Конспект урока периодическая система химических элементов менделеева. Периодический закон и периодическая система Д.И. Менделеева в свете строения атома. Повторение план-конспект урока по химии (9 класс) на тему. Изменение свойств элементов в периодах

Периодический закон Д.И. Менделеева и периодическая система химических элементов имеет большое значение в развитии химии. Окунемся в 1871 год, когда профессор химии Д.И. Менделеев, методом многочисленных проб и ошибок, пришел к выводу, что «… свойства элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел, стоят в периодической зависимости от их атомного веса». Периодичность изменения свойств элементов возникает вследствие периодического повторения электронной конфигурации внешнего электронного слоя с увеличением заряда ядра.

Современная формулировка периодического закона такова:

«свойства химических элементов (т.е. свойства и форма образуемых ими соединений) находятся в периодической зависимости от заряда ядра атомов химических элементов».

Преподавая химию, Менделеев понимал, что запоминание индивидуальных свойств каждого элемента, вызывает у студентов трудности. Он стал искать пути создания системного метода, чтобы облегчить запоминание свойств элементов. В результате появилась естественная таблица , позже она стала называться периодической .

Наша современная таблица очень похожа на менделеевскую. Рассмотрим ее подробнее.

Таблица Менделеева

Периодическая таблица Менделеева состоит из 8 групп и 7 периодов.

Вертикальные столбцы таблицы называют группами . Элементы, внутри каждой группы, обладают сходными химическими и физическими свойствами. Это объясняется тем, что элементы одной группы имеют сходные электронные конфигурации внешнего слоя, число электронов на котором равно номеру группы. При этом группа разделяется на главные и побочные подгруппы .

В Главные подгруппы входят элементы, у которых валентные электроны располагаются на внешних ns- и np- подуровнях. В Побочные подгруппы входят элементы, у которых валентные электроны располагаются на внешнем ns- подуровне и внутреннем (n — 1) d- подуровне (или (n — 2) f- подуровне).

Все элементы в периодической таблице , в зависимости от того, на каком подуровне (s-, p-, d- или f-) находятся валентные электроны классифицируются на: s- элементы (элементы главной подгруппы I и II групп), p- элементы (элементы главных подгрупп III — VII групп), d- элементы (элементы побочных подгрупп), f- элементы (лантаноиды, актиноиды).

Высшая валентность элемента (за исключением O, F, элементов подгруппы меди и восьмой группы) равна номеру группы, в которой он находится.

Для элементов главных и побочных подгрупп одинаковыми являются формулы высших оксидов (и их гидратов). В главных подгруппах состав водородных соединений являются одинаковыми, для элементов, находящихся в этой группе. Твердые гидриды образуют элементы главных подгрупп I — III групп, а IV — VII групп образуют а газообразные водородные соединения. Водородные соединения типа ЭН 4 – нейтральнее соединения, ЭН 3 – основания, Н 2 Э и НЭ — кислоты.

Горизонтальные ряды таблицы называют периодами . Элементы в периодах отличаются между собой, но общее у них то, что последние электроны находятся на одном энергетическом уровне (главное квантовое число n — одинаково).

Первый период отличается от других тем, что там находятся всего 2 элемента: водород H и гелий He.

Во втором периоде находятся 8 элементов (Li - Ne). Литий Li – щелочной металл начинает период, а замыкает его благородный газ неон Ne.

В третьем периоде, также как и во втором находятся 8 элементов (Na - Ar). Начинает период щелочной металл натрий Na, а замыкает его благородный газ аргон Ar.

В четвёртом периоде находятся 18 элементов (K - Kr) – Менделеев его обозначил как первый большой период. Начинается он также с щелочного металла Калий, а заканчивается инертным газом криптон Kr. В состав больших периодов входят переходные элементы (Sc - Zn) — d- элементы.

В пятом периоде, аналогично четвертому находятся 18 элементов (Rb - Xe) и структура его сходна с четвёртым. Начинается он также с щелочного металла рубидий Rb, а заканчивается инертным газом ксенон Xe. В состав больших периодов входят переходные элементы (Y - Cd) — d- элементы.

Шестой период состоит из 32 элементов (Cs - Rn). Кроме 10 d -элементов (La, Hf - Hg) в нем находится ряд из 14 f -элементов(лантаноиды)- Ce — Lu

Седьмой период не закончен. Он начинается с Франций Fr, можно предположить, что он будет содержать, также как и шестой период, 32 элемента, которые уже найдены (до элемента с Z = 118).

Интерактивная таблица Менделеева

Если посмотреть на периодическую таблицу Менделеева и провести воображаемую черту, начинающуюся у бора и заканчивающуюся между полонием и астатом, то все металлы будут находиться слева от черты, а неметаллы – справа. Элементы, непосредственно прилегающие к этой линии будут обладать свойствами как металлов, так и неметаллов. Их называют металлоидами или полуметаллами. Это бор, кремний, германий, мышьяк, сурьма, теллур и полоний.

Периодический закон

Менделеев дал следующую формулировку Периодического закона: «свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел, стоят в периодической зависимости от их атомного веса».
Существует четыре основных периодических закономерности:

Правило октета утверждает, что все элементы стремятся приобрести или потерять электрон, чтобы иметь восьмиэлектронную конфигурацию ближайшего благородного газа. Т.к. внешние s- и p-орбитали благородных газов полностью заполнены, то они являются самыми стабильными элементами.
Энергия ионизации – это количество энергии, необходимое для отрыва электрона от атома. Согласно правилу октета, при движении по периодической таблице слева направо для отрыва электрона требуется больше энергии. Поэтому элементы с левой стороны таблицы стремятся потерять электрон, а с правой стороны – его приобрести. Самая высокая энергия ионизации у инертных газов. Энергия ионизации уменьшается при движении вниз по группе, т.к. у электронов низких энергетических уровней есть способность отталкивать электроны с более высоких энергетических уровней. Это явление названо эффектом экранирования . Благодаря этому эффекту внешние электроны мене прочно связаны с ядром. Двигаясь по периоду энергия ионизации плавно увеличивается слева направо.

Сродство к электрону – изменение энергии при приобретении дополнительного электрона атомом вещества в газообразном состоянии. При движении по группе вниз сродство к электрону становится менее отрицательным вследствие эффекта экранирования.

Электроотрицательность — мера того, насколько сильно стремится притягивать к себе электроны связанного с ним другого атома. Электроотрицательность увеличивается при движении в периодической таблице слева направо и снизу вверх. При этом надо помнить, что благородные газы не имеют электроотрицательности. Таким образом, самый электроотрицательный элемент – фтор.

На основании этих понятий, рассмотрим как меняются свойства атомов и их соединений в таблице Менделеева.

Итак, в периодической зависимости находятся такие свойства атома, которые связанны с его электронной конфигурацией: атомный радиус, энергия ионизации, электроотрицательность.

Рассмотрим изменение свойств атомов и их соединений в зависимости от положения в периодической системе химических элементов .

Неметалличность атома увеличивается при движении в периодической таблице слева направо и снизу вверх . В связи с этим основные свойства оксидов уменьшаются, а кислотные свойства увеличиваются в том же порядке — при движении слева направо и снизу вверх. При этом кислотные свойства оксидов тем сильнее, чем больше степень окисления образующего его элемента

По периоду слева направо основные свойства гидроксидов ослабевают,по главным подгруппам сверху вниз сила оснований увеличивается. При этом, если металл может образовать несколько гидроксидов, то с увеличением степени окисления металла, основные свойства гидроксидов ослабевают.

По периоду слева направо увеличивается сила кислородосодержащих кислот. При движении сверху вниз в пределах одной группы сила кислородосодержащих кислот уменьшается. При этом сила кислоты увеличивается с увеличением степени окисления образующего кислоту элемента.

По периоду слева направо увеличивается сила бескислородных кислот. При движении сверху вниз в пределах одной группы сила бескислородных кислот увеличивается.

Категории ,

Тема: «Периодический закон и периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева »

Цель урока : а) познавательный аспект:

Проконтролировать степень усвоения ЗУН, сформированных на предыдущем уроке: составление схем строения атомов, составление графических и структурных формул элементов.

Обеспечить усвоение следующих основных знаний, входящих в содержание темы урока:

Определение понятий: «периодичность», «периодический закон»;

Характеристика структуры периодической системы;

Значение периодического закона.

