Таблица химических элементов Мейера

Классификация химических элементов

На данном уроке дана подробная историческая справка о попытках классификации химических элементов учеными-химиками, формируется представление о структуре периодического закона химических элементов Д.И. Менделеева, подчеркивается значение этого закона для химической науки.

I. Классификация химических элементов

Триады Дёберейнера

По­пыт­ки клас­си­фи­ка­ции хи­ми­че­ских эле­мен­тов на­ча­лись за­дол­го до от­кры­тия Д.И.Мен­де­ле­е­вым пе­ри­о­ди­че­ско­го за­ко­на. Есте­ство­ис­пы­та­те­ли в на­ча­ле XIX стал­ки­ва­лись с боль­ши­ми труд­но­стя­ми в этом на­прав­ле­нии, по­то­му что хи­ми­че­ских эле­мен­тов было из­вест­но всего 63, а атом­ные массы были опре­де­ле­ны для них неточ­но.

Три­а­ды Дё­бе­рей­не­ра

В 1829 году немец­кий химик И.В.Дё­бе­рей­нер за­ме­тил, что неко­то­рые сход­ные по своим свой­ствам эле­мен­ты можно объ­еди­нить по три в груп­пы. Он на­звал их три­а­да­ми.

Сущ­ность дан­ной клас­си­фи­ка­ции за­клю­ча­ет­ся в сле­ду­ю­щем: в каж­дой три­а­де есть сред­ний эле­мент, масса атома ко­то­ро­го будет равна сред­ней ариф­ме­ти­че­ской массе двух край­них эле­мен­тов.

На­при­мер, рас­смот­рим первую три­а­ду: Li, Na, K.

Их атом­ные массы со­от­вет­ствен­но равны 7, 23, 39.

Си­сте­ма клас­си­фи­ка­ции И.В.Дё­бе­рей­не­ра ока­за­лась несо­вер­шен­ной. Неко­то­рые три­а­ды не со­дер­жа­ли тех эле­мен­тов, ко­то­рые были бы по­хо­жи с ними по хи­ми­че­ским свой­ствам.

Так, на­при­мер, три­а­да, со­дер­жа­щая S, Se, Te, не со­дер­жа­ла кис­ло­ро­да O.

Ошиб­ка И.В.Дё­бе­рей­не­ра за­клю­ча­лась в том, что он огра­ни­чил себя по­ис­ком трой­ствен­ных со­ю­зов, т.е. триад.

Но И.В.Дё­бе­рей­нер был пер­вым из есте­ство­ис­пы­та­те­лей, ко­то­рый свя­зал свой­ства хи­ми­че­ских эле­мен­тов с их атом­ны­ми мас­са­ми. Все даль­ней­шие по­пыт­ки клас­си­фи­ка­ции хи­ми­че­ских эле­мен­тов ос­но­вы­ва­лись на связи масс ато­мов с их хи­ми­че­ски­ми свой­ства­ми.

Спираль Шанкурту

В се­ре­дине XIX века по­яви­лось много работ уче­ных, ко­то­рые пы­та­лись клас­си­фи­ци­ро­вать хи­ми­че­ские эле­мен­ты. Фран­цуз­ский гео­лог и химик А.Э. Шан­кур­туа в 1862 году пред­ло­жил свою клас­си­фи­ка­цию хи­ми­че­ских эле­мен­тов.

Рис. 1. Спи­раль Шан­кур­туа

Он рас­по­ло­жил все из­вест­ные к тому вре­ме­ни хи­ми­че­ские эле­мен­ты в по­ряд­ке воз­рас­та­ния их атом­ных масс, а по­лу­чен­ный ряд нанес на по­верх­ность ци­лин­дра, по линии ис­хо­дя из его ос­но­ва­ния под углом 45° к плос­ко­сти ос­но­ва­ния, так на­зы­ва­е­мая зем­ная спи­раль. Рис.1.

После раз­вер­ты­ва­ния этого ци­лин­дра ока­за­лось, что на вер­ти­каль­ных ли­ни­ях, па­рал­лель­ных оси ци­лин­дра, на­хо­дят­ся хи­ми­че­ские эле­мен­ты со сход­ны­ми хи­ми­че­ски­ми свой­ства­ми. Так на одну вер­ти­каль по­па­да­ли Li, Na, K; а также Be, Mg, Ca. Кис­ло­род, сера, тел­лур. Недо­стат­ком спи­ра­ли Шан­кур­туа было то, что в вер­ти­каль­ную груп­пу хи­ми­че­ских эле­мен­тов по­па­да­ли не име­ю­щие ни­че­го сход­но­го с ними хи­ми­че­ские эле­мен­ты. Так в груп­пу ще­лоч­ных ме­тал­лов, по­па­дал мар­га­нец. А в груп­пу кис­ло­ро­да и серы, по­па­дал титан.

Октавы Ньюлендса

В 1865 году 18 ав­гу­ста ан­глий­ский уче­ный Дж.А.Нью­лендс рас­по­ло­жил хи­ми­че­ские эле­мен­ты в по­ряд­ке воз­рас­та­ния их атом­ных масс. В ре­зуль­та­те он за­ме­тил, что каж­дый вось­мой эле­мент на­по­ми­на­ет по свой­ствам пер­вый эле­мент. Най­ден­ную за­ко­но­мер­ность, он на­звал за­ко­ном октав по ана­ло­гии с семью ин­тер­ва­ла­ми му­зы­каль­ной гаммы.Рис.2.Закон октав он сфор­му­ли­ро­вал сле­ду­ю­щим об­ра­зом:

Рис. 2. Ок­та­вы Нью­ленд­са

«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».

