные Д. И. Менделеевым.
С этого момента периодический закон и периодическая система Д. И. Менделеева становится общепризнанной всем мировым химическим сообществом. Особая заслуга Д. И. Менделеева заключается в том, что он не только расположил химические элементы в определенной последовательности, но и дал описательную характеристику своей периодической системы. При помощи её можно было предсказывать химические свойства различных химических элементов.
По этому поводу Д. И. Менделеев писал: « Утверждение закона возможно только при помощи вывода из него следствий, без него невозможных и неожидаемых, и оправдание тех следствий в опытной проверке. Потому-то, увидев периодический закон, я со своей стороны вывел из него такие логические следствия, которые могли показать - верен ли он или нет. Без такого способа испытания не может утвердиться ни один закон природы».
Д. И. Менделеев взял на себя смелость оставить пустые клетки в своей таблице и исправить некоторые значения атомных масс химических элементов, предсказать свойства еще неоткрытых целых групп соединений. Таким образом, Д. И. Менделеев является первооткрывателем одного из главных законов природы.
Подведение итога урока
На уроке по теме «Попытки классификации химических элементов. Открытие периодического закона» вы познакомились с подробной исторической справкой о попытках классификации химических элементов учеными-химиками. Узнали о структуре периодического закона химических элементов Д.И. Менделеева, и огромном значении этого закона для химической науки.
Список рекомендованной литературы
1. Рудзитис Г.Е. Неорганическая и органическая химия. 8 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень/ Г. Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман.М.: Просвещение. 2011 г.176с.:ил.
2. Попель П.П.Химия:8 кл.: учебник для общеобразовательных учебных заведений/П.П. Попель, Л.С.Кривля. -К.: ИЦ «Академия»,2008.-240 с.: ил.
3. Габриелян О.С. Химия. 9 класс. Учебник. Издательство: Дрофа.:2001. 224с .
Рекомендованные ссылки на ресурсы интернет
1. Chemport.ru (Источник).
2. Химик (Источник).
3. Hemi.nsu.ru (Источник).
Рекомендованное домашнее задание
1. №№ 1,2 (с.122) Рудзитис Г.Е. Неорганическая и органическая химия. 8 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень/ Г. Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман.М.: Просвещение. 2011 г.176с.:ил.
2. Почему Д.И.Менделеев назвал свой закон периодическим?
3. Сформулируйте Периодический закон. Какие трудности встречались на пути к открытию этого закона?
mirror.vsibiri.info
Доменделеевская систематизация элементов
Первую успешную попытку систематизации химических элементов предпринял немецкий химик И.В. Рихтер. Он обратил внимание, что для классификации элементов может служить такое постоянное свойство простых веществ как атомная масса. В книге "Начала стехиометрии или способ измерения химических элементов", опубликованной в 1793 г., он расположил металлы, обладающие близкими свойствами (натрий и калий; магний, кальций, стронций и барий) в ряд по возрастанию их атомных масс. Хотя эти элементы еще не были выделены в свободном состоянии, однако их соединения были хорошо изучены, а атомные массы - измерены. При таком расположении элементов стало видно, что атомная масса калия, равная 39, больше атомной массы натрия, равной 23, на 16 единиц массы. Так же различаются и атомные массы кальция (40) и магния (24). И хотя массы атомов кальция и стронция различались на большую величину, впервые была отмечена определенная закономерность, связывающая химические свойства элементов и массу атома, не имеющую отношения к химической активности.
Объединив в 1817 году в особую группу щелочноземельные элементы (кальций - стронций - барий), немецкий химик И. Дёберейнер обнаружил, что массы среднего из трех химических элементов, близких по физическим и химическим свойствам, равна, примерно, среднему арифметическому атомных масс двух других элементов. Через 12 лет в разговоре со своим другом, известным поэтом и философом Иоганном Гёте, Дёберейнер вспомнил об этой особенности элементов. Он обнаружил еще три ряда сходных по свойствам элементов: литий - натрий - калий; сера - селен - теллур и хлор - бром - иод. Дёберейнер назвал такие группы элементов триадами. У недавно открытого брома из последней триады не была еще известна атомная масса. Ее Дёберейнер определил, используя свое правило. Если у хлора и иода атомные массы равны соответственно 35,5 и 127, то у брома она должна быть равной (35,5 + 127)/2 = 81,2, что близко к экспериментальному значению атомной массы брома.
В изданном в 1849 году учебнике "Основания чистой химии", русский химик Г.И. Гесс, получивший известность как основатель термохимии, рассмотрел четыре группы известных тогда элементов-неметаллов, имевших большое сходство в химических свойствах: углерод − бор − кремний; азот − фосфор − мышьяк; сера − селен − теллур и хлор − бром − иод. Гесс не считал свою систему идеальной и законченной. Он писал: "Эта классификация еще очень далека от того, чтобы быть естественной, но она все-таки соединяет элементы в группы весьма сходные, и с распространением наших сведений она может усовершенствоваться". Считается, что именно Гесс впервые ввел в употребление понятие "группа элементов". Он правильно определил состав большинства групп неметаллов, которые почти без изменения вошли в периодическую систему Д.И. Менделеева. Лишь бор пришлось исключить из группы углерода и объединить в одну группу с алюминием, индием и таллием, в которую позднее был добавлен галлий.
Один из важных шагов к созданию Периодической системы - спираль Шанкуртуа. Она стала первой попыткой упорядочить в виде таблицы известное к тому времени множество химических элементов. Пытаясь, как и другие химики, найти основу для их классификации, французский ученый А. Бегие де Шанкуртуавысказал предположение, что "свойства элементов являются функцией чисел". В 1862 году он предложил для систематизации химических элементов оригинальную пространственную схему. Шанкуртуа выдвинул идею спирального расположения элементов в зависимости от их атомных масс. В своем сочинении "Земная спираль" он сгруппировал элементы по спирали вокруг цилиндра в порядке возрастания их масс. Оказалось, что через 16 единиц атомной массы появляются близкие по химическим свойствам элементы. В спирали Шанкуртуа они находятся на одной вертикальной линии, образующей цилиндр, на который навертывается эта спираль (рисунок). Однако идея расположения элементов на оси "земного винта" не привлекла внимания его современников. Не знал о ней и Д.И. Менделеев.
В 1865 г. английский химик Дж. Ньюлендс предложил "закон октав". На основе этого закона он составил таблицу, в которой близкие по свойствам элементы (каждый из которых впервые получил порядковый номер), как и близкие по звуку ноты в музыкальной октаве, повторялись через семь номеров. Доклад Ньюлендса на заседании Лондонского химического общества был встречен равнодушно. Один из профессоров спросил Ньюлендса, не пробовал ли он расположить элементы в таблице в алфавитном порядке и не заметил ли он при таком расположении каких-либо закономерностей. Журнал общества отверг статью Ньюлендса, в которой он излагал содержание своего доклада. Тем не менее в 1887 году руководители Лондонского химического общества присудили Ньюлендсу медаль имени Дэви "за открытие периодического закона" - спустя пять лет после того, как этой же медалью с аналогичной формулировкой был награжден Д.И. Менделеев.
Начало таблицы Ньюлендса
| 1. H | 8. F | 15. Cl | 22. Co, Ni |
| 2. Si | 9. Na | 16. K | 23. Rb, Cs |
| 3. Be | 10. Mg | 17. Ca | 24. Zn |
| 4. B | 11. Al | 18. Cr | 25. Y |
| 5. C | 12. Si | 19. Ti | 26. In |
| 6. N | 13. P | 20. Mn | 27. As |
| 7. O | 14. S | 21. Fe | 28. Se |
В 1864 году немецкий химик Л.-Ю. Мейер в своей книге "Современные теории химии и их значения для химической статики" привел таблицу, в которой элементы были расположены в порядке увеличения их атомных масс. В эту таблицу Мейер поместил всего 27 элементов. Пытаясь сопоставить в общей системе группы сходных химических элементов, он не сделал никаких теоретических выводов и обобщений из этого сопоставления. Только в 1870 году после обнародования Д.И. Менделеевым Периодического закона и периодической системы химических элементов, Мейер опубликовал статью, где привел общую схему химических элементов, которая была, по его словам, "в существенном идентична с данной Менделеевым". Статья содержала удачную иллюстрацию Периодического закона в виде зависимости атомных объемов от атомных весов. Отвечая на попытки Мейера оспорить приоритет открытия Периодического закона, Менделеев писал: "Лотар Мейер раньше меня не имел в виду периодического закона, а после меня нового ничего к нему не прибавил".
