Rezumat: Sistemul periodic și importanța sa în dezvoltarea chimiei lui D. Mendeleev. Raport: Sistemul periodic și importanța acestuia în dezvoltarea chimiei D.I. Mendeleev Semnificația legii periodice și a sistemului periodic d Mendeleev

Semnificația științifică a legii periodice. Viața și opera lui D.I. Mendeleev

Descoperirea legii periodice și crearea sistemului periodic de elemente chimice este cea mai mare realizare a științei în secolul al XIX-lea. Confirmarea experimentală a maselor atomice relative modificate de D. I. Mendeleev, descoperirea elementelor cu proprietățile lor, aranjarea gazelor inerte descoperite în sistemul periodic a condus la recunoașterea universală a legii periodice.

Descoperirea legii periodice a condus la dezvoltarea rapidă în continuare a chimiei: în următorii treizeci de ani, au fost descoperite 20 de noi elemente chimice. Legea periodică a contribuit la dezvoltarea în continuare a lucrărilor privind studiul structurii atomului, în urma cărora s-a stabilit relația dintre structura atomului și schimbarea periodică a proprietăților lor. Pe baza legii periodice, oamenii de știință au putut extrage substanțe cu proprietăți dorite, pentru a sintetiza noi elemente chimice. Legea periodică a permis oamenilor de știință să construiască ipoteze despre evoluția elementelor chimice din univers.

Legea periodică a lui D. I. Mendeleev are semnificație științifică generală și este o lege fundamentală a naturii.

Dmitri Ivanovici Mendeleev s-a născut în 1834 în orașul Tobolsk. După ce a absolvit gimnaziul din Tobolsk, a studiat la Institutul Pedagogic din Sankt Petersburg, pe care l-a absolvit cu medalie de aur. Ca student, D. I. Mendeleev a început să se angajeze în cercetarea științifică. După studii, a petrecut doi ani în străinătate în laboratorul celebrului chimist Robert Bunsen. În 1863 a fost ales profesor mai întâi la Institutul Tehnologic din Sankt Petersburg, iar mai târziu la Universitatea din Sankt Petersburg.

Mendeleev a efectuat cercetări în domeniul naturii chimice a soluțiilor, al stării gazelor și al căldurii de ardere a combustibilului. A fost interesat de diverse probleme ale agriculturii, mineritului, metalurgiei, a lucrat la problema gazificării subterane a combustibilului și a studiat afacerile cu petrol. Cel mai semnificativ rezultat al activității sale creatoare, care a adus lui D. I. Mendeleev faima mondială, a fost descoperirea în 1869 a Legii periodice și a Tabelului periodic al elementelor chimice. A scris aproximativ 500 de articole despre chimie, fizică, tehnologie, economie, geodezie. A organizat și a fost directorul primei camere rusești de măsuri și greutăți, a încheiat începutul metrologiei moderne. A inventat ecuația generală de stare a unui gaz ideal, a generalizat ecuația Clapeyron (ecuația Clapeyron-Mendeleev).

Mendeleev a trăit 73 de ani. Pentru realizările sale a fost ales membru al a 90 de academii de științe străine și doctor onorific al multor universități. Cel de-al 101-lea element chimic (Mendelevius) este numit în onoarea sa.

Tabelul periodic al elementelor a avut o mare influență asupra dezvoltării ulterioare a chimiei.

Nu numai că a fost prima clasificare naturală a elementelor chimice, care a arătat că acestea formează un sistem coerent și sunt în strânsă legătură între ele, dar a fost și un instrument puternic pentru cercetări ulterioare.

Pe vremea când Mendeleev și-a întocmit tabelul pe baza legii periodice pe care a descoperit-o, multe elemente erau încă necunoscute. Deci, elementul perioadei a patra, scandiul, era necunoscut. În ceea ce privește masa atomică, calciul a fost urmat de titan, dar titanul nu a putut fi plasat imediat după calciu, deoarece ar intra în a treia grupă, în timp ce titanul formează cel mai mare oxid și, conform altor proprietăți, ar trebui să fie atribuit a patra grupă. Prin urmare, Mendeleev a sărit peste o celulă, adică a lăsat un spațiu liber între calciu și titan. Pe aceeași bază, în perioada a patra au rămas două celule libere între zinc și arsen, acum ocupate de elementele galiu și germaniu. Erau și locuri goale în alte rânduri. Mendeleev nu numai că era convins că trebuie să existe elemente încă necunoscute care să umple aceste locuri, dar a prezis și proprietățile acestor elemente în avans, pe baza poziției lor între alte elemente ale sistemului periodic. Unul dintre ei, care în viitor urma să ocupe un loc între calciu și titan, a dat numele de ekabor (deoarece proprietățile sale trebuiau să semene cu borul); celelalte două, pentru care erau locuri goale în masa între zinc și arsenic, se numeau eka-aluminiu și ekasiliciu.

În următorii 15 ani, predicțiile lui Mendeleev au fost confirmate cu brio: toate cele trei elemente așteptate au fost descoperite. Mai întâi, chimistul francez Lecoq de Boisbaudran a descoperit galiul, care are toate proprietățile ekaaluminiului; după aceea, scandiul, care avea proprietățile ecaborului, a fost descoperit în Suedia de L. F. Nilson și, în cele din urmă, încă câțiva ani mai târziu, în Germania, K. A. Winkler a descoperit un element pe care l-a numit germaniu, care s-a dovedit a fi identic cu ecasiliu.

