Периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева с позиций человека ХХI ХХI века Выполнили: учитель химии Романенко Галина Сергеевна ученицы 10. - презентация

1 Периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева с позиций человека ХХI ХХI века Выполнили: учитель химии Романенко Галина Сергеевна ученицы 10 «В» класса Широкова Елизавета Никитина Елена

2 Закон великий он открыл, Наш русский химик Менделеев, На много лет опередив Других известных корифеев. Его закон, как свет, большой Путь науке осветил, И мир живой и неживой Нам тайны атома раскрыл.

3 Цель исследования: подробное изучение материалов ученых о Периодической системе Менделеева.

4 Задачи исследования: систематизировать систематизировать знания о Периодической системе Д.И. Менделеева, изучение литературы по данному вопросу убедиться убедиться в возможности открытия новых элементов, изучая горизонтальную, вертикальную, диагональную и «звездную» периодичность доказать, доказать, что Периодическая система Д.И. Менделеева помогает открытию новых элементов провести провести исследовательскую работу по доказательству закономерностей изменения свойств соединений химических элементов в группе, периоде

5 Объект исследования: научное наследие Д.И. Менделеева. Предмет исследования: периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева. Область исследования: периодичность свойств химических элементов и их соединений.

6 Дмитрий Иванович Менделеев Дмитрий Иванович Менделеев родился 27 января 1834 года в селе Верхние Аремзяны неподалёку от Тобольска Дмитрий Иванович Менделеев родился 27 января 1834 года в селе Верхние Аремзяны неподалёку от Тобольска В 1855 году закончил физико- математический факультет Педагогического института в Санкт- Петербурге. В 1855 году закончил физико- математический факультет Педагогического института в Санкт- Петербурге блестяще защитил диссертацию «на право чтения лекций» «Строение кремнезёмных соединений» 1856 блестяще защитил диссертацию «на право чтения лекций» «Строение кремнезёмных соединений» В 1869 г. Опубликовал книгу "Основы химии», в которой была изложена открытая Менделеевым периодическая система элементов - одно из важнейших открытий в естествознании XIX века. В 1869 г. Опубликовал книгу "Основы химии», в которой была изложена открытая Менделеевым периодическая система элементов - одно из важнейших открытий в естествознании XIX века.

7 Первые попытки систематизации химических элементов до Д.И. Менделеева.

8 Классификация А. Лавуазье В классификацию входят не только чисто химические элементы, но и «флюиды»(свет, теплота), ряд оксидов. В классификацию входят не только чисто химические элементы, но и «флюиды»(свет, теплота), ряд оксидов. 4 класса: 4 класса: 1)газы и «флюиды» 2)неметаллы 3)металлы 4)«земли» (впоследствии- оксиды)

9 Триады Деберейнера и Ленсена В 1817 году ученый И. Деберейнер на основе сходства химической природы некоторых элементов расположил их в виде отдельных триад

10 Спираль-ось винта Шанкуртуа Шанкуртуа расположил известные ему 50 элементов по винтовой линии на поверхности цилиндра в зависимости от возрастания атомных масс элементов. Однако закономерность, повторяющая периодичность в начале (H, F, Cl; Li, Na, K) не прослеживается в конце, где вообще никакой аналогии нет (Fe, Al, B)

11 Таблицы Ньюлендса и Мейера

12 Ньюлендс, расположив известные в то время 62 элемента в порядке их эквивалентов, заметил, что каждый 8-й элемент повторяет свойства 1-го в каждом ряду

13 Л. Мейер обратил внимание на сходство свойств элемента по их атомности и оказался ближе всех к открытию Периодического закона. Кроме того, он заметил, что разности между относительными атомными массами соседних по каждому вертикальному столбцу сходных элементов отличаются на закономерно возрастающие числа: 16, 16, 45, 45, 90

14 Открытие Периодического закона Д.И. Менделеевым

15 Первый вариант таблицы элементов: 1) атомная масса элемента определяет его основной характер; 2) свойства элементов, расположенных по возрастанию атомных масс, меняются периодически.

