Конспект лекций по химии на тему "Периодический закон и периодическая система Д.И.Мендлеева."

Лекция 3. Периодический закон и периодическая система Д.И.Мендлеева. 1. Открытие периодического закона и его формулировка. 2.Периодическая таблица химических элементов. Структура периодической таблицы:  периоды (малые и большие), группы (главная и побочная). 3. Строение атома. Ядро (протоны и нейтроны) и электронная оболочка. Изотопы. 1. Открытие периодического закона и его формулировка. 1 марта 1869г. ­ дата открытия периодической системы химических элементов  Д.И.Менделеева. При изучении свойств химических элементов  Д.И.Менделеев уделял особое внимание  атомной массе, кристаллической форме, плотности, атомному объему и форме соединений. Система элементов позволила Д.И.Менделееву сделать основные выводы из нее: С увеличением атомной массы элементов: 1)  периодически ослабляются металлические свойства и усиливаются  неметаллические; 2)  периодически увеличивается валентность атомов элементов по кислороду; 3) периодически уменьшается валентность по водороду, начиная с IV группы: На основании этих выводов был сформулирован периодический закон: Свойства простых тел, а так же формы и свойства соединений элементов  находятся в периодической зависимости от величины атомных масс (весов) элементов. Принцип: Физические и химические свойства простых веществ и соединений составляют периодическую функцию атомной массы всех элементов. 2.Периодическая таблица химических элементов. Структура периодической таблицы:  периоды (малые и большие), группы (главная и побочная). Периодическая система  оформлена виде таблицы, в которой по горизонтали  расположены периоды, по вертикали – группы. Период — это горизонтальный ряд элементов, в котором свойства изменяются от типичного металла до типичного неметалла и заканчиваются благородным газом (пока за исключением седьмого периода). Для компактности и удобства пользования Периодической системой 14 элементов  шестого периода, очень сходных по химическим свойствам с лантаном, вынесены в  отдельный ряд под названием лантаноиды. В отдельный ряд вынесены элементы,  идущие за актинием, под названием актиноиды; но разные по химическим  свойствам. Для лантаноидов характерна валентность III, то в случае актиноидов валентность меняется; только элементы, стоящие в ряду после кюрия, проявляют  валентность III. Группа — вертикальный ряд, в котором один под другим размещены сходные между собой элементы. В современной Периодической системе всего восемь групп. Каждая из них делится на  главную и побочную подгруппы. Главные подгруппы образованы вертикальными рядами, начинающимися с элементов  малых периодов, в которых сверху вниз нарастают металлические свойства. Так, в главной  подгруппе VII группы фтор F2 и хлор С12 — газы, бром Вг2 — жидкость, иод I2 — твердое  кристаллическое вещество с металлическим блеском. Побочные подгруппы состоят из элементов только больших периодов. Практически все эти элементы являются металлами и объединяются по сходным признакам. 3. Строение атома. Ядро (протоны и нейтроны) и электронная оболочка. Изотопы. Периодический закон Д. И. Менделеева выявил взаимную связь химических элементов.  Изучение Периодического закона поставило ряд вопросов. 1. В чем причина сходства и различия элементов? 2. Чем объясняется периодическое изменение свойств элементов? 3.  Почему соседние элементы одного периода отличаются по свойствам, в то время как их  атомные массы близки, и наоборот, в подгруппах атомные массы соседних элементов  существенно различаются, а свойства сходные? 4. Почему расположение элементов в порядке возрастания атомных масс нарушается  элементами Аг, К; Со, Ni; Те, I? В конце XIX в. были сделаны открытия, показавшие сложность строения атомов и  возможность превращения при известных условиях одних атомов в другие. На основе этих  открытий быстро развивалось учение о строении атома. Атом действительно оказался  сложной системой: первыми обнаруженными в атоме частицами были электроны.  Электроны являются составной частью атомов всех элементов. Электрон – элементарная отрицательно заряженная частица, характеризующаяся зарядом 1,6*10­19 Кл и массой  9,1*10­28 г., что составляет 1/1836,5  массы водорода. При сильном накаливании, а также при освещении ультрафиолетовыми лучами с поверхно­ сти металлов отделяются отрицательно заряженные частицы и металлы заряжаются  положительно. Свойство атомов элементов самопроизвольно превращаться в атомы других элементов, испуская при этом лучи, не видимые невооруженным глазом, называют ٧ Но так как электроны заряжены отрицательно, а атом в целом  радиоактивностью. электронейтрален, то, очевидно, внутри атома находится положительно  заряженная часть, которая своим зарядом компенсирует отрицательный заряд  электронов. Внутри каждого атома в ядре сконцентрированы положительный заряд и масса атома. Ядро атома водорода является самым простым — имеет заряд +1 и массу, близкую единице. Оно называется протоном, что означает «простейший».  Таким образом, протон имеет заряд +1 и массу, близкую единице. Протон – положительно заряженная элементарная частица, образующая при отрыве электрона от атома водорода, т.е.представляет собой ядро водорода и является составной частью всех атомных ядер. Число протонов в ядрах атомов равно порядковому номеру данного элемента. В   1930   г.   было   замечено,   что   при   бомбардировке     ­частицами   атомов   бериллия испускаются новые лучи, обладающие  огромной проникающей способностью. В 1932 г. английский   физик   Д.Н.Чедвик   установил,   что   эти  лучи   представляют   собой   поток электронейтральных частиц, названных впоследствии нейтронами. Нейтрон ­ электронейтральная элементарная частица с массой несколько α превышающей (на 0,14%) массу протона. Является составной частью атомных ядер.   На основании тщательного изучения ядерных реакций физики Д. Д. Иваненко и Е. Н. Гапон и одновременно В. Гейзенберг в 1932 г. предложили протонно­нейтронную теорию строения атомного ядра. Согласно этой теории атомные ядра состоят из протонов и нейтронов. Оба вида частиц,  объединяемых под общим названием нуклоны, обладают почти одинаковой массой, равной 1. Так как масса электронов в атоме очень мала, по разности между атомной массой и  массой протонов рассчитывают число нейтронов. Массовое число определяет общее число протонов и нейтронов, а порядковый номер — число   протонов   в   ядре   и  электронов   в  атоме.   Но   в  природе   атомы   одного   и   того  же элемента имеют различные атомные массы. Так, атомы водорода имеют массу 1, 2, 3: Ядра этих атомов содержат одинаковое число протонов, но разное число нейтронов: ядро протия содержит 1 протон, ядро дейтерия — 1 протон и 1 нейтрон, ядро трития — 1 протон и 2 нейтрона. Изотоп ­ (атомы­близнецы) – атомы, имеющие одинаковый заряд ядер, но различные массовые числа. стр.41­43 учебника Контрольные вопросы: 1. Как изменяются свойства элементов с увеличением порядкового номера? 2. Сформулируйте Периодический закон Д.И.Менделеева 3. Период­ это…, Группа­ это…? 4. Электрон­ это…Протон –это…? 5. Изотоп –это…?