Реферат периодическому закону будущее не грозит разрушением

Обновлено: 02.07.2024

Отпечатанные листки с таблицей элементов Менделеев разослал многим отечественным и зарубежным химикам и только после этого выехал из Петербурга для обследования сыроварен.

18 марта 1869 года Меншуткин, который был в то время делопроизводителем общества, сделал от имени Менделеева небольшой доклад о Периодическом законе. Доклад сначала не привлек особого внимания химиков, и Президент русского химического общества, академик Николай Зинин (1812-1880) заявил, что Менделеев делает не то, чем следует заниматься настоящему исследователю. Правда, через два года, прочтя статью Дмитрия Ивановича "Естественная система элементов и применение ее к указанию свойств некоторых элементов", Зинин изменил свое мнение и написал Менделееву: "Очень, очень хорошо, премного отличных сближений, даже весело читать, дай Бог Вам удачи в опытном подтверждении Ваших выводов. Искренне Вам преданный и глубоко Вас уважающий Н. Зинин".

Так что же такое периодичность?

Это повторяемость химических свойств простых веществ и их соединений при изменении порядкового номера элемента Z и появление у ряда свойств максимумов и минимумов, в зависимости от значения порядкового (атомного) номера элемента.

Например, что позволяет объединить в одну группу все щелочные элементы?

Прежде всего, повторяемость через некоторые интервалы значений Z электронной конфигурации. Атомы всех щелочных элементов имеют на внешней атомной орбитали всего один электрон, и поэтому в своих соединениях проявляют одну и ту же степень окисления, равную +I. Формулы их соединений однотипны: у хлоридов MCl, у карбонатов - М2СO3, у ацетатов - CH3COOM и так далее (здесь буквой M обозначен щелочной элемент).

Менделееву после открытия Периодического закона предстояло сделать еще многое. Причина периодического изменения свойств элементов оставалась неизвестной, не находила объяснения и сама структура Периодической системы, где свойства повторялись через семь элементов у восьмого. Однако с этих чисел был снят первый покров таинственности: во втором и третьем периодах системы находилось тогда как раз по семь элементов.

Не все элементы Менделеев разместил в порядке возрастания атомных масс; в некоторых случаях он больше руководствовался сходством химических свойств. Так, у кобальта Co атомная масса больше, чем у никеля Ni, у теллура Te она также больше, чем у иода I, но Менделеев разместил их в порядке Co - Ni, Te - I, а не наоборот. Иначе теллур попадал бы в группу галогенов, а иод становился родственником селена Se.

Самое же важное в открытии Периодического закона - предсказание существования еще не открытых химических элементов. Под алюминием Al Менделеев оставил место для его аналога "экаалюминия", под бором B - для "экабора", а под кремнием Si - для "экасилиция". Так назвал Менделеев еще не открытые химические элементы. Он даже дал им символы El, Eb и Es.

По поводу элемента "экасилиция" Менделеев писал: "Мне кажется, наиболее интересным из несомненно недостающих металлов будет тот, который п ринадлежит к IV группе аналогов углерода, а именно, к III ряду. Это будет металл, следующий тотчас же за кремнием, и потому назовем его экасилицием". Действительно, этот еще не открытый элемент должен был стать своеобразным "замкОм", связывающим два типичных неметалла - углерод C и кремний Si - с двумя типичными металлами - оловом Sn и свинцом Pb.

Не все зарубежные химики сразу оценили значение открытия Менделеева. Уж очень многое оно меняло в мире сложившихся представлений. Так, немецкий физикохимик Вильгельм Оствальд, будущий лауреат Нобелевской премии, утверждал, что открыт не закон, а принцип классификации "чего-то неопределенного". Немецкий химик Роберт Бунзен, открывший в 1861 году два новых щелочных элемента, рубидий Rb и цезий Cs, писал, что Менделеев увлекает химиков "в надуманный мир чистых абстракций".