16 Второй вариант системы элементов Менделеева 1)горизонтальные ряды элементов-аналогов в 1- ом варианте превратились в вертикальные, а вертикальные- в горизонтальные; 2)произошли уплотнения, сдваивание родственных рядов, тем самым образовалось 8 групп элементов. Номера групп указывают на высшую валентность.

17 Формулировка периодического закона: Химические свойства атомов, следовательно, и химические свойства образуемых ими простых и сложных веществ находятся в периодической зависимости от зарядов их ядер.

18 металлические свойства простых веществ, наиболее выраженные у щелочных металлов, ослабевают и сменяются неметаллическими, которые наиболее выражены у галогенов; металлические свойства простых веществ, наиболее выраженные у щелочных металлов, ослабевают и сменяются неметаллическими, которые наиболее выражены у галогенов; значение степени окисления атомов элементов в высших оксидах возрастает от +1 до +7 (+8 только для Os и Ru); значение степени окисления атомов элементов в высших оксидах возрастает от +1 до +7 (+8 только для Os и Ru); значение степени окисления атомов элементов в гидридах и в летучих водородных соединениях возрастает сначала от +1 до +3 и затем от -4 до -1 значение степени окисления атомов элементов в гидридах и в летучих водородных соединениях возрастает сначала от +1 до +3 и затем от -4 до -1 основные оксиды элементов начала периода сменяет амфотерный оксид и далее- кислотные, свойства которых усиливаются; основные оксиды элементов начала периода сменяет амфотерный оксид и далее- кислотные, свойства которых усиливаются; гидроксиды- основания через амфотерный гидроксид сменяются все более сильными кислотами. гидроксиды- основания через амфотерный гидроксид сменяются все более сильными кислотами. Изменения при горизонтальной периодичности:

19 Изменения при вертикальной периодичности: с ростом порядковых номеров усиливаются металлические свойства образуемых ими простых веществ и ослабевают неметаллические; с ростом порядковых номеров усиливаются металлические свойства образуемых ими простых веществ и ослабевают неметаллические; усиливается основный характер оксидов и гидроксидов; усиливается основный характер оксидов и гидроксидов; уменьшается прочность летучих водородных соединений и увеличиваются их кислотные свойства. уменьшается прочность летучих водородных соединений и увеличиваются их кислотные свойства.

20 Диагональная периодичность: Сходство в свойствах между простыми веществами и соединениями, образованных химическими элементами, расположенными по диагонали, объясняется тем, что нарастание неметаллических свойств в периодах слева направо приблизительно уравновешивается эффектом увеличения металлических свойств в группах сверху вниз.

21 Если объединить горизонтальную, вертикальную и диагональную периодичность, то можно получить «звездную периодичность» Si C N P As Ge Ga Al B

22 Открытие новых элементов периодической системы. Открытие новых элементов периодической системы. Md - менделевий, химический элемент III группы, элемент синтезирован Г. Сиборгом в 1955 году, атомный номер - 258,0986 Md - менделевий, химический элемент III группы, элемент синтезирован Г. Сиборгом в 1955 году, атомный номер - 258,0986 В настоящее время открыты 18 трансурановых элементов – это творение рук человеческих. В настоящее время открыты 18 трансурановых элементов – это творение рук человеческих. Синтез 113-го и 115-го элементов 15 сентября 2003 года Синтез 113-го и 115-го элементов 15 сентября 2003 года Открытие гг. первых искусственных элементов, нептуния и плутония, стало началом нового направления ядерной физики и химии. Открытие гг. первых искусственных элементов, нептуния и плутония, стало началом нового направления ядерной физики и химии. Был синтезирован 114-й элемент группой академика Ю.Ц. Оганесяна (США). Был синтезирован 114-й элемент группой академика Ю.Ц. Оганесяна (США). Российскими учеными были открыты элементы в таблице с атомарными номерами 112, 113, 114, 115, 116. Российскими учеными были открыты элементы в таблице с атомарными номерами 112, 113, 114, 115, 116.

