Периодический Закон и периодическая система Д И Менделеева

Зиминский железнодорожный техникум Периодичес Периодичес кий закон кий закон Выполнила: преподаватель  химии Безносова М.Ю.

В истории каждого научного открытия можно определить два  основных этапа: 1) установление частных закономерностей; 2) сам факт открытия и признания этого открытия. До  того как Д.И. Менделеев сформулировал периодический закон и  предложил его графическое изображение (периодическую  систему ) существовали и другие попытки систематизировать  знания о свойствах элементов. Ученые предлагали свои таблицы  и графики элементов. Некоторые из ученых утверждали, что  именно им принадлежит право первенства открытия. Поэтому познакомимся с некоторыми главными идеями  предшественников открытия периодического закона.

Начало  19  века  Дж.  Дальтон  (основатель  атомистики)  ввел  важнейшую  характеристику  элементов – атомный вес (позже  атомная  масса).  Это  понятие  позволило изучать и определять  важнейшую  характеристику  –  количественный состав простых  и сложных тел.  Первым, кто применил  количественные характеристики  элементов был немецкий ученый  Иоганн Вольфганг Деберейнер  (1780 – 1849).

В 1829 г он опубликовал таблицу, в которой в группы по 3  элемента объединялись элементы со сходными свойствами.  Помимо химического сходства наблюдается и закономерность в  отношении масс атомов. Например:  7Li, 23Na, 39K;  40Ca, 88Sr, 137Ba Закон триад: атомная масса среднего элемента равна среднему  арифметическому атомных масс двух крайних элементов Ar(Na)= (Ar(Li)+ Ar(K))/2=(7+39)/2=23

Позднее ученые Макс Петтенкофер (1850) и Жан Батист Дюма  (1857) объединили большее число элементов в триады.

1862 г. французский ученый Александр Эмиль Бетье де  Шанкуртуа предложил систему элементов в виде  графика. Он разместил все известные элементы в  порядке увеличения массы атомов по винтовой линии,  описанной вокруг цилиндра. Сходные элементы  располагались друг под другом. Однако эта схема не  получила конкретного анализа и развития, не указывала  точное место элемента в системе.

1863 – Джон Александер Рейна  Ньюлендс. Английский химик. Если сходные элементы расположить друг за другом, то каждый  восьмой элемент располагается под первым, свойства элементов  повторяются подобно октавам в музыке. В таком графическом  изображении без пропусков исключалась возможность открытия  новых элементов, кроме того многие элементы попадали на  несоответствующие им места.

Расположил 44 элемента из  известных 62­х в шести столбцах в  соответствии с их валентностью по  водороду. Однако эта таблица не  отражала периодичности свойств. В  1870 г. статья «Природа  химических элементов как  функция их атомных весов»,   приведена графическая  зависимость атомных объемов от  атомных масс (кривая Мейера). 1864 – немецкий ученый  Юлиус Лотар Мейер

1869 – русский ученый Д.И.Менделеев открыл периодический  закон и опубликовал свой первый вариант периодической  системы химических элементов «Опыт системы элементов  основанный на их атомном весе и химическом сходстве». В этом  первоначальном варианте таблицы многое было неясно,  требовало уточнений и изменений. На протяжении 37 лет  Менделеев продолжает творческую разработку таблицы.   Д.И. Менделеев неоднократно подчеркивал значение тех  трудов, которые побуждали его к исканиям: «…Я пользовался  прежними исследованиями Дюма, Гладстона, Еттенкофера,  Кремерса и Ленссена» «Я считаю, что обязан преимущественно  двум: Ленссену и Дюма. Я изучил их исследования и они  побудили меня искать действительный закон» Д.И. Менделеев. Собр. со.ч.,  т.2,1934,стр.288 и 321

Формулировка периодического закона Д.И  Менделеева Свойства простых тел, а также  формы и свойства соединений  весов элементов. элементов находятся в периодической  зависимости от величин атомных

Итогом работы Менделеева в развитии периодического закона  является следующий вариант таблицы, который был помещен в 8  издании Основ химии.