3.Сформировать следующие специальные умения:

а) образовательный аспект:

Объяснение причины периодического изменения свойств химических элементов;

Установление физического смысла порядкового номера элемента, номера группы, номера периода, периодического закона;

Выявление закономерности изменения металлических и неметаллических свойств элементов в периодах и в группах

б) развивающий аспект:

Обеспечить, используя задания, требующие выполнения мыслительных операций различного уровня сложности, формирование самостоятельности суждений учащихся, интеллектуальных и учебно-коммуникативных умений и навыков:

Развитие речи (обогащение и усложнение словарного запаса, усложнение смысловой функции речи);

Формирование внимания, техники письма, чтения;

Формирование мыслительных операций (анализ и синтез, выделение главного и существенного, абстрагирование и конкретизация, сравнение и различение).

в) воспитывающий аспект:

Содействовать в ходе урока формированию научного мировоззрения учащихся:

Убеждённости в материальности мира путём раскрытия природы изучаемых явлений;

Понимание объективного характера изучаемого закона, возможности познания природы и использования этих знаний в научной и практической деятельности;

Установление причинно-следственных связей: состав - строение- свойства.

2.Осуществлять нравственное воспитание (патриотизм, интернационализм, товарищество, этические нормы поведения).

3.Формировать уважение к науке как к части культуры общества.

Ход урока:

Организационный этап.

Актуализация опорных знаний

(критерии оценивания – за каждый правильный ответ учащийся ставит себе «+» на полях в тетради)

1. Разминка . Знаки химических элементов (индивидуальная работа) /Слайд 1/

2. Укажите число протонов, нейтронов и электронов для следующих атомов: вариант 1 – азот, вариант 2 – кислород, вариант 3 – бор, вариант 4 – фтор.

3. Написать для этих же элементов электронные и структурные формулы.

4. Написать химические реакции и определить тип реакции (работа в микрогруппах)

Задание по карточкам. Метод – групповой.

Вариант 1

Вариант 2

Вариант 3

Вариант 4

К + Н 2 О =

СаО + НСI =

Zn + НСI =

Сu (ОН) 2 =

Na + Cl 2 =

BaO + H 2 SO 4 =

К + НNО 3 =

Са(ОН) 2 =

Ca + H 2 =

BaO + HCl =

Fe + H 2 SO 4 =

CaCO 3 =

Mg + Cl 2 =

СаO +H 2 SO 4 =

Na + H 2 SO 4

Fe(OH) 2 =

Формирование новых знаний

Тема: «Периодический закон и периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева» /Слайд 2/

(урок обобщения, повторения и систематизации материала)

Этап подготовки учащихся к активному и сознательному усвоению нового материала (сообщение темы урока, формулирование вместе с учащимися целей):

Какие цели сегодня на уроке мы будем преследовать? /Слайд 3/

а) усвоить новое понятие «Периодический закон»;

б) изучить структуру периодической системы;

в) установить связь периодического закона и периодической системы со строением атома;

г) оценить значение периодического закона.

Мотивация. Задачи урока: организация дальнейшей деятельности учащихся по изучению и усвоению нового материала (работа в составе четырёх групп с познавательными текстами с последующим комментированием материала по схеме-конспекту)

Алгоритм работы: /Слайд 4/

Соотнести информацию текста с соответствующим блоком опорного конспекта;

Ответить на вопросы, выполнить тестовые задания, обсудить ответы в группе;

Выбрать комментатора.

Новый материал

Ответы 1 группы /Слайд 5/

Учебный текст 1 группы: «Периодический закон»

Формируемые понятия: «периодичность», «периодический закон».

Задание: Дайте формулировку периодического закона, объясните понятие периодичность.

Вопросы: 1) Какое свойство элемента Д.И.Менделеев положил в основу классификации ХЭ? 2) Объясните выражение «Свойства элементов изменяются периодически»? Какие свойства элементов изменяются периодически?

Вопросы для вывода: а) Можно ли сказать, что периодический закон существует в природе реально? б) В чём заслуга Д.И. Менделеева?

Учебный текст 2 группы: «Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева» /Слайд 6/

Формируемые понятия: «Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева», «периоды», «группы», «главные и побочные подгруппы».

Задание: Объясните выражение «периодическая система – естественная классификация химических элементов, а таблица – графическое изображение периодического закона»?

Вопросы для вывода: Периодическая система и периодическая таблица - это одинаковые понятия?

Тесты 2 группы: /Слайд 7/

1. в 2. в 3. а 4. в 5. в 6. а

Учебный текст 3группы: «Периодический закон и периодическая система в свете учения о строении атома» /Слайд 8/

Формируемые понятия: «Физический смысл периодического закона», «№ периода», « № группы».

Задание: Дайте современную формулировку периодического закона. Почему заряд ядра (порядковый номер) является главной характеристикой элемента?

Вопросы для вывода: Почему наблюдается периодическая зависимость свойств элементов и образованных ими веществ от заряда ядра атома?

Тесты 3 группы: /Слайд 9/

1. а 2. в 3. г 4. в 5. а

Учебный текст 4 группы: « Значение периодического закона» /Слайд10/

Формируемые понятия: «Материальность, единство и познаваемость мира, взаимосвязь явлений».

Задание: Как вы понимаете выражение: «Закон, являясь инструментом познания, выполняет три функции: обобщающую, объясняющую, прогностическую»?

Вопросы для вывода: Какие факты доказывают научность открытого Д.И.Менделеевым закона?

Этап закрепления (Ответы на вопросы и тестовые задания, содержащиеся в учебных текстах)

Диагностическая работа /Слайд11/

1.Выберите схемы химических элементов:

1В. Второго периода 2В. Третьего периода

а)2е,8е б)2е,8е,5е в) 1е г)2е,8е,8е,1е

2.Выберите схемы элементов:

1В. Третьей группы 2В. Шестой группы

а)2 е, 8 е,6 еб)1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 в)1s 2 2s 1 г)1s 2 2s 2 2p 6

3.Наиболее ярко 1В. металлические 2В. неметаллические свойства выражены у: а)1s 2 2s 2 б)1s 2 2s 1 в) 1s 2 2s 2 2p 1 г) 1s 2 2s 2 2p 2

4.Причина 1В. Ослабление металлических свойств в периодах

2В. Усиления металлических свойств в группах:

а) увеличение числа ЭУ б) увеличение числа электронов на ВЭУ в) увеличение заряда ядра г) увеличение массы атома

Ответы:

1В 2В

1. а 1. б

2. б 2. а

3. б 3. г

4. б 4. а

Этап информирования учащихся о домашнем задании

Выводы по уроку: /Слайд 12/

ПЗ существует и действует в природе реально и независимо от сознания человека. Человек лишь открывает закон, т. е. познаёт связь явлений и выражает её в формулировке: « Свойства элементов и их соединений находятся в периодической зависимости от заряда ядра их атома»

Периодическая система - естественная классификация химических элементов. Периодическая таблица - графическое изображение периодического закона

Свойства элементов изменяются периодически, т.к. периодически изменяется число электронов на внешнем уровне их атомов

ПЗ - это не гипотеза, а научная теория, т.к. выполняет три основные функции: обобщающую, объясняющую и прогностическую

(ПСХЭ Д.И.Менделеева – единое целое, включающее в себя все химические элементы, т.к. у них общие черты строения атомов, общие свойства; ПЗ показывает взаимосвязь состава- строения- свойств; ПЗ позволяет предсказывать существование и свойства ещё неоткрытых элементов)

7. Рефлексия: /Слайд 13/

Продолжите фразу:

Сегодня на уроке я узнал ….

Теперь я могу ….

Было интересно ….

Знания, полученные сегодня на уроке, пригодятся …

Схема – конспект

Блок-1

ПЗ Д.И.МЕНДЕЛЕЕВА

Пришёл! 1.Д.И.Менделеев сравнил между собой все химические элементы.

2.За основу сравнения взял атомные массы.

Увидел! Повторение сходных элементов металлов и неметаллов через равные промежутки.

Победил! 1. Классифицировал все химические элементы, создав периодическую систему.

2.Сформулировал периодический закон: «Свойства элементов и их соединений находятся в периодической зависимости от заряда ядра их атома»

Блок 2 Как формула, как график трудовой

Строй менделеевской системы

Вокруг тебя творится мир

Входи в него, вдыхай, руками трогай!

С.Щипачёв

Периоды

(Горизонтальные ряды)

Малые(1,2,3) 1- 2 элемента, 2,3- по 8элементов,

Большие(4,5,6,7);. 4,5-по 18 элементов,

6-32 элемента,

7 незаконченный.

