Презентация на тему: "Презентация по химии "Периодический закон и Периодическая система химических элементов" (11 класс)"

Периодический закон.
Периодическая система химических элементов
Д.И. Менделеева.
Гизбрехт Юлия Владимировна учитель химии и биологии МБОУ «Скальнинская средняя общеобразовательная школа»

Основные вопросы темы:
Работы учёных – предшественников.

Открытие Д.И.Менделеевым Периодического закона.

Предпосылки открытия периодического закона Д.И.Менделеевым.
К середине XIX века было 63 элемента.
Классификация Берцелиуса.
1816 г. «Триады Деберейнера».
1862 г. «Спираль Шанкуртуа».
1864 г. Таблица Мейера.
1865 г. «Октавы Ньюлендса».

До Дмитрия Ивановича Менделеева было предпринято около 50 попыток классифицировать химические элементы.
Большинство учёных пытались выявить связь между химическими свойствами элементов и их соединений и атомной массой.

Но ни одна попытка не привела к созданию СИСТЕМЫ:
отражающей взаимосвязь элементов;
выявляющей природу сходства и различия элементов.

Йёнс Якоб Берцелиус
Йёнс Якоб Берцелиус родился 20 августа 1779 в на юге в Швеции в семье директора школы.  
Химией Йёнс Якоб Берцелиус увлёкся только в двадцатилетнем возрасте.
По окончании гимназии поступил в Упсальский университет.
В 1804 году получил степень доктора медицины и занял должность адъюнкта медицины и фармации в медицинской высшей школе в Стокгольме.
В 1807 году стал профессором этой высшей школы, а с 1810 — профессором химии и фармации Каролинского института.
В 1832 году оставил кафедру в институте и занялся составлением учебников и обзоров по химии.

Рис 1.

Ввёл простую и понятную систему химических символов: для обозначения элемента им была принята первая буква его латинского или греческого названия, иногда за ней следовала еще одна буква;
Н – Hidrogenium - водород
O – Oxigenium - кислород
Au – Aurum - золото и т.д.

Разделил все элементы на металлы и неметаллы на основе различий в свойствах образованных ими простых веществ и соединений.
Таким образом в системе отразил всего две группы элементов, которые были велики и содержали значительно отличающиеся друг от друга элементы.
Переходные свойства элементов вносили путаницу в такую систему.
Классификация была неудачной.

1816 г. «Триады Деберейнера».

Иоган Вольфганг Деберейнер – немецкий химик в 1816 г. сформулировал «Закон Триад»
Разделил элементы по три на основе сходства свойств образованных ими веществ и по среднему значению масс.
Но в его классификацию не вошли все известные на то время элементы.
Рис 2.

Натрий Na - 23,00
Калий K - 39,1
Литий Li - 6,94

Фосфор P - 31,04
Мышьяк As - 74,96
Сурьма Sb - 121,8
Кальций Ca - 40,07
Стронций Sr - 87,63
Барий Ba - 137,37

Сера S - 32,06
Селен Se - 79,2
Теллур Te - 127,5

Триады подтвердили взаимосвязь атомных масс и свойств элементов.

1862 г. «Спираль Шанкуртуа».

Александр Эмиль 
Бегье де ШАНКУРТУА 
- профессор Парижской высшей школы;
в своих трудах впервые отразил периодичность свойств элементов;
работа осталась без внимания.
Рис 3.

Рис 4.
Попытался объединить все элементы на основе их атомных весов, расположив элементы на винтовой линии под углом 45° на поверхности цилиндра.
Параллельно основанию цилиндра были проведены линии, отвечающие значениям атомных весов от 0 до 128.
Направляющая окружность цилиндра была разделена на 16 частей (в соответствии с атомным весом кислорода, который был принят за 16).
При таком расположении сходные элементы часто попадали на одну и ту же вертикальную прямую.
Так, на одной линии оказались S, Se, Те, а также Li, Na, К.

Однако было и много отклонений в сходстве элементов, находящихся на одной вертикальной линии.


Рис 5.
Рис.4 –спираль Шанкуртуа, изображение подлинника;
Рис.5. – современное схематичное изображения принципа классификации Шанкуртуа.

1864 г. Таблица Мейера.