Профессор Лейпцигского университета Герман Кольбе в 1870 году назвал открытие Менделеева "спекулятивным". Кольбе отличался грубостью и неприятием новых теоретических воззрений в химии. В частности, он был противником теории строения органических соединений и в свое время резко обрушился на статью Якоба Вант-Гоффа "Химия в пространстве". Позднее Вант-Гофф за свои исследования стал первым Нобелевским лауреатом. А ведь Кольбе предлагал таких исследователей, как Вант-Гофф, "исключить из рядов настоящих ученых и зачислить их в лагерь спиритов"!

С каждым годом Периодический закон завоевывал все большее число сторонников, а его открыватель - все большее признание. В лаборатории Менделеева стали появляться высокопоставленные посетители, в том числе даже великий князь Константин Николаевич, управляющий морским ведомством.

Наконец, пришло время триумфа. В 1875 году французский химик Поль-Эмиль Лекок де Буабодран открыл в минерале вюртците - сульфиде цинка ZnS - предсказанный Менделеевым "экаалюминий" и назвал его в честь своей родины галлием Ga (латинское название Франции - "Галлия"). Он писал: "Я думаю, нет необходимости настаивать на огромном значении подтверждения теоретических выводов господина Менделеева".

Заметим, что в названии элемента есть намек и на имя самого Буабодрана. Латинское слово "галлус" означает петух, а по-французски петух - "ле кок". Это слово есть и в имени первооткрывателя. Что имел в виду Лекок де Буабодран, когда давал название элементу - себя или свою страну - этого, видимо, уже никогда не выяснить.

Менделеев точно предсказал свойства экаалюминия: его атомную массу, плотность металла, формулу оксида El2O3, хлорида ElCl3, сульфата El2(SO4)3. После открытия галлия эти формулы стали записывать как Ga2O3, GaCl3 и Ga2(SO4)3. Менделеев предугадал, что это будет очень легкоплавкий металл, и действительно, температура плавления галлия оказалась равной 29,8 оС. По легкоплавкости галлий уступает только ртути Hg и цезию Cs.

В 1879 году шведский химик Ларс Нильсон открыл скандий, предсказанный Менделеевым как экабор Eb. Нильсон писал: "Не остается никакого сомнения, что в скандии открыт экабор. Так подтверждаются нагляднейшим образом соображения русского химика, которые не только дали возможность предсказать существование скандия и галлия, но и предвидеть заранее их важнейшие свойства". Скандий получил название в честь родины Нильсона Скандинавии, а открыл он его в сложном минерале гадолините, имеющем состав Be2(Y,Sc)2FeO2(SiO4)2.

В 1886 году профессор Горной академии во Фрайбурге немецкий химик Клеменс Винклер при анализе редкого минерала аргиродита состава Ag8GeS6 обнаружил еще один элемент, предсказанный Менделеевым. Винклер назвал открытый им элемент германием Ge в честь своей родины, но это почему-то вызвало резкие возражения со стороны некоторых химиков. Они стали обвинять Винклера в национализме, в присвоении открытия, которое сделал Менделеев, уже давший элементу имя "экасилиций" и символ Es. Обескураженный Винклер обратился за советом к самому Дмитрию Ивановичу. Тот объяснил, что именно первооткрыватель нового элемента должен дать ему название.

Предугадать существование группы благородных газов Менделеев не мог, и им поначалу не нашлось места в Периодической системе.

Открытие аргона Ar английскими учеными У. Рамзаем и Дж. Релеем в 1894 году сразу же вызвало бурные дискуссии и сомнения в Периодическом законе и Периодической системе элементов. Менделеев вначале посчитал аргон аллотропной модификацией азота и только в 1900 году под давлением непреложных фактов согласился с присутствием в Периодической системе "нулевой" группы химических элементов, которую заняли другие благородные газы, открытые вслед за аргоном. Теперь эта группа известна под номером VIIIА.

В 1905 году Менделеев написал: "По-видимому, периодическому закону будущее не грозит разрушением, а только надстройки и развитие обещает, хотя как русского меня хотели затереть, особенно немцы".

Открытие Периодического закона ускорило развитие химии и открытие новых химических элементов.




Периодический закон и Периодическая система Д.И.Менделеева. Их значение.

