Періодичний закон А. І. Менделєєва

Вивчення параграфа допоможе вам:

У 7-му класі ви вивчили закон збереження маси речовин у хімічних реакціях.

Інформація попередніх трьох параграфів цієї теми підготувала вас до розуміння й пізнання наступного важливого закону природи — періодичного закону. Закон відкрив Дмитро Іванович Менделєєв, а тому він названий на його честь періодичним законом Д. І. Менделєєва.

ВИБІР ОЗНАКИ КЛАСИФІКАЦІЇ ХІМІЧНИХ ЕЛЕМЕНТІВ Д. І. МЕНДЕЛЄЄВИМ. Щодо періодичного закону, то сукупністю досліджуваних властивостей є властивості хімічних елементів та їхніх сполук.

На час відкриття періодичного закону було відкрито 63 хімічні елементи. Розглянуті в § 4 спроби попередників Д. І. Менделєєва класифікувати елементи на основі схожих ознак та властивостей не мали успіху. А тим часом наука хімія та навчальний предмет хімія продовжували розвиватись, і відчувалась гостра потреба в науковій класифікації всіх хімічних елементів. Молодий професор Санкт-Петербурзького університету Дмитро Іванович Менделєєв за власною ініціативою взявся за цю справу, бо, створюючи підручник «Основи хімії» і працюючи викладачем хімії в університеті, усвідомлював, наскільки потрібною була така класифікація.

На той час було опубліковано понад ЗО праць його попередників щодо класифікації елементів. Учений зазначав, що він їх вивчив і для себе визначився з ознакою класифікації. Дійсно, перед Менделєєвим постало питання вибору ознаки класифікації. Ця ознака мала бути відмінною від тих, якими скористалися попередники, та стосуватися всіх без винятку елементів. На той час таких ознак було відомо дві — валентність і атомна маса хімічних елементів (тоді вона мала назву «атомна вага»). Дмитро Іванович обрав атомну масу, керуючись тим, що вона є незмінною характеристикою атомів і залишається такою, хоч би які хімічні явища відбувалися. Валентність же буває як постійною, так і змінною, до того ж однакову валентність можуть мати атоми елементів із різко відмінними

Фрагмент ряду елементів, розміщених

хімічними властивостями речовин, як, наприклад, одновалентні лужні металічні елементи та одновалентні у сполуках з Гідрогеном і металами галогени. Але це ніскільки не означає, що вчений відмовився від використання валентності. Навпаки, він ретельно аналізував і порівнював валентність атомів у різних сполуках, і це допомагало йому в роботі над класифікацією хімічних елементів.

ОФОРМЛЕННЯ КАРТОК З ІНФОРМАЦІЄЮ ПРО ХІМІЧНІ ЕЛЕМЕНТІ: Щоб з’ясувати, чи існує загальна залежність властивостей хімічних елементів та їхніх сполук від атомної маси, Д. І. Менделєєв оформив 63 картки на кожний відомий елемент. Картка містила запис символу хімічного елемента, округлену атомну масу, формулу оксиду, вищу валентність за Оксигеном, формулу леткої водневої сполуки (для неметалічних елементів), валентність елемента в ній. Усі відомі на той час хімічні елементи вчений розташував в один ряд за збільшенням атомної маси, пронумерував їх, а наданий номер назвав порядковим номером.

Для кращого сприйняття цієї інформації попрацюємо з таблицею 6.

З наведеного фрагмента бачимо, що на окремих відрізках ряду спостерігається поступова зміна властивостей елементів і їхніх сполук. Так, на відрізку від Літію до Флуору металічні властивості сполук поступово спадають, а неметалічні — зростають і досягають максимуму у Флуору. Під номером 10 розташований інертний хімічний елемент Неон. Тобто при переході від галогену до цього елемента спостерігається різкий спад активності. Як ви вже знаєте, на відміну від галогенів, неон не реагує ні

у порядку збільшення їхньої атомної маси

з воднем, ні з металами і за своїми властивостями нагадує елемент із порядковим номером 2, тобто Гелій.

Одинадцятим розташований Натрій — представник родини найактивніших лужних елементів. Від Натрію й до Аргону з поступовим збільшенням атомної маси спостерігається схожа з рядом Літій — Неон зміна таких характеристик: металічні властивості елементів поступово послаблюються, неметалічні — зростають; валентність за Оксигеном збільшується; валентність неметалічних елементів у бінарних сполуках із Гідрогеном зменшується. Тобто серед них так само відбувається поступове зростання неметалічних властивостей, яке досягає максимуму в розташованого сімнадцятим Хлору. Після Хлору знову з’являється неактивний інертний елемент Аргон. Тобто через проміжок у вісім хімічних елементів властивості повторилися.

Якщо б ми продовжували аналізувати й далі, то побачили б, що дев’ятнадцятий елемент Калій — представник лужних елементів — повторює властивості елементів з порядковими номерами 3 та 11, бо вони є представниками однієї природної родини лужних елементів.