Слева направо металлические свойства убывают, а неметаллические усиливаются.

Группы

Главная Побочная

(элементы и малых и больших периодов)

(элементы только больших периодов)

Сверху вниз металлические свойства усиливаются, а не- металлические ослабевают.

труктура

Блок 3 ПЗ и ПСХЭ в свете учения о строении атома

Физический смысл:

Порядковый № = заряду ядра атома(Z )

№ периода = числу ЭУ (энергетических уровней)

№ группы = числу электронов на ВЭУ (внешнем энергетическом уровне)

Период: Z , число электронов на ВЭУ увеличивается, число ЭУ =const

Радиус атома уменьшается, притяжение электронов к ядру растёт

Группа:Z , число ЭУ, радиус атома увеличиваются, число электронов на ВЭУ=const притяжение электронов к ядру уменьшается

Металличность- отдача электронов

Неметалличность- присоединение

Блок 4 Значение ПЗ

ПЗ позволил: 1. Исправить атомные массы

2.Предсказать существование и свойства ещё неоткрытых элементов

ПЗ послужил толчком для развития атомной физики, геохимии, биохимии, химии космоса…

ПЗ подтвердил законы природы:

Единство и материальность мира

Познаваемость мира

Взаимосвязь явлений

«Мир сложен. Он полон событий, сомнений

И тайн бесконечных и смелых догадок.

Как чудо природы рождается гений

И в хаосе этом наводит порядок».

Учебный текст 1 «Периодический закон Д.И.Менделеева»

- Формируемые понятия : «периодичность», «периодический закон».

- Задание : Дайте формулировку периодического закона, объясните понятие периодичность.

- Вопросы: 1) Какое свойство элемента Д.И.Менделеев положил в основу классификации ХЭ? 2) Объясните выражение «Свойства элементов изменяются периодически»? какие свойства элементов изменяются периодически?

- Вопросы для вывода : а) Можно ли сказать, что периодический закон существует в природе реально? б) В чём заслуга Д.И. Менделеева?

К середине 19века било открыто более 60 химических элементов, У большинства которых были изучены физические и химические свойства. Открытие новых элементов и изучение свойств элементов и их соединений позволили, с одной стороны, накопить богатый фактический материал, а с другой – выявили необходимость его систематизации

Ни одна из попыток классификации не выявила основной закономерности в их расположении и, следовательно, не могла привести к созданию естественной системы, охватывающей все элементы и отражающей природу их сходства и различия.

За основу сравнения всех химических элементов Д.И.Менделеев взял фундаментальную количественную характеристику элемента- атомную массу.

Д.И.Менделеев расположил все известные элементы в порядке возрастания атомных масс:Li – Be – В – C – N – O – F – Ne – Na – Mg – Al – Si – P – S – Cl …

И обнаружил, что в полученном им естественном ряду элементов сходные элементы(Li – Na - щелочные металлы; F - Cl – типичные неметаллы «галогены») повторяются через правильные интервалы. Эта закономерность была названа Д.И.Менделеевым законом периодичности и сформулирована следующим образом:

Свойства простых тел, а также форма и свойства соединений химических элементов находятся в периодической зависимости от величины атомных масс элементов.

Д.И.Менделеев разбил естественный ряд на отрезки, которые начинались щелочным металлом, отрезки расположил друг под другом и получил систему химических элементов

Li – Be – В – C – N – O – F – Ne

Na – Mg – Al – Si – P – S – Cl

Это расположение отражало периодичность изменения свойств химических элементов.

Учебный текст 2 « Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева»

- Формируемые понятия : «Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева», «периоды», «группы», «главные и побочные подгруппы»

- Задание : Объясните выражение «периодическая система – естественная классификация химических элементов, а таблица – графическое изображение периодического закона»?

- Вопросы для вывода : Периодическая система и периодическая таблица - это одинаковые понятия?

1.В результате сопоставления свойств и атомных масс элементов Д.И. Менделеев пришёл к открытию ПЗ и на его основе - ПСХЭ, т.е. ПСХЭ реально существует в природе, является естественной классификацией химических элементов.

Таблица, которой мы пользуемся - это графическое изображение ПЗ. В настоящее время наиболее распространёнными формами таблицы являются короткая и длинная. Короткая форма таблицы была разработана Д.И. Менделеевым в 1870 году, её называют классической. (Первый вариант, предложенный в 1869 году, имел длинную форму т. е. в ней периоды располагались одной строкой). В школе изучают короткую форму таблицы. Какова же её структура?

2. Периоды - горизонтальные ряды элементов, в пределах которых свойства элементов изменяются последовательно. Периоды делятся на малые (1период-2 элемента; 2,3 периоды - по 8 элементов) и большие (4,5 периоды- по 18 элементов; 6 период- 32 элемента; 7 период- незаконченный)

Во всех периодах с увеличением порядкового номера элемента (СЛЕВА НАПРАВО) металлические свойства убывают, а неметаллические усиливаются.

3.Группы - это вертикальные столбцы элементов, их восемь.

Каждая группа состоит из 2-х подгрупп: главной и побочной.

Главная подгруппа включает элементы и малых и больших периодов.

Побочная подгруппа включает элементы только больших периодов.

Например:1группа главная подгруппа:H , Li , Na , K , Rb , Cs , Fr ; побочная подгруппа- Cu , Ag , Au .

В подгруппу объединены элементы со сходными свойствами: сверху вниз металлические свойства элементов усиливаются, а неметаллические ослабевают. Пользуясь ПСХЭ можно дать сравнительную характеристику свойств любого элемента.

Тесты : 1. Элемент №20 находится: а)5п, 4 гр., гл. подгр. б) 4п, 5 гр., гл. подгр. в) 4п, 2гр., гл. подгр. г) 2п, 4 гр., гл. подгр.)

2. В 3 группе гл. подгруппе находится: а)Na б) Mg в)Al г) C

3. Наиболее ярко металлические свойства выражены у: а)Na б) Mg в)Al

4. Наиболее ярко металлические свойства выражены у: а) Li , б)Na , в)K

5. Наиболее ярко неметаллические свойства выражены у: а)N б)O в)F

6. Наиболее ярко неметаллические свойства выражены у: а)C б)Si в)Ge

Учебный текст 3 «Периодический закон и периодическая система в свете учения о строении атома»

- Формируемые понятия : «Физический смысл периодического закона», «№ периода», « № группы».

- Задание : Дайте современную формулировку периодического закона. Почему заряд ядра (порядковый номер) является главной характеристикой элемента?

- Вопросы для вывода : Почему наблюдается периодическая зависимость свойств элементов и образованных ими веществ от заряда ядра атома?

После создания ПСХЭ перед учёными встал ряд вопросов. Сколько элементов должна содержать ПСХЭ? Почему свойства элементов изменяются периодически, ведь атомная масса изменяется непрерывно? Почему металлические свойства элементов с увеличением атомной массы в периоде ослабевают, а в группе усиливаются? Данные о строении атома позволили выяснить физический смысл ПЗ и ответить на многие вопросы. Сопоставление свойств элемента и строения его атома приводит к выводу: главной характеристикой элемента является его порядковый номер т.к. он равен заряду ядра атома. Заряд ядра определяет число электронов в атоме, которые определённым образом располагаются вокруг ядра, характер распределения электронов вокруг ядра определяет химические свойства атомов. Современная формулировка ПЗ:

Свойства элементов, а также их соединений находятся в периодической зависимости от заряда ядра атома.

В пределах периода происходит постепенное накопление электронов в наружном слое от 1 до 8, поэтому происходит плавная смена металлических свойств элемента неметаллическими. Число ЭУ остаётся неизменным и совпадает с № периода.

В пределах группы главной подгруппы число электронов на ВЭУ остаётся неизменным, равным № группы. Меняется же число ЭУ, следовательно, растёт радиус атома, притяжение электронов к ядру уменьшается, что объясняет рост сверху вниз металлических и снижение неметаллических свойств элементов.

Свойства элементов периодически повторяются, т.к. с возрастанием заряда ядра атома периодически повторяется число электронов на ВЭУ атома элемента (физический смысл ПЗ). В большинстве случаев с возрастанием заряда ядра атомов элементов увеличиваются и их относительные атомные массы. Это обстоятельство и позволило Д.И.Менделееву открыть ПЗ задолго до открытия строения атома.