Pentru a judeca uimitoarea acuratețe a predicției lui Mendeleev, să comparăm proprietățile ecasiliconului prezise de el în 1871 cu proprietățile germaniului descoperite în 1886:

Descoperirea galiului, scandiului și germaniului a fost cel mai mare triumf al legii periodice.

Sistemul periodic a avut, de asemenea, o mare importanță în stabilirea valenței și a maselor atomice ale anumitor elemente. Astfel, elementul beriliu a fost mult timp considerat un analog al aluminiului, iar oxidului său i s-a atribuit formula. Pe baza compoziției procentuale și a formulei propuse a oxidului de beriliu, masa sa atomică a fost considerată egală cu 13,5. Tabelul periodic a arătat că în tabel există un singur loc pentru beriliu, și anume, deasupra magneziului, deci oxidul său trebuie să aibă o formulă, din care masa atomică a beriliului este egală cu zece. Această concluzie a fost în curând confirmată de determinarea masei atomice a beriliului din densitatea de vapori a clorurii sale.

Exact<гак же периодическая система дала толчок к исправлению атомных масс некоторых элементов. Например, цезию раньше приписывали атомную массу 123,4. Менделев же, располагая элементы в таблицу, нашел, что по своим свойствам цезий должен стоять в главной подгруппе первой группы под рубидием и потому будет иметь атомную массу около 130. Современные определения показывают, что атомная масса цезия равна 132,9054.

Chiar și astăzi, legea periodică rămâne firul călăuzitor și principiul călăuzitor al chimiei. Pe baza ei au fost create artificial elemente transuraniu în ultimele decenii, situate în sistemul periodic după uraniu. Unul dintre ele - elementul nr. 101, obținut pentru prima dată în 1955 - a fost numit mendelevium în onoarea marelui om de știință rus.

Descoperirea legii periodice și crearea unui sistem de elemente chimice a avut o mare importanță nu numai pentru chimie, ci și pentru filozofie, pentru întreaga noastră înțelegere a lumii. Mendeleev a arătat că elementele chimice constituie un sistem coerent, care se bazează pe legea fundamentală a naturii. Aceasta este expresia poziției dialecticii materialiste asupra interconexiunii și interdependenței fenomenelor naturale. Dezvăluind relația dintre proprietățile elementelor chimice și masa atomilor lor, legea periodică a fost o confirmare strălucitoare a uneia dintre legile universale ale dezvoltării naturii - legea trecerii cantității în calitate.

Dezvoltarea ulterioară a științei a făcut posibilă, bazându-se pe legea periodică, cunoașterea structurii materiei mult mai profund decât a fost posibil în timpul vieții lui Mendeleev.

Teoria structurii atomului dezvoltată în secolul al XX-lea, la rândul său, a dat legii periodice și sistemului periodic de elemente o lumină nouă, mai profundă. Confirmarea strălucitoare a fost găsită de cuvintele profetice ale lui Mendeleev: „Legea periodică nu este amenințată cu distrugerea, ci doar o suprastructură și o dezvoltare sunt promise”.

Condiția preliminară pentru descoperirea Legii Periodice a fost decizia congresului internațional al chimiștilor din orașul Karlsruhe din 1860, când a fost stabilită în sfârșit doctrina atomică și moleculară, primele definiții unificate ale conceptelor de moleculă și atom, ca precum și greutatea atomică, pe care acum o numim masă atomică relativă, au fost făcute.

D. I. Mendeleev, în descoperirea sa, s-a bazat pe puncte de plecare clar formulate:

O proprietate comună invariabilă a atomilor tuturor elementelor chimice este masa lor atomică;

Proprietățile elementelor depind de masele lor atomice;

Forma acestei dependențe este periodică.

Condițiile preliminare discutate mai sus pot fi numite obiective, adică independente de personalitatea omului de știință, deoarece s-au datorat dezvoltării istorice a chimiei ca știință.

III Legea periodică și sistemul periodic al elementelor chimice.

Descoperirea lui Mendeleev a Legii periodice.

Prima versiune a Tabelului periodic al elementelor a fost publicată de D. I. Mendeleev în 1869 - cu mult înainte ca structura atomului să fie studiată. În acest moment, Mendeleev preda chimie la Universitatea din Sankt Petersburg. Pregătindu-se pentru prelegeri, adunând material pentru manualul său „Fundamentals of Chemistry”, D. I. Mendeleev s-a gândit la modul de sistematizare a materialului în așa fel încât informațiile despre proprietățile chimice ale elementelor să nu arate ca un set de fapte disparate.

Punctul de referință în această lucrare pentru D. I. Mendeleev a fost masele atomice (greutățile atomice) ale elementelor. După Congresul mondial al chimiștilor din 1860, la care a participat și D. I. Mendeleev, problema determinării corecte a greutăților atomice a fost constant în centrul atenției multor chimiști de seamă ai lumii, inclusiv D. I. Mendeleev.Aranjând elementele în ordinea crescătoare a greutăților lor atomice, D. I. Mendeleev a descoperit o lege fundamentală a naturii, care este acum cunoscută sub numele de Legea periodică:

Proprietățile elementelor se modifică periodic în funcție de greutatea lor atomică.

Formularea de mai sus nu o contrazice deloc pe cea modernă, în care conceptul de „greutate atomică” este înlocuit cu conceptul de „sarcină nucleară”. Nucleul este format din protoni și neutroni. Numărul de protoni și neutroni din nucleele majorității elementelor este aproximativ același, astfel încât greutatea atomică crește în același mod pe măsură ce crește numărul de protoni din nucleu (sarcina nucleară Z).