Таблица Мейера
| − | − | − | − | Li | Be |
| C | N | O | F | Na | Mg |
| Si | P | S | Cl | K | Ca |
| − | As | Se | Br | Rb | Sr |
| Sn | Sb | Te | I | Cs | Ba |
| Pb | Bi | − | − | − | − |
Одной из важнейших проблем теоретической химии XIX века после разрешения проблемы атомных весов оставалась систематизация химических элементов, число которых постоянноросло. Со времён античности и средних веков были известны 14 элементов (хотя собственно элементами их стали считать лишь в конце XVIII века). В XVIII веке к ним добавилось 20 новых элементов; к 1860 году число известных элементов возросло до шестидесяти. Проблема упорядочения элементов и отыскания закономерности в изменении их свойств становилась всё более актуальной. Создание периодической системы химических элементов стало результатом многолетней работы многих химиков.
Первую попытку систематизации элементов предпринял немецкий химик Иоганн Вольфганг Дёберейнер, сформулировавший в 1829 г. закон триад. Дёберейнер обратил внимание на то, что в рядах сходных по свойствам элементов наблюдается закономерное изменение атомной массы. В выделенных Дёберейнером триадах элементов атомный вес среднего элемента триады примерно равен полусумме атомных весов двух крайних элементов:
| Cl – 35.5 Br – 80 I – 125 | P – 31 As – 75 Sb – 122 | S – 32 Se – 79 Te – 129 | Ca – 41 Sr – 88 Ba – 137 | Li – 7 Na – 23 K – 39 |
Хотя разбить все известные элементы на триады Дёберейнеру, естественно, не удалось, тем не менее, закон триад явно указывал на наличие взаимосвязи между атомной массой и свойствами элементов и их соединений.
|
|
| Таблица Гмелина, 1843 г. |
Необходимым этапом систематизации элементов стала их химическая классификация, важнейший вклад в которую внёс немецкий химик Леопольд Гмелин. В 1843 г. Гмелин опубликовал таблицу химически сходных элементов, расставленных по группам в порядке возрастания "соединительных масс". Вне групп элементов, вверху таблицы, Гмелин поместил три "базисных" элемента – кислород, азот и водород. Под ними были расставлены триады, а также тетрады и пентады (группы из четырех и пяти элементов), причём под кислородом расположены группы металлоидов (по терминологии Берцелиуса), т.е. электроотрицательных элементов; электроположительные и электроотрицательные свойства групп элементов плавно изменялись сверху вниз.
Следующим шагом на пути к открытию периодического закона стали т.н. дифференциальные системы, направленные на выявление общих закономерностей в изменении атомного веса элементов. В 1850 г. немецкий врач Макс фон Петтенкофер попытался найти у элементов соотношения, подобные тем, что обнаруживаются в гомологических рядах, т.е. в рядах соединений, отличающихся друг от друга группой Ch3. Он указал, что атомные веса некоторых элементов отличаются друг от друга на величину, кратную восьми. На этом основании Петтенкофер высказал предположение, что элементы, возможно, являются сложными образованиями каких-то субэлементарных частиц. На следующий год подобные соображения высказал и французский химик-органик Жан Батист Андрэ Дюма. Различные варианты дифференциальных систем предложили немецкий химик Эрнст Ленсен (1857), американецДжосайя Парсонс Кук (1857), английские химики Уильям Одлинг (1858) и Джон Холл Глэдстон(1859). В 1859 г. эту идею детально разработал немецкий учёный Адольф Штреккер.
Таблица Штреккера, 1859 г.
|
|
| Винтовой график Шанкуртуа, 1862 г. |
Дальнейшим развитием дифференциальных систем сталипериодические классификации 1860-х годов. Александр Эмиль Бегуйе де Шанкуртуа в 1862 г. предложил винтовой график элементов, расположенных в порядке возрастания атомных весов – т. н. "земная спираль" (vis tellurique). Шанкуртуа нанёс на боковую поверхность цилиндра, размеченную на 16 частей, линию под углом 45°, на которой поместил точки, соответствующие элементам. Таким образом, элементы, атомные веса которых отличались на 16, или на число, кратное 16, располагались на одной вертикальной линии. При этом точки, отвечающие сходным по свойствам элементам, часто оказываются на одной прямой. Винтовой график Шанкуртуа фиксировал закономерные отношения между атомными массами элементов, однако данная система не могла быть признана удовлетворительной.
Джон Александр Рейна Ньюлендс в 1864 г. опубликовал таблицу элементов, отражающую предложенный им закон октав. Ньюлендс показал, что в ряду элементов, размещённых в порядке возрастания атомных весов, свойства восьмого элемента сходны со свойствами первого. Такая зависимость действительно имеет место для лёгких элементов, однако Ньюлендс пытается придать ей всеобщий характер. В таблице Ньюлендса сходные элементы располагались в горизонтальных рядах; однако, в одном и том же ряду часто оказывались и элементы совершенно непохожие. Кроме того, в некоторых ячейках Ньюлендс вынужден был разместить по два элемента; наконец, таблица Ньюлендса не содержит свободных мест. Вследствие присущих системе Ньюлендса недостатков современники отнеслись к закону октав весьма скептически.
Таблица Ньюлендса, 1864 г.
В том же году Уильям Одлинг, пересмотрев предложенную им в 1857 г. систематику элементов, основанную на эквивалентных весах, предложил следующую таблицу, не сопровождаемую какими-либо пояснениями:
Таблица Одлинга 1864 г.
Несколько попыток систематизации элементов предпринял в 60-е годы XIX века немецкий химик Юлиус Лотар Мейер.
В 1864 г. Мейер опубликовал в своей книге «Новейшие теории химии и их значение для химической статики» таблицу, в которую были включены 28 элементов, размещённые в шесть столбцов согласно их валентностям. Мейер намеренно ограничил число элементов в этой таблице, чтобы подчеркнуть закономерное изменение атомной массы в рядах подобных элементов (соотношения атомных масс и валентностей ещё 22 элементов рассматривались в другой таблице).
Таблица Мейера 1864 г. (фрагмент)
Объединённая таблица, подготовленная им в 1868 г. для второго издания своей книги, была опубликована лишь в 1895 г.; в ней 52 элемента размещались в 15 столбцах. Следующую таблицу Мейер предложил в вышедшей в 1870 г. статье, содержавшая также графикзависимости атомного объёма элемента от атомного веса, имеющий характерный пилообразный вид. Таблица "Природа элементов как функция их атомного веса" состояла из девяти вертикальных столбцов, сходные элементы располагались в горизонтальных рядах; некоторые ячейки таблицы Мейер оставил незаполненными.
Таблица Мейера 1870 г.
Современная формулировка периодического закона.
Д.И. Менделеев прекрасно понимал, что открытый им периодический закон и составленная на его основе периодическая система элементов обладает внутренней способностью к развитию. Современная квантово-механическая теория строения атома подтвердила правильность менделеевских воззрений на периодичность свойств химических элементов. Сейчас установлено, что главной характеристикой атома любого элемента является не атомная масса, а величина положительного заряда его ядра. Заряд ядра является наиболее универсальной характеристикой атома. От величины заряда ядра зависит общее число электронов в атоме и его положение в периодической системе (номер элемента в периодической системе равен величине заряда ядра. Заряд ядра определяет число электронов). От заряда ядра зависят свойства элементов. В связи с этим внесены уточнения в формулировке периодического закона. Современная формулировка периодического закона следующая:
Свойства элементов, формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины заряда ядер их атомов.