1875 – французкий ученый П.Э. Лекок де Буабодран открыл  новый элемент галий.

1879 – шведский ученый Ларс Фредерик Нильсон окрыл новый  элемент скандий. .

1886 – немецкий ученый Клеменс Александр Винклер –открыл  элемент германий германиевый диод

1893­1898 – английский  ученый Уильям Рамзай  открыл сначала  инертный газ аргон, а  позже и остальные.

Однако несмотря на огромное естественнонаучное значение  открытия периодического закона физический смысл обобщенных  Д.И.Менделеевым фактов долгое время оставался непонятным  (из­за отсутствия в 19 веке каких­либо представлений о  сложности строения атома). Например, почему элемент  калий(А=39,1) в таблице находится после аргона (А=39,9); никель  (58,7) после кобальта (58,9); йод(126,9) после теллура (127,6).  Менделеев отступил от принятого им порядка, исходя из свойств  данных элементов, требовавших именно такого расположения.   Таким образом он не придавал исключительного значения атомной  массе, а руководствовался совокупностью свойств. Развитие  теории строения атома доказало верность размещения этих  элементов.

1913 – английский физик  Генри Мозли на основании  экспериментальных данных  (исследование рентгеновских  спектров химических  элементов) установил, что  порядковый номер элемента  совпадает с зарядом ядра  атома Периодическое изменение свойств элементов  зависит от их порядкового номера.

элементов,  химических  Свойства  а  также  формы  и  свойства    соединений  элементов  находятся  в  периодической  зависимости от величины заряда ядер их  атомов. А  точнее  свойства  химических  элементов  определяются  периодически  повторяющимися  однотипными электронными конфигурациями

Период – горизонтальный ряд элементов, расположенных в  порядке возрастания порядкового номера от первого s­элемента  (ns1) до шестого p­элемента(ns2np6) Каждый период начинается активным щелочным металлом и  заканчивается инертным газом Периоды: 1) малые – 1­й (2 элемента), 2­й и 3­й(8 элементов) 2) большие – 4­й, 5­й (18 элементов) 6­й (32 элемента) 7­й (19  элементов, незавершенный) Состоят из 2­х рядов: четный содержит только металлы;  нечетный содержит металлы и неметаллы

Группы – вертикальные ряды. Номер группы определяет  максимальную валентность элемента, максимальную  положительную степень окисления, число валентных электронов  (исключения кислород и фтор) Группы делятся на подгруппы. Подгруппа – это вертикальный  ряд элементов, имеющих однотипное электронное строение и  являющихся электронными аналогами. Главные подгрупы (А­подгруппы)­  содержат элементы s­ и p­ электронных семейств, которые расположены и в больших и в  малых периодах. s­элементы только металлы p­элементы  металлы и неметаллы. Побочные подгруппы(В­подгруппы) содержат элементы d­ электронных семейств. В побочных подгруппах элементы  только больших периодов, только металлы.

Выводы из таблицы:  1) в группе сверху вниз радиус атома увеличивается. Число  электронов остается постоянным равным номеру группы. Чем  меньше электронов на внешнем уровне и чем дальше эти электроны  находятся от ядра, тем слабее электростатические силы между «+»  ядром и электронами легче атом элемента отдает эти электроны.  Элементы легко отдающие электроны проявляют металлические  свойства, восстановительные свойства. Их оксиды и гидроксиды  проявляют основные свойства (реже амфотерные) 2) В периоде слева направо радиус атома уменьшается, т.к. число  энергетических уровней в пределах одного периода постоянно, но  увеличивается число электронов на внешнем уровне. Следовательно  электростатическое взаимодействие между «+» ядром и электронами  усиливается, а радиус уменьшается (эффект р­сжатия). В связи с этим  элементы конца периода будут легче принимать электроны. Такие  элементы проявляют неметаллические  и окислительные свойства. Их  оксиды носят кислотный характер

Уменьшение радиуса атома Увеличение значений энергий ионизации,  сродства к электрону, увеличение ЗО Усиление неметаллических и  окислительных свойств элементов Ослабление основных свойств оксидов Уменьшение температур кипения и  плавления простых веществ.

