Периодический закон

Ульяновский Институт Повышения Квалификации и
Переподготовки Работников Образования
Кафедра Естествознания
Реферат
слушателя курса повышения квалификации группы Х-1
учителя химии МОУ СОШ №6 Ленинского района г. Ульяновска
Фёдоровой Ирины Владимировны
По теме: «Подготовка учащихся к ЕГЭ. По вопросу:
«Периодический закон и Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева.
Радиусы атомов, их периодические изменения в системе химических элементов.
Закономерности изменения химических элементов и их соединений по периодам и группам.
(вопросы А-2, А-7)»»
Научный руководитель:
Заведующий кафедрой естествознания
Кандидат химических наук,
доцент Ахметов М.А.
Ульяновск, 2009 г.
Введение
Анализ результатов ЕГЭ 2008 года показал положительное усвоение на базовом уровне школьного
курса по вопросу: Периодический закон и Периодическая система химическая система Д.И.
Менделеева; современное представление о строении атома; электроотрицательность; закономерность
изменения радиусов атомов в системе химических элементов по периодам и группам, а также изменение
химических свойств элементов и их соединений.
Основы данного материала закладываются уже в 8 классе. Для этого важно, чтобы учащиеся овладели
необходимыми опорными знаниями по данным вопросам. Для лучшего восприятия изучаемого
материала я использую различные наглядные таблицы и схемы, которые будут освещены в
теоретической части. Практически учащиеся изготавливают карточки 20 – 40 химических знаков и
постепенно по мере изучения материала заполняют характеристику каждого химического элемента по
плану:
I. Nп/п , N периода, N группы, подгруппа (А,Б)
II. Состав ядра (сумма протонов, нейтронов)
III. Электронное строение
IV. Ме, неМе, инертный газ
V. Степень окисления
VI. Высший оксид –> гидроксид
VII. Водородное соединение
VIII. Сравнение химического элемента с рядом стоящими элементами по периоду и группе
Такой подход вызывает непроизвольный интерес учащихся, улучшает запоминание информации и
практическое применение знаний. На разных этапах изучения учащиеся 11 классов помогают в проверке
деятельности учащихся 8 классов. В 9 классе эти же карточки используются при изучении отдельных
химических элементов и групп химических элементов. Данная методика изучения позволяет закреплять
опорные знания по теме.
Теоретическая часть
Периодический закон.
Периодическая система химических элементов
Д.И. Менделеева в свете строения атома.
1 марта 1869 года русский ученый Д.И. Менделеев открыл Периодический закон – первую
естественную классификацию химических элементов. Это был итог исследованию самого ученого и
обобщение опыта других исследователей. Ни одна классификация химических элементов до
Менделеева не была полной. Он был убежден в том, что между всеми химическими элементами имеется
закономерная связь. В основу классификации 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
После открытия строения атома стало возможным дать более точную современную формулировку
Периодического закона:
Свойства химических элементов и образованных ими соединений находятся в периодической
зависимости от заряда ядра их атомов.
В Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева, графическом изображении
Периодического закона, каждое обозначение: порядковый (атомный) номер элемента, номер периода
номер группы связано со строением атома.
Порядковый номер элемента
Номер группы
(для элементов главных групп)
Номер периода
= количеству энергетических
уровней в атоме
= заряду ядра атома
= количеству электронов e- на
внешнем энергетическом уровне
= высшей положительной
степени окисления
= высшей валентности элемента
по кислороду
= количеству протонов р+ в ядре
= количеству электронов е- в
атоме
Для элементов неметаллов по номеру группы можно определить низшую степень окисления и
количество непарных электронов на внешнем энергетическом уровне атома. Для этого из номера
группы, в которой находится элемент, надо вычесть максимальный номер группы 8.
Например:
Химический элемент
Фосфор
P
Порядковый
номер элемента
Номер периода
№15
3
Z = +15
3
заряд ядра атома
энергетических уровня
+
в атоме
р = 15
количество протонов в
ядре
е- = 15
количество электронов
в атоме
Номер группы
для элементов
главных подгрупп
VA
5еэлектронов на внешнем
энергетическом уровне
+5
высшая положительная
степень окисления
V
высшая валентность по
кислороду
-3
низшая степень
окисления
(5 – 8 = 3)
3енепарных электрона в
атоме фосфора
Периоды
Группы
Za
Ra
ne- на внешнем уровне
Э.О.
Восстановительные свойства (-e-)
Окислительные свойства (+e-)
Металлические свойства
Неметаллические свойства
п
о
с
т
о
я
н
н
о
- увеличение
- уменьшение
- остается постоянным
Za – заряд ядра атома
Ra – радиус атома
ne- – количество электронов на внешнем уровне
Э.О. – электроотрицательность
(-e-) – отдача электронов
(+e-) – прием электронов
рис. 1.
Изменение свойств элементов по
горизонтали (по периодам) и вертикали (по группам)
Причина изменения свойств также объясняется строением атомов химических элементов.
Каждый период начинается элементом щелочным металлом (исключение – первый период), в атомах
которых на внешнем энергетическом уровне имеются один s – электрон. Общая электронная формула
строения внешнего энергетического уровня щелочных металлов ns1 , где n – номер периода.
