Периодическая система химических элементов и Периодический закон Д.И. Менделеева

Размещено на http://www.allbest.ru/

Тема: Периодическая система химических элементов и Периодический закон Д.И. Менделеева

Цель. Познакомить учащихся с историей открытия Периодического закона и Периодической системы химических элементов Д.И.Менделеева.

Вид урока. Лекция.

Методическое обеспечение. Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева, презентация по теме, портреты ученых.

Ход урока

На сегодняшнем уроке мы познакомимся с историей открытия этого закона и данной таблицы.

Эпиграфом к нашему уроку послужат слова поэта Чивилихина:

« … И каждый знак ее взлелеяв,

Суровым гением своим,

Поведал миру Менделеев

В природе понятое им …»

Развитие любой науки проходит ряд этапов: изучение, накопление фактов, их классификация, установление связи между изученными фактами и на основании этого более полное их изучение. В химии накопление знаний об элементах и их соединениях привело к необходимости их группировки по сходным признакам.

У Д.И. Менделеева были предшественники, т.е. ученые, которые пытались систематизировать все знания об известных элементах и классифицировать их.

- Это Иоган Вольфганг Дёберейнер. 1817г. Триады Дёберейнера послужили фундаментом для будущей периодической системы, хотя сущность сходства элементов так и осталась нераскрытой.Кроме того, не было ясно, почему другие известные к тому времени элементы, близкие по свойствам (азот, фосфор и мышьяк) не удается объединить в триады.

- В начале 1865 г. Джон Ньюлендс представил Лондонскому химическому обществу «закон октав»: именно так он назвал свою систему расположения химическиз элементов по возрастанию атомных масс. Любовь к музыке была традиционной в семье Ньюлендса, и для него было вполне естественно считать, что близкие по свойствам элементы, как и одинаковые ноты в музыкальной октаве, можно обнаружить через семь. Разместив в семи «октавах» все известные к тому времени 62 элемента, Нюлендс отобразил периодические изменения их свойств с ростом атомных масс. Цифры в таблице - это порядковые номера элементов, впервые введенные Ньюлендсом и с того времени прочно вошедшие в Периодическую систему Менделеева. Таблица Ньюлендса правильно размещает первые 17 элементов, но затем начинается путаница. В таблице отсутствовали места для новых, ещё не открытых элементов. Доклад Ньюлендса о «законе октав», представленный на заседании Лондонского химического общества, вызвал насмешки со стороны маститых ученых. История Ньюлендса - печальная иллюстрация того факта, что в науке недостаточно одной лишь хорошей идеи. Она должна быть подкреплена очень вескими доказательствами.

- Очень близок к открытию периодического закона был немецкий врач и химик Лотар Мейер. Вокруг имен Мейера и Менделеева в свое время разгорелась весьма острая дискуссия - кому же из них принадлежит приоритет в открытии Периодического закона. Некоторые зарубежные химики, особенно немецкие, очень не хотели отдавать его Менделееву. Сначала Мейер пытался расположить химические элементы по возрастанию их степеней окисления, которые он долго считал основным свойством простых веществ. В 1864 г. в книге «Современные теории химии» Мейер привел таблицу, где элементы расположены в порядке увеличения их атомных масс. Однако в таблице Мейера оказалось всего 27 элементов (меньше половины известных в то время). Расположение остальных элементов оставалось неясным, что делать с ними Мейер не знал. Он не пояснил, что означали прочерки, и структура таблицы осталась неопределенной.

Постепенно, шаг за шагом, химики европейских стран приближались к открытию Периодического закона. Но ни один из этих ученых не решился на основании подмеченной периодичности предсказать новые химические элементы. Никто не сумел в полном объеме охватить совокупность физических и химических свойств элементов и образованных ими веществ, обнаруживающих всю глубину периодического закона. Для них периодичность была лишь удобным способом классификации, они не увидели в ней фундаментального закона природы.

1 марта 1869 г. Д.И. Менделеев открыл периодический закон. Открытию закона предшествовала длительная и напряженная работа Менделеева в течении 15 лет (1854-1869), а дальнейшему его углублению было отдано еще 25 лет (1907 г.)

Мир сложен.

Он полон событий, сомнений,

И тайн бесконечных, и смелых догадок.

Как чудо Природы

Является гений

И в хаосе этом находит порядок …

Весь мир большой: жара и стужа.

Планет круженье, свет зари -

Все то, что видим мы снаружи,

Законом связано внутри.

Найдется ль правило простое,

Что целый мир объединит?

Таблицу Менделеев строит,

Природы ищет алфавит.

Вы знаете, что Д.И. Менделеев читал лекции по химии в Петербургском университете.

Перебрав все книги, он не нашел ничего, что можно было бы рекомендовать студентам в качестве учебного пособия.

Поэтому он решил написать новую книгу «Основы химии».