Эта формулировка периодического закона не противоречит формулировке, данной Менделеевым. Она базируется на новых данных, которые придают закону и периодической системе научную обоснованность и подтверждают их правильность. Современная формулировка закона – это новый этап развития периодического закона, открытого Д.И. Менделеевым. Она легко объясняет те незначительные ономалии, которые встречаются в таблице Д.И. Менделеева. (Например, аргон с атомной массой 39,948 стоит впереди калия, атомная масса которого меньше, 39,102; теллур с атомной массой 127,60 стоит впереди йода, атомная масса которого равна 126,90).
studfiles.net
1. В 1860 году были известны более 60 химических элементов, на сегодняшний день открыты более 118 элементов.
2. В организме человека около 70 химических элементов в составе простых и сложных веществ, массовая доля больше всего - кислорода, углерода, азота, кальция.
3.Для изготовления одной лампочки накаливания нужно использовать 7 различных металлов.
Это металлы: Fe, W, Ni, Pb, Sn, Sb, Zn. Произнесите их названия.
4. Какой химический элемент называют царем “живой” природы, а какой царем “неживой природы”? (углерод и кремний).
5. Семь металлов создал свет по числу семи планет.
Прочитайте латинское название. (Аu, Ag, Cu, Pt, Sn, Hg, Fe). Назовите оксиды этих металлов.
6. Во время 1 мировой войны применение ядовитого желто-зеленого газа привело к смерти многих людей, а благодаря посуде, из которого ели пищу офицеры армии Македонского избежали кишечные болезни.
Назовите химические элементы, входящие в состав данных веществ .
7. Причиной гибели экспедиции А.Шмидта на Северном полюсе была “оловянная чума”.
Что произошло с оловом, из которого были канистры, содержащие продукты питания, воду.
1.
Общее число попыток классификации элементов до Д.И.Менделеева достигает пятидесяти. В них принимали участие ученые разных стран. Некоторым из них удалось подойти к предчувствию периодического закона, даже вступить на порог открытия его.И все же им не удалось довести свои попытки до конца. Их работы не были приняты учеными в качестве естественной классификации, так как все попытки сводились к объединению известных элементов в небольшие группы, установлению свойств между ними. Но не поднимались до обобщения, когда установленная закономерность естественного изменения свойств элементов способна не только отражать и объяснять известные факты, но и предвидеть ещё не познанные, предсказывать их закономерность.
Первые попытки классификации химических элементов сводились к разделению их по очевидным признакам простых веществ на металлы и неметаллы.Вместе с тем, существовали простые вещества, проявляющие свойства металлов и неметаллов: неметалл по физическим свойствам имеет металлический блеск и электропроводность, но при нагревании сразу переходит в газообразное состояние, что несвойственно металлам.
К 70-м гг. XIX в. было уже известно более 60 химических элементов. Возникла необходимость в их классификации.
1. Вначале учёные попытались все химические элементы разделить на две группы – металлы и неметаллы:
ХИМИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ | |
МЕТАЛЛЫ | НЕМЕТАЛЛЫ |
ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СООТВЕТСТВУЮЩИХ ПРОСТЫХ ВЕЩЕСТВ | |
Железо Fe, медь Cu, алюминий Al, ртуть Hg, золото Au, серебро Ag и другие | Уголь С, сера S, фосфор P, йод I2, кислород O2, водород h3 и другие. |
1. Твёрдое агрегатное состояние (исключение – ртуть) 2. Металлический блеск 3. Хорошие проводники тепла и электричества. 4. Пластичные и ковкие. | 1. Твёрдые (Уголь С, сера S, фосфор P, йод I2), жидкие (бромBr2) и газообразные (кислород O2, водород h3). 2. Металлическим блеском не обладают (исключение йод) 3. Не проводят тепло и электрический ток – ИЗОЛЯТОРЫ. 4. Хрупкие |
ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ВЗАИМОСВЯЗЬ | |
Металл→Оксид металла→Основание Na→Na2O→NaOH | Неметалл→Оксид неметалла→Кислота C→CO2→h3CO3 |
Но, классификация на металлы и неметаллы неполная. Оказалось, что существуют химические элементы и соответствующие им вещества, которые проявляют двойственную природу – амфотерные свойства. Например,
а)2Al(OH)3 + 3SO3 = Al2(SO4)3 + 3h3O
Al2O3 + 3h3SO4 = Al2(SO4)3 + 3h3O
б)2Al(OH)3 + Na2O = 2NaAlO2 + 3h3O
Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + h3O
Видео "Амфотерные свойства гидроксида алюминия"
Видео "Получение и химические свойства амфотерных гидроксидов"
Тренажёр "Амфотерные свойства оксида алюминия"
Тренажёр - виртуальная лаборатория "Амфотерные свойства оксида алюминия"
Триады Деберейнера и первые системы элементов
В 1829 г. немецкий химик И.Дёберейнер предпринял первую значимую попытку систематизации элементов. Он заметил, что некоторые сходные по своим свойствам элементы можно объединить по три в группы, которые он назвал триадами:
Li — Na — K ; Ca — Sr — Ba ; S — Se — Te ; P — As — Sb ; Cl — Br — I .
Сущность предложенного закона триад Дёберейнера состояла в том, что атомная масса среднего элемента триады была близка к среднему арифметическому атомных масс двух крайних элементов триады. Хотя разбить все известные элементы на триады Дёберейнеру, естественно, не удалось, закон триад явно указывал на наличие взаимосвязи между атомной массой и свойствами элементов и их соединений.
ЛИТИЙ – 6,94 НАТРИЙ – 23,00 КАЛИЙ – 39,1
КАЛЬЦИЙ – 40,07 СТРОНЦИЙ – 87,63 БАРИЙ – 137,37
ФОСФОР – 31,04 МЫШЬЯК – 74,96 ОЛОВО – 121,8
Надо сказать, что классификация элементов по триадам занимала умы многих химиков и в последующее время. Стали появляться всё новые и новые триады родственных между собой элементов, и в 1857 году Ленсен укладывает почти все известные в этом году элементы в двадцать триад не без некоторой натяжки в отношении отдельных элементов.
Так, на одну вертикаль попадали литий, натрий, калий; бериллий, магний, кальций; кислород, сера, селен, теллур и т. д. Недостатком спирали де Шанкуртуа было то обстоятельство, что на одной линии с близкими по своей химической природе элементами оказывались при этом и элементы совсем иного химического поведения. В группу щелочных металлов попадал марганец, в группу кислорода и серы — ничего общего с ними не имеющий титан.
Октавы Ньюлендса
Английский учёный Джон Ньюлендс в 1864 г. опубликовал таблицу элементов, отражающую предложенный им закон октав. Ньюлендс показал, что в ряду элементов, размещённых в порядке возрастания атомных весов, свойства восьмого элемента сходны со свойствами первого.
Ньюлендс пытался придать этой зависимости, действительно имеющей место для лёгких элементов, всеобщий характер. В его таблице в горизонтальных рядах располагались сходные элементы, однако в том же ряду часто оказывались и элементы совершенно отличные по свойствам.
Кроме того, в некоторых ячейках Ньюлендс вынужден был разместить по два элемента; наконец, таблица не содержала свободных мест; в итоге закон октав был принят чрезвычайно скептически. Однако в его основе лежала правильная мысль о периодическом изменении свойств элементов с увеличением их атомного веса
| H | Li | Be | B | C | N | O |
| F | Na | Mg | Al | Si | P | S |
| Cl | K | Ca | Cr | Ti | Mn | Fe |
Таблицы Олдинга и Мейра
В 1864 г. У.Олдинг опубликовал таблицу, в которой элементы были размещены согласно их атомным весам и сходству химических свойств, не сопроводив её, однако, какими-либо комментариями.