Тесты: 1Выберите название элемента, у которого на ВЭУ 8 электронов:

а) неон, б) фтор, в) бор, г) кислород

2.Четыре ЭУ содержит электронная оболочка атома:

а) кремния, б) серебра, в) калия г) бериллия

3. Электронная схема - Х) 2) 5 соответствует:

а) бору, б) серебру, в) хлору, г) азоту

4.Дополните формулу 1s 2 2s 2 …3s 1 , выберите название химического элемента, которому она принадлежит: а)алюминий, б)литий, в)натрий, г)азот

5. Дополните формулу - Х) 2)…) 3 , выберите название химического элемента, которому она принадлежит: : а)алюминий, б)литий, в)натрий, г)азот

Учебный текст 4. «Значение периодического закона»

- Формируемые понятия : «Материальность, единство и познаваемость мира, взаимосвязь явлений».

- Задание: Как вы понимаете выражение: «Закон, являясь инструментом познания, выполняет три функции: обобщающую, объясняющую, прогностическую»?

- Вопросы для вывода : Какие факты доказывают научность открытого Д.И.Менделеевым закона?

Задание : оценивая значение открытия Д.И.Менделеева Ф.Энгельс писал: Менделеев совершил научный подвиг, который смело можно поставить рядом с открытием Леверье, вычислившего орбиту неизвестный планеты Нептуна. В чем научный подвиг Д.И.Менделеева?

1)Казалось всё просто: написать символы химических элементов, их атомные массы; расположить карточки в порядке возрастания атомных масс. НО, давайте представим середину 19 века. Что знали современники Д.И.Менделеева? 63 элемента. Некоторые из них не были хорошо очищены от примесей, а это вело к искажению атомных масс, свойств элементов. В таблице было много пустых клеток. Чтобы не нарушать периодичность, Д.И.Менделеев вынужден был исправлять атомные массы некоторых элементов (так масса бериллия считалась 13,5, металл бериллий попадал между двумя неметаллами углеродом и азотом. Менделеев исправляет массу бериллия на среднюю и ставит между литием и бором (7+11):2=9). Последующие исследования подтвердили это. А тогда это был смелый шаг. Кроме того ученый вынужден был допустить 3 перестановки: Элемент№18 аргон имеет массу 40, а элемент№19 калий – 39(№27 и №28; №52 и №53). Это было воспринято большинством ученых, как научное легкомыслие, необоснованная дерзость.

2)Д.И.Менделеев делает еще один смелый шаг: он подробно описывает свойство еще никому не известных элементов. Дальнейшее развитие экспериментальной химии убедительно подтвердило менделеевские прогнозы. Каково же было удивление и восхищение ученых разных стран, когда открыв новый элемент они обнаруживали точное совпадение его свойств с прогнозами Д.И.Менделеева. Периодическая система химических элементов сделалась компасом в исследованиях ученых. Опираясь на нее, они стали открывать новые химические элементы, создавать новые вещества с заранее предсказанными свойствами. С периодическим законом связан прогресс не только в науке(взаимопревращение элементов, поиск путей освобождения ядерной энергии, получения изотопов, развитие физики, геохимии, биохимии, химии космоса), но и в технике: ПЗ открывает закон распределения металлов в земной коре, помогая поиском полезных ископаемых. Металлурги нашли связь ПСХЭ с ролью и поведение элементов в специальных видах стали. Таким образом, границы действия закона обширны: они охватывают химические элементы Вселенной, и образуемые ими простые и сложные вещества. При жизни Д.И.Менделеева ПЗ опирался на атомно – молекулярное учение, сегодня - на электронную теорию строения атома, продолжая жить и развиваться.

Текущая страница: 1 (всего у книги 3 страниц)

А.В. Гурова, О.Е. Рыбникова
Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

Предисловие

Пособие содержит краткое изложение важнейшей темы «Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева». Периодический закон и Периодическая система (краткий вариант) рассматриваются по принципу от простого к сложному и с точки зрения строения атома.

Все теоретические понятия подкреплены примерами, таблицами, практическими заданиями разного вида: выбрать необходимый ответ, сопоставить, дать характеристику. Задания, нумерация которых соответствует номеру главы, составлены практически к каждой главе (кроме главы 2). Ко всем заданиям имеются ответы в конце книги. К заданиям, помеченным буквой П после номера, даны примеры ответов.

Проверить, насколько хорошо усвоены темы, можно, выполнив один из вариантов контрольной работы, которая также помещена в конец книги.

1. Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева

1.1. Периодический закон Д.И. Менделеева

1 марта 1869 г. русский ученый Д. И. Менделеев открыл Периодический закон – первую естественную классификацию химический элементов. Это был итог исследований самого ученого и обобщение опыта других исследователей: немецких ученых И. Деберей-нера и Л. Мейера, англичанина Дж. Ньюленд-са, француза А. Шанкуртуа и других. Ни одна классификация элементов до Менделеева не была полной.

Д. И. Менделеев был убежден в том, что между всеми химическими элементами имеется закономерная связь. В основу классификации химических элементов он положил атомную массу.

Формулировка Периодического закона, данная Д. И. Менделеевым:

«Свойства простых веществ, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины атомных весов (масс) элементов».

От лития Li к фтору F с возрастанием относительных атомных масс наблюдается постепенное ослабление металлических свойств и усиление неметаллических.

Аналогично свойства изменяются от натрия Na к хлору Cl.

Таким образом, с возрастанием атомной массы химические свойства элементов и их соединений изменяются периодически. Это значит, что через определенное число элементов их свойства повторяются.

Д.И. Менделеев доказал, что:

1) общее у всех элементов – атомная масса;

2) свойства элементов зависят от атомных масс;

3) форма зависимости – периодическая;

4) формы соединений элементов также периодически повторяются;

5) исключением явились элементы: аргон Ar и калий К, кобальт Со и никель Nl, теллур Те и иод I (несоответствие атомных масс и порядкового номера).

1.2. Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева

Графическим отображением Периодического закона явилась Периодическая система химических элементов.

Каждый химический элемент представлен

Порядковый (атомный) номер

в таблице символом и занимает определенное место, где указан символ элемента, его русское название, порядковый (атомный) номер, относительная атомная масса. У некоторых элементов атомная масса указана в квадратных скобках, что указывает на то, что данный элемент является радиоактивным.

Химические элементы сгруппированы по периодам и группам.

В Периодической системе имеется 7 периодов – горизонтальных рядов (ассоциация: период – «поле»), каждый из которых начинается щелочным металлом (исключение: в первом периоде водородом) и заканчивается инертным газом.

Различают малые и большие периоды.

К VI периоду относятся 14 элементов, которые сходны с лантаном и называются лантаноидами (лантаниды). К VII периоду относятся элементы, которые сходны с актинием и называются актиноидами (актиниды). Они находятся внизу таблицы.

В системе 10 рядов. Каждый малый период состоит из одного ряда. Каждый большой период (кроме 7) состоит из 2 рядов: четного (верхнего) и нечетного (нижнего).

Основным признаком, по которому большие периоды, кроме 7, имеют два ряда, является скачок валентности. В одном большом периоде валентность дважды повторяется с увеличением атомных масс элементов от 1 до 7. Например, в 4 периоде в четвертом ряду валентность увеличивается от I у калия (K) до VII у марганца (Mn), затем следует триада Fe, Со, Ni, после этого начинается увеличение валентности у меди Cu(I) до Br(VII). Это нечётный ряд. Также дважды повторяются в больших периодах формы соединений элементов.

Изменение свойств элементов в периодах

В малых периодах (1 и 2) металлические свойства элементов уменьшаются слева направо, а неметаллические свойства усиливаются. Типичными называют 2 и 3 периоды.

В четных рядах больших периодов находятся металлы, поэтому изменение свойств в ряду слева направо выражено слабо.

У элементов нечетных рядов больших периодов свойства элементов в ряду слева направо изменяются так же, как у элементов малых периодов.

По вертикали элементы объединены в 8 групп (ассоциация: г руппа – «г ора»), обозначенных римскими цифрами. Каждая группа делится на две подгруппы – главную и побочную.

В главных подгруппах сверху вниз с увеличением относительных атомных масс усиливаются металлические свойства и ослабевают неметаллические; в побочных подгруппах это не всегда соблюдается. Например, в VII группе в главной подгруппе расположены неметаллы: F, Cl, Br, I и, кроме того, At – металл, а в побочной подгруппе расположены металлы: Mn, Tc, Re. Следовательно, подгруппы объединяют наиболее сходные между собой элементы.

В VII группе находятся элементы – инертные (благородные) газы. Эти элементы по физическим свойствам относят к неметаллам, но химической активности они не проявляют, что и объясняет их название.