23 Экспериментальное подтверждение закономерностей изменения свойств соединений химических элементов в периоде и группе

24 Диссоциация электролитов. Определение pH раствора

25 Водородный показатель (pH) Водородным показателем называется отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода в растворе: PH=-log[H ] К w [H ] [ОН ˉ ], [Н ] = [ОН ˉ ] =10 ˉ моль/л pH=-log1O ˉ =7 pOH=-log[OH ˉ ]=7 pKw= pH+ pOH=14 Если кислая среда [Н ] >[ОН ˉ ], [Н ] >10 ˉ, рН [ОН ˉ ], [Н ] >10 ˉ, рН<7 Если щелочная среда [Н ]<[ОН ˉ ], [Н ]<10 ˉ Если щелочная среда [Н ]<[ОН ˉ ], [Н ]<10 ˉ Так если рН=5 [Н ]=10 ˉ 5 моль/л, рОН=9, [ОН]=10 ˉ Так если рН=5 [Н ]=10 ˉ 5 моль/л, рОН=9, [ОН]=10 ˉ Если же [Н ]= 10 ˉ моль/л рН=8, рОН=6, [ОН ˉ ]=10 ˉ моль/л среда раствора щелочная.

26 Прибор для определения рН раствора электролитов: _ЭСК_ 10601/ °с, pHi=6.70, Е1=18 мВ

27 Методика работы: 1. Подготовить 1М растворы гидроксида натрия, гидроксида калия, азотной кислоты, фосфорной кислоты и 0,5 М раствор серной кислоты. 2. Настроить прибор для определения рН растворов электролитов, с помощью буферного раствора рН которого 6,8, на точные показания 3. По 50 мл исследуемых растворов налить в мерные стаканы и поочередно определить рН растворов, по показаниям прибора. 4. Следует обратить внимание, что после исследования каждого раствора с индикатора прибора капли раствора удаляются с помощью фильтровальной бумаги и промывается дистиллированной водой. Только после этого определяется рН следующего раствора.

28 Полученные результаты: Показатели lM NaOH 1М КОН 1M HNO 3 0,5М H 2 SO 4 IM H3PO4 рН ,471,222,8 [Н + ] 0,340,060,0016 [ОН ˉ] 0,0025О,1

29 Диссоциация щелочей КОН КОН К К +ОНˉ pH(NaOH) pH(NaOH) = 11,4 11,4 pOH(NaOH) pOH(NaOH) =14-11,4=2,6 [ОНˉ ]= 0,0025 моль/л рН(КОН) = 12,9 12,9 рОН(КОН) = 14-12,9=1,1 [ОНˉ ]= 0,1 моль/л Из данных показаний видно, что концентрация гидроксид-ионов в растворе гидроксида калия больше, чем в растворе гидроксида натрия. Это доказывает усиление основных свойств соединений химических элементов в группе.

30 Диссоциация кислот HNO 3 Н + NO 3 ˉ рН = 0,47[Н ] = 0,37 моль/л H 2 SO 4 2Н + SO 4 ² ˉ pH=1,22[Н ]=0,06 моль/л Т.к серная кислота диссоциирует по двум ступеням, для сравнения содержания ионов водорода в растворе, мы молярную концентрацию раствора уменьшили в 2 раза Н 3 РО 4 Н + Н 2 РО 4 ˉ рН=2,8 [Н ]=0,0016 моль/л Т.к фосфорная кислота в растворе диссоциирует в основном по первой ступени, для сравнения содержания ионов водорода в растворе, мы исследовали 1М раствор. Из данных показаний видно, что концентрация ионов Н в растворе Н З РО 4 меньше, чем в растворе HNO 3 и H 2 SO 4. Это доказывает уменьшение кислотных свойств кислородсодержащих соединений химических элементов в группе и усиление в периоде.