Периодическая система элементов явилась одним из наиболее  ценных обобщений в химии. Она представляет собой как бы  конспект химии всех элементов, график по которому можно  читать свойства элементов и их соединений. Система позволила уточнить положение, величины атомных масс,  значение валентности некоторых элементов. На основе таблицы  можно было предсказать существование и свойства еще не  открытых элементов. Менделеев предсказал и описал свойства  не открытых в то время элементов, которые он назвал экабор  (скандий), экаалюминий (галий), экасилиций (германий). Менделеев сформулировал периодический закон и предложил  его графическое отображение, однако в то время нельзя было  определить природу периодичности. Не была вскрыта причина  периодичности изменения свойств и их соединений.Смысл  периодического закона был выявлен позднее, в связи с  открытиями по строеию атома.

элемента  Из  закона  Мозли  следует,  что  порядковый  соответствует  номер  положительному  заряду  ядра  атома.  Атом  характеризуют  фундаментальных  элементарных  частицы.  Протон,  нейтрон,  электрон.  Ядро  заряжено  положительно  и  в  нем  сосредоточена  основная  масса.  Ядро  состоит  из  протонов  и  нейтронов.  Сумма  количества  нейтронов  протонов  МАССОВОЕ ЧИСЛО – А.  три  и  A= N(1 1p)+ N(1 0n)

А  соответствует  относительной  атомной  массе  элемента,которые приведены в п.с.: A=Ar .  Число  протонов  равно  порядковому  номеру:  N(1 1p)=Z Число нейтронов: N(1 0n)= A­ Z  Число  электронов  равно  заряду  ядра  число  электронов равно порядковому номеру: N(e)=Z

Частицы Протон Нейтрон Электрон С и м в о л 1 1p 1 0n е Заряд Масса +1 0 ­1 1 1 0,0005486

1.   Положение в п.с. (порядковый номер, период, подгруппа).  2. Характеристика атома элемента. Заряд ядра Z, число  протонов Nр, число нейтронов Nn, число электронов Ne.  Полная электронная формула. Графическая электронная  конфигурация валентных уровней в нормальном и  возбужденном состояниях. 3.  Электронное семейство к которому относится элемент,  металл или неметалл, формула и характер высшего оксида  (основной, амфотерный, кислотный) и соответствующего  ему гидрата. Реакции подтверждающие свойства оксида и  гидрата.

1. Дайте характеристику элемента № 56 по положению  в п.с. 1) Элемент №56 – барий 56Ва. Ва находится в 6 периоде  во второй группе главной подгруппы. 2) Z=+56, N(1 N(1 0n)=A­N(1 1p)=56, N(e)=56,  1p)=137­56=81 Электронная формула:  1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s2

Основное состояние: …6s26р0   В(Ва)=0                              Возбужденное состояние …6s16р1  В(Ва*)=2 3. Ва – s­элемент, металл. Высший оксид ВаО – основной.  Гидрат – Ва(ОН)2­основание ВаО+Н2О=Ва(ОН)2; ВаО+СО2= ВаСО3;  ВаО+2HCl=BaCl2+ Н2О;

Ba(OH)2+2HCl=BaCl2+ Н2О Ba(OH)2+CO2= BaCO3 + Н2О Ba(OH)2 +K2SO4= BaSO4 + 2KOН 2.Дайте характеристику элемента №6, 16, 17, 25, 74 по  положению в п.с.

1. Что общего для элементов 5 периода А) число валентных электронов равно 5 Б) Число энергетических уровней равно 5 В) главное квантовое число равно 5 2. Запишите электронную формулу для атома бора (5В).  Распределите электроны по квантовым ячейкам в  возбужденном состоянии 3. Дайте характеристику элемента №6, 16, 17, 25, 74 по    положению в п.с.