Несколько попыток систематизации элементов предпринял в 60-е годы XIX века.
Рис 6.
Немецкий химик Юлиус Лотар Мейер родился в семье врача в маленьком городке Фареле в провинции Ольденбург. 

В 1864 г. Мейер опубликовал работу "Современные теории химии", в которой привёл свою первую таблицу, в которой 42 элемента (из 63) были размещены в соответствии с их валентностями и атомными массами.
В 1870 г. в "Анналах химии и фармации" появилась статья Мейера "Природа химических элементов как функция их атомного веса". Основанием для проведённой Мейером систематизации явилось соотношение между атомными весами и атомными объёмами элементов, имеющее вид периодической функции.
В своей таблице 1870 г. Мейер в основном правильно расположил элементы (оставив и пустые места!), однако не применял своих результатов ни для исправления атомных весов, ни для предсказания свойств не открытых ещё элементов.
 Лондонское королевское общество в 1882 г. присудило золотые медали имени Дэви совместно Менделееву и Мейеру с формулировкой "За открытие периодических соотношений атомных весов".

Таблицы
Майера

1864 год



1870 год

Рис 8.
Рис 7.

1865 г. «Октавы Ньюлендса».
Рис 9.

Джон Александр Рейна Ньюлендс — английский химик.
Родился в Лондоне 26 ноября 1837 г. 
В начале 1864 г. Ньюлендс прочёл анонимную статью, автор которой утверждал, что атомные веса большинства элементов с большей или меньшей точностью кратны восьми.
Мнение анонимного автора было ошибочным, однако Ньюлендс решил продолжить исследования в этой области. Он составил таблицу, в которой расположил все известные элементы в порядке увеличения их атомных весов.

В статье, датированной 20 августа 1864 г., он отметил, что  в этом ряду наблюдается периодическое появление химически сходных элементов.
Пронумеровав элементы (элементы, имеющие одинаковые веса, имели и один и тот же номер) и сопоставив номера со свойствами элементов, Ньюлендс сделал вывод: «Разность в номерах наименьшего члена группы и следующего за ним равна семи; иначе говоря, восьмой элемент, начиная с данного элемента, является своего рода повторением первого, подобно восьмой ноте октавы в музыке»

Спустя год, 18 августа 1865 г., Ньюлендс опубликовал новую таблицу элементов, назвав её «законом октав», который формулировался следующим образом: «Номера аналогичных элементов, как правило, отличаются или на целое число семь, или на кратное семи; другими словами, члены одной и той же группы соотносятся друг с другом в том же отношении, как и крайние точки одной или больше октав в музыке».
Публикации Ньюлендса, подобно другим (довольно многочисленным) попыткам нахождения всякого рода закономерностей среди атомных весов элементов, не привлекли особого внимания. 

Таблица Ньюлендса, 1864 г.
Рис 10.

Важнейший вклад в систематизацию элементов внёс русский химик 
Дмитрий Иванович Менделеев
Рис 11.
27 января (8 февраля) 1834 г. –
20 января (2 февраля) 1907 г.
Русский химик родился в Тобольске в семье директора гимназии. Во время обучения в гимназии Менделеев имел весьма посредственные оценки, особенно по латинскому языку. В 1850 г. он поступил на отделение естественных наук физико-математического факультета Главного педагогического института в Петербурге.

В марте 1869 г. представил Русскому химическому обществу периодический закон химических элементов, изложенный в нескольких основных положениях:
1.  Элементы, расположенные по возрастанию их атомного веса, представляют явственную периодичность свойств;
2.  Сходные по свойствам элементы имеют или близкие атомные веса (Ir, Pt, Os), или последовательно и однообразно увеличивающиеся (K, Rb, Cs);
3.  Сопоставление элементов или их групп по величине атомного веса отвечает их т.н. атомности;
4.  Элементы с малыми атомными весами имеют наиболее резко выраженные свойства, поэтому они являются типическими элементами;
5.  Величина атомного веса определяет характер элемента;
6.  Следует ожидать открытия ещё многих неизвестных элементов, например, сходных с Al или Si, с паем (атомной массой) 65-75;
7.  Величина атомного веса элемента может быть иногда исправлена, если знать аналоги данного элемента. Так, пай Te должен быть не 128, а 123-126.

