Мы закончили изучение  и повторение большой темы: «Основные классы неорганических соединений». 

Теперь предстоит изучение главной темы «ПЗ и ПСХЭ Д. И Менделеева».

Тема урока: Классификация химических элементов

Цель урока: узнать на какие группы  делятся все химические элементы  и  по каким признакам можно классифицировать все химические элементы.

1. Записать тему урока в тетрадь.

2. Со стр. 37 учебника  выписать в тетрадь определение «химический элемент». 

3. Прочитать § 49 учебника, изучить материалы урока на этой странице сайта. Со стр. 168  учебника перечертить в тетрадь схему 12.

Классификация химических элементов

Знаете ли вы…

1. В одной из рукописей, относящихся к 1870 году, можно прочитать следующее: "Водород хлорович взаимодействует с глиноземием с образованием глиноземия хлоровича". 

   Что же это за странные такие имена? Оказывается, в 1870-1875 гг. в Петербургской академии наук всерьез (видимо, в рамках "русификации" химической номенклатуры) обсуждалась возможность использования для названий химических веществ таких сочетаний слов, которые напоминали бы русские фамилии, имена и отчества.

 Например, для воды предлагалось название "водород кислородович", для хлорида калия - "калий хлорович" или потассий хлорович", для соляной кислоты "водород хлорович".

"водород хлорович"?

Античные ученые описали 10 элементов, средневековые алхимики – 4. 

В 18 веке были открыты такие газообразные элементы, как азот, водород, кислород, хлор и металлы, как кобальт, платина, никель, марганец, вольфрам, молибден, уран, титан, хром.В первой половине 19 века было получено много новых химических элементов, и возникла острая необходимость в их разделении на классы.К этому времени было известно около 60 химических элементов. Накоплены сведения об отдельных свойствах уже известных отдельных химических элементах.

Давайте попытаемся перенестись в прошлое и проникнуть в творческую лабораторию ученых. 

«Первые попытки классификации химических элементов. Амфотерные соединения»

Первые попытки классификации химических элементов сводились к разделению их по очевидным признакам простых веществ на металлы и неметаллы.

Вместе с тем, существовали простые вещества, проявляющие свойства металлов и неметаллов: неметалл по физическим свойствам имеет металлический блеск и электропроводность, но при нагревании сразу переходит в газообразное состояние, что несвойственно металлам.

К 70-м гг. XIX в. было уже известно более 60 химических элементов. Возникла необходимость в их классификации.

Вначале учёные попытались все химические элементы разделить на 2 группы – металлы и неметаллы:

стр. 168 учебника схема 12 (перечертить в  рабочую тетрадь)

К какой группе элементов металлы или неметаллы вы бы отнесли цинк? К металлам, так как  простое вещество цинк твердое, электропроводное, 

с  металлическим блеском? Ответ не правильный!

Посмотрите видео опыт "Получение и химические свойства амфотерных гидроксидов"

Для того чтобы исследовать амфотерный гидроксид - гидроксид цинка, получим его из сульфата цинка - действием сильной щелочи.

ZnSO4 + 2NaOH = Zn(OH)2↓ + Na2SO4

В двух одинаковых пробирках происходит одно и то же - образуется белый студенистый осадок гидроксида цинка. 

Гидроксид цинка реагирует и с кислотой (в нашем опыте - с соляной)

Zn(OH)2  + 2HCl = ZnCl2 + 2H2O,

и со щелочью –

H2ZnO2  + 2NaOH = Na2ZnO2 + 2H2O

осадок гидроксида растворяется в обеих пробирках.

Значит гидроксид цинка ведет себя и как кислота, и как основание. Такая двойственность называется амфотерностью. Гидроксид цинка – амфотерен. 

Амфотерными свойствами обладают также гидрооксиды алюминия, олова(II),  свинца(II).

!!! Значит  классификация на металлы и неметаллы неполная. 

 "Амфотерные свойства гидроксида алюминия"

Оказалось, что существуют химические элементы и соответствующие им вещества, которые проявляют двойственную природу – амфотерные свойства. 

Например,

а)2Al(OH)3 + 3SO3 = Al2(SO4)3 + 3H2O

Al2O3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2O

б)2Al(OH)3 + Na2O = 2NaAlO2 + 3H2O

Al2O3 + 2NaOH = 2NaAlO2 + H2O

Выполните самостоятельно виртуальную лабораторную работу, перейдите по ссылке  "Амфотерные свойства оксида алюминия"

Если классификация на металлы и неметаллы несовершенна, то надо искать новый путь классификации.

С середины 19 в. началось изучение и открытие химических элементов целыми группами, которые вскоре получили название “естественных групп”. Это стало достигаться тем, что химические элементы стали сопоставляться и сравниваться между собой, причем в одну группу включались только элементы, химически сходные друг с другом, и они резко обособлялись от всех остальных элементов как несходных с ними.

4. Выписать в рабочую тетрадь названия групп сходных по свойствам элементов (стр. 168 – 169 учебника ) и перечислить элементы, которые входят в состав этих групп. 

 Например: щелочные металлы – Li, Na, K, Rb, Cs, Fr.

5.Проанализируйте химический рисунок, по формулам определите классы соединений и ответьте на вопросы. 

Общее число попыток классификации элементов до Д.И.Менделеева достигает пятидесяти. В них принимали участие ученые разных стран. Некоторым из них удалось подойти к предчувствию периодического закона, даже вступить на порог открытия его.И все же им не удалось довести свои попытки до конца. Их работы не были приняты учеными в качестве естественной классификации, так как все попытки сводились к объединению известных элементов в небольшие группы, установлению свойств между ними. Но не поднимались до обобщения, когда установленная закономерность естественного изменения свойств элементов способна не только отражать и объяснять известные факты, но и предвидеть ещё не познанные, предсказывать их закономерность.