В том же 1864 г. появилась первая таблица немецкого химика Л. Мейера; в неё были включены 28 элементов, размещённые в шесть столбцов согласно их валентностям. Мейер намеренно ограничил число элементов в таблице, чтобы подчеркнуть закономерное (аналогичное триадам Дёберейнера) изменение атомной массы в рядах сходных элементов.
Ближе к истине оказался немецкий химик Лотар Мейер. Он предложил таблицу, в которой все известные химические элементы были разбиты на шесть групп, согласно их валентности. В каждой из них находятся элементы, сходные по их атомности (валентности). В эту таблицу Мейер поместил всего 27 элементов, то есть меньше половины известных в то время. Расположение остальных элементов: B, Al, Cu, Ag и др. оставалось неясным , а структура таблицы была неопределенной .
В 1870 г. вышла работа Мейера, содержащая новую таблицу под названием “Природа элементов как функция их атомного веса”, состоявшая из девяти вертикальных столбцов. Сходные элементы располагались в горизонтальных рядах таблицы; некоторые ячейки Мейер оставил незаполненными. Таблица сопровождалась графиком зависимости атомного объёма элемента от атомного веса, имеющий характерный пилообразный вид, прекрасно иллюстрирующий термин “периодичность”, уже предложенный к тому времени Менделеевым.
Д.И. Менделеев
В марте 1869 г. русский химик Д.И. Менделеев представил Русскому химическому обществу сообщение об открытии им Периодического закона химических элементов. В том же году вышло первое издание менделеевского учебника “Основы химии”, в котором была приведена его периодическая таблица.
В конце 1870 г. он доложил РХО статью “Естественная система элементов и применение её к указанию свойств неоткрытых элементов”, в которой предсказал свойства нескольких не открытых ещё элементов. Для предсказания свойств простых веществ и соединений Менделеев исходил из того, что свойства каждого элемента являются промежуточными между соответствующими свойствами двух соседних элементов в группе периодической таблицы (то есть сверху и снизу) и одновременно двух соседних элементов в периоде (слева и справа).
В 1871 г. в итоговой статье “Периодическая законность химических элементов” Менделеев дал следующую формулировку Периодического закона: “Свойства элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел стоят в периодической зависимости от атомного веса”. Тогда же Менделеев придал своей периодической таблице вид, ставший классическим (т.н. короткий вариант).
В отличие от своих предшественников, Менделеев не только составил таблицу и указал на наличие несомненных закономерностей в численных величинах атомных весов, но и решился назвать эти закономерности общим законом природы. Он взял на себя смелость на основании предположения, что атомная масса предопределяет свойства элемента, изменить принятые атомные веса некоторых элементов и подробно описать свойства неоткрытых ещё элементов.
В начале XX века Периодическая система элементов неоднократно видоизменялась для приведения в соответствие с новейшими научными данными. Д.И. Менделеев и У. Рамзай пришли к выводу о необходимости образования в таблице нулевой группы элементов, в которую вошли инертные газы. Инертные газы явились, таким образом, элементами, переходными между галогенами и щелочными металлами. Б. Браунер нашёл решение проблемы размещения в таблице редкоземельных элементов, предложив в 1902 г. помещать все РЗЭ в одну ячейку; в предложенном им длинном варианте таблицы шестой период таблицы был длиннее, чем четвёртый и пятый, которые в свою очередь длиннее, чем второй и третий периоды.
Дальнейшее развитие Периодического закона в было связано с успехами физики: установление делимости атома на основании открытия электрона и радиоактивности в конце концов позволило понять причины периодичности свойств химических элементов и создать теорию Периодической системы.
Менделеев, Ньюлендс, Шанкуртуа, Мейер – двигались по одной и той же дороге научного исследования. Все они по очереди подходили к лежавшему на пути науки драгоценному, но не обработанному камню. Каждый из них держал его в руках и каждый чувствовал, что камень этот не прост. Но один лишь гениальный Д.И.Менделеев оказался настолько проницательным, что не отбросил его в сторону, а смело принялся шлифовать и отрабатывать до тех пор, пока в руках у него не засияло во всём блеске величайшая ценность – ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ЗАКОН ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ – фундаментальный закон природы.
ПРОВЕРЬ СЕБЯ
Тест.
1.Ко времени открытия периодического закона было известно:
а) 27 химических элементов;
б) 63 химических элемента;
в) 52 химических элемента;
г) 109 химических элементов.
2. Д.И. Менделеев в своём открытии опирался на:
а) количество молекул;
б) названия элементов;
в) атомную массу;
г) спираль Шанкуртуа.
3. Свойства элементов в группах и периодах повторяются:
а) периодически;
б) линейно;
в) волнообразно;
г) прерывисто.
4. В периодической системе:
а) пять периодов;
б) семь периодов;
в) десять периодов;
г) восемь периодов.
5.Номер группы соответствует:
а)высшей валентности;
б) низшей валентности;
в) числу электронов;
г) числу протонов.
sites.google.com
Разделы: Химия
Тема урока: Первые попытки классификации химических элементов. Амфотерные оксиды и гидроксиды.
Тип урока: Изучение нового материала.
Вид урока: Беседа.
Цели и задачи урока:
1. Обучающие. Доказать учащимся необходимость классификации химических элементов и показать несовершенство доменделеевских классификаций химических элементов. Дать понятие амфотерности и переходных элементов.
2. Развивающие. Продолжить развитие умений: выделять главное, устанавливать причинно-следственные связи, вести конспект, проводить эксперимент, применять знания на практике.
3. Воспитательные. Показать исторический ход развития каждой науки от накопления фактов к их классификации. Показать и подчеркнуть двойственный характер химических элементов.
4. Методы и методические приемы. Самостоятельная работа учащихся с научно-популярной литературой, подготовка сообщений, выполнение лабораторных опытов и демонстрационного эксперимента, диалогический метод изложения знаний с элементами исследования.
Оборудование. Таблицы:
Для демонстрационного эксперимента: Образцы простых веществ – медь, серебро, сера, фосфор, железо, йод, графит.
Для лабораторной работы на каждый стол: Свежеприготовленный раствор гидроксида цинка, растворы гидроксида натрия и соляной кислоты.
В течение нескольких уроков Вы будете изучать один из важнейших законов природы – периодический закон. Вы узнаете, как он был открыт Д.И. Менделеевым, Вы научитесь, не заглядывая в книгу, предсказывать свойства химических элементов и их соединений. Я хочу сказать, что истории любого события или открытия предшествует некий временной интервал, который принято именовать предысторией либо периодом накопления предпосылок.
Такая предыстория есть и у нашего закона.
Первая страница истории – доменделеевские попытки классификации химических элементов – это и есть страница нашего урока.
Запишите тему урока.
Девизом урока послужат слова профессора Петербургского университета Д.И. Менделеева: «Мощь и сила науки, во множестве фактов, цель в обобщении этого множества и возведении их к началам… Собрание фактов и гипотез еще не наука, оно есть только преддверие, но преддверие, мимо которого нельзя войти в святилище науки. На этих преддвериях надпись – наблюдение, предположение, опыт».
Итак, начнем с Вами путь к преддверию открытия периодического закона. В истории развития периодического закона можно выделить три этапа: (проектируем на экран проектором).
Первый этап: XVIII – XIX вв. Изучение накопление фактов.
Второй этап: 1869 год – противоречие, возникшее между объемом эмпирических сведений о веществах и отсутствием упорядоченности сведений о веществах, достигает кульминационного момента.
Третий этап: XIX-XX вв. – дальнейшее развитие.
Рассмотрим первый этап в истории развития закона.
Интересно отметить, познание любого закона природы исторически проходит три определенных этапа: единичное, особенное, всеобщее. Ступень единичного в познании химических элементов была пройдена к концу XVIII века. К этому времени было известно около 30 химических элементов. Накоплены сведения об отдельных свойствах уже известных отдельных химических элементах. Возникшее противоречие в науке между большим объемом фактического материала о веществах и отсутствием упорядоченности сведений вызвало появление многочисленных способов классификации химических элементов.