1 МБОУ СОШ № 10 г.Красногорска (Московская область), Кадетский корпус имени Маршала Советского Союза Георгия Константиновича Жукова (ГБОУ школа № 1409 г.Москвы)

2 Кадетский корпус имени Маршала Советского Союза Георгия Константиновича Жукова (ГБОУ школа № 1409 г.Москвы)


Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Актуальность темы:

Периодический закон – основа современной химии. Периодическая система позволяет на основе закономерностей обобщать, делать выводы, предвидеть. Они лежат в основе решения современных задач химической науки и промышленности.

Изучить литературу по данной теме. Ознакомиться с областями применения, с работами по получению новых полимерных и полупроводниковых материалов, жаропрочных сплавов, веществ с заданными свойствами, по использованию ядерной энергетики, недр Земли, Вселенной…

Донести до слушателей уникальность открытия Д.И.Менделеева. Доказать то, что открытие Периодического закона ознаменовало собой начало современного нам этапа развития химии. Каждый из нас еще со школы знакомится с периодической системой и умеет ей пользоваться, однако не каждый углубляется в ее многофункциональность и значимость.

темы заключаются в следующем: обеспечить понимание значения периодического закона и периодической системы для развития науки и производства, показать на примере учения о периодичности объясняющую, обобщающую и прогнозирующую роли научной теории, роль практики в процессе познания.

Жизнь и деятельность Д.И.Менделеева

Дмитрий Иванович МЕНДЕЛЕЕВ (1834 г.р.) — гениальный русский учёный и общественный деятель. Широко известен как химик, физик, экономист, метролог, технолог, геолог, метеоролог, педагог, воздухоплаватель.

В 1849 г. окончил Тобольскую гимназию и в конце лета 1850 года был зачислен на физико-математический факультет Главного педагогического института, который окончил в 1955 году с золотой медалью.

В 70-е годы, изучая свойства разреженных газов, Менделеев создает точные приборы для измерения давления и температуры верхних слоев атмосферы. Он увлекается одной из интереснейших проблем того времени — конструированием летательных аппаратов.

В 80-х годах ученым были осуществлены фундаментальные исследования по изучению природы растворов. В начале 90-х годов Д. И. Менделеев, опираясь на результаты этих исследований, получил новое вещество — пироколлодий — и на его основе разработал технологию производства бездымного пироколлодийного пороха.

Еще одна отличительная черта творчества Менделеева его неослабевающий интерес к новым достижениям науки и культуры, преподавательской (педагогической) деятельности, промышленности, кораблестроения, воздухоплавания, метрологии, сельского хозяйства. Ученый находится в постоянном движении — знакомится с научными лабораториями, осматривает промышленные предприятия, месторождения полезных ископаемых, животноводческие фермы и опытные поля, посещает художественные выставки. Он активный участник, а порой и организатор научных съездов, промышленных и художественных выставок, активный общественный деятель.

Периодический закон Д.И.Менделеева

Работать над учебником Менделеев начал в 1867 г., а закончил — в 1871 г. Книга выходила отдельными выпусками, первый появился в конце мая — начале июня 1868 г.

Эти пророческие слова ученого полностью оправдались. Дальнейшее развитие атомной физики не только не опровергло Периодический закон, но стало его теоретической основой.

В отличие от своих предшественников Менделееву удалось составить таблицу, в которую вошли все известные элементы, расположенные по определенной системе. При этом, некоторые клетки он оставил незаполненными, примерно вычислив атомные веса некоторых элементов и описав их свойства.

Периодический закон Дмитрия Ивановича Менделеева — один из фундаментальных законов природы, который увязывает зависимость свойств химических элементов и простых веществ с их атомными массами. В настоящее время закон уточнен, и зависимость свойств объясняется зарядом ядра атома.

Значение Периодического закона и Периодической системы химических элементов

Особо хочу отметить, что 2019 год был посвящен 150-летию Периодической системе Дмитрия Ивановича Менделеева.