Рис 1. Изменение свойств элементов по периодам и группам

От 4 Ве до 85 At проходит условная линия, вдоль которой расположены химические элементы с переходными свойствами.

1.3. Значение Периодического закона

Периодический закон Д.И. Менделеева имеет очень большое значение в науке.

Он положил начало современной химии.

На основе Периодического закона Менделеев предсказал существование еще не открытых элементов и подробно описал свойства трех элементов, которые были открыты позднее, при его жизни. Это галлий Оа, скандий Яе, германий Ое.

В настоящее время этот закон помогает при открытия новых химических элементов.

На основании Периодического закона были исправлены и уточнены атомные массы элементов.

У 20 элементов Д.И. Менделеев исправил атомные массы, а также исправил валентность многих элементов. Например, бериллий (Ве) считали трехвалентным элементом, у которого атомная масса 13,5, но в Периодической системе он занимает место над магнием МЗ, следовательно, это двухвалентный элемент, имеющий валентность II и атомную массу 9.

На основе Периодического закона и Периодической системы Д. И. Менделеева быстро развивалось учение о строении атома. Правильность учения о строении атома проверялась Периодическим законом.

Задания

1.1 II. Охарактеризуйте положение элемента серы в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева.

Ответ . Сера

Символ элемента S («эс»);

Порядковый (атомный) номер элемента в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева № 16;

Относительная атомная масса A r (S)= 32,064;

Элемент находится в 3-м малом периоде;

В VIA группе (в VI группе, главной подгруппе);

Сера – неметалл.

1.2. Охарактеризуйте положение элемента № 29 в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева.

1.3. Определите элемент, который находится в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева во IIA группе, 2-м периоде.

1.4 II. Выпишите элементы, которые находятся в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева в главной подгруппе I группы, в малых периодах.

Ответ . Литий Li – IA группа, 2-й малый период;

Натрий Na – IA группа, 3-й малый период;

Водород Н – элемент 1-го малого периода, занимающий в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева двойственное положение 1А (VIIА) группа.

1.5. Выпишите элементы, которые находятся в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева во II группе в побочной подгруппе. Элементами каких периодов они являются?

1.6 II. Расположите данные химические элементы в порядке возрастания их металлических свойств: а) магний, алюминий, натрий; б) магний, бериллий, кальций.

Ответ . а) Магний Mg, алюминий А1, натрий – элементы 3-го малого (типичного) периода, поэтому с увеличением порядкового номера элемента по периоду металлические свойства ослабевают. Выпишем знаки химических элементов с указанием их порядкового (атомного) номера и расположим их в порядке уменьшения.

Mg № 12; А1 № 13; Na № 11, следовательно, металлические свойства возрастают от алюминия к натрию: 13 А1; 12 Mg; 11 Nа.

б) Магний Mg, бериллий Ве, кальций Са – элементы IIА группы. С увеличением порядкового номера элемента в главной подгруппе металлические свойства усиливаются. Выпишем знаки химических элементов с указанием их порядкового (атомного) номера и расположим их в порядке возрастания.

№ 12; Ве № 4; Са № 20, следовательно, металлические свойства возрастают от бериллия к кальцию: 4 Ве; 12 Мg; 20 Са.

1.7. Расположите данные химические элементы в порядке возрастания их неметаллических свойств: а) мышьяк, азот, фосфор; б) азот, кислород, углерод.

В качестве подсказки используйте рис. 1.

1.8. Укажите химический элемент 3-го периода, проявляющий наиболее выраженные неметаллические свойства.

1.9. Укажите химический элемент 1А группы, проявляющий наиболее выраженные металлические свойства.

2. Строение атома

Атом – наименьшая частица химического элемента, являющаяся носителем его свойств. Атом делим. Он состоит из положительно заряженного ядра, окруженного электронной оболочкой, состоящей из постоянно движущихся отрицательно заряженных электронов. Число электронов (е- ) численно совпадает с зарядом ядра(Z ). Следовательно, атом – электронейтральная частица (1911 г. – Э. Резерфорд, 1913 г. – Н. Бор).

Основной характеристикой атома является заряд его ядра.

2.1. Элементарный состав атома

Таблица. Элементарный состав атома

В центре атома находится положительно заряженное ядро, которое имеет очень маленький размер по сравнению с размером самого атома. Радиус ядра в сто тысяч (100 000) раз меньше радиуса атома. Ядро имеет сложное строение. Оно состоит из протонов и нейтронов.

Протоны – это частицы с положительным зарядом +1 (в условных единицах) и относительной массой, равной 1(р +).

Число протонов определяет заряд ядра атома и численно совпадает с порядковым номером элемента:

X = р + = порядковый номер элемента.

Например: натрий Na, порядковый номер № 11, следовательно, заряд ядра Z = +11, протонов в ядре р + = 11.

Рис. 2. Строение атома гелия He

Нейтроны – это частицы, не имеющие заряда, с относительной массой, равной 1(n 0).

Число нейтронов в ядре атома одного и того же элемента может быть различным. Чтобы рассчитать число нейтронов, надо из относительной атомной массы (A r) элемента вычесть заряд ядра Z (порядковый номер элемента), т. к. масса ядра атома определяется суммой масс протонов и нейтронов. Следует помнить, что для расчета берут округленное значение относительной атомной массы.

Например: натрий Ка, порядковый номер № 11, следовательно, заряд ядра X

Число протонов р + = 11;

заряд ядра Z = +11;

число нейтронов п 0 = А г – Z = 23–11 = 12.

Вокруг ядра атома постоянно вращаются электроны.

Электроны – частицы с отрицательным зарядом -1 и очень маленькой массой, которую принято считать равной 0 (масса электрона приблизительно равна 1 / 1837 массы протона).

Количество электронов численно равно количеству протонов (порядковому номеру элемента), поэтому атом электронейтральная частица, т. е. не имеющая заряда.

Например: натрий Nа, порядковый номер № 11, следовательно, заряд ядра Z = +11, протонов в ядре р + = 11.

Число протонов р + = 11;

заряд ядра Z = +11;

относительная атомная масса А г = 23;

число нейтронов п 0 = А г – Z = 23–11 = 12;

число электронов е - = 11,

р + = 11

0 → следовательно, атом натрия электронейтральная частица Nа 0 .

Положительный заряд ядра является главной характеристикой атома.

Химический элемент – это вид атомов с одинаковым зарядом ядра.

Задания

2.1.1. Дополните следующую схему.

2.1.2. Число протонов в ядре можно определить по ____________________.

Число электронов можно определить по ____________________.

Число нейтронов можно определить по ____________________.

Приведите пример.

2.1.3 II. Назовите элемент, в ядре которого содержится 13 протонов. Каков элементарный состав его атома?

Ответ . Так как число протонов в ядре численно равно порядковому (атомному) номеру элемента, то это элемент № 13 – алюминий Аl. Элементарный состав атома алюминия:

число протонов р + = 13, число электронов е - = 13, т. к. атом электронейтрален;

относительная атомная масса А г = 27;

число нейтронов в ядре атома n 0 = А г – Z = 27–13 = 14.

2.1.4. Укажите элемент, в атоме которого находится 31 электрон. Каков элементарный состав его атома?

2.1.5. Установите соответствие между химическими элементами и их элементарным составом.

2.2. Изотопы

Изотопы – это атомы одного химического элемента с одинаковым зарядом ядра, но разной массой.

В составе атомов всех изотопов одного и того же химического элемента одинаковое число протонов и электронов, но разное число нейтронов, поэтому масса изотопов различна.

Слово «изотоп» в переводе с греческого языка означает: «изос» – один и «топос» – место. Изотопы одного химического элемента занимают одно место в Периодической системе элементов Д. И. Менделеева.

Изотопы элемента не имеют специальных названий.

Например:

Исключением является водород, изотопы которого имеют специальные химические символы и названия:

Химические свойства изотопов практически одинаковы.

В Периодической системе Д. И. Менделеева для каждого элемента указана относительная атомная масса, т. е. среднеарифметическое значение масс атомов природных изотопов данного химического элемента, с учетом их распространенности в природе. Вследствие чего относительная атомная масса – дробное число.

Например: рассчитайте относительную атомную массу элемента хлора, если известно, что в природе 75,5 % изотопов хлора – 35 (т. е. с массовым числом 35) и 24,5 % изотопов хлора – 37.