Noutatea fundamentală a Legii periodice a fost următoarea:

1. S-a stabilit o conexiune între elemente NU ASEMĂNĂRĂ în proprietățile lor. Această relație constă în faptul că proprietățile elementelor se schimbă fără probleme și aproximativ în mod egal cu creșterea greutății lor atomice, iar apoi aceste modificări se repetă PERIOD.

2. În acele cazuri în care părea că lipsește o legătură în succesiunea modificărilor proprietăților elementelor, Tabelul Periodic prevedea GAPS care trebuiau completate cu elemente încă nedescoperite.

În toate încercările anterioare de a determina relația dintre elemente, alți cercetători au căutat să creeze o imagine completă în care să nu existe loc pentru elementele nedescoperite încă. Dimpotrivă, D. I. Mendeleev a considerat cea mai importantă parte a Tabelului său periodic ca fiind acelea din celulele sale care erau încă goale. Acest lucru a făcut posibilă prezicerea existenței unor elemente încă necunoscute.

Este admirabil faptul că D. I. Mendeleev și-a făcut descoperirea într-un moment în care greutățile atomice ale multor elemente erau determinate foarte aproximativ și se cunoșteau doar 63 de elemente – adică puțin mai mult de jumătate dintre cele cunoscute de noi astăzi.

O cunoaștere profundă a proprietăților chimice ale diferitelor elemente i-a permis lui Mendeleev nu numai să indice elemente încă nedescoperite, ci și să prezică cu exactitate proprietățile acestora! D. I. Mendeleev a prezis cu precizie proprietățile elementului, pe care l-a numit „eka-silicon”. După 16 ani, acest element a fost într-adevăr descoperit de chimistul german Winkler și numit germaniu.

Comparația proprietăților prezise de D. I. Mendeleev pentru elementul încă nedescoperit „eka-silicon” cu proprietățile elementului germaniu (Ge). În Tabelul Periodic modern, germaniul ocupă locul „eka-silicon”.

Proprietate

Prevăzut de D. I. Mendeleev pentru „eka-silicon” în 1870

Determinat pentru germaniu Ge, descoperit în 1886

Culoare, aspect

maro

maro deschis

Greutate atomica

72,59

Densitate (g/cm3)

5,5

5,35

Formula de oxid

XO2

GeO2

Formula clorură

XCl4

GeCl4

Densitatea clorurii (g/cm3)

1,9

1,84

În același mod, proprietățile „eka-aluminiu” (elementul galiu Ga, descoperit în 1875) și „eka-bor” (elementul scandiu Sc descoperit în 1879) prezise de D. I. Mendeleev au fost confirmate cu brio.

După aceea, a devenit clar pentru oamenii de știință din întreaga lume că Tabelul periodic al lui D. I. Mendeleev nu numai că sistematizează elementele, ci este o expresie grafică a legii fundamentale a naturii - Legea periodică.

Structura sistemului periodic.

Pe baza Legii periodice a D.I. Mendeleev a creat Tabelul Periodic al Elementelor Chimice, care a constat din 7 perioade și 8 grupe (versiunea pentru perioade scurte a tabelului). În prezent, versiunea cu perioadă lungă a Tabelului periodic este mai des utilizată (7 perioade, 8 grupuri, elementele - lantanide și actinide sunt prezentate separat).

Perioadele sunt rânduri orizontale ale tabelului, ele sunt împărțite în mici și mari. În perioadele mici sunt 2 elemente (perioada I) sau 8 elemente (perioadele a 2-a, a 3-a), în perioadele mari - 18 elemente (perioadele a 4-a, a 5-a) sau 32 de elemente (perioada a 6-a, a 7-a). Fiecare perioadă începe cu un metal tipic și se termină cu un nemetal (halogen) și un gaz nobil.

Grupurile sunt secvențe verticale de elemente, sunt numerotate cu cifre romane de la I la VIII și literele rusești A și B. Versiunea cu perioade scurte a Sistemului periodic includea subgrupuri de elemente (principale și secundare).

Un subgrup este o colecție de elemente care sunt analogi chimici necondiționați; adesea elementele unui subgrup au cea mai mare stare de oxidare corespunzătoare numărului de grup.

În grupele A, proprietățile chimice ale elementelor pot varia într-o gamă largă de la nemetalice la metalice (de exemplu, în subgrupul principal al grupului V, azotul este un nemetal, iar bismutul este un metal).

În sistemul periodic, metalele tipice sunt situate în grupa IA (Li-Fr), IIA (Mg-Ra) și IIIA (In, Tl). Nemetalele sunt localizate în grupele VIIA (F-Al), VIA (O-Te), VA (N-As), IVA (C, Si) și IIIA (B). Unele elemente ale grupelor A (beriliu Be, aluminiu Al, germaniu Ge, antimoniu Sb, poloniu Po ​​și altele), precum și multe elemente ale grupelor B, prezintă atât proprietăți metalice, cât și nemetalice (fenomen amfoter).

Pentru unele grupuri se folosesc denumiri de grup: IA (Li-Fr) - metale alcaline, IIA (Ca-Ra) - metale alcalino-pământoase, VIA (O-Po) - calcogeni, VIIA (F-At) - halogeni, VIIIA ( He-Rn) sunt gaze nobile. Forma sistemului periodic, care a fost propusă de D.I. Mendeleev, a fost numit de scurtă perioadă sau clasic. În prezent, este folosită mai mult o altă formă a Sistemului Periodic - perioada lungă.