Благодаря ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ Д.И.Менделеева

(Периодическая система - графическое выражение периодического закона. Естественный ряд химических элементов - ряд химических элементов, выстроенных по возрастанию числа протонов в ядрах их атомов, или, что то же самое, по возрастанию зарядов ядер этих атомов. Порядковый номер элемента в этом ряду равен числу протонов в ядре любого атома этого элемента.):

- сложилось современное понятие о химическом элементе;

- были уточнены представления о простых веществах и соединениях;

- появление периодической системы открыло новую, научную эру в истории химии и ряде смежных наук появилась стройная система, на основе которой стало возможным обобщать, делать выводы, предвидеть;

- подтвердились наиболее общие законы развития природы, является всеобщим законом природы;

- данные легли в основу решения современных задач химической науки и промышленности;

- она стала основой для естествознания. И для многих других наук и не только.

Это интересно: Периодическая система связана еще с географией. Название химических элементов берут от наименований городов, стран, континентов, в котором их открыли. Такие как: Франций, Германий, Иртий и др.

ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ЗАКОН:

(Периодический закон химических элементов (современная формулировка): свойства химических элементов, а также простых и сложных веществ, ими образуемых, находятся в периодической зависимости от значения заряда из атомных ядер.)

- обобщил большое число природных закономерностей;

- в таблицу, графически представляющую закон, включаются не только все известные элементы, но и те, которые открывают до сих пор;

- все новые открытия не повлияли на актуальность закона и таблицы;

- таблица совершенствуется и изменяется, но ее суть осталась неизменной;

- позволил уточнить атомные веса и другие характеристики некоторых элементов, предсказать существование новых элементов;

- химики получили надежную подсказку, как и где искать новые элементы. Это послужило научной базой прогнозирования в химии;

- кроме этого, закон позволяет с высокой долей вероятности заранее определять свойства еще неоткрытых элементов;

- сыграл огромную роль в развитии неорганической химии в 19-м веке;

- основа современной химии. Химия стала единой целостной наукой. Перестала быть описательной наукой;

- его открытие дало мощнейший толчок в развитии физических и химических знаний;

- были разработаны теории строения атома и химической связи.

Строение атома

Строение атома связано с положением элемента в Периодической системе. Зная строение атома, можно предсказать свойства элемента и его соединений. Эти свойства находятся в периодической зависимости от заряда ядер атомов элементов, в соответствии с Периодическим законом Менделеева.

АТОМ — это электронейтральная частица, состоящая из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов.

Число электронов в ходе химических процессов может изменяться, но заряд ядра всегда остается неизменным. Зная распределение электронов в атоме (строение атома), можно предсказать многие свойства данного химического элемента, а также простых и сложных веществ, в состав которых этот элемент входит.

Кратко схему строения атома можно представить в следующем варианте:

Перечисляя значение Периодического закон и Периодической система Д.И.Менделеева, можно назвать ее универсальной и уникальной, применимой во всех практических областях.

Металлурги, например, использовали периодическую таблицу, для того, чтобы заменить какой-либо металл для сплава. Да и благодаря графическому изображению в виде таблицы во всех образовательных учреждениях стало легче изучать строение, свойства элемента. Она помогла в решение задач, где приходилось рассчитывать молярный вес химического вещества, способствует составлению конфигурации элемента.

Много можно говорить и приводить примеров того, что периодическая система - это фундаментальное открытие, которое находит место во всех сферах. В ближайшие годы возможно и открытие химических элементов, не вписывающихся в таблицу Менделеева, что, несомненно, заставит расширить границы познания.

Но на этом моя исследовательская заканчивается и теперь остается только обобщить и сделать выводы.

Делая выводы по проделанной работе можно сказать, что поставленная цель достигнута.

Надеюсь, что эта исследовательская работа, систематизирующая информацию по данной теме, будет полезной и интересной. Возможно, она поможет углубить знания о периодической системе, узнать что-то новое для себя и возникнет желание изучить эту тему в более широком формате.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

Бояринцев, В. И. Великий русский учёный Дмитрий Иванович Менделеев / В.И. Бояринцев. - М.: Русская правда, 2014;

Великие ученые. Ломоносов. Менделеев. Вернадский (комплект из 3 книг). - М.: Молодая Гвардия, 2010;

Габриелян О.С. и др. Химия 11 кл. М., Дрофа, 2002;