В том же 1869 г. вышло и первое издание учебника "Основы химии", в котором была приведена первая периодическая таблица Менделеева.

Рис 12.

В конце 1870 г. Менделеев доложил РХО статью "Естественная система элементов и применение её к указанию свойств неоткрытых элементов", в котором предсказал свойства неоткрытых ещё элементов – аналогов бора, алюминия и кремния (соответственно экабор,экаалюминий и экасилиций).

Расположение в периодической таблице элементов, известных в 1870 г. Зелёным цветом показаны ячейки, соответствующие элементам, свойства которых предсказывал Д. И. Менделеев
Рис 13.

В 1871 г. Менделеев в итоговой статье "Периодическая законность химических элементов" дал формулировку Периодического закона: "Свойства элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел стоят в периодической зависимости от атомного веса. Тогда же Менделеев придал своей периодической таблице классический вид 
Рис 14.

В связи с периодической таблицей химических элементов часто поднимается вопрос о приоритете, который по-разному рассматривается в отечественной и зарубежной литературе.
В российских источниках подчёркивается определяющая роль Менделеева и обычно отрицается существенный вклад Мейера в создание периодической системы элементов.
Большинство зарубежных историков химии считают, что все обсуждаемые выше таблицы 1860-х годов можно считать периодическими.
Обычно (и вполне обоснованно) утверждается, что Шанкуртуа, Ньюлендс, Одлинг, Мейер и Менделеев независимо друг от друга пришли к идее периодичности, причём наибольший вклад в развитие идеи внесли Менделеев и Мейер.
Следует упомянуть, что Лондонское королевское общество в 1882 г. присудило золотые медали имени Дэви совместно Д. И. Менделееву и Л. Мейеру с формулировкой "За открытие периодических соотношений атомных весов"; в 1887 г. этой награды был удостоен ещё и Дж. Ньюлендс.

Медаль Дэви, вручённая Д. И. Менделееву в 1882 г
Рис 15.
Следует упомянуть, что Лондонское королевское общество в 1882 г. присудило золотые медали имени Дэви совместно Д. И. Менделееву и Л. Мейеру с формулировкой "За открытие периодических соотношений атомных весов"; в 1887 г. этой награды был удостоен ещё и Дж. Ньюлендс.

Особая заслуга Менделеева состоит в том, что он не просто расположил элементы в определённом порядке, но представил эти закономерности как общий закон природы.
При этом роль Менделеева в зарубежной историографии химии никоим образом не принижается, а напротив, подчёркивается, что введение термина "периодичность", формулировка периодического закона и предсказание свойств неоткрытых элементов являются его исключительной заслугой.

Формулировка Дмитрием Ивановичем Менделеевым периодического закона и построение периодической таблицы означали лишь начало развития учения о периодичности свойств элементов.
Предсказания Менделеева вначале были встречены с известным скепсисом; лишь после того, как были открыты предсказанные элементы, и обнаружено совпадение их реальных свойств с предсказанными, периодический закон был признан в качестве одного из фундаментальных законов химии.

“Читая Менделеева”

Другого ничего в природе нет
Ни здесь, ни там, в космических глубинах:
Все – от песчинок малых до планет –
Из элементов состоит единых.
Как формула, как график трудовой,
Строй Менделеевской системы строгой.
Вокруг тебя творится мир живой,
Входи в него, вдыхай, руками трогай.
Ты знаешь газ легчайший водород
В соединении с кислородом – это
Июньский дождь от всех своих щедрот,
Сентябрьские туманы на рассветах.
Кипит железо, серебро, сурьма
И темнобурые растворы брома,
И кажется вселенная сама
Одной лабораторией огромной.











Тут мало оптикой поможешь глазу.
Тут – мысль пытливая всего верней.
Пылинку и увидишь-то сразу-
Глубины мирозданья скрыты в ней.
Будь то вода, что поле оросила,
Будь то железо, медь или гранит,-
Все страшную космическую силу,
Закованную в атомы, хранит.
Мы не отступим,
мы пробьем туда дорогу
Туда, где замкнут мирозданья круг,-
И, что приписывалось раньше богу,
Все будет делом наших грешных рук!

Степан Щипачев