Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

Цель урока: раскрыть смысл периодического закона и изучить закономерности периодической  системы химических элементов.

В период становления науки химии ученые пытались привести в систему сведения об известных к тому времени нескольких десятков химических элементов. Эта проблема увлекла и Д.И. Менделеева. Он искал закономерности и взаимосвязи, которые бы охватывали все элементы, а не только часть из них. Менделеев считал важнейшей характеристикой элемента массу его атома. Проанализировав все известные к тому времени сведения о химических элементах и расположив их в порядке возрастания их атомных масс, в 1869 году он сформулировал периодический закон.

Формулировка закона: свойства химических элементов, простых веществ, а также состав и свойства соединений находятся в периодической зависимости от значения атомных масс.

К моменту формулировки периодического закона еще не было известно строение атома и существования элементарных частиц. Также впоследствии было установлено, что от атомных масс свойства вещества не зависят, как это предполагал Менделеев. Хотя, не обладая этими сведениями, Д. И. Менделеев не сделал в своей таблице ни единой ошибки.

После открытия Мозли, который установил экспериментально, что заряд ядра атома совпадает с порядковым номером химического элемента, указанным Менделеевым в его таблице, в формулировку его закона внесли изменения.

Основные понятия:

1. Порядковый номер химического элемента— номер, данный элементу при его нумерации. Показывает общее число электронов в атоме и число протонов в ядре, определяет заряд ядра атома данного химического элемента.
2. Период– химические элементы, расположенные в строчку (периодов всего 7). Период определяет количество энергетических уровней в атоме.

Малые периоды (1 – 3) включают только s- и p- элементы (элементы главных подгрупп) и состоят из одной строчки; большие (4 – 7) включают не только s- и p- элементы (элементы главных подгрупп), но и d- и f- элементы (элементы побочных подгрупп) и состоят из двух строчек.

3. Группы– химические элементы, расположенные в столбик (групп всего 8). Группа определяет количество электронов внешнего уровня для элементов главных подгрупп, а так же число валентных электронов в атоме химического элемента.

Главная подгруппа (А) – включает элементы больших и малых периодов (только s- и p- элементы).

Побочная подгруппа (В) – включает элементы только больших периодов (только d- или f- элементы).

4. Относительная атомная масса (A_r) – показывает, во сколько раз данный атом тяжелее 1/12 части атома ¹²С, это безразмерная величина (для расчётов берут округлённое значение).
5. Изотопы– разновидность атомов одного и того же химического элемента, отличающиеся друг от друга только своей массой, с одинаковым порядковым номером.

структуры внешней валентной электронной оболочки.

Основные положения

1. В периоде слева направо:

1) Относительная атомная масса – увеличивается

2) Заряд ядра – увеличивается

3) Количество энергоуровней – постоянно

4) Количество электронов на внешнем уровне — увеличивается

5) Радиус атомов – уменьшается

6) Электроотрицательность – увеличивается

Следовательно, внешние электроны удерживаются сильнее, и металлические (восстановительные) свойства ослабевают, а неметаллические (окислительные)  усиливаются.

2. В группе, в главной подгруппе сверху вниз:

1) Относительная атомная масса – увеличивается

2) Число электронов на внешнем уровне – постоянно

3) Заряд ядра – увеличивается

4) Количество энергоуровней – увеличивается

5) Радиус атомов — увеличивается

6) Электроотрицательность – уменьшается.

Следовательно, внешние электроны удерживаются слабее, и металлические (восстановительные)  свойства элементов усиливаются, неметаллические (окислительные)  — ослабевают.

3. Изменение свойств летучих водородных соединений:

1)      в группах главных подгруппах с ростом заряда ядра прочность летучих водородных соединений уменьшается, а кислотные свойства их водных растворов усиливаются (основные свойства уменьшаются);

2)      в периодах слева направо кислотные свойства летучих водородных соединений в водных растворах усиливаются (основные уменьшаются), а прочность уменьшается;

3)      в группах с ростом заряда ядра в главных подгруппах валентность элемента в  летучих водородных соединениях не изменяется, в периодах слева направо уменьшается от IV до I.

4. Изменение свойств высших оксидов и соответствующих им гидроксидов (кислородсодержащие кислоты неметаллов и основания металлов):

1)      в периодах слева направо свойства высших оксидов и соответствующих им гидроксидов изменяются от основных через амфотерные к кислотным;

2)      кислотные свойства высших оксидов и соответствующих им гидроксидов с ростом заряда ядра в периоде усиливаются, основные уменьшаются, прочность уменьшается;

3)      в группах главных подгруппах у высших оксидов и соответствующих им гидроксидов с ростом заряда ядра прочность растёт, кислотные свойства уменьшаются, основные усиливаются;

4)      в группах с ростом заряда ядра в главных подгруппах валентность элемента в высших оксидах не изменяется, в периодах слева направо увеличивается от I до VIII.

5. Завершенность внешнего уровня – если на внешнем уровне атома 8 электронов (для водорода и гелия 2 электрона)
6. Металлические свойства– способность атома отдавать электроны до завершения внешнего уровня.
7. Неметаллические свойства— способность атома принимать электроны до завершения внешнего уровня.
8. Электроотрицательность– способность атома в молекуле притягивать к себе электроны
9. Семейства элементов:

Щелочные металлы (1 группа «А») – Li, Na, K, Rb, Cs, Fr

Галогены (7 группа «А») – F, Cl, Br, I

Инертные газы (8 группа «А») – He, Ne, Ar, Xe, Rn

Халькогены (6 группа «А») – O, S, Se, Te, Po

Щелочноземельные металлы (2 группа «А») – Ca, Sr, Ba, Ra

10. Радиус атома– расстояние от ядра атома до внешнего уровня.

Домашнее задание:

Определить группу и период следующих химических элементов:

К, Mg, O, H, S, Na, Mn, Si, Ba, Li, Ag, He, Ca, Cl, Fe

Например: N — 2 период, 5 группа