Морозов, Н.А. Д.И. Менделеев и значение его периодической системы для химии будущего / Н.А. Морозов. - М.: Книга по Требованию, 2012;

Тищенко, В. Е. Дмитрий Иванович Менделеев, его жизнь и деятельность. Университетский период 1861 - 1890 гг. / В.Е. Тищенко, Н М. Н, Младенцев. - М.: Наука, 1993;

Фигуровский, Н. А. Дмитрий Иванович Менделеев. 1834-1907 / Н.А. Фигуровский. - М.: Наука, 1983;

Тема данного исследования актуальна и в наши дни. Об этом свидетельствует весь курс общей химии, связанный с изучением основных вопросов на основании Периодического закона и Периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, к тому же, на мой взгляд, эта тема не достаточно глубоко изучается в школьной программе.

Моя работа направлена не только на раскрытие сущности Периодического закона и его значения для всего человечества, но и на повышение интереса к такому важному факту, как история его создания и обоснования, а также на освещение имени выдающегося учёного Д.И. Менделеева. Содержимое работы показывает колоссальные способности нашего учёного и результаты его многолетнего кропотливого труда. Заслуги Менделеева должны вызывать у нас патриотические чувства и гордость тем, что благодаря этому гениальному русскому учёному открытие Периодического закона вписалось в страницы истории России как уникальный научный подвиг и результат целеустремлённой деятельности.

Целью данной работы является:

установление места периодического закона в системе современных научных взглядов;

выявление функций периодического закона;

доказательство гениальности русского ученого.

Цель исследования определила следующие задачи :

Проанализировать первые попытки создания систематизации химических элементов.

Сравнить достижения Дмитрия Ивановича Менделеева и других исследователей по классификации химических элементов.

Подтвердить значение периодического закона открытием химических элементов, предсказанных Дмитрием Ивановичем Менделеевым.

Рассмотреть Периодическую Систему Химических Элементов как графическое отображение периодического закона.

Подготовить соответствующие выводы по исследованию.

Расширить свой кругозор в области химических знаний.

Для решения поставленных задач в процессе исследования использовались следующие методы :

Анализ научно-популярной литературы о жизни и деятельности Д. И. Менделеева; статей периодических изданий;

Форма представления результатов работы:

Реферат и мультимедийная презентация, включающая таблицы, схемы, иллюстрации, рисунки.

Глава 1 Первые попытки систематизации химических элементов


Вопросы о том, из каких элементов состоит наш мир задавали еще в глубокой древности. Однако только в 1668 года была высказана идея поиска неразложимых химических элементов и спустя столетие Антуан Лоран Лавуазье составил первый список химических элементов. С этого момента начались бесчисленные опыты и работы по выявлению закономерностей в мире химических элементов. [1]

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. Все дальнейшие попытки систематизации основывались на размещении элементов в порядке возрастания их атомных весов.


В 1843 г. Леопольд Гмелин привёл таблицу химически сходных элементов ( Приложение 1 ), 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, т.е. электроотрицательных элементов; электроположительные и электроотрицательные свойства групп элементов плавно изменялись сверху вниз.

Важным этапом систематизации элементов стали так называемые 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. 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.

Александр Эмиль Бегуйе де Шанкуртуа в 1862 г. предложил винтовой график элементов, расположенных в порядке возрастания атомных весов – так называемая "земная спираль" ( vis tellurique ) (Приложение 3) . 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 ( Приложение 4 ), 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 чрезвычайно скептически .

Несколько попыток систематизации элементов предпринял в 60-е годы XIX века немецкий химик Юлиус Лотар Мейер . В 1864 г. он опубликовал свою первую таблицу, в которую были включены 42 элемента (из 63), 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 подобных элементов.

Таблица Мейера (фрагмент)

В 1870 году вышла ещё одна работа Мейера, содержащая новую таблицу и график зависимости атомного объёма элемента от атомного веса, имеющий характерный пилообразный вид ( Приложение 5 ).

Конечно, число попыток классификации химических элементов до Д. И. Менделеева, считая варианты таблиц, насчитывается немало (около 50). Некото­рые из ученых очень близко подошли к открытию закона. И все же им не удалось довести свои попытки до завершения и создать классификацию, включающую все известные в то время химические элементы. Но все это дало почву, на которой вырос Периодический закон и Периодическая система.