Давайте попытаемся перенестись в прошлое и проникнуть в творческую лабораторию ученых.
Перед нами задача: Разделите простые вещества на две группы – металлы и неметаллы.
Вспомним общие характерные признаки тех и других.
Задание: К какому классу простых веществ следует отнести медь. Перечислить все характерные признаки и сделать выводы.
Медь – твердая, непрозрачная, красноватого цвета с металлическим блеском, хорошо проводит электрический ток и теплоту. Вывод – металл.
Задание: К какому классу простых веществ следует отнести серу, железо. Перечисляем характерные признаки и делаем вывод: железо – металл, сера – неметалл.
Аналогично предлагается описать свойства йода и графита, которые относятся к неметаллам. Наличие металлических свойств у названных неметаллов ведет к возникновению проблемной ситуации, в какую же группу отнести эти элементы? Проблема остается открытой, у учащихся появляются сомнения в правильности предложенного ими вида классификации элементов.
Осталась попытка учесть химические свойства соединений элементов. Курс нашего урока правильный, - мы идем тем, путем, которым шли учетные того времени.
В дальнейшем при классификации учитывались химические свойства элементов и их соединений. Для продолжения работы в творческой лаборатории восстановим в памяти генетические ряды металлов и неметаллов, и рассмотрим генетическую связь между его членами.
Ученики говорят о генетической связи между простыми веществами и соединениями элементов: металлам, соответствует основной оксид – основание, а неметаллам – кислотный оксид – кислота.
Далее ученики должны доказать практически, что основание всегда ведут себя только как основания, а кислоты только как кислоты.
Один ученик делает на примере гидроксида кальция, другой – на примере фосфорной кислоты.
Задача учеников – наглядно поставить опыты. Для этого первый ученик в две пробирки наливает раствор гидроксида кальция и добавляет раствор фенолфталеина. Затем в первую пробирку добавляют кислоту – малиновая окраска исчезает. При добавлении во вторую пробирку щелочи окраска усиливается. Значит, раствор гидроксида кальция со щелочью не реагирует. При помощи метилоранжа второй ученик демонстрирует опыты с фосфорной кислотой. Учащиеся записывают соответствующие уравнения реакций.
Учитель подводит итоги: ученикам удалось разделить элементы на две группы - металлы и неметаллы. В группе металлов находятся кальций, медь, железо, цинк. В группе неметаллов – сера, фосфор, углерод, йод.
Затем просит проверить основные свойства гидроксида цинка. Эта работа предусматривает выполнение лабораторного опыта.
Цель: выделить особенность химических свойств гидроксида цинка.
Для этого разделите, выданный вам, гидроксид цинка на две части. В одну пробирку прилить кислоту, в другую щелочь.
В обеих пробирках произошло полное растворение осадка.
Состав полученных продуктов позволяет утверждать, что в первой пробирке гидроксид цинка проявил себя как снования, а второй как кислота. Значит, он сочетает в себе два противоположных свойства.
Возникает проблема: к металлам или неметаллам следует отнести цинк, если по физическим свойствам он металл, а по характеру гидроксида неметалл?
Учитель сообщает сведения и о других элементах, оксидах и гидроксидах, которые проявляют противоречивую двойственную природу, то есть являются амфотерными. (Алюминий, бериллий, сурьма, олово.)
Оксиды и гидроксиды, которые взаимодействуют с кислотами и основаниями называются амфотерными.
Далее работа по группам, читают определение амфотерности и рассказывают друг другу. Затем опрашивает учитель.
Запись для проектора:
Оксид |
Ве О Zn О Al2О3 Сr2О3 Ве (ОН)2 Zn (ОН)2 Аl(ОН)3 Сr(ОН)3 |
Гидроксид |
Н2ВеО2 Н2ZnО2 Н3АlО3 Н3СrО3 |
Записываем уравнения реакций:
Zn(ОН)2+2НСl --- ZnСl2+2Н2О 2NаОН+Н2ZnО2 ---- Nа2ZnО2+2Н2О
Цинк, алюминий, бериллий, хром – элементы образующие амфотерные соединения.
ВЫВОД: По аналогии с обсуждением генетических рядов элементов – делаем вывод, что химические элементы, образующие амфотерные оксиды и гидроксиды являются родоначальниками особых генетических рядов. Это ряды переходных химических элементов, связывающих элементы – металлы и элементы – неметаллы.
Тем самым подтверждается вывод об отсутствии резких границ между явлениями.
Таблица:
Так учащиеся подводятся к следующим выводам:
1. В рассмотренной классификации нет места для элементов, соединения которых амфотерны.
2. Отнесение элемента по физическим свойствам простого вещества к металлам или неметаллам не даёт возможности правильно предсказывать характер его соединений.
3. Наряду с типичными металлами и неметаллами существуют вещества, совмещающие и те и другие признаки, что свидетельствует об отсутствии резкой границы между элементами металлами и неметаллами и указывает на разницу между ними.
Если классификация на металлы и неметаллы несовершенна, то надо искать новый путь классификации.
С середины XIX в. началось изучение и открытие химических элементов целыми группами, которые вскоре получили название “естественных групп”. Это стало достигаться тем, что химические элементы стали сопоставляться и сравниваться между собой, причем в одну группу включались только элементы, химически сходные друг с другом, и они резко обособлялись от всех остальных элементов как несходных с ними.
Однако дальше этих правильностей внутри отдельных групп химики не шли. Это была ступень познания особенности применительно к химическим элементам.
Рассмотрим, как проходило развитие теоретических воззрений на классификацию химических элементов. Коротко знакомимся с работами ученых.
Сообщения учащихся
В 1829 году немецкий ученый Деберейнер на основе химического сходства природы некоторых элементов располагает их отдельными триадами:
ЛИТИЙ – 6,94 НАТРИЙ – 23,00 КАЛИЙ – 39,1 |
КАЛЬЦИЙ – 40,07 СТРОНЦИЙ – 87,63 БАРИЙ – 137,37 |
ФОСФОР – 31,04 МЫШЬЯК – 74,96 ОЛОВО – 121,8 |
При этом он обнаруживает интересную математическую закономерность – масса атома среднего элемента в каждой триаде родственных элементов равна средне арифметической величине из масс атомов крайних.
Надо сказать, что классификация элементов по триадам занимала умы многих химиков и в последующее время. Стали появляться всё новые и новые триады родственных между собой элементов, и в 1857 году Ленсен укладывает почти все известные в этом году элементы в двадцать триад не без некоторой натяжки в отношении отдельных элементов.
Заслуга: четко сформулировал представления о естественных элементах.
Совершенно особое место в предыстории занимают работы Дж. Ньюлендса. Этот английский ученый один из первых расположил все известные элементы по мере увеличения их атомных масс (приложение 1).
В августе 1864 года он отметил, что каждый восьмой по счету элемент, начиная c любого, повторяет свойства первого, подобно восьмой ноте в музыке.
Ньюлендс назвал эту закономерность “законом октав” и, исходя, из него попытался разбить все известные ему элементы на группы (октавы). Размещая элементы в октавах, Ньюлендс действовал произвольно, иногда он переставлял их, искусственно подгоняя под свою схему, иногда ставил на одно место два элемента, при этом он совершенно не учитывал возможности открытия новых элементов.
По общему мнению, попытка Ньюлендса явилась шагом в правильном направлении. Тем не менее, к его классификации можно предъявить три следующие серьёзные претензии:
1. В ней не было места новым ещё не открытым элементам.
2. Система Ньюлендса не позволяла научно определять атомные массы, прогнозировать свойства элементов.
3. И, наконец, некоторые элементы представлялись неудачно помещенными: Si и Ti, P и Mn, S и Fe.
Однако заслуга английского ученого в том, что он впервые уловил явление периодичности изменения свойств химических элементов.
Таблица элементов иллюстрирующая ‘Закон октав” (приложение 2).
В 50-х годах 19-го века делаются попытки систематизации элементов по группам на основе того, что между атомными массами элементов в таких группах наблюдаются определённости, иногда довольно сложные математические закономерности (приложение 3).