 Триады Деберейнера и первые системы элементов

В 1829 г. немецкий химик И.Дёберейнер предпринял первую значимую попытку систематизации элементов. Он заметил, что некоторые сходные по своим свойствам элементы можно объединить по три в группы, которые он назвал триадами:

Li — Na — K ; Ca — Sr — Ba ; S — Se — Te ; P — As — Sb ; Cl — Br — I .

Сущность предложенного закона триад Дёберейнера состояла в том, что атомная масса среднего элемента триады была близка к среднему арифметическому атомных масс двух крайних элементов триады. Хотя разбить все известные элементы на триады Дёберейнеру, естественно, не удалось, закон триад явно указывал на наличие взаимосвязи между атомной массой и свойствами элементов и их соединений. 

                                 ЛИТИЙ – 6,94            НАТРИЙ – 23,00               КАЛИЙ – 39,1                                    

КАЛЬЦИЙ – 40,07     СТРОНЦИЙ – 87,63           БАРИЙ – 137,37

ФОСФОР – 31,04      МЫШЬЯК – 74,96             ОЛОВО – 121,8

Надо сказать, что классификация элементов по триадам занимала умы многих химиков и в последующее время. Стали появляться всё новые и новые триады родственных между собой элементов, и в 1857 году Ленсен укладывает почти все известные в этом году элементы в двадцать триад не без некоторой натяжки в отношении отдельных элементов.

                                                                                                                                  Спираль де Шанкуртуа

Александр Эмиль Бегуйе де Шанкуртуа (Франция) располагал все известные в то время химические элементы в единой последовательности возрастания их атомных масс и полученный ряд наносил на поверхность цилиндра по линии, исходящей из его основания под углом 45° к плоскости основания (т.н. земная спираль).При развертывании поверхности цилиндра оказывалось, что на вертикальных линиях, параллельных оси цилиндра, находились химические элементы со сходными свойствами.

Так, на одну вертикаль попадали литий, натрий, калий; бериллий, магний, кальций; кислород, сера, селен, теллур и т. д. Недостатком спирали де Шанкуртуа было то обстоятельство, что на одной линии с близкими по своей химической природе элементами оказывались при этом и элементы совсем иного химического поведения. В группу щелочных металлов попадал марганец, в группу кислорода и серы — ничего общего с ними не имеющий титан.

                                                                                                                                     Октавы Ньюлендса

Английский учёный Джон Ньюлендс в 1864 г. опубликовал таблицу элементов, отражающую предложенный им закон октав. Ньюлендс показал, что в ряду элементов, размещённых в порядке возрастания атомных весов, свойства восьмого элемента сходны со свойствами первого.

Ньюлендс пытался придать этой зависимости, действительно имеющей место для лёгких элементов, всеобщий характер. В его таблице в горизонтальных рядах располагались сходные элементы, однако в том же ряду часто оказывались и элементы совершенно отличные по свойствам.

Кроме того, в некоторых ячейках Ньюлендс вынужден был разместить по два элемента; наконец, таблица не содержала свободных мест; в итоге закон октав был принят чрезвычайно скептически. Однако в его основе лежала правильная мысль о периодическом изменении свойств элементов с увеличением их атомного веса

Таблицы Олдинга и Мейра

В 1864 г. У.Олдинг опубликовал таблицу, в которой элементы были размещены согласно их атомным весам и сходству химических свойств, не сопроводив её, однако, какими-либо комментариями.

   В начале XX века  Периодическая система элементов неоднократно видоизменялась   для приведения в соответствие  с новейшими научными данными.  Д.И. Менделеев и У. Рамзай пришли к выводу о необходимости образования в таблице нулевой группы элементов, в которую вошли инертные газы. Инертные газы явились, таким образом, элементами, переходными между галогенами и щелочными металлами. Б. Браунер нашёл решение проблемы размещения в таблице редкоземельных элементов, предложив в 1902 г. помещать все РЗЭ в одну ячейку; в предложенном им длинном варианте таблицы шестой период таблицы был длиннее, чем четвёртый и пятый, которые в свою очередь длиннее, чем второй и третий периоды.

Дальнейшее развитие Периодического закона в было связано с успехами физики: установление делимости атома на основании открытия электрона и радиоактивности в конце концов позволило понять причины периодичности свойств химических элементов и создать теорию Периодической системы.

Менделеев, Ньюлендс, Шанкуртуа, Мейер – двигались по одной и той же дороге научного исследования. Все они по очереди подходили к лежавшему на пути науки драгоценному, но не обработанному камню. Каждый из них держал его в руках и каждый чувствовал, что камень этот не прост. Но один лишь гениальный Д.И.Менделеев оказался настолько проницательным, что не отбросил его в сторону, а смело принялся шлифовать и отрабатывать до тех пор, пока в руках у него не засияло во всём блеске величайшая ценность – ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ЗАКОН ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ  (определение)– фундаментальный закон природы.

Кроссенс – это ассоциативная головоломка.

Рассмотрите изображения. Как они связаны с темой этого урока?

                                                                                           Найдите взаимосвязь между изображениями и темой  урока?  

                                                                                                    Что их объединяет? Напишите мне свою точку зрения.

Тренажёр "Амфотерные свойства оксида алюминия"

урок №2