Тема: « Периодический закон и периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева и строение атома»
Урок№1(7) по теме: Открытие Д.И. Менделеевым Периодического закона.
Периодический закон в формулировке Д.И. Менделеева.
Цель урока: Образовательная- рассмотреть на примере открытия Периодического закона основные этапы становления научной теории вообще; предпосылки, формулирование обобщения, ее дальнейшее развитие. Повторить основные закономерности горизонтальной, вертикальной и диагональной зависимости свойств химических элементов и образуемых ими веществ в Периодической системе, дать представление о значении Периодического закона и Периодической системы для развития науки, промышленности.
Задачи обучающие:
-формировать умения характеризовать состоятельность попыток классификации химических элементов.
-личностные качества Д.И. Менделеева.
-основные положения, на которые опирался ученый в своем открытии.
-развивать умения объяснять основные закономерности горизонтальной, вертикальной и диагональной зависимости свойств химических элементов и образуемых ими веществ.
-приводить формулировку Периодического закона Д.И. Менделеева
- знать структуру Периодической системы.
-приводить доказательства справедливости Периодического закона.
Познавательные: формировать умения устанавливать причинно-следственные связи, построение логической цепочки рассуждений, осуществление сравнения на примере свойств химических элементов, проводить синтез, обобщение при работе с карточками химических элементов.
Регулятивные : формирование умения устанавливать целеполагание, планировать деятельность, контролировать и выполнять действия.
Коммуникативные: планирование сотрудничества с учителем и сверстниками, умение с достаточной полнотой выражать свои мысли.
Личностные: формирование нравственно-этического оценивания содержания: воспитание патриотизма, уважения к истории своей страны.
Оборудование: различные формы и варианты Периодической таблицы, портреты Д.И. Менделеева в разные годы, «химиков-предшественников» и «химиков- укрепителей закона», компьютерная презентация. , карточки с символами химических элементов.
Ход урока
I.Организационный момент: приветствие, учет посещаемости.
II.Основная часть
1.Актуализация знаний опорных знаний
Понятие о химическом элементе и знание его характеристик.
Фронтальная беседа:
- что такое химический элемент?
- в каких формах он может существовать? ( в виде одиночного атома, простого и сложного вещества)
- на какие группы делят простые и сложные вещества? (металлы и неметаллы, оксиды, основания, кислоты, соли)
- приведите примеры существования химического элемента водорода в виде различных форм (одиночные атомы в космосе, водород и вода).
- какие вы знаете количественные характеристики атомов? (валентность и относительная атомная масса)
- что такое валентность ? (это число одинарных ковалентных химических связей, которые атом образует с другими атомами)
- что показывает атомная масса? (она показывает во сколько раз масса данного атома больше массы 1/12 атома углерода)
-что показывает степень окисления (условный заряд атома в соединении, который возник бы на атоме, если бы электронные пары, которыми он связан с другими атомами в соединении, перешли к более электроотрицательным атомам)
Почему атомы обладают определенными количественными характеристиками?
(закон природы).
2.Изучение новой темы
Девиз на слайде:
«Закон есть высшее проявление человеческой мудрости, использующее опыт людей на благо общества» (Джонсон.)
Какой закон по праву считается одним из величайших научных открытий XIXвека?
(Периодический закон)
А что такое «закон? (выражает общие существенные отношения между явлениями одного рода)
Мир сложен.
Он полон событий, сомнений,
И тайн бесконечных, и смелых догадок.
Как чудо Природы ,Является гений
И в хаосе этом находит порядок.
О каком гении идет речь?
(Д.И. Менделеев, установивший связь между качественной и количественной характеристикой и создавший систему химических элементов)
Всякая система-это целостное единство частей(элементов), находящихся в тесной связи друг с другом.
Что вам известно об открытии Периодического закона и создании Периодической таблицы?
О приснившейся Периодической таблице элементов.