Например: объёмное построение французского ученого Шанкуртуа. Он расположил около 50-ти элементов по винтовой линии на поверхности цилиндра, откладывая их на этой линии, соответственно их относительным атомным массам. Многие химически сходные элементы оказались в его построении расположенными друг под другом на вертикалях – образующих цилиндра. Интересно, из его витка впервые выявилось связь между водородом и галогенами, лишь недавно ставшая общепризнанной. Однако, эта подмеченная им так сказать, в зародыше периодичность не нашла развития в нижней половине цилиндра, где уже вообще ни о какой аналогии по вертикалям говорить не приходится.
Ближе к истине оказался немецкий химик Лотар Мейер. Он предложил таблицу, в которой все известные химические элементы были разбиты на шесть групп, согласно их валентности. В каждой из них находятся элементы, сходные по их атомности (валентности). В эту таблицу Мейер поместил всего 27 элементов, то есть меньше половины известных в то время. Расположение остальных элементов: B, Al, Cu, Ag и др. оставалось неясным , а структура таблицы была неопределенной .
ВЫВОДЫ: Общее число попыток классификации элементов до Д.И.Менделеева, считая варианты упомянутых таблиц, достигает пятидесяти. В них принимали участие ученые разных стран. Некоторым из них удалось подойти к предчувствию периодического закона, даже вступить на порог открытия его.
И все же им не удалось довести свои попытки до конца. Их работы не были приняты учеными в качестве естественной классификации, так как все попытки сводились к объединению известных элементов в небольшие группы, установлению свойств между ними. Но не поднимались до обобщения, когда установленная закономерность естественного изменения свойств элементов способна не только отражать и объяснять известные факты, но и предвидеть ещё не познанные, предсказывать их закономерность. На эту ступень научного подвига смог подняться только гений Д.И.Менделеев.
Менделеев, Ньюлендс, Шанкуртуа, Мейер – двигались по одной и той же дороге научного исследования. Все они по очереди подходили к лежавшему на пути науки драгоценному, но не обработанному камню. Каждый из них держал его в руках и каждый чувствовал, что камень этот не прост. Но один лишь гениальный Д.И.Менделеев оказался настолько проницательным, что не отбросил его в сторону, а смело принялся шлифовать и отрабатывать до тех пор, пока в руках у него не засияло во всём блеске величайшая ценность – ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ЗАКОН ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ – фундаментальный закон природы.
Задание на дом
Учебник О.С.Габриеляна «Химия-9», § 2 упр. 2-3. § 3.
Литература
Степанов А.Н. «История открытия закона». Агафошин Н.П. «Периодический закон и периодическая система» - М.Просвещение 1982г. Ахметов Н.С. «Неорганическая химия». Учебное пособие для учащихся с углубленным изучением химии. – М.: Просвещение 1998г. Ахметов Н.С. «Общая неорганическая химия». – М.: Высшая школа 1981г.
xn--i1abbnckbmcl9fb.xn--p1ai
Попытки классификации химических элементов начались задолго до открытия Д.И.Менделеевым периодического закона. Естествоиспытатели в начале XIX сталкивались с большими трудностями в этом направлении, потому что химических элементов было известно всего 63, а атомные массы были определены для них неточно.
Триады Дёберейнера.
В 1829 году немецкий химик И.В.Дёберейнер заметил, что некоторые сходные по своим свойствам элементы можно объединить по три в группы. Он назвал их триадами.
Сущность данной классификации заключается в следующем: в каждой триаде есть средний элемент, масса атома которого будет равна средней арифметической массе двух крайних элементов.
Например, рассмотрим первую триаду: Li, Na, K.
Их атомные массы соответственно равны 7, 23, 39.
Система классификации И.В.Дёберейнера оказалась несовершенной. Некоторые триады не содержали тех элементов, которые были бы похожи с ними по химическим свойствам.
Так, например, триада, содержащая S, Se, Te , не содержала кислорода O.
Ошибка И.В.Дёберейнера заключалась в том, что он ограничил себя поиском тройственных союзов, т.е. триад.
Но И.В.Дёберейнер был первым из естествоиспытателей, который связал свойства химических элементов с их атомными массами. Все дальнейшие попытки классификации химических элементов основывались на связи масс атомов с их химическими свойствами.
Спираль Шанкурту
В середине XIX века появилось много работ ученых, которые пытались классифицировать химические элементы. Французский геолог и химик А.Э. Шанкуртуа в 1862 году предложил свою классификацию химических элементов.
Рис. 1. Спираль Шанкуртуа
Он расположил все известные к тому времени химические элементы в порядке возрастания их атомных масс, а полученный ряд нанес на поверхность цилиндра, по линии исходя из его основания под углом 45к плоскости основания, так называемая земная спираль. Рис.1. После развертывания этого цилиндра оказалось, что на вертикальных линиях, параллельных оси цилиндра, находятся химические элементы со сходными химическими свойствами. Так на одну вертикаль попадали Li, Na, K; а также Be, Mg, Ca. Кислород, сера, теллур. Недостатком спирали Шанкуртуа было то, что в вертикальную группу химических элементов попадали не имеющие ничего сходного с ними химические элементы. Так в группу щелочных металлов, попадал марганец. А в группу кислорода и серы, попадал титан.
В 1865 году 18 августа английский ученый Дж.А.Ньюлендс расположил химические элементы в порядке возрастания их атомных масс. В результате он заметил, что каждый восьмой элемент напоминает по свойствам первый элемент. Найденную закономерность, он назвал законом октав по аналогии с семью интервалами музыкальной гаммы.Рис.2.Закон октав он сформулировал следующим образом:
Рис. 2. Октавы Ньюлендса
«Номера аналогичных элементов, как правило, отличаются или на целое число семь или на кратное семи; другими словами члены одной и той же группы соотносятся друг с другом в том же отношении, как и крайние точки одной или больше октав в музыке».
Он расположил элементы по семь в группы. Таким образом, он заметил, что вертикальные ряды, полученные после такого расположения, включают в себя элементы, схожие по своим химическим свойствам. Дж.А. Ньюлендс был первым, кто соотнес атомные массы химических элементов и их химические свойства и присвоил каждому элементу порядковый номер. Но все же в его таблице не было свободных мест. Он ограничил себя семью клетками в каждом периоде ,и некоторые клетки ему пришлось поместить по несколько элементов. Поэтому научный мир отнесся скептически к его открытию.
В 1864 году английский химик У. Одлинг опубликовал таблицу, в которой элементы были размещены, согласно их атомным весам и сходствам химических свойств. Но он не дал никаких комментариев к своей работе, и она не была замечена.
Таблица химических элементов Мейера
Рис. 3. Таблица химических элементов Мейера
В 1870 году появилась первая таблица немецкого химика Ю.Л. Мейера под названием « Природа элемента, как функция их атомного веса». В неё были включены 28 элементов, размещенные в 6 столбцов, согласно их валентности. Ю.Л. Мейер намеренно ограничил число элементов в таблице, чтобы подчеркнуть закономерные изменения атомной массы в рядах сходных элементов. Рис. 3.Сходные элементы располагаются в вертикальных рядах таблицы. Некоторые ячейки Ю.Л. Мейер оставил незаполненными.
Открытие периодического закона Д.И. Менделеевым
В марте 1869 года русский химик Д. И. Менделеев представил русскому химическому обществу сообщение об открытии им периодического закона химических элементов. В том же году вышло первое издание Менделеевского учебника «Основы химии», в котором была приведена его периодическая таблица.
В конце 1870 года Д. И. Менделеев делает доклад русскому химическому обществу под названием «Естественные системы химических элементов и применение её к указанию свойств еще неизвестных элементов». В этом докладе Д. И. Менделеев предсказывает существование трех еще неизвестных элементов: экасилиций, экабор и экаалюминий. Он утверждает, что свойства химических элементов, стоящих в одной группе, будут нечто средним между свойствами элементов, стоящих сверху и снизу данного элемента. Если рассматривать этот элемент в периоде, то он будет обладать средними свойствами элементов, стоящими слева и справа от него.