Dreptul periodic D.I. Mendeleev și Tabelul periodic al elementelor chimice au devenit baza chimiei moderne. Masele atomice relative sunt date conform Tabelului Internațional din 1983. Pentru elementele 104-108, numerele de masă ale izotopilor cu cea mai lungă viață sunt date între paranteze drepte. Numele și simbolurile elementelor date între paranteze nu sunt în general acceptate.

IV Legea periodică și structura atomului.

Informații de bază despre structura atomilor.

La sfârșitul secolului al XIX-lea - începutul secolului al XX-lea, fizicienii au demonstrat că atomul este o particulă complexă și constă din particule mai simple (elementare). Au fost descoperite:

raze catodice (fizicianul englez J. J. Thomson, 1897), ale căror particule se numesc electroni e− (purtă o sarcină negativă unitară);

radioactivitatea naturală a elementelor (oameni de știință francezi - radiochimiști A. Becquerel și M. Sklodowska-Curie, fizician Pierre Curie, 1896) și existența particulelor α (nuclei de heliu 4He2+);

prezența unui nucleu încărcat pozitiv în centrul atomului (fizicianul și radiochimistul englez E. Rutherford, 1911);

conversia artificială a unui element în altul, de exemplu, azotul în oxigen (E. Rutherford, 1919). Din nucleul unui atom al unui element (azot - în experimentul lui Rutherford), la ciocnirea cu o particulă α, s-a format nucleul unui atom al unui alt element (oxigen) și o nouă particulă purtând o sarcină pozitivă unitară și numită a proton (p +, nucleu 1H)

prezența în nucleu a unui atom de particule neutre din punct de vedere electric - neutroni n0 (fizicianul englez J. Chadwick, 1932).

În urma studiilor, s-a constatat că în atomul fiecărui element (cu excepția lui 1H) există protoni, neutroni și electroni, iar protonii și neutronii sunt concentrați în nucleul atomului, iar electronii - la periferia acestuia (în învelișul de electroni).

Numărul de protoni din nucleu este egal cu numărul de electroni din învelișul unui atom și corespunde numărului de serie al acestui element în sistemul periodic.

Învelișul de electroni a unui atom este un sistem complex. Este împărțit în subcopii cu diferite energii (niveluri energetice); nivelurile, la rândul lor, sunt subdivizate în subniveluri, iar subnivelurile includ orbitali atomici, care pot diferi ca formă și dimensiune (notați cu literele s, p, d, f etc.).

Deci, principala caracteristică a unui atom nu este masa atomică, ci mărimea sarcinii pozitive a nucleului. Aceasta este o descriere mai generală și mai precisă a atomului și, prin urmare, a elementului. Toate proprietățile elementului și poziția sa în sistemul periodic depind de mărimea sarcinii pozitive a nucleului atomic. Astfel, numărul de serie al unui element chimic coincide numeric cu sarcina nucleului atomului său. Sistemul periodic de elemente este o reprezentare grafică a legii periodice și reflectă structura atomilor elementelor.

Teoria structurii atomului explică schimbarea periodică a proprietăților elementelor. O creștere a sarcinii pozitive a nucleelor ​​atomice de la 1 la 110 duce la o repetare periodică a elementelor structurii nivelului de energie externă în atomi. Și deoarece proprietățile elementelor depind în principal de numărul de electroni la nivelul exterior, ele se repetă și periodic. Acesta este sensul fizic al legii periodice.

Fiecare perioadă din sistemul periodic începe cu elemente ai căror atomi la nivelul exterior au un electron s (niveluri exterioare incomplete) și, prin urmare, prezintă proprietăți similare - renunță cu ușurință la electronii de valență, ceea ce determină caracterul lor metalic. Acestea sunt metale alcaline - Li, Na, K, Rb, Cs.

Perioada se termină cu elemente ai căror atomi la nivelul exterior conțin 2 (s2) electroni (în prima perioadă) sau 8 (s2p6) electroni (în toți cei ulterioare), adică au un nivel exterior complet. Acestea sunt gazele nobile He, Ne, Ar, Kr, Xe, care au proprietăți inerte.

Colegiul Agricol Kolyvan
Facultatea de Agronomie

Departamentul de Chimie

Abstract:
Sensul legii periodice D.I. Mendeleev.

Finalizat: student anul I
A-11 grup Kalinkina V.V.
Verificat de: profesor
Mogilina V.A.

