§29. Открытие периодического закона Д.И.Менделеева

Вопрос в начале параграфа

✓ Возьмите 20 карточек, на которых записаны символы первых двадцати химических элементов периодической системы с указанием относительной атомной массы, характера простого вещества (металла или неметалла) и формулы высших оксида и гидроксида (основания, кислородсодержащей кислоты или амфотерного гидроксида). Расположите карточки в один горизонтальный ряд в порядке возрастания относительной атомной массы элементов и проанализируйте его. В отличие от монотонно возрастающей атомной массы, свойства элементов в полученном ряду изменяются периодически: натрий похож на литий, магний − на бериллий, алюминий − на бор и т. д. Расположите карточки элементов со сходными свойствами друг под другом. Почему карточки «Калий» и «Аргон» нарушают порядок возрастания относительной атомной массы элементов (калий имеет меньшее значение относительной атомной массы, чем аргон)?

Ответ:

Расположим элементы в порядке возрастания относительной атомной массы: H, He, Li, Be, B, C, N, O, F, Ne, Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, Ar, K, Ca.
Расположим карточки элементов со сходными свойствами друг под другом:

Калий является щелочным металлом, а аргон – инертным газом, поэтому аргон был расположен перед калием, т. е. в VIIIA группе, а калий – в IA группе.

Проверьте свои знания

1. Какие признаки были положены Д. И. Менделеевым в основу классификации химических элементов?

Ответ:

В основу своей работы по классификации химических элементов Менделеев положил два основных и постоянных признака химических элементов: величину их относительной атомной массы и свойства образованных ими веществ.

2. Как был открыт периодический закон и как он формулировался Д. И. Менделеевым?

Ответ:

Расположив все химические элементы в порядке возрастания их относительных атомных масс (раньше эту величину называли атомными весами), Д. И. Менделеев заметил, что в такой последовательности имеются участки, в которых свойства элементов и образованных ими веществ изменяются сходным образом. Рассмотрим эти закономерности, используя современные термины:
1) Металлические свойства простых веществ, наиболее ярко выраженные у щелочных металлов, ослабевают и сменяются неметаллическими, которые наиболее ярко выражены у галогенов.
2) Валентность элементов в высших оксидах возрастает от I до VII (VIII только для осмия и рутения).
3) Валентность неметаллов в летучих водородных соединениях сначала возрастает, а затем уменьшается.
На основании анализа закономерностей Д. И. Менделеев сформулировал периодический закон, который звучит так:
Свойства химических элементов и образованных ими веществ находятся в периодической зависимости от их относительных атомных масс.

3. Как изменяются в периоде с ростом относительной атомной массы:
− металлические свойства;
− неметаллические свойства;
− валентность элементов в высших оксидах;
− валентность элементов в высших гидроксидах;
− характер высших гидроксидов?

Ответ:

− Металлические свойства ослабевают.
− Неметаллические свойства усиливаются.
− Валентность элементов в высших оксидах возрастает.
− Валентность элементов в высших гидроксидах возрастает.
− Характер высших гидроксидов: Основный → Амфотерный → Кислотный.

Примените свои знания

4. Расположите элементы в порядке возрастания металлических свойств:
а) N, O, B; б) Sb, N, As; в) Cl, Al, P; г) Mg, Ca, Be

Ответ:

а) Расположим элементы в порядке возрастания металлических свойств:
1) O
2) N
3) B

б) Расположим элементы в порядке возрастания металлических свойств:
1) N
2) As
3) Sb

в) Расположим элементы в порядке возрастания металлических свойств:
1) Cl
2) P
3) Al

г) Расположим элементы в порядке возрастания металлических свойств:
1) Be
2) Mg
3) Ca

5. Расположите оксиды в порядке возрастания осно́вных свойств: а) $N_{2}$ $O_{5}$, BеO, $CO_{2}$; б) MgO, $Na_{2}$O, $Al_{2}$ $O_{3}$; в) MgO, CaO, BeO.

Ответ:

а) Расположим оксиды в порядке возрастания осно́вных свойств:
1) $N_{2}$ $O_{5}$
2) $CO_{2}$
3) BеO

б) Расположим оксиды в порядке возрастания осно́вных свойств:
1) $Al_{2}$ $O_{3}$
2) MgO
3) $Na_{2}$O

в) Расположим оксиды в порядке возрастания осно́вных свойств:
1) BeO
2) MgO
3) CaO

6. Расположите гидроксиды в порядке возрастания кислотных свойств: а) $Mg(OH)_{2}$, $Ca(OH)_{2}$, $Be(OH)_{2}$; б) $HClO_{4}$, $H_{2}$ $SiO_{3}$, $H_{3}$ $PO_{4}$.

Ответ:

а) Расположим гидроксиды в порядке возрастания кислотных свойств:
1) $Ca(OH)_{2}$
2) $Mg(OH)_{2}$
3) $Be(OH)_{2}$

б) Расположим гидроксиды в порядке возрастания кислотных свойств:
1) $H_{2}$ $SiO_{3}$
2) $H_{3}$ $PO_{4}$
3) $HClO_{4}$

Используйте дополнительную информацию

7. Названия каких элементов связаны с Россией и русскими? Подготовьте сообщение «Русское начало в названиях химических элементов».

Ответ:

Химические элементы, названия которых связаны с Россией.
Рутений – назван в честь России
Дубний – назван в честь российского наукограда Дубны.
Самарий – назван в честь русского горного инженера В. Е. Самарского.
Менделевий – назван в честь Д. И. Менделеева.
В Периодической таблице Д. И. Менделеева есть ряд химических элементов, названия которых так или иначе связаны с Россией. Одни из них ясно дают понять, в честь кого или чего их назвали, другие же ничем себя не выдают.
Это рутений, менделевий, самарий и дубний.
Самарий – это металл из группы лантаноидов. Порядковый номер в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева – 62.
Данный элемент был выделен из минерала самарскита, который, в свою очередь, был назван в честь русского горного инженера и полковника Василия Евграфовича Самарского.
Рутений − химический элемент с атомным номером 44. Представляет собой переходный металл платиновой группы серебристого цвета. Используется в электронике, химии, для создания износостойких электрических контактов, резисторах. Добывается из платиновой руды.
Менделевий − синтезированный химический элемент с атомным номером 101. Представляет собой высокорадиоактивный металл.
Дубний − синтезированный химический элемент с атомным номером 105, радиоактивный металл. Наиболее стабильный из изотопов имеет период полураспада около 1 часа.

8. Подготовьте сообщение по теме «Из истории открытия периодического закона».

Ответ:

Из истории открытия периодического закона
Открытие периодического закона химических элементов нашим великим соотечественником Д. И. Менделеевым ознаменовало начало новой эпохи в развитии естественных наук, особенно химии и физики.
Открытию периодического закона химических элементов предшествовал трудный и сложный путь поисков. "Систематическое распределение элементов, − писал Менделеев, − подвергалось в истории нашей науки многим разнообразным превращениям". Открытию периодического закона предшествовало накопление знаний о веществах и их свойствах. По мере открытия новых химических элементов, изучения состава свойств их соединений появлялись первые попытки классификации элементов по каким−либо признакам. В общей сложности Д. И. Менделеевым было предпринято более 50 попыток классификации химических элементов. Ни одна из этих попыток не привела к созданию системы, отражающей взаимосвязь элементов.
Днем рождения великого закона считается 1 марта 1869 год.