ВІДКРИТТЯ ПЕРІОДИЧНОГО ЗАКОНУ. Аналізуючи подібним чином ряд елементів, розташованих за збільшенням атомної маси, Д. І. Менделєєв дійшов висновку, що за постійного збільшення атомної маси властивості елементів та їхніх сполук періодично повторюються. На підставі цього він робить повідомлення про своє відкриття й формулює закон. В історію науки хімії цей закон увійшов як періодичний закон Д. І. Менделєєва.

Періодичний закон формулюється так: властивості простих речовин, а також форми і властивості сполук хімічних елементів перебувають у періодичній залежності від величини атомних мас елементів.

Датою відкриття закону вважається 17 березня 1869 року. Саме в цей день учений виступив із доповіддю про періодичність у зміні властивостей хімічних елементів на засіданні Російського хімічного товариства.

Дмитро Іванович Менделєєв (1834-1907) — видатний учений, відомий роботами в галузі хімії, фізики, геології, економіки та метеорології, видатний педагог. Середню освіту здобув у Тобольській гімназії, вищу — у Петербурзькому педагогічному інституті, який закінчив із золотою медаллю. Коло його наукових інтересів було дуже широким. А його наукові праці налічують 26 томів.

Менделєєв був прекрасним педагогом, понад ЗО років працював викладачем Петербурзького університету. У створеному ним підручнику «Основи хімії» вперше потракто-вано неорганічну хімію з позицій періодичного закону. Упродовж 80 років було зроблено понад 20 перевидань цього підручника різними мовами.

Д. І. Менделєєв любив музику, живопис, захоплювався літературою. Удома в нього частими гостями були відомі музиканти, художники, письменники. З художником А. І. Куїнджі (автор шедевру живопису — картини «Ніч на Дніпрі»), хіміком і композитором О. П. Бородіним (автор опери «Князь Ігор») він приятелював багато років.

Науковець Боніфатій Михайлович Кедров провів детальне вивчення спадщини відкривача періодичного закону та опублікував матеріали дослідження, серед яких є наведені нижче цитати самого Менделєєва:

«Я був із самого початку глибоко переконаний утому, що головна властивість атомів, атомна вага чи маса атома, повинна визначати основні властивості кожного елемента... Зіставивши все, я цілком ясно побачив періодичний закон й отримав повне підтвердження, що він відповідає глибинній природі речей. У його світлі переді мною розкрилися цілі нові галузі науки. Я в нього внутрішньо повірив тією вірою, яку вважаю необхідною для кожної плідної справи».

А ще Дмитро Іванович передбачив, що нові відкриття вчених не загрожують закону руйнацією, а тільки «надбудову і розвиток обіцяють». І це дійсно так, бо й через півтора століття після відкриття закону хіміки всього світу ним користуються і завдяки цьому досягають успіхів у відкритті нових елементів та сполук.

З’ясуйте, починаючи від Літію, через скільки елементів у періодичній системі міститься елемент, що належить до родини лужних. Це саме з’ясуйте для галогенів, починаючи з Флуору.

Однакові чи різні дані ви здобули? Чи простежується в цьому закономірність?

Попередники Д. І. Менделєєва, обравши за ознаку класифікації подібні властивості окремих груп елементів, підготували ґрунт для відкриття періодичного закону, але не змогли вивести закономірність, яка б стосувалася всіх без винятку елементів.

Д. І. Менделєєв обрав за ознаку класифікації атомну масу — сталу характеристику, що стосується всіх елементів і для кожного з них має певне значення, тобто ніколи не повторюється.

Виявлена Д. І. Менделєєвим періодична повторюваність властивостей речовин дала йому змогу сформулювати періодичний закон, згідно якого властивості простих речовин, а також форми і властивостя складних речовин перебувають у періодичній залежності від величини атомних мас елементів.

Періодичний закон — це загальний закон природи, він дає змогу передбачати та відкривати нові елементи, створювати нові речовини.

Чому попередники Д. І. Менделєєва не змогли здійснити класифікацію всіх хімічних елементів?

Що обрав за ознаку класифікації хімічних елементів Д. І. Менделєєв?

Яку підготовчу роботу, що сприяла виявленню періодичної повторюваності властивостей елементів та їхніх сполук, провів Д. І. Менделєєв?

Дайте визначення періодичного закону у формулюванні Д. І. Менделєєва.

Наведіть два приклади елементів, що повторюють властивості Флуору. Через скільки елементів, розташованих за збільшенням їх відносних атомних мас в один суцільний ряд, настає повторення?

Наведіть два приклади елементів, що повторюють властивості Літію. Через скільки елементів, розташованих в один суцільний ряд, кожний із них з'являється?

Отримані в завданнях 5 і 6 відповіді порівняйте. Що в них однакового?

У таблиці 6 знайдіть хімічні елементи, вищі оксиди яких відповідають загальній формулі ЕОг- Назвіть загальну формулу їхніх летких сполук з Гідрогеном.

Що з автобіографії Д. І. Менделєєва вас найбільше вразило і зацікавило?

Це матеріал з підручника Хімія 8 клас Ярошенко