Свои соображения о Периодической системе элементов Д. И. Менделеев очень долго не мог представить в виде ясного обобщения, строгой и наглядной системы. Как-то после трёхдневной напряжённой работы он прилёг отдохнуть и забылся сном. Потом он рассказывал: «Ясно вижу во сне таблицу, где элементы расставлены, как нужно. Проснулся, тотчас записал на клочке бумаги и заснул опять. Только в одном месте впоследствии оказалась нужной поправка». А. А. Иностранцев, приблизительно в тех же словах воспроизводя рассказанное ему самим Д. И. Менделеевым, видел в этом феномене «один из превосходных примеров психического воздействия усиленной работы мозга на ум человека». Этот рассказ породил массу наукообразных толкований и мифов. В то же время, сам учёный, на вопрос репортёра «Петербургского листка» о том, как родилась мысль о периодической системе, отвечал: «…Не пятак за строчку! Не так, как вы! Я над ней, может, двадцать пять лет думал, а вы полагаете: сидел, и вдруг пятак за строчку, пятак за строчку, и готово…!
Неужели никто из видных химиков того времени не пытался обратить внимание на существование закономерностей в изменении свойств элементов связав их с атомной массой?
I.Предпосылки открытия Периодического закона Д.И. Менделеева
Многие ученые занимались поиском классификации химических элементов, находились в равных условиях, имели одни и те же предпосылки.
На момент открытия Периодического закона в химии сложилась следующая ситуация с классификацией химических элементов. Было известно и описаны состав и свойства многочисленных соединений 63 элементов. Многие ученые в мире пытались классифицировать элементы.
Объяснение работ предшественников Д. Менделеева, демонстрация слайдов, работа в таблице
Отметьте в таблице + и – стороны классификации предшественников
ученый принцип классификации _ +
Берцелиус Металлы и неметаллы 2гр, амфот.эл. неизвестно?
Деберейнер 4 триады Только 4 триады Связь между атомными массами и свойствами
Спираль Шанкуртуа Элементы по спирали На мысль не обратили внимание Периодичность свойств элементов
Октавы Ньюлендса В порядке возрастания атомных масс, выделение отрезков октав. Не нашлось место еще не открытым элементам ,не удалось объяснить закономерность Мысль о повторяемости свойств между 8 элементами
Таблица Мейера В порядке возрастания атомных масс Только 27 элементов Повторяемость свойств элементов
1.1Классификация Берцелиуса Й.Я. ( шведского химика, президента королевской шведской академии наук, ввел современные обозначения знаков химических элементов, научные исследования охватывают все главные проблемы общей химии)
Демонстрация слайда
Разделил все элементы на металлы и неметаллы на основе различий в свойствах образованных ими соединений и простых веществ. Металлам соответсвуют основные оксиды и основания, а неметаллам кислотные и кислоты.
Почему классификация оказалась неудачной? Как вы думаете?
(наличие амфотерных соединений вносило путаницу, групп было две и они включали значительно отличающиеся друг от друга элементы)
1.2 Триады ДеберейнераИ.В.9немец.химик) разделил элементы на триады на основе сходства в свойствах образуемых ими веществ, так чтобы величина относительной атомной массы была равна среднему значению двух крайних .(слайд)_
Пример триад : Li,Na,K. Ar (Na) = (7+39):2=23
Какая мысль подтверждена была в этой классификации? (связь между атомными массами и свойствами)
1.3 Профессор Парижской высшей школы А. Бегъе де Шанкуртуа предложил располагать элементы по спирали образующийся по цилиндру в порядке возрастания атомных масс.
Демонстрация спирали Шанкуртуа .(слайд)
Что хорошо заметно на одной и той же вертикальной линии?
(появилась мысль о периодичности, но никто на нее не обратил внимание)
1.4 В 1865 году американский химик Д.А.Р. Ньюлендс пытался расположить известные элементы в порядке возрастания атомных масс и обнаружил посмотрите на изображениеи отметьте, что увидел ученый? слайд
«Закон октав». Почему ученый так назвал?
1.5 Таблица немецского исследователя Мейера.Поместил в порядке возрастания атомных масс 27 элементов,судьба остальных была неясной.(слайд)
Обсуждение записи в тетради.