Найдем среднеарифметическое значение атомных масс с учетом распространения изотопов хлора в природе:

Ar(Cl) = (35×75,5+37×24,5)/100 = 35,5

Задания

2.2.1 II. Выберите правильный ответ.

Изотопы элемента различают по:

а) числу протонов;

б) числу нейтронов;

в) числу электронов.

Ответ:

б). Изотопы – это атомы одного химического элемента с одинаковым зарядом ядра, но разной массой. Масса зависит от количества протонов и нейтронов, т. к. количество протонов у изотопов одинаково, то изотопы различают по числу нейтронов.

2.2.2 II. Определите число протонов и нейтронов в атомах следующих изотопов:

Ответ:

а) Число протонов совпадает с порядковым (атомным) номером элемента, а число нейтронов равно разности между относительной атомной массой и зарядом ядра (порядковым (атомным) номером элемента).

2.2.3. Запишите изотопы лития Li, атомы которых содержат 3 и 4 нейтрона. При ответе используйте Периодическую систему Д. И. Менделеева.

2.2.4 II. Известны следующие изотопы:

Выберите атомы, которые являются изотопами одного и того же элемента Э. Назовите этот элемент. Ответ обоснуйте.

Ответ . Изотопы – это атомы одного химического элемента с одинаковым зарядом ядра, но разной массой. Заряд ядра совпадает с порядковым (атомным) номером элемента.

Следовательно, подходят

Это элемент № 20 – кальций Са.

2.2.5. Рассчитайте относительную атомную массу элемента бора, если известно, что в природе 19,57 % изотопов бора – 10 (т. е. с массовым числом 10) и 80,43 % изотопов бора – 11.

2.3. Строение электронной оболочки атомов

Электронная оболочка атомов состоит из электронов, постоянно вращающихся вокруг ядра. Она занимает бóльшую часть атома.

Химические свойства элементов определяются особенностями строения электронных оболочек их атомов.

Электроны проявляют одновременно свойства частиц и свойства волны.

Особенности движения электронов в атоме позволяют рассматривать каждый электрон как микрооблако, не имеющее четких границ.

Элетроны с приблизительно одинаковым запасом энергии (E) образуют в атоме элетронный слой или энеретический уровень (n).

В атоме может быть несколько энеретических уровней, количество которых численно совпадает с номером периода, в котором находится химический элемент Периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева. Нумерация энергетических уровней начинается от ядра атома. Последний энергетический уровень называется внешним .

Максимальное количество электронов на каждом энергетическом уровне можно рассчитать по формуле:

N = 2n 2 ,

где N – максимальное число электронов на энергетическом уровне, n – номер энергетического уровня.

Например: если n = 1, то N = 2×1 2 = 2;

n = 2, то N = 2×2 2 = 8;

n = 3, то N = 2×3 2 = 18;

n = 4, то N = 2×4 2 = 32.

Электроны последовательно заполняют внешний энергетический уровень атома до полного его завершения, а затем начинают заполнять новый электронный слой. Если на энергетическом уровне находится максимальное число электронов, то уровень считается завершенным. Если число электронов не максимально, то – незавершенным .

Например: строение атома натрия.

Элемент Na натрий порядковый номер № 11, следовательно, заряд ядра Z =+11, число электронов 11.

Натрий находится в 3-м малом периоде Периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, следовательно, в его атоме три энергетических уровня. По формуле N = 2n 2 рассчитываем количество электронов на каждом энергетическом уровне. Исходя из распределения электронов, приходим к выводу, что 1-й и 2-й энергетические уровни в атоме натрия завершенные, 3-й энергетический уровень – незавершенный.

Для элементов главных (А) подгрупп количество электронов на внешнем уровне совпадает с номером группы, в которой находится элемент в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева. Так, натрий – элемент 1А группы, поэтому в атоме натрия только 1 электрон.

Для элементов побочных (В) подгрупп количество электронов на внешнем уровне 2 или 1. У некоторых элементов побочных подгрупп происходит «провал» электронов на предвнешний энергетический уровень.

По количеству электронов на внешнем энергетическом уровне можно определить отношение элементов к металлам, неметаллам, благородным газам.

металлов на внешнем энергетическом уровне 1, 2, 3, (4) электрона . Исключением являются

неметаллы – водород, гелий, бор.

У атомов химических элементов неметаллов на внешнем энергетическом уровне 4, 5, 6, 7 электронов. К неметаллам относятся водород и бор.

Благородные (инертные) газы – химические элементы, атомы которых имеют устойчивый 8-электронный внешний энергетический уровень. Исключение: гелий – 2 электрона на внешнем энергетическом уровне.

Задания

2.3.1 II. Изобразите схему строения атомов следующих химических элементов: бериллия, магния, хлора. Найдите сходства и различия в строении атомов данных химических элементов.

Сходства :

1) у всех этих элементов завершен первый энергетический уровень; у атомов магния и хлора также завершен второй энергетический уровень;

2) у атомов бериллия и магния на внешнем энергетическом уровне по два электрона, т. к. это элементы IIA группы;

3) у атомов магния и хлора по три энергетических уровня, т. к. это элементы третьего малого периода;

4) у атомов магния и хлора незавершен внешний энергетический уровень.

Различия:

1) у атомов данных химических элементов разный заряд ядра, т. к. разные порядковые номера;

2) у атомов данных химических элементов разное количество электронов;

3) у бериллия, магния и хлора разное количество энергетических уровней, т. к. они находятся в разных периодах;

4) у бериллия, магния и хлора различное число завершенных и незавершенных энергетических уровней;

5) у бериллия, магния и хлора различное количество электронов на внешнем энергетическом уровне.

2.3.2. У атомов с порядковыми номерами № 6 и № 9 одинаковое количество а) нейтронов,

6) электронов,

в) энергетических уровней,

г) электронов на внешнем энергетическом уровне.

Поясните ответ.

2.3.3 II. Установите соответствие между порядковым (атомным) номером элемента и количеством электронов на внешнем энергетическом уровне. Дайте пояснение.

Ответ . Количество электронов на внешнем энергетическом уровне у атомов элементов главных подгрупп численно совпадает с номером группы.

Следовательно, 2 электрона на внешнем энергетическом уровне может быть у атома элемента IIA группы. Находим порядковый номер элемента, который расположен во второй группе.

Это элемент № 12 – магний. Ответ : 2 – а).

2.3.4 II. Определите, атомы каких химических элементов имеют электронную конфигурацию:

а) 2е - 8е - 3е - ;

б) 2е - 5е - ;

в) 2е - 8е - 8е - 2е - .

Ответ . I способ. а) Сумма электронов на всех энергетических уровнях численно равна порядковому номеру элемента.

2 + 8 + 3 = 13, следовательно, это элемент № 13 – алюминий.

II способ. а) В атоме неизвестного химического элемента:

Три энергетических уровня, следовательно, он расположен в третьем малом периоде;

На внешнем энергетическом уровне у этого элемента 3 электрона; следовательно, элемент находится в ШЛ группе. Это алюминий.

Оба способа являются взаимопроверкой.

2.3.5 II. Сколько завершенных и незавершенных энергетических уровней содержится в атомах химических элементов:

а) лития, б) № 16, в) № 19.

Ответ . в) Химический элемент с порядковым номером 19 – калий K. Он находится в 4-м большом периоде, в IA группе Периодической системы Д. И. Менделеева. В атоме этого элемента:

– 19 электронов, т. к. порядковый (атомный) номер 19;

– 19 протонов, т. к. атом электронейтрален;

– 4 энергетических уровня, т. к. элемент находится в 4-м большом периоде;

– 1 электрон на внешнем энергетическом уровне, т. к. это элемент I-A группы.

Так как это элемент главной подгруппы, то на внешнем энергетическом уровне у него находится 1 электрон. По формуле N = 2n 2 рассчитываем число электронов на первом и втором энергетических уровнях. Подсчитаем число записанных электронов, оно равно 2 + 8 + 1 = 11. На 3-м энергетическом уровне будут расположены 8 оставшихся электронов (19–11 = 8).

Исходя из составленной схемы, делаем вывод: в атоме калия 2 завершенных (1-й и 2-й) и 2 незавершенных (3-й и 4-й) энергетических уровня.

2.3.6 II. Определите принадлежность химических элементов: а) № 10, б) № 11, в) № 15 – к металлам, неметаллам, благородным газам с точки зрения строения их атомов.

Ответ . а) Химический элемент с порядковым номером № 10 – неон – находится во 2-м периоде, VIIIA группе. В атоме этого элемента на внешнем энергетическом уровне 8 электронов, следовательно, неон является благородным газом.