Рис. 4. Таблица химических элементов Менделеева
В 1871 году в итоговой статье « Периодическая закономерность химических элементов» Д. И. Менделеев дал следующую формулировку периодического закона:
«Свойства элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел стоят в периодической зависимости от атомного веса».
Тогда же Д. И. Менделеев придал своей таблице вид, ставшим классическим, так называемый короткий вариант. Рис.4.
Открытие новых химических элементов
В 1875 году П.Л. Буабодран открыл галлий. В 1879 году Л.Ф. Нильсон открыл скандий, а в 1886 году К.Винклер откывает германий. Это соответственно были экабор , экаалюминий, экасилиций, предсказанные Д. И. Менделеевым.
С этого момента периодический закон и периодическая система Д. И. Менделеева становится общепризнанной всем мировым химическим сообществом. Особая заслуга Д. И. Менделеева заключается в том, что он не только расположил химические элементы в определенной последовательности, но и дал описательную характеристику своей периодической системы. При помощи её можно было предсказывать химические свойства различных химических элементов.
По этому поводу Д. И. Менделеев писал: « Утверждение закона возможно только при помощи вывода из него следствий, без него невозможных и неожидаемых, и оправдание тех следствий в опытной проверке. Потому-то, увидев периодический закон, я со своей стороны вывел из него такие логические следствия, которые могли показать - верен ли он или нет. Без такого способа испытания не может утвердиться ни один закон природы».
Д. И. Менделеев взял на себя смелость оставить пустые клетки в своей таблице и исправить некоторые значения атомных масс химических элементов, предсказать свойства еще неоткрытых целых групп соединений. Таким образом, Д. И. Менделеев является первооткрывателем одного из главных законов природы.
himi4ok.ucoz.ru
Тема урока: Первые попытки классификации химических элементов. Амфотерные оксиды и гидроксиды.
Тип урока: Изучение нового материала.
Вид урока: Беседа.
Цели и задачи урока:
1. Обучающие. Доказать учащимся необходимость классификации химических элементов и показать несовершенство доменделеевских классификаций химических элементов. Дать понятие амфотерности и переходных элементов.
2. Развивающие. Продолжить развитие умений: выделять главное, устанавливать причинно-следственные связи, вести конспект, проводить эксперимент, применять знания на практике.
3. Воспитательные. Показать исторический ход развития каждой науки от накопления фактов к их классификации. Показать и подчеркнуть двойственный характер химических элементов.
4. Методы и методические приемы. Самостоятельная работа учащихся с научно-популярной литературой, подготовка сообщений, выполнение лабораторных опытов и демонстрационного эксперимента, диалогический метод изложения знаний с элементами исследования.
Оборудование. Таблицы:
Для демонстрационного эксперимента: Образцы простых веществ – медь, серебро, сера, фосфор, железо, йод, графит.
Для лабораторной работы на каждый стол: Свежеприготовленный раствор гидроксида цинка, растворы гидроксида натрия и соляной кислоты.
В течение нескольких уроков Вы будете изучать один из важнейших законов природы – периодический закон. Вы узнаете, как он был открыт Д.И. Менделеевым, Вы научитесь, не заглядывая в книгу, предсказывать свойства химических элементов и их соединений. Я хочу сказать, что истории любого события или открытия предшествует некий временной интервал, который принято именовать предысторией либо периодом накопления предпосылок.
Такая предыстория есть и у нашего закона.
Первая страница истории – доменделеевские попытки классификации химических элементов – это и есть страница нашего урока.
Запишите тему урока.
Девизом урока послужат слова профессора Петербургского университета Д.И. Менделеева: «Мощь и сила науки, во множестве фактов, цель в обобщении этого множества и возведении их к началам… Собрание фактов и гипотез еще не наука, оно есть только преддверие, но преддверие, мимо которого нельзя войти в святилище науки. На этих преддвериях надпись – наблюдение, предположение, опыт».
Итак, начнем с Вами путь к преддверию открытия периодического закона. В истории развития периодического закона можно выделить три этапа: (проектируем на экран проектором).
Первый этап: XVIII – XIX вв. Изучение накопление фактов.
Второй этап: 1869 год – противоречие, возникшее между объемом эмпирических сведений о веществах и отсутствием упорядоченности сведений о веществах, достигает кульминационного момента.
Третий этап: XIX-XX вв. – дальнейшее развитие.
Рассмотрим первый этап в истории развития закона.
Интересно отметить, познание любого закона природы исторически проходит три определенных этапа: единичное, особенное, всеобщее. Ступень единичного в познании химических элементов была пройдена к концу XVIII века. К этому времени было известно около 30 химических элементов. Накоплены сведения об отдельных свойствах уже известных отдельных химических элементах. Возникшее противоречие в науке между большим объемом фактического материала о веществах и отсутствием упорядоченности сведений вызвало появление многочисленных способов классификации химических элементов.
Давайте попытаемся перенестись в прошлое и проникнуть в творческую лабораторию ученых.
Перед нами задача: Разделите простые вещества на две группы – металлы и неметаллы.
Вспомним общие характерные признаки тех и других.
Задание: К какому классу простых веществ следует отнести медь. Перечислить все характерные признаки и сделать выводы.
Медь – твердая, непрозрачная, красноватого цвета с металлическим блеском, хорошо проводит электрический ток и теплоту. Вывод – металл.
Задание: К какому классу простых веществ следует отнести серу, железо. Перечисляем характерные признаки и делаем вывод: железо – металл, сера – неметалл.
Аналогично предлагается описать свойства йода и графита, которые относятся к неметаллам. Наличие металлических свойств у названных неметаллов ведет к возникновению проблемной ситуации, в какую же группу отнести эти элементы? Проблема остается открытой, у учащихся появляются сомнения в правильности предложенного ими вида классификации элементов.
Осталась попытка учесть химические свойства соединений элементов. Курс нашего урока правильный, — мы идем тем, путем, которым шли учетные того времени.
В дальнейшем при классификации учитывались химические свойства элементов и их соединений. Для продолжения работы в творческой лаборатории восстановим в памяти генетические ряды металлов и неметаллов, и рассмотрим генетическую связь между его членами.
Ученики говорят о генетической связи между простыми веществами и соединениями элементов: металлам, соответствует основной оксид – основание, а неметаллам – кислотный оксид – кислота.
Далее ученики должны доказать практически, что основание всегда ведут себя только как основания, а кислоты только как кислоты.
Один ученик делает на примере гидроксида кальция, другой – на примере фосфорной кислоты.
Задача учеников – наглядно поставить опыты. Для этого первый ученик в две пробирки наливает раствор гидроксида кальция и добавляет раствор фенолфталеина. Затем в первую пробирку добавляют кислоту – малиновая окраска исчезает. При добавлении во вторую пробирку щелочи окраска усиливается. Значит, раствор гидроксида кальция со щелочью не реагирует. При помощи метилоранжа второй ученик демонстрирует опыты с фосфорной кислотой. Учащиеся записывают соответствующие уравнения реакций.
Учитель подводит итоги: ученикам удалось разделить элементы на две группы — металлы и неметаллы. В группе металлов находятся кальций, медь, железо, цинк. В группе неметаллов – сера, фосфор, углерод, йод.
Затем просит проверить основные свойства гидроксида цинка. Эта работа предусматривает выполнение лабораторного опыта.
Цель: выделить особенность химических свойств гидроксида цинка.
Для этого разделите, выданный вам, гидроксид цинка на две части. В одну пробирку прилить кислоту, в другую щелочь.
В обеих пробирках произошло полное растворение осадка.
Состав полученных продуктов позволяет утверждать, что в первой пробирке гидроксид цинка проявил себя как снования, а второй как кислота. Значит, он сочетает в себе два противоположных свойства.
Возникает проблема: к металлам или неметаллам следует отнести цинк, если по физическим свойствам он металл, а по характеру гидроксида неметалл?