Каждый период заканчивается элементом благородным газом. В атомах элементов благородных
газов на внешнем энергетическом уровне имеются два s- и шесть p-электронов. Общая электронная
формула строения внешнего энергетического уровня благородных газов ns2np6 , где n - номер периода
(исключение: гелий He - ns2).
Период - это горизонтальная последовательность элементов по возрастанию порядкового
(атомного) номера элемента, атомы которых имеют одинаковое число энергетических уровней,
численно равное номеру периода.
В периодах металлические свойства уменьшаются, а неметаллические свойства увеличиваются.
В больших периодах изменения свойств происходят медленнее, что объясняется появлением десяти
d-элементов (4-й, 5-й периоды) и четырнадцати f-элементов (6-й, 7-й периоды).
По группам (в главных подгруппах) металлические свойства увеличиваются, а неметаллические
уменьшаются.
Группа - это вертикальная последовательность элементов по возрастанию порядкового
(атомного) номера, обладающая схожими свойствами.
Главная подгруппа - это вертикальная последовательность s- и p-элементов с одинаковым
числом электронов на внешнем энергетическом уровне, равным номеру группы.
Побочная подгруппа - это вертикальная последовательность d- и f-элементов, которые имеют
одинаковое суммарное количество валентных электронов.
Следовательно, возможна третья формулировка Периодического закона, которая отражает
причину периодического изменения свойств.
Свойства химических элементов и образованных ими соединений находятся в периодической
зависимости от строения внешних энергетических уровней атомов.
Изменение свойств элементов по диагонали
Под диагональной периодичностью понимают повторяемость сходства химических свойств простых
веществ и соединений элементов, расположенных по диагонали друг от друга. Диагональ из левого
верхнего угла к нижнему правому объединяет отчасти сходные элементы. Это объясняется
приблизительно одинаковым увеличением неметаллических свойств в периодах и металлических
свойств в группах.
Группа
Период
2
3
I
II
III
IV
V
Li
Na
Be
Mg
B
Al
C
Si
N
P
Литий Li и его соединения больше похожи на магний Mg и его соединения. Бор B больше напоминает
кремний Si, чем алюминий Al.
Если провести диагональ от бериллия 4Be до астата 85At, то она условно разделит элементы на
металлы и неметаллы. Вдоль этой диагонали будут расположены переходные элементы, соединения
которых обладают амфотерными (двойственными) свойствами.
"Звездная периодичность" химических элементов
Под "звездной периодичностью" подразумевают изменение свойств элементов с
горизонтальной, вертикальной и диагональной периодичности.
"Звездная периодичность" наблюдается как у элементов главных, так и побочных подгрупп.
Li
Be
B
Cr
Mn
Fe
Na
Mg
Al
Mo
Tc
Ru
K
Ca
Sc
W
Re
Os
учетом
рис. 2.
«Звездность» Периодической системы
Свойства центрального элемента являются средними из свойств элементов, окружающих его.
Обобщение всех видов периодичности изменений свойств элементов позволяет предсказывать и
открывать новые химические элементы.
Радиус атома по периоду уменьшается, а по группе возрастает.
+3
+4
+5
Ra
Ассоциация: «Снежная баба, смотрящая вдаль»
+6
+7
+8
+9
Задания для самостоятельного решения
№1
№2
№3
№4
№5
№6
№7
№8
№9
№10
№11
№12
№13
№14
№15
№16
№17
№18
№19
№20
№21
№22
№23
№24
№25
№26
№27
№28
№29
№30
№31
№32
№33
№34
№35
№36
№37
№38
№39
№40
№41
№42
№43
№44
№45
№46
№47
Ответы
Номер вопроса
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
Ответ
1
1
2
2
2
1
3
2
3
2
4
4
1
4
3
4
4
2
2
1
2
2
2
2
3
1
4
3
1
4
4
2
4
3
4
1
3
1
2
2
3
2
3
3
2
4
3
2
Литература
I. А.В. Гурова, О.Е. Рыбникова «Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева»,
М.: АСТ: Астрель, 2007.
II. А.А.Каверина, Ю.Н. Медведев, Д.Ю. Добротин «ЕГЭ 2009. Химия: Сборник экзаменационных
заданий», М.: Эксмо, 2009.
III. Под редакцией А.А.Кавериной; Министерство образования и науки РФ, Федеральная служба по
надзору в сфере образования и науки, Федеральный институт педагогических измерений
«Единый государственный экзамен: контрольные измерительные материалы», М.: Просвещение,
2006.
IV. В.Ю. Мишина, Е.Н. Стрельникова «Единственные реальные варианты заданий для подготовки к
единому государственному экзамену», М.: Федеральный центр тестирования, 2006.
V. ФИПИ «Единый государственный экзамен 2009. Химия. Универсальные материалы для
подготовки учащихся», М.: Интеллект – Центр, 2009.
VI. Э.М. Левина «ЕГЭ. Химия: Типовые тестовые задания», СПб.: Тригон, 2008.