Внимание! Администрация сайта rosuchebnik.ru не несет ответственности за содержание методических разработок, а также за соответствие разработки ФГОС.

Пояснительная записка

Данный урок проводится в основном курсе средней школы для обучающихся 8 класса в 1 полугодии.

Актуальность разработки урока на основе использования ресурса web-сайта «Самая необычная Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева» продиктована требованием ФГОС нового поколения, применением ИКТ-технологий, предусмотренных профессиональным стандартом педагога, включающим информационные умения учителя.

Практическая значимость разработки данной модели урока заключается в развитии ряда ключевых компетентностей, необходимых для целостности изучаемого курса химии.

Используемый web-сайт «Самая необычная Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева» является образовательным продуктом, разработанным моими учениками в 2013 году. Основной педагогической задачей данного ресурса является создание простой для пользователя интерактивной модели Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.

На данном уроке используются разнообразные формы и методы работы, цель которых развивать у обучающихся умения анализировать, сравнивать, наблюдать, делать выводы. В процессе урока учитель задает вопросы, возможные ответы на них выделяются в тексте курсивом. Материал урока соответствует программе, органично связан с предыдущими занятиями.

Эмоциональную окраску урока усиливает не только применение интерактивной Периодической системы, но и использование презентации с различными иллюстрациями, выполненной обучающимся, а также демонстрация собственных вариантов проекта «Моя таблица Менделеева», включение забавной песенки Тома Лерера.

У меня современный кабинет химии, в котором есть мультимедийный компьютерный класс. При наличии такой лаборатории на каждом рабочем столе есть ноутбук. Это позволяет максимально упростить работу на уроке для учеников, а для учителя – отследить ход выполнения заданий в парах на каждом рабочем месте.

Оценивание деятельности обучающихся . Количество оценок за описанный урок минимально: оцениваются только выступление ученика об открытии Периодического закона и отдельные участники урока, правильно ответившие на вопросы викторины, участвующие в оформлении таблицы в конце урока.

Проверить эффективность усвоенных знаний можно будет на следующем уроке, когда учащиеся сдадут домашнее задание – проект «Моя таблица Менделеева». Основная цель создания проекта: показать обучающимся, как фактически могло произойти открытие Периодического закона (вопреки сложившемуся мнению о том, что таблица Дмитрию Ивановичу приснилась), прочувствовать сложность классификации объектов.

Основные критерии оценивания таблиц могут быть такие:

• Актуальность темы («химизм» создания таблицы, т.е. классификация химических понятий или веществ, биографий ученых, химиков-лауреатов Нобелевской премии разных лет и т.д.). Если ученик не может найти в предмете «Химия» объектов для классификации, он может обратиться к другим источникам, т.е. классифицировать и сопоставлять, например, города по численности населения и различным странам. При этом в «периоде» может быть страна, а в «группе» располагаются города по увеличению численности населения. Каждый «элемент» таблицы ученика должен иметь название, цифру, обозначающую численность населения, обозначаться символом. Например, в таблице городов предложен город Ростов-на-Дону. Символом его может быть Ro . Если встречаются несколько городов, начинающиеся на одну и ту же букву, то следует к заглавной букве добавлять следующую. Допустим, есть два города на букву «р»: Ростов-на-Дону и Ровно. Тогда для Ростова-на-Дону будет вариант Ro , а для города Ровно –Rb .
• Оформление работы. Работа может иметь вариант рукописного оформления, набрана в Word или Excel (работы 2013 г.). Размер таблицы я не ограничиваю. Но предпочитаю формат А4. В моей картотеке таблиц есть, например, вариант, состоящий из двух листов ватмана. Работа обязательно должна быть красочной, иногда содержит картинки или фотографии. Аккуратность приветствуется.
• Оригинальность работы.
• Аннотация к работе включает следующие параметры: название работы, обоснованность принципа расположения выбранных «элементов». Ученик может также аргументировать цветовую палитру своей таблицы.
• Презентабельность работы. Каждый ученик защищает свой проект, для чего я предусматриваю в программе 1 урок (это никак не нарушает изложению программного материала по химии, т.к. в конце года программа предусматривает до 6 уроков, отведенных на повторение курса через изучение биографий разных ученых, рассказы о веществах и явлениях).

Оценку периодической системе учащихся даю не только я. К обсуждению работ привлекаются старшеклассники, а также мои выпускники, которые могут оказывать практическую помощь восьмиклассникам при оформлении своей работы.

Ход оценивания работ обучающихся . Я и эксперты заполняем специальные листы, в которых проставляем оценки по заданным выше критериям по трехбалльной шкале: «5» - полное соответствие критерию; «3» - частичное соответствие критерию; «1» - полное несоответствие критерию. Затем баллы суммируются и выставляются обычные оценки в журнал. За этот вид деятельности ученик может получить несколько оценок. За каждый пункт критерия или только одну – суммарную. Неудовлетворительных отметок я не выставляю. В работе принимает участие ВЕСЬ класс.

Предложенный вид творческой работы предусматривает предварительную подготовку, поэтому учащиеся заранее получают задание на «создание своей системы». В этом случае я не объясняю принцип построения системы-оригинала, ребятам предстоит самостоятельно разобраться, как Дмитрий Иванович располагал известные в то время элементы, какими принципами руководствовался.

Оценка проекта обучающихся 8 класса «Моя таблица Менделеева»

	Критерии	Оценка учителя	Оценка ученика	Суммарная оценка
	Актуальность темы
	Оформление работы
	Оригинальность работы
	Аннотация к работе
	Презентабельность работы
	Итоговая оценка

Основные понятия, используемые на уроке

1. Атомная масса
2. Вещество
3. Группа (главная и побочная подгруппа)
4. Металлы/неметаллы
5. Оксиды (характеристика оксидов)
6. Период
7. Периодичность
8. Периодический закон
9. Радиус атома
10. Свойства химического элемента
11. Система
12. Таблица
13. Физический смысл основных величин Периодической системы
14. Химический элемент

Цель урока

Изучить Периодический закон и структуру Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.

Задачи урока

1. Образовательная:

• Анализ базы данных о химических элементах;
• Научить видеть единство природы и общих законов ее развития.
• Сформировать понятие «периодичность».
• Изучить структуру Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.

1. Развивающая: Создать условия для развития у учащихся ключевых компетентностей: Информационной (извлечение первичной информации);Личностные (самоконтроль и самооценка);Познавательные (умение структурировать знания, умение выделять существенные характеристики объектов);Коммуникативной (продуктивная групповая коммуникация).
2. Воспитывающая:способствовать развитию интеллектуальных ресурсов личности через самостоятельную работу с дополнительной литературой, интернет-технологиями; воспитание положительной мотивации обучения, правильной самооценки; умение общаться в коллективе, группе, строить диалог.

Тип урока

Урок изучения нового материала.

Технологии

ИКТ-технология, элементы технологии критического мышления , элементы технологии на основе эмоционально-образного восприятия.

Ожидаемые образовательные результаты

• Личностные: формирование готовности учащихся к самообразованию на основе мотивации к обучению; формирование готовности к осознанному выбору дальнейшей образовательной траектории обучения с помощью составления плана работы на уроке; формирование коммуникативной компетентности в общении и сотрудничестве с одноклассниками через парную работу.
• Метапредметные: формирование умения самостоятельно определять цели своего обучения и развитие мотива своей познавательной деятельности через целеполагание на уроке; формирование умения вести диалог.
• Предметные: формирование первоначальных систематических представлений о Периодическом законе и Периодической системе элементов Д.И. Менделеева, явлении периодичности.

Формы обучения

Индивидуальная работа учащихся, работа в парах, фронтальная работа учителя с классом.

Средства обучения

Диалог, раздаточный материал, задание учителя, опыт взаимодействия с другими.

Этапы работы

1. Организационный момент.
2. Целеполагание и мотивация.
3. Планирование деятельности.
4. Актуализация знаний.
5. Обобщение и систематизация знаний.
6. Рефлексия.
7. Домашнее задание.

Ход урока

1. Организационный момент

Взаимное приветствие учителя и учеников.

: Личностные: самоорганизация; коммуникативные – умение слушать.

2. Целеполагание и мотивация

Вступительное слово учителя. С глубокой древности, созерцая мир вокруг и восхищаясь природой, человек задавался вопросом: из чего, из какого вещества состоят окружающие человека тела, сам человек, Вселенная.

Учащимся предлагается рассмотреть следующие изображения: сезоны года, кардиограмма сердца (можно использовать макет сердца), схема «Строение солнечной системы»; Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева (разных типов) и ответить на вопрос:«Что объединяет все представленные изображения?» (Периодичность).