Глава 2 Периодический закон и Периодическая система химических элементов

2.1. Работа Д. И. Менделеева над систематизацией химических элементов


До сих пор многих тревожит вопрос, каким образом Д.И. Менделеев открыл свой закон. Конечно, всем известна история о том, как ученый увидел свою таблицу во сне, однако этому предшествовали долгие годы работы. Но ничто не происходит просто так, и открытие Периодического закона имеет свои причины. Одной из предпосылок послужили решения международного съезда химиков в городе Карлсруэ в 1860 году, когда окончательно утвердилось атомно-молекулярное учение, были приняты первые единые определения понятий молекулы и атома, а так же атомного веса. Именно это понятие, как неизменную характеристику атомов химических элементов, Д. И. Менделеев положил в основу своей классификации. Так началась его долгая и кропотливая работа над Периодической таблицей. [2]

Прежде всего, он выписал на карточки все известные сведения об открытых и изученных в то время химических элементах и их соединениях. Менделеев перекладывал карточки из одного горизонтального ряда в другой. В который раз на помощь ему пришло доскональное знание неорганической химии. Постепенно начал вырисовываться облик будущей Периодической системы химических элементов ( Приложение 6 ). Постепенно Дмитрий Иванович пришел к окончательному выводу, что элементы, расположенные по возрастанию их атомных масс, выказывают явную периодичность физических и химических свойств.

2.2. Функции периодического закона

Периодический закон позво­лил привести в систему и обобщить огромный объем науч­ной информации в химии. Эту функцию закона принято называть интегративной .

Интегративная роль периодического закона проявилась и в том, что некоторые данные об элементах, якобы выпадав­шие из общих закономерностей, были проверены и уточне­ны как самим автором, так и его последователями. [3]

Так случилось с характеристиками бериллия, который считался трехвалентным аналогом алюминия из-за их так называемого диагонального сходства, поэтому во втором периоде оказывалось два трехвалентных элемента и ни одного двухвалентного. Менделеев заподозрил ошибку в исследованиях свойств бе­риллия. Но он нашел работу российского химика Авдее­ва, утверждавшего, что бериллий двухвалентен и имеет атом­ный вес 9. Работа Авдеева оставалась не замеченной ученым миром, автор рано скончался, по-видимому, получив отрав­ление чрезвычайно ядовитыми бериллиевыми соединениями.

Такие изменения и уточнения значений и атомных весов, и валентностей были сделаны Менделеевым еще для девяти элементов (In, V, Тh, U, La, Се и трех других лантаноидов). Еще у десяти элементов были исправлены только атомные веса. И все эти уточнения впоследствии были подтверждены экспери­ментально.

Прогностическая (предсказательная) функция периодического закона получила самое яркое подтверждение в открытии не­известных элементов с порядковыми номе­рами 21 (скандий), 31 (галлий) и 32 (германий). Их существование сначала было предсказано на интуитивном уровне, но с формированием системы Менделеев с высокой степенью точности смог рассчитать их свойства. Хорошо известная история от­крытия скандия, галлия и германия явилась триумфом менделеевского открытия. Всего же им были пред­сказаны двенадцать элементов. Свою предсказательную функцию перио­дический закон сохраняет и до наших дней.

2.3. Свойства и функции Периодической системы химических элементов.

Академик А. Е. Ферсман

Периодическая таблица элементов является графическим выражением Периодического закона ( Приложение 8 ). Заглянем еще раз в Периодическую таблицу. Помимо глубокой фундаментальной связи между элементами, она отражает ряд полезных для изучения химии закономерностей. Важнейшие из этих закономерностей, схематично изображенных на рисунке 1.

Рис.1 Закономерности для элементов Периодической таблицы (кроме инертных газов).

) Закономерности, связанные с металлическими и неметаллическими свойствами элементов.


. При перемещении СПРАВА НАЛЕВО вдоль периода М ЕТАЛЛИЧЕСКИЕ свойства р-элементов УСИЛИВАЮТСЯ. В обратном направлении - возрастают неметаллические.