Он рас­по­ло­жил эле­мен­ты по семь в груп­пы. Таким об­ра­зом, он за­ме­тил, что вер­ти­каль­ные ряды, по­лу­чен­ные после та­ко­го рас­по­ло­же­ния, вклю­ча­ют в себя эле­мен­ты, схо­жие по своим хи­ми­че­ским свой­ствам. Дж.А. Нью­лендс был пер­вым, кто со­от­нес атом­ные массы хи­ми­че­ских эле­мен­тов и их хи­ми­че­ские свой­ства и при­сво­ил каж­до­му эле­мен­ту по­ряд­ко­вый номер. Но все же в его таб­ли­це не было сво­бод­ных мест. Он огра­ни­чил себя семью клет­ка­ми в каж­дом пе­ри­о­де,и неко­то­рые клет­ки ему при­ш­лось по­ме­стить по несколь­ко эле­мен­тов. По­это­му на­уч­ный мир от­нес­ся скеп­ти­че­ски к его от­кры­тию.

В 1864 году ан­глий­ский химик У. Од­линг опуб­ли­ко­вал таб­ли­цу, в ко­то­рой эле­мен­ты были раз­ме­ще­ны, со­глас­но их атом­ным весам и сход­ствам хи­ми­че­ских свойств. Но он не дал ни­ка­ких ком­мен­та­ри­ев к своей ра­бо­те, и она не была за­ме­че­на.

Таблица химических элементов Мейера

Рис. 3. Таб­ли­ца хи­ми­че­ских эле­мен­тов Мей­е­ра

В 1870 году по­яви­лась пер­вая таб­ли­ца немец­ко­го хи­ми­ка Ю.Л. Мей­е­ра под на­зва­ни­ем «При­ро­да эле­мен­та, как функ­ция их атом­но­го веса». В неё были вклю­че­ны 28 эле­мен­тов, раз­ме­щен­ные в 6 столб­цов, со­глас­но их ва­лент­но­сти. Ю.Л. Мейер на­ме­рен­но огра­ни­чил число эле­мен­тов в таб­ли­це, чтобы под­черк­нуть за­ко­но­мер­ные из­ме­не­ния атом­ной массы в рядах сход­ных эле­мен­тов. Рис. 3.Сход­ные эле­мен­ты рас­по­ла­га­ют­ся в вер­ти­каль­ных рядах таб­ли­цы. Неко­то­рые ячей­ки Ю.Л. Мейер оста­вил неза­пол­нен­ны­ми.

Составить конспект § 50(продолжить фразы) в рабочей тетради:

Тема урока:…

В основу своей классификации химических элементов Д.И. Менделеев положил….

Номер, который получает элемент в порядке возрастания …., называют…, или ….

Свойства химических элементов:

1. В ряду от лития Li до фтора F с возрастанием…..наблюдается…..

Т.е. ряд начинается …., а заканчивается….

2. С возрастанием относительных атомных масс от лития Li до С валентность в соединениях с кислородом…..

3. В ряду металлические свойства….., а неметаллические….

4. Начиная с Калия…. Только в этом ряду(периоде) находится….

Располагая элементы в порядке возрастания относительных атомных масс, Д.И. Менделеев наблюдал….

Периодический закон Д.И. Менделеева: …..

 

Д/з: стр. 176 Задача 3 (оформить правильно и решить через количество вещества), тестовые задания 1-3.

Задачи (1 – решают ученики с нечётным номером в списке журнала, 2 – решают чётные номера в списке журнала, 3 – решают все ученики):

1. Какой объем водорода выделится при нормальных условиях, если растворить алюминий массой 10,8 г в избытке соляной кислоты?

2. В избытке серной кислоты растворили магний массой 6 г. Какой объем водорода, измеренный при нормальных условиях, выделится при этом?

 

Mg + 2HCl = MgCl2 + H2
n = m/M = V/Vм
n(Mg) = 6/24 = 0,25 моль = n(H2)
V(H2) = 0,25*22,4 = 5,6 л

 

3. Какую массу фосфора надо сжечь для получения оксида фосфора (V) массой 7,1 г? Дано: m(P2O5)=7,1 г.
Найти: m(Р) =?
Решение: записываем уравнение реакции горения фосфора и расставляем стехиометрические коэффициенты.
4P+ 5O2 = 2P2O5
Определяем количество вещества P2O5, получившегося в реакции.
ν(P2O5) = m(P2O5)/ М(P2O5) = 7,1/142 = 0,05 моль.
Из уравнения реакции следует, что ν(P2O5)= 2•ν(P), следовательно, количество вещества фосфора, необходимого в реакции равно:
ν(P2O5)= 2•ν(P) = 2• 0,05= 0,1 моль.
Отсюда находим массу фосфора:
m(Р) = ν(Р) • М(Р) = 0,1• 31 = 3,1 г.

 Тестовые задания:

 

1. ослабевают.

2. усиливаются.

3. фтор, бром, фосфор, фтор.