Постановка цели. Как вы думаете, ребята, о каком вопросе у нас сегодня пойдет речь (ученики делают предположения, что речь на уроке пойдет о Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева)? В тетради следует запись темы урока: «Структура Периодической системы».

Задания для учащихся:

1. Подберите примеры, указывающие на периодичность в природе. (Движение космических тел вокруг центра Галактики, смена дня и ночи).
   Предложите однокоренные слова и словосочетания к слову «периодичность» (период, периодические издания ).
2. Кто «автор» Периодического закона (Д.И. Менделеев )? Можете ли Вы «создать» Периодическую систему (ответ на этот вопрос будет отсрочен, он дается ребятам в качестве домашнего задания )?
3. Блеф-игра «Верите ли вы, что…»
4. После окончания школы вас могут наградить алюминиевой кружкой? (В настоящее время это невозможно. А вот Дмитрию Ивановичу Менделееву за открытие им Периодического закона преподнесли чашу из алюминия, т.к. в то время стоимость алюминия превышала цену на золото и платину.)
5. Открытие Д.И. Менделеевым Периодического закона можно считать подвигом? (Дмитрий Иванович Менделеев предсказал несколько неизвестных в то время элементов экабор (скандий), экаалюминий (галлий), экасилиций (германий), экамарганец (технеций). Ну предсказал и предсказал. А в чем подвиг-то? (Здесь уместно предложить детям пофантазировать на тему подвига УЧЕНОГО) Дело в том, что у первого же открытого элемента галлия (Л. Буабодран, Франция), была неверно определена плотность, а значит и масса элемента, причем Д.И. Менделеев указал не только ошибку ученого, но и ее причину – недостаточную очистку образца галлия. Если бы Дмитрий Иванович ошибся с расчетами, то пострадал бы сам, ведь его имя было бы опорочено навсегда).

Учитель. Ребята, перед изучением новой темы, я бы хотела вместе с вами «нарисовать» портрет ученого. Определить, какими качествами должен обязательно обладать ученый (далее следуют предположения учащихся о некоторых качествах ученого: интеллект, энтузиазм, настойчивость, усидчивость, амбиции, решительность, оригинальность).

Развиваемые универсальные учебные действия : предметные учебные действия: умение анализировать предложенные картинки, находить между ними сходство. Личностные: установление связи между целью деятельности и ее мотивом. Регулятивные: саморегуляция. Познавательные: самостоятельное выделение и формулирование цели; доказательство своей точки зрения. Коммуникативные: умение слушать и вступать в диалог.

3. Планирование деятельности

8 февраля 2014 г. исполнилось 180 лет со дня рождения великого русского ученого Дмитрия Ивановича Менделеева. Сейчас мы посмотрим фрагмент фильма о великом ученом (далее следует фрагмент видеофильма «Русский да Винчи» или мультфильм «Три вопроса Менделееву») .

1 марта 1869 г . молодой и в то время мало кому известный русский ученый разослал химикам всего мира скромный печатный листок, озаглавленный «Опыт системы элементов, основанный на их атомном весе и химическом сходстве». Давайте окунемся в прошлое и узнаем немного о том, как был открыт Периодический закон. Далее следует рассказ ученика о разных вариантах Периодических систем (5-7 мин.) с использованием презентации.

Обучающиеся делают записи в тетради: формулировка Периодического закона и дата его открытия (по локальной сети учитель показывает сайт и раздел сайта Периодический закон).

Учитель. Как вы думаете, ребята, ученые сразу приняли Периодический закон? Поверили в него? Чтобы немного окунуться в ту эпоху, давайте прослушаем отрывок из стихотворения об открытии галлия .

Какие выводы следует сделать из этого отрывка (учащиеся предполагают, что для того чтобы поверить в новый закон, необходимы неопровержимые доказательства)?

Существует множество вариантов Периодических систем. Классификации подвергаются различные объекты: цветы, забракованные элементы, пищевые продукты и т.д. Все эти таблицы объединяют определенные принципы построения, т.е. структура.

Развиваемые универсальные учебные действия: регулятивные - составление плана и последовательности действий; познавательные – построение логической цепи рассуждений; коммуникативные – умение слушать и вступать в диалог, точно выражать свои мысли.

4. Актуализация знаний

Ко всем законам применим критерий сравнения – возможность предсказания нового, предвидения неизвестного. Сегодня Вам предстоит «открыть» для себя Периодическую систему, т.е. немного побыть учеными. Для этого необходимо выполнить задание.

Задание. У вас на рабочем столе - ноутбук с выходом в Интернет, есть инструкция (приложение 1) по работе с веб-сайтом «Самая необычная Периодическая система элементов Д.И. Менделеева». Проанализируйте интерфейс сайта, сделайте выводы; результаты отразите в карточке-инструкции (приложение 1).

При отсутствии мобильного компьютерного класса можно заготовить бумажные карточки-инструкции. В этом случае работу с сайтом учитель проводит вместе с учениками). Задание обучающимся учитель может: 1) разослать по локальной сети; 2) заранее оставить файл на рабочем столе каждого ноутбука. Обучающиеся могут дать ответ учителю, используя программу Paint или Word, т.к. другого вида обратной связи между главным (учительским) ноутбуком и мобильным классом (ученические ноутбуки) не предусмотрено.

Таблица для учащихся не содержит ответов. Работа выполняется в парах. На выполнение задания уместно отвести 10 минут. Учащиеся, первыми выполнившие задание, могут показать его всем по локальной сети (разрешить учащемуся показать демо).

Развиваемые универсальные учебные действия : личностные: понимание причин успешности учебной деятельности; регулятивные: нахождение ошибок с исправлением их самостоятельно или при помощи одноклассника, проявление настойчивости; коммуникативные: оценка действий партнера по выполнению задания, умение слушать и вступать в диалог.

5. Обобщение и систематизация знаний

Учитель проводит проверку работы учащихся и вместе с ними формулирует определение явления периодичности.

Учитель. Отличается ли структура Периодической системы, размещенной на сайте от табличной формы, предложенной Д.И. Менделеевым? Если да, то выделите сходные и отличительные признаки обеих таблиц (После выяснения общих признаков следует совместная формулировка явления периодичности).

Периодичность – закономерная повторяемость изменения явлений и свойств.

Развиваемые универсальные учебные действия : личностные: понимание причин успешности учебной деятельности; регулятивные: нахождение ошибок с исправлением их самостоятельно или при помощи одноклассника; коммуникативные – умение слушать и вступать в диалог.

6. Рефлексия

Развитие науки подтвердило слова самого Дмитрия Ивановича о развитии закона, эту фразу обучающиеся могли подготовить дома, отгадав ребус. Ответ: «Периодическому закону будущее грозит не разрушением, а только надстройки и развитие обещаются» . Здесь уместно также проверить знания на уроке с помощью коллекции ЦОР (проверка знаний периодов и групп).

В заключение урока звучит песня Тома Лерера.

Развиваемые универсальные учебные действия : предметные: проверка собственных знаний по предложенному тесту; регулятивные осознание полученных знаний и способов деятельности для достижения успешности; коммуникативные – участие в коллективном обсуждении.

7. Домашнее задание

• §5, выполните письменные задания после параграфа: 1,4,5;
• На уроке мы видели разные варианты Периодических систем. Дома я предлагаю Вам «создать» свою Периодическую систему. Данная работа будет выполнена в формате проекта. Название: «Моя таблица Менделеева». Цель: научиться классифицировать объекты, анализировать их свойства, уметь объяснять принцип построения своей системы элементов/объектов.

Самоанализ урока

Урок показал свою эффективность. Большинство проверенных домашних работ по созданию своей системы элементов полностью соответствовали критериям оценки, изложенным в тезисах, т.е. обучающиеся осознанно создавали табличные варианты своей системы выбранных элементов/объектов.

Проект «Моя таблица Менделеева», стартовавший как исключительно бумажный вариант, постепенно приобрел оцифрованную форму. Так появились презентации, табличные варианты в Excel и, наконец, ЦОР - сайт «Самая необычная Периодическая система элементов Д.И. Менделеева». Образцы работ обучающихся размещены на моем сайте, рубрика «Учащемуся», подрубрика «Работы моих учеников».

Критерии и показатели эффективности урока : положительный эмоциональный фон урока; кооперация обучающихся; суждения обучающихся относительно уровня собственных ответов и возможностей дальнейшего самообразования.