31 Вывод: проведённое исследование ещё раз убеждает нас в том, что существует закономерность изменения свойств химических элементов и их содержаний в группе и периоде. В группе усиливаются основные свойства, а в периоде они ослабевают.

32 Доказательства изменений кислотно- основных свойств соединений химических элементов в природе

33 Опыт 1: Исследование свойств гидроксида натрия и серной кислоты

34 К раствору гидроксида натрия прилили несколько капель раствора фенолфталеина, а затем по каплям раствора серной кислоты до исчезновения малиновой окраски раствора. 2NaOH + H 2 SO 4 Na 2 SO 4 + 2Н 2 О ОН ˉ + Н = Н 2 О Этот опыт доказывает основной характер NaOH и кислотный H 2 SO 4

35 Опыт 2: Получение гидроксида магния и изучение его свойств

36 К раствору хлорида магния прилили раствор NaOH. Выпал белый осадок Mg(OH) 2. MgCl2 + 2NaOH = Mg(OH) 2 + 2NaCl Mg² + 2OH ˉ = Mg(OH) 2 Осадок разделила на две пробирки. В одну пробирку прилила избыток гидроксида натрия - осадок не растворился, а в другую раствор серной кислоты - осадок растворился. Mg(OH) 2 + H 2 SO 4 = MgSO 4 + 2Н 2 О Mg(OH) 2 + 2Н = Mg² + 2Н 2 О. Этот опыт доказывает основный характер гидроксида магния, который в растворе практически не диссоциирует с образованием гидроксид-ионов.

37 Опыт 3: Получение гидроксида алюминия и исследование его свойств

38 К раствору хлорида алюминия по каплям прилила раствор гидроксида натрия. Выпавший осадок разделила на две пробирки: в одну добавила избыток раствора NaOH, a в другую раствор серной кислоты. Осадок растворился в двух пробирках: АlСl 3 + 3NaOHAl(OH) 3 + 3NaCl Аl³ + ЗОН ˉ = Аl(ОН) 3 Аl(ОН) 3 + NaOH (изб) Na[Al(OH) 4 ] Аl(ОН) 3 + ОН ˉ = [Аl(ОН) 4 ] ˉ 2Аl(ОН) 3 + 3H 2 SO 4 Al 2 (SO 4 ) 3 +6H 2 O 2Аl(ОН) 3 + ЗНАl³ +ЗН 2 О. Следовательно, гидроксид алюминия имеет амфотерный характер: проявляет основные и кислотные свойства. К раствору хлорида алюминия по каплям прилила раствор гидроксида натрия. Выпавший осадок разделила на две пробирки: в одну добавила избыток раствора NaOH, a в другую раствор серной кислоты. Осадок растворился в двух пробирках: АlСl 3 + 3NaOHAl(OH) 3 + 3NaCl Аl³ + ЗОН ˉ = Аl(ОН) 3 Аl(ОН) 3 + NaOH (изб) Na[Al(OH) 4 ] Аl(ОН) 3 + ОН ˉ = [Аl(ОН) 4 ] ˉ 2Аl(ОН) 3 + 3H 2 SO 4 Al 2 (SO 4 ) 3 +6H 2 O 2Аl(ОН) 3 + ЗНАl³ +ЗН 2 О. Следовательно, гидроксид алюминия имеет амфотерный характер: проявляет основные и кислотные свойства.

39 Вывод: На примере проведённого исследования мы ещё раз убедились, что у кислородсодержащих соединений (гидроксидов) химических элементов одного периода основные свойства уменьшаются, а кислотные усиливаются и обязательно должен быть амфотерный гидроксид.

40 Значение периодического закона: внастоящее время периодический закон выступает как теоретическое положение, которое воплощает в себе в обобщенном, подытоженном виде огромный опытный материал; выступает в роли критерия новых открытий и их толкований, новых гипотез и концепций, строящихся на основе новых эмпирических данных в порядке их объяснений; значение значение открытия Периодического закона и периодической системы элементов исключительно велико для развития науки, техники, философии.

41 Спасибо за внимание! =)