1.6 Еще одной предпосылкой открытия Периодического закона был международный съезд химиков в г.Карлсруэ в 1860г (. Демонстрация слайда)
На нем были окончательно утверждены понятия атом, молекула, атомный вес. Именно это понятие как атомный вес Д.И. Менделеев положил в основу своей классификации.(слайд)
До Менделеева было предпринято около 50 попыток классификации элементов.
Ни одна из попыток не привела к созданию системы, отражающей взаимосвязь элементов и отражающей природу их сходства и различия.
.
2.Открытие Периодического закона
Почему же не одному из них не удалось открыть Периодический закон? Подумайте
2.1 Д.И. Менделев (1834-1907г) личностные качества ученого ( демонстрация слайда)
2.2В основу своей классификации химических элемента Менделеев положил два постоянных признака: величину атомной массы и свойства. Выписав на карточки все известные элементы и их соединения в порядке возрастания атомных масс обнаружил, что при этом наблюдается периодичность в изменении свойств элементов. .Сопоставив сведения о свойствах, ученый составил естественные группы элементов ,сходных между собой. Даже у элементов несходных групп имеются общие признаки. Близки по значению атомные массы фтора и натрия -следовательно можно поставить их рядом.
Так Д. И . Менделеев объединил естественные группы элементов в единую систему.
Для того чтобы лучше понять явлении периодичности, которое открыл
Д.И. Менделеев, давайте смоделируем Периодическую систему с помощью карточек.
2.3Выполнение лабораторного опыта «Моделирование Периодической системы»
Инструктивная карта для выполнения опыта
Перемешайте карточки, а затем расположите карточки 20 элементов в порядке возрастания атомной массы .
1 Как меняются свойства элементов при переходе от лития до фтора?
2.Найдите сходный по свойствам с литием элемент, расположите его под литием.
3.Расположите сходные элементы, начиная с 12-го друг под другом в порядке возрастания атомных масс.
4.Как меняются свойства элементов?
5.В каких местах можно ряд элементов разделять на отрезки? (резкое изменение свойств)
6.Что будет стоять после активного неметалла хлора?
7.Как изменяется высшая валентность элементов в оксидах и их характер.
9.Как меняются свойства гидроксидов элементов IIпериода?
10.Как изменяются кислотно-основные свойства оксидов и гидроксидов элементов следующего периода?
11.Что происходит со свойствами при переходе от одного периода к другому?
Наблюдаемый характер изменения свойств элементов и их соединений при увеличении атомных масс является периодическим изменением. Это периодическое изменение свойств элементов и их соединений называется периодической зависимостью.
Д.И. Менделеев обнаружил, что свойства элементов меняются линейно в пределах совокупностей-монотонно возрастают или убывают, а затем повторяются вновь.
На основании наблюдений Д.И. Менделеев сформулировал Периодический закон, который звучит .? (сформулировать самостоятельно)
«Свойства химических элементов и образованных ими веществ находятся в периодической зависимости от их относительных атомных масс»
Дата рождения великого закона 1.03.1869г.
Кроме рассмотренной горизонтальной периодичности есть еще и вертикальная
2.4 Работа с карточками.
1.Расположите карточки элементов со сходными свойствами в порядке возрастания атомных масс в вертикальные столбцы.
2.Как меняются свойства элементов?
3.Как изменяются свойства соединений: оксидов, гидроксидов, прочность водородных соединений?
(с ростом порядкового номера усиливаются металлические свойства, усиливается основный характер оксидов и гидроксидов, уменьшается прочность водородных соединений, увеличиваются их кислотные свойства)
В Периодической системе можно проследить еще диагональную зависимость.
2.5Давайте проследим диагональную зависимость работая с Периодической системой.
Диагональная периодичность связана с тем, что нарастание неметаллических свойств в периодах уравновешивается эффектом увеличения металлических свойств в группах сверху вниз.Li похож на Mg во всем, что отличает его от натрия, B больше напоминает Si, чем Al. Какую диагональ элементов вы можете выделить?
Лучше всего диагональную зависимость характеризует диагональ B-Si-As- Te -At, которая условно делит элементы на металлы и неметаллы или диагональ C-P-Se-I.
Две диагонали: Al-Ge-Sb и Zn-In- Pb состоят из элементов, оксиды и гидроксиды обладают амфотерными свойствами.
На самом деле Менделеев не первый, кто создал периодическую таблицу элементов, и не первый, кто предположил периодичность химических свойств элементов. Достижением Менделеева было определение периодичности и на её основе составление таблицы элементов. В результате, используя периодичность таблицы, было возможным определить все физические и химические свойства пропущенных элементов.
Именно учет всех видов периодичности позволил Д.И. Менделеву не только описать свойства еще неоткрытых элементов, но и указать пути их открытия, природные руды и соединения, из которых их можно получить. Были оставлены 29 пустых клеток с прочерками. Д.И. Менделеев предсказал 11 элементов и подробно описал три: экаалюминий (галий), экасилиций (германий),экабор (скандий)
4.История предсказания элемента№21скандия, №31галия, №32 германия.
Один известный философ (Ф.Энгельс) назвал открытие Менделеевым Периодического закона научным подвигом, подобно подвигу Леверье , открывшему Нептун. Почему так эмоционально характеризует философ открытие. Ведь подвиг-это смертельный риск во имя великой цели .
А чем рисковал Менделеев? Дискуссия, обсуждение мнений.
«Описаны мною были три элемента-писал Д.И. Менделеев в «Основах химии» -экабор, экаалюминий, экасилиций, и не прошло и 20 лет, как я имел величайшую радость видеть все три открытия и получившими имена от трех стран, где были открыты: галлия, скандия, германия.»
Галлий открыл(француз) Лекок де Буабодран, в 1875(демонстрация слайда ), скандий(швед) Нильсон в 1870г,слайд германий(немец) Винклер в 1886г.слайд По совету ученого Буабодран очистил образец галия и правильно определил его плотность. После открытия Виклер , открывший германий написал: «периодичность элементов уже не гипотеза, она стала фактом, и химическое исследование сделало шаг в царство познания»
В статье «Заметки по поводу открытия галия» (слайд)Д.И.Менделеев писал: « Эта статья показывает как мою научную смелость, так и мою уверенность в Периодическом законе. Все оправдалось. Это мое имя»
На основе закона и периодической системы Д.И. Менделеева были открыты благородные газы. Сейчас этот закон служит для открытия или искусственного получения химических элементов. Так элемент №114 должен быть похож на свинец ,а №118 похож на благородные газы.
5.Почему же Д.И. Менделееву удалось открыть Периодический закон?
Дискуссия, обсуждение мнений
Личностный фактор ученого черезвычайно высок. Характеристика Менделеева данная русским химиком Л.А. Чугаевым. (зачитать)
6. Менделеев был членом многих зарубежных академий и учёных обществ, но так и не стал членом родной Российской академии.
Обсуждение примера: награждение в 1882г.Менделева медалью Деви, и в 1887г эту же медаль получает Ньюлендс. Чем можно объяснить такую нелогичность Лондонского Королевского общества?
Иностранные учёные выдвигали Дмитрия Ивановича Менделеева на Нобелевскую премию в 1905, 1906 и 1907 годах Однако номинировали его только иностранцы. Члены Императорской академии наук при тайном голосовании неоднократно отвергали Статус премии подразумевал ценз: давность открытия — не более 30 лет. Но фундаментальное значение периодического закона получило подтверждение именно в начале XX века, с открытием инертных газов. В 1905 году кандидатура Д. И. Менделеева оказалась в «малом списке» — с немецким химиком-органиком Адольфом Байером, который и стал лауреатом. В 1906г Нобелевский комитет рассматривал две кандидатуры на соискание нобелевской премии Анри Муассан за открытие фтора и Менделева за открытие Периодического закона. Представьте себя Нобелевским комитетом. Кому бы вы вручили Нобелевскую премию? (обсуждение результатов) В 1906 году его выдвинуло ещё большее число иностранных учёных. Нобелевский комитет присудил Д. И. Менделееву премию, но Шведская королевская академия наук отказалась утвердить это решение. Лауреатом стал французский учёный А. Муассан — за открытие фтора.
Учёный удостоен медали Дэви Лондонского королевского общества (1882), медали Академии метеорологической аэростатики (Париж, 1884), Фарадеевской медали Английского химического общества (1889), медали Копли Лондонского королевского общества (1905) и многих других наград –(демонстрация слайдов)
В 1907 году было предложено «поделить» премию между итальянцем С. Канниццаро и Д. И. Менделеевым (русские учёные опять в его выдвижении не участвовали). Однако 2 февраля учёный ушёл из жизни.
Научный авторитет Д. И. Менделеева был огромен. Список титулов и званий его включает более ста наименований. Практически всеми российскими и большинством наиболее уважаемых зарубежных академий, университетов и научных обществ он был избран своим почётным членом. Тем не менее, свои труды, частные и официальные обращения он подписывал без указания причастности к ним: «Д. Менделеев» или «профессор Менделеев», крайне редко упоминая какие-либо присвоенные ему почётные звания.
В честь ученого назван химический элемент №101 открытый американскими химиками во главе с Т.Сиборгом в 1955г. Именем Менделеева назван химический элемент — менделевий. Полученный искусственно в 1955 году, элемент был назван в честь химика, который первым начал использовать периодическую систему элементов для предсказания химических свойств ещё не открытых элементов.
7.А какие места в нашем городе связанны с именем Д.И. Менделеева?
Демонстрация слайдов
Адреса Д. И. Менделеева в Санкт-Петербурге
Мемориальная доска на здании Технологического института
• 1850 (август)—1855 — Университетская линия, Главный педагогический институт (размещался в одном здании с университетом) — ныне Университетская набережная, дом 7/9, Санкт-Петербургский государственный университет.
1861—1862 — Ждановская улица, дом 11/13, 2-й Кадетский корпус — Ждановская улица, дом 13, Военно-космическая академия имени А. Ф. Можайского;
1861—1864 — Обуховский проспект, дом 9, Корпус инженеров путей сообщения — Московский проспект, дом 9, Петербургский государственный университет путей сообщения;
1864—1865 — угол Загородного проспекта и Царскосельского проспекта, Технологический институт — Московский проспект, дом 26, Санкт-Петербургский государственный технологический институт
1866 (январь) — 1890 (август) — Университетская линия, главное здание университета — Университетская набережная, дом 7/9 — Санкт-Петербургский государственный университет;
Памятники Д. И. Менделееву Санкт-Петербург
Во дворе Технологического института — Московский проспект, 26/49. Скульптор М. Г. Манизер. Памятник открыт 28 ноября 1928 года[89]. У здания Палаты мер и весов (ныне ВНИИ метрологии им. Д. И. Менделеева) — Московский проспект, 19. Скульптор И. Я. Гинцбург. Памятник открыт 2 февраля 1932 года.
Во дворе Института экспериментальной медицины (НИИЭМ СЗО РАМН). Автор И. Ф. Безпалов. 1935
Мозаичная периодическая таблица элементов. 1935 г., худ. В. А. Фролов.
Закрепление изученного материала:
1.Что способствовало открытию Периодического закона?
2.Почему ни одному ученому не удалось открыть Периодический закон?
3.На какие исходные положения опирался Д.И. Менделеев?
4.Что обнаружил ученый в отличие от предшественников?
5.Какими периодическими закономерностями богата Периодическая система?
6.Какая из кислот является более сильной и почему: а) H2CO3и H3BO3 б )H3PO4 и H2SO4?
7.Какой из двух гидроксидов обладает более сильными основными свойствами: a) Al(OH)3 Mg(OH)2 б)LiOH Be(OH)2?
Домашнее задание.
|