Слева направо в периоде также увеличивается и заряд ядра. Следовательно, увеличивается притяжение к ядру валентных электронов и затрудняется их отдача. Подавляющее число элементов является металлами и только 22 элемента относят к неметаллам: H, B, C, Si, N, P, As, O, S, Se, Te, а также все галогены и инертные газы. Но некоторые элементы относят к полуметаллам (рис. 2). Они занимают места на границе между металлами и неметаллами, так как валентных электронов у них либо недостаточно для образования полноценной "октетной" ковалентной связи, либо они не удерживаются достаточно прочно из-за больших размеров атома. Поэтому связь в ковалентных кристаллах этих элементов имеет частично металлический характер. Некоторые полуметаллы (кремний, германий) являются полупроводниками, роль которых в электронной технике чрезвычайно важна.

2 . При перемещении СВЕРХУ ВНИЗ вдоль групп УСИЛИВАЮТСЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ свойства элементов. Это связано с тем, что ниже в группах расположены элементы, имеющие уже довольно много заполненных электронных оболочек. Их внешние оболочки находятся дальше от ядра. Они отделены от ядра более толстой "шубой" из нижних электронных оболочек и электроны внешних уровней удерживаются слабее.

б) Закономерности, связанные с окислительно-восстановительными свойствами. Изменения электроотрицательности элементов.

3. Перечисленные выше причины объясняют, почему СЛЕВА НАПРАВО УСИЛИВАЮТСЯ ОКИСЛИТЕЛЬНЫЕ свойства, а при движении СВЕРХУ ВНИЗ - ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ свойства элементов. Последняя закономерность распространяется даже на такие необычные элементы, как инертные газы.

4. По той же причине, что и окислительные свойства элементов, их ЭЛЕКТРООТРИЦАТЕЛЬНОСТЬ ВОЗРАСТАЕТ тоже СЛЕВА НАПРАВО , достигая максимума у галогенов. Не последнюю роль в этом играет степень завершенности валентной оболочки, ее близость к октету.

5 . При перемещении СВЕРХУ ВНИЗ по группам ЭЛЕКТРООТРИЦАТЕЛЬНОСТЬ УМЕНЬШАЕТСЯ . Это связано с возрастанием числа электронных оболочек, на последней из которых электроны притягиваются к ядру все слабее и слабее.

в) Закономерности, связанные с размерами атомов.

6. Размеры атомов (АТОМНЫЕ РАДИУСЫ) при перемещении СЛЕВА НАПРАВО вдоль периода УМЕНЬШАЮТСЯ . Электроны все сильнее притягиваются к ядру по мере возрастания заряда ядра. Даже увеличение числа электронов на внешней оболочке не приводит к увеличению размеров атома.

7. При перемещении СВЕРХУ ВНИЗ АТОМНЫЕ РАДИУСЫ элементов РАСТУТ , потому что заполнено больше электронных оболочек.

г) Закономерности, связанные с валентностью элементов.

8. Элементы одной и той же ПОДГРУППЫ имеют аналогичную конфигурацию внешних электронных оболочек и, следовательно, одинаковую валентность в соединениях с другими элементами.

9. s-Элементы имеют валентности, совпадающие с номером их группы.

10. p-Элементы имеют наибольшую возможную для них валентность, равную номеру группы. Кроме того, они могут иметь валентность, равную разности между числом 8 (октет) и номером их группы (число электронов на внешней оболочке).

Открытие периодического закона и создание Периодической таблицы химических элементов имеет огромное значение для развития науки.

  • систематизировал и обобщил все сведения о химических элементах и их соединениях, объединил их в единое целое;
  • объяснил разные виды периодичности в изменении свойств элементов и образованных ими простых и сложных веществ;
  • позволил предсказывать существование неоткрытых химических элементов и прогнозировать их свойства;
  • послужил базой для изучения строения ядра атома и электронных оболочек.

Развитие периодического закона

Во времена Д. И. Менделеева основным свойством атомов химических элементов считалась атомная масса. Периодический закон в формулировке Д. И Менделеева звучит так:

Свойства элементов, а также состав и свойства образуемых ими простых веществ и соединений находятся в периодической зависимости от величин их атомных масс.