Случилось в Петербурге это

Профессор университета

Писал учебник для студентов…

Задумался невольно он:

«Как рассказать про элементы?

Нельзя ли тут найти закон?»

Искали многие решенье,

Но проходя лишь полпути,

Бросали, мучило сомненье:

«А можно ли закон найти?»

Мир состоит из элементов

(В то время было 60).

А сколько их всего? На это

Нельзя ответить наугад.

Но не гадал, а верил он:

«Тут должен, должен быть закон!»

Упрямо он икал решенье.

Был Труд, Надежда и Терпенье,

И Вера в то, что он найдет!

Он так работал целый год.

17 февраля (1 марта) 1869 г. Менделеев предполагал выехать из Петербурга для обследования артельных сыроварен в Тверскую и др. губернии.

В день отъезда он искал ответ на вопрос: какую группу элементов в «Основах химии» следует описывать сразу после щелочных металлов:

Но вот дела отложены,

Расчеты прерываются.

С утра в поездку дальнюю

Ученый собирается.

Все чемоданы собраны

На козлах кучер мается:

«Поспеть бы надо к поезду,

А барин все копается!»

А барин одевается

И к двери направляется,

Он к двери направ- ля- ет- ся…

И вдруг!!!

Шляпа брошена в углу!

Он бросается к столу.

И строчит карандашом.

Наконец- то! Он нашел!

Он на чем попало пишет.

Ничего вокруг не слышит.

Наконец- то понял он,

В чем разгадка, в чем закон!..

Из кабинета не выходит:

«Не упустить бы мысли той!»

Он элементы ставит в строй,

Но все ж Таблица не выходит.

Тогда усталостью сражен,

Лег на диван и видит сон…

То кружились, То мелькали,

То водили хоровод,

То взрывались, То пылали,

То шипели, То сверкали,

То в покое прибывали:

Al, Na, K

F, Бериллий, Н.

Перепутались все свойства,

Недалеко до беды.

Вдруг команда:

- Стройся войско!-

Стали строиться в ряды.

Во втором ряду волненье:

Все боятся окисленья. Поглядите!

- Злится литий.

- Фтор ужасный окислитель!

Я не встану в этот ряд!

Пусть другие здесь горят!

- И Бериллий мрачно мыслит

- Кислород нас всех окислит!

И, простите за повтор:

Как несносен этот фтор!

- Бор кивает головой,

Но не рвется сразу в бой!

И азот не лезет в спор,

Но зато взорвался фтор!

- Ах, так мы для вас не пара!

Кислород! Поддай им жару!

Окисляй! За мной! Вперед!

- Стойте

Крикнул углерод

Я и уголь, и алмаз,

И за них я, и за вас.

Я сражаться нег горю,

Я вас лучше помирю.

Встану я посередине.

- Третий ряд трубите сбор!

Na, Mg, Al, Кремний,

Фосфор, S, Cl.

По порядку, по закону

Элементы встали в ряд.

И выходит, что в колонну

Все похожие стоят! Кремний встал под Углеродом,

Сера схожа с Кислородом.

Al встал под Бор-

Замечательный подбор!

Металлы под металлами,

Едкие под едкими,

Ковкие под ковкими

Идут своими клетками.

По порядку все стоит.

Вот природы Алфавит.

Располагая элементы по возрастанию их атомных масс, Менделеев заметил. Что резкое изменение свойств при переходе от галогена к щелочному металлу и уменьшение основных свойств при переходе от щелочного металла к щелочно-земельному периодически повторяется. Оказалось, что и формы и соединений элементов также периодически повторяются Li2O, Na2O, K2O.

Все это дало возможность Менделееву открытый им закон назвать законом периодичности и сформулировать следующее:

«Свойства простых тел, а также формы и свойства соединений находятся в периодической зависимости величины атомных весов элементов».

Вокруг периодического закона вскоре же после его открытия развернулась острая длительная дискуссия. Отразившаяся на душевном состоянии Менделеева.

Сторонников у него сначала было очень мало, даже среди русских химиков. Оппонентов же много, особенно в Германии и Англии: это были химики, не признававшие роли теории, они мыслили эмпирически (один источник познания, нет теории). К ним относились Зинин, Бунзен (Герм.), Нильсон и Петерсон(Швеция).

Открытие периодического закона позволило Менделееву дать блестящий образец научного предвидения. В 1870 г. он предсказал существование трех еще неизвестных тогда элементов, которые назвал Экасилицием, ЭкаAl, Экабором. Для них предназначались пустые клетки в периодической системе. Менделеев суме правильно определить и важнейшие свойства новых элементов.

Был четвертый ряд нарушен.

Элемент не обнаружен.

Элемент не обнаружен,

Тот, что в этом месте нужен.

Но напрасно беспокойство.

Существует где- то он!

«Я найду сначала свойства,

И поможет мне закон!»

Удельный вес назвал и цвет,

Летуч на воздухе иль нет,

Как плавится, в чем растворим.