Kolyvan 2010
Conţinut
Introducere………………………………………………………………………………….3
Scurtă biografie și activități ale D.I. Mendeleev ……………………………….4
Istoria descoperirii Legii Periodice…………………………………………….5
Valoarea legii periodice pentru chimie și științe naturale……………6
Concluzie……………………………………………………………………………….9
Lista literaturii utilizate…………………………………………..10

Introducere


Lucrând singur, vei face totul
atât pentru cei dragi, cât și pentru tine,
iar dacă nu există succes în travaliu,
va fi eșec - nu contează, încercați din nou.
D.I. Mendeleev

Ţintă: aflați despre semnificația legii periodice.
Sarcini : 1) studiază istoria legii periodice; 2) învață despre rolul legii periodice în chimie și științe naturale; 3) trage concluzii.
Relevanța subiectului : acest subiect este foarte interesant și atractiv, întrucât descoperirea în 1869 a Legii periodice a fost nu numai unul dintre cele mai mari evenimente din istoria chimiei secolului al XIX-lea, ci și, într-un anumit sens, una dintre cele mai remarcabile realizări. a gândirii umane din mileniul trecut.
Legea periodică și Tabelul periodic al elementelor chimice sunt încă un mister. Până în prezent, nu a fost posibil să se înțeleagă cauzele fizice profunde ale periodicității, în special, motivele repetarea periodică a configurațiilor electronice similare ale atomilor, deși este clar că acest fenomen este asociat cu simetria dinamică non-spațială a sisteme atomice.
În cele din urmă, însăși istoria descoperirii Legii Periodice și a creării Sistemului Periodic rămâne misterioasă în multe privințe, deși i s-a consacrat o vastă literatură. Diferiți cercetători au propus diferite versiuni ale istoriei descoperirii Legii Periodice.

Scurtă biografie și activități ale D.I. Mendeleev
Mendeleev Dmitri Ivanovici (1834-1907) - un chimist rus remarcabil, autor al Legii periodice, s-a născut la Tobolsk, unde a absolvit liceul, iar în 1850 a fost admis la Institutul Pedagogic Principal din Sankt Petersburg de la Facultatea de Fizică. și Matematică. După ce și-a susținut disertația, Mendeleev a fost numit Privatdozent în 1857. În 1859, a plecat într-o călătorie de afaceri în străinătate în Germania timp de doi ani, unde a lucrat la Heidelberg cu Bunsen și a luat parte la lucrările Congresului Internațional de Chimie de la Karlsruhe. După întoarcerea la Sankt Petersburg, Mendeleev a desfășurat o mare activitate științifică și didactică, în 1865 și-a susținut teza de doctorat, în care teoria hidratului soluții și a prezentat ideea posibilității existenței unor compuși cu compoziție variabilă în soluții.
În 1867, Mendeleev a fost numit profesor de chimie la Universitatea din Sankt Petersburg. După ce a preluat catedra de chimie la universitatea capitalei, a devenit șeful chimiștilor universitari din Rusia și inițiatorul înființării Societății Ruse de Chimie (1868). În 1868, Mendeleev a început să lucreze la manualul Fundamentals of Chemistry. El a scris că scopul său este „de a familiariza studenții cu datele și concluziile de bază ale chimiei într-o prezentare științifică accesibilă publicului, să sublinieze semnificația acestor concluzii pentru înțelegerea atât a naturii materiei, cât și a fenomenelor din jurul nostru care au loc, precum și a celor aplicații pe care chimia le-a primit în agricultură, tehnologie”. În procesul de lucru la a doua parte a manualului în februarie 1869, Mendeleev a formulat Legea periodică și a propus cea mai perfectă formă de întruchipare a acesteia sub forma unui tabel, pe care l-a numit „Experiența unui sistem de elemente bazat pe greutatea lor atomică și asemănarea chimică”. Timp de doi ani, Mendeleev a lucrat la dezvoltarea și aprofundarea dreptului deschis și a pregătit un articol de generalizare „Sistemul natural al elementelor și aplicarea acestuia pentru a indica proprietățile elementelor nedescoperite”. Mendeleev a prezis existența:

ekaaluminiu (a fost descoperit în 1875 de francezul Lecoq de Boisbaudran și numit galiu),
ekabora (a fost descoperită în 1879 de suedezul L.F. Nilson și numită scandium)
ecasilience (a fost descoperită în 1886 de germanul K.A. Winkler și numit germaniu).

Semnificația legii periodice pentru chimie și științe naturale
Noutatea fundamentală a Legii periodice, descoperită și formulată de D. I. Mendeleev exact trei ani mai târziu, a fost următoarea:
1. S-a stabilit o conexiune între elemente NU ASEMĂNĂRĂ în proprietățile lor. Această relație constă în faptul că proprietățile elementelor se schimbă fără probleme și aproximativ în mod egal cu creșterea greutății lor atomice, iar apoi aceste modificări se repetă PERIOD.
2. În acele cazuri în care părea că lipsește o legătură în succesiunea modificărilor proprietăților elementelor, Tabelul Periodic prevedea GAPS care trebuiau completate cu elemente încă nedescoperite. Mai mult, Legea periodică a făcut posibilă PREVIZIA proprietăților acestor elemente.
Prima versiune a Tabelului periodic, publicată de Mendeleev în 1869, pare neobișnuită pentru cititorul modern (Fig. 2, p. 11). Până la fixarea numerelor atomice, grupurile viitoare de elemente sunt dispuse orizontal (și perioadele viitoare - vertical), gazele inerte nu au fost încă descoperite, sunt întâlnite simboluri necunoscute ale elementelor, multe mase atomice diferă semnificativ de cele moderne. Cu toate acestea, este important pentru noi să vedem că deja în prima versiune a Tabelului Periodic, D. I. Mendeleev a inclus mai multe elemente decât au fost descoperite în acel moment! El a lăsat libere 4 celule din tabelul său pentru elementele încă necunoscute și a putut chiar să estimeze corect greutatea atomică a acestora. Unitățile atomice de masă (a.m.u.) nu fuseseră încă acceptate și greutățile atomice ale elementelor au fost măsurate în „părți” apropiate ca valoare de masa unui atom de hidrogen.
Elemente prezise de D. I. Mendeleev și descoperite ulterior.
În toate încercările anterioare de a determina relația dintre elemente, alți cercetători au căutat să creeze efectuat un tablou în care nu era loc pentru elemente încă nedescoperite. Dimpotrivă, D. I. Mendeleev a considerat cea mai importantă parte a Tabelului său periodic ca fiind acelea din celulele sale care erau încă goale (semnele de întrebare în Fig. 2, p. 11.). Acest lucru a făcut posibil prezice existenţa unor elemente încă necunoscute.
Este admirabil faptul că D. I. Mendeleev și-a făcut descoperirea într-un moment în care greutățile atomice ale multor elemente erau determinate foarte aproximativ și se cunoșteau doar 63 de elemente – adică puțin mai mult de jumătate dintre cele cunoscute de noi astăzi.
O cunoaștere profundă a proprietăților chimice ale diferitelor elemente i-a permis lui Mendeleev nu numai să indice elemente încă nedescoperite, ci și prezice proprietățile lor! Vedeți cât de exact a prezis D. I. Mendeleev proprietățile elementului pe care l-a numit „eka-siliciu” (în Fig. 2, p. 11, acesta este elementul germaniu). După 16 ani, predicția lui D. I. Mendeleev a fost confirmată cu brio.
etc.................