Позже было изучено строение атома, и стало ясно, что основной характеристикой атома химического элемента является не величина его атомной массы, а величина положительного заряда ядра. Периодический закон стали формулировать иначе. Современная формулировка выглядит следующим образом:

Свойства химических элементов и образуемых ими веществ находятся в периодической зависимости от величин зарядов ядер их атомов.

Заряды ядер атомов элементов, расположенных в ряд, возрастают непрерывно. Объяснить причины периодичности учёные смогли тогда, когда изучили строение электронных оболочек атомов.

Причиной периодического изменения свойств химических элементов и образуемых ими веществ является периодически повторяющееся строение наружных энергетических уровней электронных оболочек атомов.

Периодическая таблица

Графическим отображением периодического закона является Периодическая система химических элементов. Известно более 700 форм периодической таблицы. Официальным по решению Международного союза химиков является её полудлинный вариант.


Каждому химическому элементу в таблице отведена одна клеточка, в которой указаны символ и название элемента, порядковый номер и относительная атомная масса.

Ломаная линия обозначает границу между металлами и неметаллами.

Последовательность расположения элементов не всегда совпадает с возрастанием атомной массы. Есть несколько исключений из правила. Так, относительная атомная масса аргона меньше атомной массы калия, в теллура — меньше, чем иода.

Каждый элемент имеет свой порядковый (атомный) номер, располагается в определённом периоде и определённой группе.

Период — горизонтальный ряд химических элементов, начинающийся щелочным металлом (или водородом) и заканчивающийся инертным (благородным) газом.

В таблице семь периодов. В каждом содержится определённое число элементов:

1-й период — 2 элемента,

2-й период — 8 элементов,

3-й период — 8 элементов,

4-й период — 18 элементов,

5-й период — 18 элементов,

6-й период — 32 элемента (18+14),

7-й период — 32 элемента (18+14).

Три первых периода называют малымипериодами, остальные — большими. И в малых, и в больших периодах происходит постепенное ослабление металлических свойств и усиление неметаллических, только в больших периодах оно происходит более плавно.

Элементы с порядковыми номерами 58–71 (лантаноиды) и 90–103 (актиноиды) вынесены из таблицы и располагаются под ней. Это элементы IIIB группы. Лантаноиды относятся к шестомупериоду, а актиноиды — к седьмому.

Восьмой период появится в Периодической таблице, когда будут открыты новые элементы.

Группа — вертикальный столбец химических элементов, имеющих сходные свойства.

В Периодической таблице 18 групп, пронумерованных арабскими цифрами. Часто используют нумерацию римскими цифрами с добавлением букв A или B. В таком случае групп 8.

Группы Aначинаются элементами малых периодов, включают также и элементы больших периодов; содержат и металлы, и неметаллы. В коротком варианте Периодической таблицы это главные подгруппы.

Группы B содержат элементы больших периодов, и это только металлы. В коротком варианте Периодической таблицы это побочные подгруппы.

Число элементов в группах:

IA, VIIIA — по 7 элементов;

IIA — VIIA — по 6 элементов;

IIIB — 32 элемента (4+14 лантаноидов +14 актиноидов);

VIIIB — 12 элементов;

IB, IIB, IVB — VIIB — по 4 элемента.

Количественный состав групп будет изменяться по мере добавления в таблицу новых элементов.

Римский номер группы, как правило, показывает высшую валентность в оксидах. Но для некоторых элементов это правило не выполняется. Так, фтор не бывает семивалентным, а кислород — шестивалентным. Не проявляют валентность, равную номеру группы, гелий, неон и аргон— эти элементы не образуют соединений с кислородом. Медь бывает двухвалентной, а золото — трёхвалентным, хотя это элементы первой группы.

Некоторые группы A получили особые названия:

IA — щелочные металлы (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr);

IIA (кроме бериллия и магния) — щелочноземельные металлы (Ca, Sr, Ba, Ra);

VIIA — галогены (F, Cl, Br, I, At);

VIIIA — благородные, или инертные, газы (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn, Og).

Читайте также: