ТЕМА УРОКА – Первые попытки классификации химических элементов

[36] Древний обряд почитания колеса.

ТЕМА УРОКА – Первые попытки классификации химических элементов.

ТИП УРОКА – изучение нового материала.

ЦЕЛЬ УРОКА:

. Доказать учащимся необходимость классификации химических элементов и показать несовершенство доменделеевских классификаций химических элементов. Дать понятие амфотерности и переходных элементов.. Продолжить развитие умений: выделять главное, устанавливать причинно-следственные связи, вести конспект, проводить эксперимент, применять знания на практике.

. Показать исторический ход развития каждой науки от накопления фактов к их классификации. Показать и подчеркнуть двойственный характер химических элементов.

Ход урока:

В течение нескольких уроков Вы будете изучать один из важнейших законов природы – периодический закон. Вы узнаете, как он был открыт Д.И. Менделеевым, Вы научитесь, не заглядывая в книгу, предсказывать свойства химических элементов и их соединений.

Первая страница истории – доменделеевские попытки классификации химических элементов – это и есть страница нашего урока.

Запишите тему урока.

Девизом урока послужат слова профессора Петербургского университета Д.И. Менделеева:

«Мощь и сила науки, во множестве фактов, цель в обобщении этого множества и возведении их к началам… Собрание фактов и гипотез еще не наука, оно есть только преддверие, но преддверие, мимо которого нельзя войти в святилище науки. На этих преддвериях надпись – наблюдение, предположение, опыт».

Итак, начнем с Вами путь к преддверию открытия периодического закона. В истории развития периодического закона можно выделить три этапа: (проектируем на экран проектором)

Первый этап: XVIII-XIX Изучение, накопление фактов.

Второй этап: 1869 год – противоречие, возникшее между объемом эмпирических сведений о веществах и отсутствием упорядоченности сведений о веществах, достигает кульминационного момента.

Третий этап: XIX-XX вв. – дальнейшее развитие

Рассмотрим первый этап в истории развития закона.

Интересно отметить, познание любого закона природы исторически проходит три определенных этапа: единичное, особенное, всеобщее. Ступень единичного в познании химических элементов была пройдена к концу XVIII века. К этому времени было известно около 30 химических элементов. Накоплены сведения об отдельных свойствах уже известных отдельных химических элементах. Возникшее противоречие в науке между большим объемом фактического материала о веществах и отсутствием упорядоченности сведений вызвало появление многочисленных способов классификации химических элементов.

С середины 19 в. началось изучение и открытие химических элементов целыми группами, которые вскоре получили название “естественных групп”. Это стало достигаться тем, что химические элементы стали сопоставляться и сравниваться между собой, причем в одну группу включались только элементы, химически сходные друг с другом, и они резко обособлялись от всех остальных элементов как несходных с ними.

Однако дальше этих правильностей внутри отдельных групп химики не шли. Это была ступень познания особенности применительно к химическим элементам.

Рассмотрим, как проходило развитие теоретических воззрений на классификацию химических элементов. Коротко знакомимся с работами ученых.

В 1829 году немецкий ученый Деберейнер на основе химического сходства природы некоторых элементов располагает их отдельными триадами:

ЛИТИЙ – 6,94 КАЛЬЦИЙ – 40,07 ФОСФОР – 31,04

НАТРИЙ – 23,00 СТРОНЦИЙ – 87,63 МЫШЬЯК – 74,96

КАЛИЙ – 39,1 БАРИЙ – 137,37 ОЛОВО – 121,8

При этом он обнаруживает интересную математическую закономерность – масса атома среднего элемента в каждой триаде родственных элементов равна средне арифметической величине из масс атомов крайних.

Надо сказать, что классификация элементов по триадам занимала умы многих химиков и в последующее время. Стали появляться всё новые и новые триады родственных между собой элементов, и в 1857 году Ленсен укладывает почти все известные в этом году элементы в двадцать триад не без некоторой натяжки в отношении отдельных элементов.

Заслуга: четко сформулировал представления о естественных элементах.

Совершенно особое место в предистории занимают работы Дж.Ньюлендса (см. приложение 1). Этот английский ученый один из первых расположил все известные элементы по мере увеличения их атомных масс.

В августе 1864 года он отметил, что восьмой по счету элемент, начиная c любого повторяет свойства первого, подобно восьмой ноте в музыке.

Ньюлендс назвал эту закономерность “законом октав” и исходя из него попытался разбить все известные ему элементы на группы (октавы). Размещая элементы в октавах, Ньюлендс действовал очень произвольно, иногда он переставлял их, искусственно подгоняя под свою схему, иногда ставил на одно место два элемента, при этом он совершенно не учитывал возможности открытия новых элементов.

По общему мнению, попытка Ньюлендса явилась шагом в правильном направлении. Тем не менее к его классификации можно предъявить три следующие серьёзные претензии:

1.В ней не было места новым ещё не открытым элементам.

2.Система Ньюлендса не позволяла научно определять атомные массы, прогнозировать свойства элементов.

3.И, наконец, некоторые элементы представлялись неудачно помещенными: Si и Ti, P и Mn, S и Fe.

Однако заслуга английского ученого в том, что он впервые уловил явление периодичности изменения свойств химических элементов.

Таблица элементов иллюстрирующая ‘Закон октав” (см. приложение 2)

 

В 50-х годах 19-го века делаются попытки систематизации элементов по группамна основе того, что между атомными массами элементов в таких группах наблюдаются определённости, иногда довольно сложные математические закономерности.

Например: объёмное построение французского ученого Шанкуртуа (см. приложение 3). Он расположил около 50-ти элементов по винтовой линии на поверхности цилиндра, откладывая их на этой линии, соответственно их относительным атомным массам. Многие химически сходные элементы оказались в его построении расположенными друг под другом на вертикалях – образующих цилиндра. Интересно, из его витка впервые выявилось связь между водородом и галогенами, лишь недавно ставшая общепризнанной. Однако, эта подмеченная им так сказать, в зародыше периодичность не нашла развития в нижней половине цилиндра, где уже вообще ни о какой аналогии по вертикалям говорить не приходится.

Ближе к истине оказался немецкий химик Лотар Мейер. Он предложил таблицу, в которой все известные химические элементы были разбиты на шесть групп, согласно их валентности. В каждой из них находятся элементы, сходные по их атомности (валентности). В зту таблицу таблицу Мейер поместил всего 27 элементов, то есть меньше половины известных в то время. Расположение остальных элементов: B, Al, Cu, Ag и др.- оставалось неясным, а структура таблицы была неопределенной.

 

ВЫВОДЫ: Общее число попыток классификации элементов до М.И.Менделеева, считая варианты упомянутых таблиц, достигает пятидесяти. В них принимали участие ученые разных стран. Неко