Descoperirea lui D.I. Legea periodică a lui Mendeleev este de mare importanță pentru dezvoltarea chimiei. Legea a fost baza științifică a chimiei. Autorul a reușit să sistematizeze cel mai bogat, dar disparat material acumulat de generații de chimiști asupra proprietăților elementelor și compușilor acestora, pentru a clarifica multe concepte, de exemplu, conceptele de „element chimic” și „substanță simplă”. În plus, D.I. Mendeleev a prezis existența și a descris cu o acuratețe uimitoare proprietățile multor elemente necunoscute la acea vreme, de exemplu, scandiu (ekabor), galiu (ekaaluminiu), germaniu (ekasilicon). Într-o serie de cazuri, pe baza legii periodice, omul de știință a schimbat masele atomice ale elementelor acceptate în acel moment ( Zn, La, eu, Er, Ce, Th,U), care au fost determinate anterior pe baza unor idei eronate despre valența elementelor și compoziția compușilor acestora. În unele cazuri, Mendeleev a aranjat elementele în conformitate cu schimbarea regulată a proprietăților, presupunând posibila inexactitate a valorilor maselor lor atomice ( Os, Ir, Pt, Au, Te, eu, Ni, co) iar pentru unele dintre ele, ca urmare a rafinarii ulterioare, s-au corectat masele atomice.

Legea periodică și sistemul periodic de elemente servesc ca bază științifică pentru predicție în chimie. De la publicarea sistemului periodic, în acesta au apărut peste 40 de elemente noi. Pe baza legii periodice, elementele transuranice au fost obținute în mod artificial, inclusiv nr. 101, numit mendelevium.

Legea periodică a jucat un rol decisiv în elucidarea structurii complexe a atomului. Nu trebuie să uităm că legea a fost formulată de autor în 1869, i.e. cu aproape 60 de ani înainte ca teoria modernă a structurii atomului să prindă în sfârșit contur. Și toate descoperirile oamenilor de știință care au urmat după publicarea legii și a tabelului periodic al elementelor (am vorbit despre ele la începutul prezentării materialului) au servit drept confirmare a strălucitei descoperiri a marelui chimist rus, extraordinarul său erudiție și intuiție.

LITERATURĂ

1. Glinka N. A. Chimie generală / N. A. Glinka. L.: Chimie, 1984. 702 p.

2. Curs de Chimie Generală / ed. N. V. Korovina. M.: Şcoala superioară, 1990. 446 p.

3. Akhmetov N.S. chimie generală și anorganică / N.S. Ahmetov. M.: Şcoala superioară, 1988. 639 p.

4. Pavlov N.N. Chimie anorganică / N.N. Pavlov. M.: Şcoala superioară, 1986. 336 p.

5. Ramsden E.N. Începuturile chimiei moderne / E.N. Ramsden. L.: Chimie, 1989. 784 p.

Structura atomului

Instrucțiuni

la cursul „Chimie generală”

Alcătuit de: STANKEVICH Margarita Efimovna

Efanova Vera Vasilievna

Mihailova Antonina Mihailovna

Referent E.V. Tretiachenko

Editor O.A. Panina

Semnat pentru imprimare Format 60х84 1/16

Bum. decalaj. Condiție-tipărire. l. Uch.-ed.l.

Copii de tiraj. Comanda gratuită

Universitatea Tehnică de Stat din Saratov

410054 Saratov, str. Politehnica, 77

Tipărită la RIC SGTU, 410054 Saratov, st. Politehnica, 77

Legea periodică și sistemul periodic al elementelor chimice ale lui D. I. Mendeleev pe baza ideilor despre structura atomilor. Valoarea legii periodice pentru dezvoltarea științei

Bilete de chimie pentru cursul de clasa a X-a.

Biletul numărul 1

Legea periodică și sistemul periodic al elementelor chimice ale lui D. I. Mendeleev pe baza ideilor despre structura atomilor. Valoarea legii periodice pentru dezvoltarea științei.

În 1869, D. I. Mendeleev, pe baza unei analize a proprietăților substanțelor și compușilor simpli, a formulat Legea periodică:

Proprietățile corpurilor simple... și ale compușilor elementelor sunt într-o dependență periodică de mărimea maselor atomice ale elementelor.

