Учебное пособие: Методика викладання хімії в середній школі

Що таке молекула? Моле́кула — здатна до самостійного існування найменша частинка простої або складної речовини, що має її основні хімічні властивості, які визначаються її складом та будовою.

Що таке атом? А́том — найменша частинка з якої складається та чи інша річ, речовина чи система і яку в даній науковій теорії зручно розглядати як неподільну.

Потрібно виконати ще три індивідуальні завдання, результатами яких ми скористаємося декілька пізніше, а саме: оформити на дошці характеристики натрію, алюмінію і сірки по ПСХЕ.7 хв

Основна частинаДо 60-х рр. XIX ст було відомо близько 60 хімічних елементів, і багато вчених стали замислюватися над їх систематизацією. Наприклад, німецький хімік І.В.Деберейнер складав «тріади» з схожих по властивостях елементів: литий–натрий–калий, дуже активні метали сріблисто-білого кольору, мимоволі окислюються на повітрі, взаємодіють з водою з виділенням водню і утворенням лугу; хлор–бром–йод, сильні окислювачі, молекули їх двухатомны.

Французький хімік А.Е.Б. де Шанкуртуа склав «спіраль життя», розташувавши відомі хімічні елементи по спіралі, описаній довкола циліндра так, щоб схожі по властивостях елементи виявилися один під одним.

Англійський хімік Дж.А.Р.Ньюлендс запропонував «закон октав» – він дуже любив музику, вважав, що в природі все підвладно музичній гармонії і подібне у властивостях хімічних елементів повинно повторюватися, як в музичній октаві, через сім елементів на восьмому. Ньюлендс розташував хімічні елементи в порядку зростання атомної ваги (маси) так, щоб схожі по властивостях елементи знаходилися один під одним. Його система зовні схожа на менделеевскую, і Ньюлендс намагався довести власний пріоритет у відкритті періодичної системи. Схожа на менделеевскую і система елементів німецького хіміка Л.Ю.Мейера, що спирався в систематизації не лише на зростання атомної ваги і подібність властивостей, але і на валентність.

У чому ж корінна відмінність періодичної системи хімічних елементів Д.І.Менделєєва від систематизацій інших хіміків?

Визначаючи місце хімічного елементу в системі, Дмитро Іванович спирався на всі відомі на той час властивості елементів і їх з'єднань. Він виписував все відомо про елемент і його з'єднання на окремі картки і аналізував різні варіанти взаємного розташування хімічних елементів, враховуючи весь комплекс їх властивостей. На відміну від інших хіміків він передбачив існування ще невідомих тоді науці хімічних елементів і залишив для них порожні місця – всього 12. Для трьох хімічних елементів Менделєєв детально передбачив їх властивості. Він назвав ці елементи «экаалюминий», «экабор» і «экасилиций» (приставка «ека» означає «подібний»).

Які події сприяли визнанню періодичного закону?

Перш за все це відкриття тих елементів, існування і властивості яких були передбачені Д.І.Менделєєвим. У 1875 р. молода французька спектроскопія П.Е.Лекок де Буабодран виділив з мінералу, здобутого в Піренейських горах, новий елемент, названий їм галієм. Властивості галію збіглися з властивостями «экаалюминия». У 1879 р. шведський хімік Л.Ф.Нільсон відкрив елемент скандій, властивості якого збіглися з властивостями «экабора». У 1886 р. німецький хімік К.А.Вінклер відкрив елемент германій – «экасилиций».

Періодичний закон піддався двом дуже серйозним перевіркам «на міцність». Перша з них пов'язана з відкриттям інертних газів. Для інертних газів в періодичній системі місця передбачено не було, але відповідно до своїх властивостей вони утворили в ній додаткову, «нульову» групу. Перший з інертних газів, гелій, був спочатку відкритий методом спектрального аналізу в спектрі сонячних протуберанців (1868), і лише опісля більше 25 років інертні гази були виділені з повітря англійськими фізиками і хіміками Дж.У.Релєєм і У.Рамзаєм.

Друге випробування виявилося ще серйознішим, оскільки ставило під сумнів саму основу періодичності – атомну масу. У 1913 р. англійський радіохімік Фредерік Содді, вивчаючи радіоактивний розпад, відкрив існування елементів з однаковими властивостями, але різною атомною масою. Як називаються такі елементи?

Ізотопи

Какова современная модель строения атома? Какие ученые внесли вклад в ее создание?

Завдяки дослідам Ернеста Резерфорда по розсіюванню а-часток золотою фольгою в 1913 р. затвердилася планетарна модель будови атома: у центрі – позитивно заряджене ядро, розміри якого в ~100 000 разів менше розмірів атома, а довкола ядра по кругових орбітах обертаються негативно заряджені електрони. Сумарний заряд електронів збігається із зарядом ядра, тому атом в цілому электронейтрален. Відповідно до постулатів Н.Бора електрони можуть знаходитися лише на дозволених (стаціонарних) орбітах. Знаходячись на стаціонарній орбіті, електрон енергію не випромінює. Під час переходу електрона з однієї стаціонарної орбіти на іншу відбувається виділення або поглинання енергії.

Експериментально визначаючи частоти рентгенівських випромінювань атомів, учень Резерфорда англійський фізик Генрі Мозлі встановив лінійну залежність квадратного кореня з цих частот від атомних (порядкових) номерів хімічних елементів. Згідно ж гіпотезі А. ван ден Брука (1913) порядкові номери хімічних елементів дорівнюють зарядам ядер атомів. Заряд ядра атома хімічного елементу визначається кількістю протонів в ядрі атома. Так визначився фізичний сенс порядкового номера – не лише положення хімічного елементу в періодичній системі, але і заряд ядра його атома, число протонів в ядрі і загальне число електронів в атомі.

У 1932 р. англійський фізик-експериментатор Ч.Дж.Чедвік і радянський фізик-теоретик Д.Д.Іваненко практично одночасно прийшли до виводу про існування усередині атомних ядер ще одного вигляду часток – нейтронів з масою, приблизно рівній масі протона, але що не мають заряду. Як визначити кількість нейтронів в ядрі атома?

З атомної маси відняти порядковий номер елементу.

Як пояснити з позицій теорії будови атома існування ізотопів?

Мають однаковий заряд ядра, тобто однакове число протонів в ядрі, але різне число нейтронів і, отже, різну атомну масу.

Який фізичний сенс номера періоду в періодичній системі хімічних елементів Д.І.Менделєєва?

Число енергетичних рівнів в атомі хімічного елементу.

Що таке періоди в періодичній системі хімічних елементів Д.І.Менделєєва?

Горизонтальні ряди хімічних елементів, розташованих в порядку зростання атомних мас, що починаються лужними металами і що закінчуються інертними газами.

Якими бувають періоди в періодичній системі хімічних елементів Д.І.Менделєєва?

Малі і великі. Малі періоди – перший (два елементи), другий і третій (по вісім елементів). Останні періоди – великі, тобто складаються з двох лав елементів. У парних рядах великих періодів знаходяться лише метали, в їх атомах, окрім лужних і лужно-земельних металів, заповнюються не зовнішні енергетичні рівні, а

d- і f-подуровни передзовнішніх енергетичних рівнів, тому металеві властивості «згасають» повільно. Непарні ряди великих періодів починаються металами, але не лужними, потім металеві властивості різко слабшають, неметалічні посилюються до галогенів.

Що таке групи?

Вертикальні ряди хімічних елементів з однаковою електронною конфігурацією валентних електронів.