Учитель сообщает сведения и о других элементах, оксидах и гидроксидах, которые проявляют противоречивую двойственную природу, то есть являются амфотерными. (Алюминий, бериллий, сурьма, олово.)
Оксиды и гидроксиды, которые взаимодействуют с кислотами и основаниями называются амфотерными.
Далее работа по группам, читают определение амфотерности и рассказывают друг другу. Затем опрашивает учитель.
Запись для проектора:
| Оксид | Ве О Zn О Al2О3 Сr2О3Ве (ОН)2 Zn (ОН)2 Аl(ОН)3 Сr(ОН)3 |
| Гидроксид | Н2ВеО2 Н2ZnО2 Н3АlО3 Н3СrО3 |
Записываем уравнения реакций:
Zn(ОН)2+2НСl — ZnСl2+2Н2О2NаОН+Н2ZnО2 —- Nа2ZnО2+2Н2О
Цинк, алюминий, бериллий, хром – элементы образующие амфотерные соединения.
ВЫВОД: По аналогии с обсуждением генетических рядов элементов – делаем вывод, что химические элементы, образующие амфотерные оксиды и гидроксиды являются родоначальниками особых генетических рядов. Это ряды переходных химических элементов, связывающих элементы – металлы и элементы – неметаллы.
Тем самым подтверждается вывод об отсутствии резких границ между явлениями.
Таблица:
Так учащиеся подводятся к следующим выводам:
1. В рассмотренной классификации нет места для элементов, соединения которых амфотерны.
2. Отнесение элемента по физическим свойствам простого вещества к металлам или неметаллам не даёт возможности правильно предсказывать характер его соединений.
3. Наряду с типичными металлами и неметаллами существуют вещества, совмещающие и те и другие признаки, что свидетельствует об отсутствии резкой границы между элементами металлами и неметаллами и указывает на разницу между ними.
Если классификация на металлы и неметаллы несовершенна, то надо искать новый путь классификации.
С середины XIX в. началось изучение и открытие химических элементов целыми группами, которые вскоре получили название “естественных групп”. Это стало достигаться тем, что химические элементы стали сопоставляться и сравниваться между собой, причем в одну группу включались только элементы, химически сходные друг с другом, и они резко обособлялись от всех остальных элементов как несходных с ними.
Однако дальше этих правильностей внутри отдельных групп химики не шли. Это была ступень познания особенности применительно к химическим элементам.
Рассмотрим, как проходило развитие теоретических воззрений на классификацию химических элементов. Коротко знакомимся с работами ученых.
Сообщения учащихся
В 1829 году немецкий ученый Деберейнер на основе химического сходства природы некоторых элементов располагает их отдельными триадами:
| ЛИТИЙ – 6,94НАТРИЙ – 23,00КАЛИЙ – 39,1 | КАЛЬЦИЙ – 40,07СТРОНЦИЙ – 87,63БАРИЙ – 137,37 | ФОСФОР – 31,04МЫШЬЯК – 74,96ОЛОВО – 121,8 |
При этом он обнаруживает интересную математическую закономерность – масса атома среднего элемента в каждой триаде родственных элементов равна средне арифметической величине из масс атомов крайних.
Надо сказать, что классификация элементов по триадам занимала умы многих химиков и в последующее время. Стали появляться всё новые и новые триады родственных между собой элементов, и в 1857 году Ленсен укладывает почти все известные в этом году элементы в двадцать триад не без некоторой натяжки в отношении отдельных элементов.
Заслуга: четко сформулировал представления о естественных элементах.
Совершенно особое место в предыстории занимают работы Дж. Ньюлендса. Этот английский ученый один из первых расположил все известные элементы по мере увеличения их атомных масс (приложение 1).
В августе 1864 года он отметил, что каждый восьмой по счету элемент, начиная c любого, повторяет свойства первого, подобно восьмой ноте в музыке.
Ньюлендс назвал эту закономерность “законом октав” и, исходя, из него попытался разбить все известные ему элементы на группы (октавы). Размещая элементы в октавах, Ньюлендс действовал произвольно, иногда он переставлял их, искусственно подгоняя под свою схему, иногда ставил на одно место два элемента, при этом он совершенно не учитывал возможности открытия новых элементов.
По общему мнению, попытка Ньюлендса явилась шагом в правильном направлении. Тем не менее, к его классификации можно предъявить три следующие серьёзные претензии:
1. В ней не было места новым ещё не открытым элементам.
2. Система Ньюлендса не позволяла научно определять атомные массы, прогнозировать свойства элементов.
3. И, наконец, некоторые элементы представлялись неудачно помещенными: Si и Ti, P и Mn, S и Fe.
Однако заслуга английского ученого в том, что он впервые уловил явление периодичности изменения свойств химических элементов.
Таблица элементов иллюстрирующая ‘Закон октав” (приложение 2).
В 50-х годах 19-го века делаются попытки систематизации элементов по группам на основе того, что между атомными массами элементов в таких группах наблюдаются определённости, иногда довольно сложные математические закономерности (приложение 3).
Например: объёмное построение французского ученого Шанкуртуа. Он расположил около 50-ти элементов по винтовой линии на поверхности цилиндра, откладывая их на этой линии, соответственно их относительным атомным массам. Многие химически сходные элементы оказались в его построении расположенными друг под другом на вертикалях – образующих цилиндра. Интересно, из его витка впервые выявилось связь между водородом и галогенами, лишь недавно ставшая общепризнанной. Однако, эта подмеченная им так сказать, в зародыше периодичность не нашла развития в нижней половине цилиндра, где уже вообще ни о какой аналогии по вертикалям говорить не приходится.
Ближе к истине оказался немецкий химик Лотар Мейер. Он предложил таблицу, в которой все известные химические элементы были разбиты на шесть групп, согласно их валентности. В каждой из них находятся элементы, сходные по их атомности (валентности). В эту таблицу Мейер поместил всего 27 элементов, то есть меньше половины известных в то время. Расположение остальных элементов: B, Al, Cu, Ag и др. оставалось неясным , а структура таблицы была неопределенной .
ВЫВОДЫ: Общее число попыток классификации элементов до Д.И.Менделеева, считая варианты упомянутых таблиц, достигает пятидесяти. В них принимали участие ученые разных стран. Некоторым из них удалось подойти к предчувствию периодического закона, даже вступить на порог открытия его.
И все же им не удалось довести свои попытки до конца. Их работы не были приняты учеными в качестве естественной классификации, так как все попытки сводились к объединению известных элементов в небольшие группы, установлению свойств между ними. Но не поднимались до обобщения, когда установленная закономерность естественного изменения свойств элементов способна не только отражать и объяснять известные факты, но и предвидеть ещё не познанные, предсказывать их закономерность. На эту ступень научного подвига смог подняться только гений Д.И.Менделеев.
Менделеев, Ньюлендс, Шанкуртуа, Мейер – двигались по одной и той же дороге научного исследования. Все они по очереди подходили к лежавшему на пути науки драгоценному, но не обработанному камню. Каждый из них держал его в руках и каждый чувствовал, что камень этот не прост. Но один лишь гениальный Д.И.Менделеев оказался настолько проницательным, что не отбросил его в сторону, а смело принялся шлифовать и отрабатывать до тех пор, пока в руках у него не засияло во всём блеске величайшая ценность – ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ЗАКОН ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ – фундаментальный закон природы.
Задание на дом
Учебник О.С.Габриеляна «Химия-9», § 2 упр. 2-3. § 3.
Литература
Степанов А.Н. «История открытия закона».Агафошин Н.П. «Периодический закон и периодическая система» — М.Просвещение 1982г.Ахметов Н.С. «Неорганическая химия». Учебное пособие для учащихся с углубленным изучением химии. – М.: Просвещение 1998г.Ахметов Н.С. «Общая неорганическая химия». – М.: Высшая школа 1981г.
Внимание, только СЕГОДНЯ!
goxi.ru