Законом пользуясь своим,

Три элемента предсказал,

Как будто их в глаза видал!..

Быть может, раз в тысячелетье

Свершить подобное дано.

Но мир открытья не заметил,

Иль не поверил, все равно.

И кто- то говорил по свойски:

«Забудь об этой ерунде!

Как можно обнаружить свойства

Веществ, не найденных нигде!»

Но настал момент, когда началось признание периодического закона. Первый учебник по неорганической химии на основании периодического закона написал в Петербурге Рихтер (1874 г.).Этим он помог его признанию. Но решающее значение имели открытия трех предсказанных Менделеевым элементов.

Однажды оснью 1875 г., когда Д.И.Менделеев просматривал Доклады Парижской Академии наук, взгляд его упал на сообщение Лекока де Буабодрана об открытии нового элемента, названного им галлием. Менделеев лихорадочно прсматривал статью. Сомнений не было - свойства вновь открытого элемента были очень похожими на предсказанные Менделеевым свойства эка-алюминия. Но французский ученый указал вес галлия- 4,7, а по вычислениям Менделеева получалось 5,9.

Менделеев послал во Францию «Заметку по поводу открытия галлия», настаивая на своих данных.

Вот как- то раз узнали ученые всех стран Металл чудесный галлий

(В честь Франции назвали)

Открыл Буабодран.

Довольный и счастливый

Рассматривал металл,

Но писем из России никак не ожидал.

Он взял письмо, прочел его.

От русского ученого?!

- Ошибся я! Слыхали?!-

Француз был удивлен.-

В глаза не видел Галлий,

А свойства знает он!

Вес высчитал удельный

Точней, чем я стократ

Какой- то Менделеев

Еще 5 лет назад!-

Глаза его сверкали,

Топорщились усы,

Но вот металл свой Галлий,

Он бросил на весы!..

Производя повторные измерения удельного веса, получил значение 5,94.

Менделеев был прав. Буабодран познакомился со статьей Менделеева о периодическом законе и лишь после этого полностью осознал значение своего открытия, тем самым он подтвердил справедливость периодического закона Д.И. Менделеева.

В 1875 г. Лекок де Буабодран, ничего не знавший о работах Менделеева, открыл новый металл, назвав его галлием.

Ответ в Россию мчится:

«Прекрасная таблица!

Я Вами восхищен!

Проверен мной практически

Закон Периодический,

И я категорически

Приветствую закон!»

Это был первый триумф Периодического закона, вызвавший большой интерес к трудам Д.И. Менделеева. Ученый мир был ошеломлен тем, что предсказание Менделеевым свойств экаалюминия оказалось таким точным. И Периодический закон начинает утверждаться в химии, переходя из гипотезы в строго доказанную истину.

В 1879 г. Нильсон В Швеции открыл скандий, в котором воплотился экабор.

В 1886 г. Винклер открыл германий, предсказанный Менделеевым как экасилиций.

У химиков переполох!

Ведь галлий был одним из трех,

Предсказанных заранее…

И следом, как из-под земли,

Вдруг скандий в Швеции нашли,

На свет германий извлекли

(естественно в Германии).

Менделеев включил присланные ему портреты Лекока де Буабодрана, Нильсона и Винклера в общую рамку, озаглавив её «Укрепители Периодического закона».

Этот закон и теперь остается самым важным законом химии. Он позволяет разобраться в огромном многообразии явлений, с которыми мы встречаемся в природе.

Потом дополнилась таблица.

Узнали новые частицы.

Прославят, подтвердят Закон

Открытья будущих времен.

Д.И. Менделеев был разносторонним ученым. Он является автором более 500 печатных трудов в разных областях. Его научные исследования в химии, физике, метрологии, воздухоплавании, экономике и т.д. тесно связаны с развитием производительных сил России.

Весть о смерти великого ученого всколыхнула всю русскую общественность. Похороны были торжественными. Нескончаемые вереницы людей тянулись по улицам к Волкову кладбищу. Над траурной процессией возвышался огромный транспарант, на котором огромными буквами была изображена Периодическая система. Она трепетала в порывах северного ветра и походила на громадную птицу, несущую имя великого ученого в бессмертие. менделеев открытие периодический закон

В честь Д.И. Менделеева в России учреждена золотая медаль. Эта награда считается одной из самых престижных в мировой химии. Она присуждается за выдающиеся работы по химии. Ежегодно 27 января, в день рождения ученого, в Петербурге происходит торжественное заседание, на котором представляют авторов лучших работ по химии и награждают их медалью имени Д.И.Менделеева. Имя ученого присвоено Российскому химическому обществу.

В знак признания приоритета великого русского химика Д.Менделеева химическому элементу с порядковым номером 101 было дано название «Менделевий».

Когда Д.И.Менделееву говорили, что он гений, ученый отвечал: «Трудился всю жизнь - потому и гений».

Размещено на Allbest.ru

...