Pe baza legii periodice a fost alcătuit sistemul periodic de elemente. În ea, elementele cu proprietăți similare au fost combinate în coloane verticale - grupuri. În unele cazuri, la plasarea elementelor în sistemul periodic, a fost necesar să se încalce succesiunea maselor atomice în creștere pentru a observa periodicitatea repetății proprietăților. De exemplu, telurul și iodul, precum și argonul și potasiul, trebuiau „schimbate”.

Motivul este că Mendeleev a propus legea periodică într-un moment în care nu se știa nimic despre structura atomului.

După ce modelul planetar al atomului a fost propus în secolul al XX-lea, legea periodică este formulată după cum urmează:

Proprietățile elementelor și compușilor chimici sunt într-o dependență periodică de sarcinile nucleelor ​​atomice.

Sarcina nucleului este egală cu numărul elementului din sistemul periodic și cu numărul de electroni din învelișul de electroni a atomului.

Această formulare explica „încălcările” Legii periodice.

În sistemul periodic, numărul perioadei este egal cu numărul de niveluri electronice din atom, numărul grupului pentru elementele subgrupurilor principale este egal cu numărul de electroni din nivelul exterior.

Motivul modificării periodice a proprietăților elementelor chimice este umplerea periodică a învelișurilor de electroni. După umplerea următoarei cochilie, începe o nouă perioadă. Schimbarea periodică a elementelor se vede clar în modificarea compoziției și proprietăților și proprietăților oxizilor.

Semnificația științifică a legii periodice. Legea periodică a făcut posibilă sistematizarea proprietăților elementelor chimice și compușilor acestora. La compilarea sistemului periodic, Mendeleev a prezis existența multor elemente încă nedescoperite, lăsându-le celule libere și a prezis multe proprietăți ale elementelor nedescoperite, ceea ce a facilitat descoperirea lor.

6. ???

7. Dreptul periodic și sistemul periodic d.I. Mendeleev Structura sistemului periodic (perioada, grupa, subgrupa). Semnificația legii periodice și a sistemului periodic.

Legea periodică a lui D. I. Mendeleev Proprietățile corpurilor simple, precum și forma și proprietățile compușilor elementelor, sunt într-o dependență periodică de. greutățile atomice ale elementelor

Sistem periodic de elemente. Serii de elemente în cadrul cărora proprietățile se schimbă secvențial, cum ar fi o serie de opt elemente de la litiu la neon sau de la sodiu la argon, numite de Mendeleev perioade. Dacă scriem aceste două perioade una sub alta, astfel încât sodiul să fie sub litiu, iar argonul să fie sub neon, atunci obținem următorul aranjament de elemente:

Cu acest aranjament, elementele care sunt similare în proprietățile lor și au aceeași valență, de exemplu, litiu și sodiu, beriliu și magneziu etc., cad în coloanele verticale.

Împărțind toate elementele în perioade și așezând o perioadă sub alta, astfel încât elemente similare ca proprietăți și tip de compuși formați să cadă una sub alta, Mendeleev a întocmit un tabel, pe care l-a numit sistemul periodic de elemente pe grupuri și serii.

Valoarea sistemului periodic. Tabelul periodic al elementelor a avut o mare influență asupra dezvoltării ulterioare a chimiei. Nu numai că a fost prima clasificare naturală a elementelor chimice, care a arătat că acestea formează un sistem coerent și sunt în strânsă legătură între ele, dar a fost și un instrument puternic pentru cercetări ulterioare.

8. Modificarea periodică a proprietăților elementelor chimice. Raze atomice și ionice. Energie de ionizare. Afinitatea pentru un electron. Electronegativitatea.

Dependența razelor atomice de sarcina nucleului atomic Z are un caracter periodic. Într-o perioadă, cu o creștere a lui Z, există o tendință de scădere a dimensiunii atomului, ceea ce se observă în mod deosebit în perioade scurte.

Odată cu începerea construcției unui nou strat de electroni, mai îndepărtat de nucleu, adică în timpul tranziției la următoarea perioadă, razele atomice cresc (comparați, de exemplu, razele atomilor de fluor și sodiu). Ca urmare, în cadrul subgrupului, pe măsură ce sarcina nucleului crește, mărimea atomilor crește.

Pierderea atomilor de electroni duce la o scădere a dimensiunilor sale efective, iar adăugarea de electroni în exces duce la o creștere. Prin urmare, raza unui ion încărcat pozitiv (cation) este întotdeauna mai mică, iar raza unui non (anion) încărcat negativ este întotdeauna mai mare decât raza atomului neutru electric corespunzător.

În cadrul unui subgrup, razele ionilor cu aceeași sarcină cresc odată cu creșterea sarcinii nucleare.Acest model este explicat prin creșterea numărului de straturi de electroni și o distanță în creștere a electronilor exteriori față de nucleu.

Cea mai caracteristică proprietate chimică a metalelor este capacitatea atomilor lor de a renunța cu ușurință la electroni externi și de a se transforma în ioni încărcați pozitiv, în timp ce nemetalele, dimpotrivă, se caracterizează prin capacitatea de a atașa electroni pentru a forma ioni negativi. Pentru a desprinde un electron dintr-un atom cu transformarea acestuia din urmă într-un ion pozitiv, este necesar să se cheltuiască o anumită energie, numită energie de ionizare.

Energia de ionizare poate fi determinată prin bombardarea atomilor cu electroni accelerați într-un câmp electric. Cea mai mică tensiune de câmp la care viteza electronului devine suficientă pentru ionizarea atomilor se numește potențialul de ionizare al atomilor unui element dat și este exprimată în volți.

Cu o energie suficientă, doi, trei sau mai mulți electroni pot fi smulși dintr-un atom. Prin urmare, se vorbește despre primul potențial de ionizare (energia de desprindere de atomul primului electron), al doilea potențial de ionizare (energia de detașare a celui de-al doilea electron)

După cum sa menționat mai sus, atomii nu numai că pot dona, ci și pot adăuga electroni. Energia eliberată atunci când un electron este atașat de un atom liber se numește afinitatea atomului pentru electron. Afinitatea electronică, ca și energia de ionizare, este de obicei exprimată în electronvolți. Deci, afinitatea electronică a unui atom de hidrogen este de 0,75 eV, oxigen - 1,47 eV, fluor - 3,52 eV.

Afinitatea electronică a atomilor de metal este de obicei aproape de zero sau negativă; de aici rezultă că pentru atomii majorității metalelor, adăugarea de electroni este nefavorabilă din punct de vedere energetic. Afinitatea electronică a atomilor nemetalelor este întotdeauna pozitivă și cu cât este mai mare, cu atât nemetalul este mai aproape de gazul nobil în sistemul periodic; aceasta indică o creștere a proprietăților nemetalice pe măsură ce se apropie sfârșitul perioadei.

(?)9. Legătură chimică. Tipuri și caracteristici de bază ale legăturilor chimice. Condițiile și mecanismul formării sale. Metoda legăturilor de valență. Valenţă. Conceptul metodei orbitale moleculare

Atunci când atomii interacționează între ei, poate apărea o legătură chimică, ceea ce duce la formarea unui sistem poliatomic stabil - o moleculă, un non molecular, un cristal. condiția pentru formarea unei legături chimice este o scădere a energiei potențiale a unui sistem de atomi care interacționează.

Teoria structurii chimice. La baza teoriei dezvoltate de A. M. Butlerov sunt următoarele prevederi:

Atomii din molecule sunt legați între ei într-o anumită secvență. Schimbarea acestei secvențe duce la formarea unei noi substanțe cu proprietăți noi.

Legătura atomilor are loc în funcție de valența lor.

Proprietățile substanțelor depind nu numai de compoziția lor, ci și de „structura lor chimică”, adică de ordinea în care atomii sunt combinați în molecule și de natura influenței lor reciproce. Atomii care sunt legați direct unul de celălalt au cea mai puternică influență unul asupra celuilalt.

Ideile despre mecanismul de formare a unei legături chimice, dezvoltate de Heitler și Londra pe exemplul unei molecule de hidrogen, au fost extinse și la molecule mai complexe. Teoria legăturii chimice dezvoltată pe această bază a fost numită metoda legăturilor de valență (metoda VS). Metoda VS a oferit o explicație teoretică a celor mai importante proprietăți ale legăturii covalente și a făcut posibilă înțelegerea structurii unui număr mare de molecule. Deși, așa cum vom vedea mai jos, această metodă nu s-a dovedit a fi universală și, în unele cazuri, nu este capabilă să descrie corect structura și proprietățile moleculelor, cu toate acestea a jucat un rol important în dezvoltarea teoriei mecanice cuantice a chimiei. legături și nu și-a pierdut semnificația până astăzi. Valenta este un concept complex. Prin urmare, există mai multe definiții ale valenței, care exprimă diverse aspecte ale acestui concept. Următoarea definiție poate fi considerată cea mai generală: valența unui element este capacitatea atomilor săi de a se combina cu alți atomi în anumite rapoarte.

Inițial, valența atomului de hidrogen a fost luată ca unitate de valență. Valența altui element poate fi exprimată în acest caz prin numărul de atomi de hidrogen care se atașează sau înlocuiește un atom al acestui alt element.

Știm deja că starea electrozilor dintr-un atom este descrisă de mecanica cuantică ca un set de orbitali de electroni atomici (nori de electroni atomici); fiecare astfel de orbital este caracterizat de un anumit set de numere cuantice atomice. Metoda MO pornește de la presupunerea că starea electronilor dintr-o moleculă poate fi descrisă și ca un set de orbitali de electroni moleculari (nori de electroni moleculari), fiecare orbital molecular (MO) corespunzând unui anumit set de numere cuantice moleculare. Ca în orice alt sistem cu mulți electroni, principiul Pauli rămâne valabil într-o moleculă (vezi § 32), astfel încât fiecare MO poate avea nu mai mult de doi electroni, care trebuie să aibă spini direcționați opus.

Valoarea legii periodice pentru dezvoltarea științei

Pe baza Legii periodice, Mendeleev a elaborat o clasificare a elementelor chimice - sistemul periodic. Este format din 7 perioade și 8 grupe.
Legea periodică a marcat începutul etapei moderne în dezvoltarea chimiei. Odată cu descoperirea sa, a devenit posibil să se prezică elemente noi și să se descrie proprietățile lor.
Cu ajutorul Legii periodice s-au corectat masele atomice și s-au rafinat valențele unor elemente; legea reflectă interconexiunea elementelor și interdependența proprietăților acestora. Legea periodică a confirmat cele mai generale legi ale dezvoltării naturii, a deschis calea către cunoașterea structurii atomului.