Пособие предназначено для студентов вузов, аспирантов и преподавателей. Ббк 20я73. icon

Пособие предназначено для студентов вузов, аспирантов и преподавателей. Ббк 20я73.


2 чел. помогло.

Смотрите также:
Учебное пособие предназначено для студентов вузов естественнонаучных...
Учебное пособие Москва 2008 удк 519. 68. 02 Ббк 65 с 51...
Предлагаемое учебное пособие предназначено для студентов...
Учебное пособие Белгород 2009 ббк 67. 400. 7 К 21...
Учебное пособие для студентов специальности 271200 «Технология продуктов общественного питания»...
Социология Учебно-методическое пособие для студентов Казань 2010 удк 005 101 1701841 ббк 60 5 (Я...
Учебное пособие москва 2008 удк ббк федоров И. В., Новикова М. А...
Учебное пособие предназначено для преподавателей, студентов и аспирантов университетов и всех...
Учебно-методическое пособие предназначено для, студентов высших учебных заведений, аспирантов...
Учебно-методическое пособие Сибай 2010 удк ббк аламов И. Л., Аламова С. М...
Психолого-педагогических...
Учебно-методическое пособие по дисциплине Управленческие решения Ярославль, 2011...



страницы: 1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12
вернуться в начало
скачать

^ 4.4.2. Периодический закон и периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева

В предыдущем параграфе мы установили, что многие химические свойства веществ сегодня можно объяснить, прибегая к законам физики. Однако, так было не всегда. На заре зарождения физики и химии они существовали отдельно. Каждая из них развивалась по своему определенному пути. Тем более значительными кажутся гениальные открытия, которые способствовали взаимопроникновению наук друг в друга, устанавливали взаимосвязь между физическими и химическими свойствами элементов.

Ведущее место среди них, безусловно, занимают периодический закон и периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева. Русский химик Д.И. Менделеев сделал это открытие в 1869 г., совершив революцию в естествознании, т.к. оно не просто устанавливало связь между химическими и физическими свойствами отдельных элементов, но и взаимную связь между всеми химическими элементами. Группы и ряды периодической системы стали надежной основой для выявления семейств родственных элементов.

Первым практическим применением периодического закона было исправление величин валентности и атомных весов некоторых элементов, для которых в то время принимались неверные значения. Это относилось, в частности, к индию, церию, другим редкоземельным элементам: торию, урану.

Основным принципом, по которому Менделеев строил свою таблицу, было размещение элементов в порядке возрастания их атомных весов. Основываясь на валентности и химических свойствах элементов, Менделеев расположил все элементы по 8 группам, в каждой из которых размещались элементы со сходными свойствами.

Практически за два года, в результате напряженной творческой работы ученый создал (в основном) ту периодическую систему элементов, которой мы продолжаем пользоваться и до настоящего времени – уже более 100 лет! Он был глубоко убежден в том, что лучшим доказательством правильности основных положений периодического закона является осуществление предсказаний, из него вытекающих. Менделеев, о частности, предполагал существование неизвестных тогда аналогов бора, алюминия и кремния-экабора, экаалюминия и экасицилия. Все предсказанные великим ученым элементы действительно были вскоре открыты химиками. Ими оказались галлий, скандий и германий. Метод Менделеева по предсказанию свойств еще неоткрытых элементов с успехом применялся его последователями и в более поздние годы.

Какова же причина периодических изменений физических и химических свойств элементов? Наука дала ответ на этот непростой вопрос, аналог «неопределенной изменчивости» Ч. Дарвина.) – она кроется в периодичности строения электронных оболочек атомов.

Как видно из таблицы 1, в начале каждого периода валентные электроны находятся на s-подуровнях соответствующих уровней энергии в атомах. Затем в малых периодах происходит заполнение электронами s и р-подуровней, а в больших периодах также и d-подуровней. В VI и VII периодах, кроме того, наблюдается заполнение f-подуровней. Атомы инертных газов содержат наружные электроны всегда на полностью сформированных s и р-подуровнях. Таким образом, химические элементы одинаковых подгрупп периодической системы характеризуются аналогичным строением электронных оболочек атома.

Таблица 1


^ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОНОВ В АТОМАХ ЭЛЕМЕНТОВ НАЧАЛА И КОНЦА ПЕРИОДОВ СИСТЕМЫ МЕНДЕЛЕЕВА










Н









о



Э

П

м



л

e

е

Число электронов на уровнях

е

р

р

и подуровнях энергии в атомах

м

и






е

о

a



н

д

т



т




о









м









a









К

L

М

N J

О

P

Q







S

s

Р

s

р

d

s

р

d

f

s

р

d

f

s

p

d

f

s

p

Н

I

1

1







































Не

I

2

2







































Li

II

3

2

1





































Ne

II

10

2

2

6

































.

Na

III

11

2

2

6

1

































Ar

III

18

2

2

6

2

6































К

IV

19

2

2

6

2

6



1



























Кг

IV

36

2

2

6

2

6

10

2

6

























Rb

V

37

2

2

6

2

6

10

2

6





1



















Хе

V

54

2

2

6

2

6

10

2

6

10



2

6

















Cs

VI

55

2

2

6

2

6

10

2

6

10



2

6





1











Rn

VI

86

2

2

6

2

6

10

2

6

10

14

2

6

10



2

6









Fr

VII

87

2

2

6

2

6

10

2

6

10

14

2

6

10



2

6





1






Одними из наиболее важных свойств атомов, связанных со строением их электронных оболочек, являются эффективные атомные и ионные радиусы. Оказывается, что они также периодически изменяются в зависимости от величины атомного номера элемента. Для элементов одного периода по мере увеличения порядкового номера сначала наблюдается уменьшение атомных радиусов, а затем, к концу периода, их увеличение. Это необычное физическое свойство находит простое объяснение, основанное на знании строения внешней электронной оболочки атомов, принадлежащих одному периоду: все дело в электростатике! Действительно, в начале периода на внешней электронной оболочке атома находится небольшое количество электронов, которые располагаются на относительно больших расстояниях друг от друга – свободного места предостаточно, поэтому основным взаимодействием в этом случае будет притяжение электронов ядром атома, а не электростатическое отталкивание одноименно заряженных электронов. Вот и получается, что при возрастании порядкового номера элемента увеличивается величина заряда ядра и величина общего отрицательного заряда электронной оболочки – значит, возрастает и сила Кулоновского притяжения между ядром и электронами – происходит «стягивание» электронной оболочки к центру атома и радиус этого атома уменьшается. По мере же заполнения электронной оболочки все большим количеством электронов, им становится все «теснее и теснее» на одной оболочке и поэтому у элементов, стоящих в конце любого периода таблицы Менделеева, радиусы атомов возрастают – отрицательно заряженные электроны как бы «расталкивают» друг друга, стремясь удалиться друг от друга на максимально возможные расстояния.

Благодаря аналогичным рассуждениям, нашли свое объяснение и другие, периодически изменяющиеся физические свойства веществ: плотность, температура плавления, прочность связей электронов в атоме и т.д.

Но самое главное заключалось в том, что таблица Менделеева не просто давала объяснение физическим свойствам элементов, а ставила им в соответствие и их химические свойства. Основным постулатом таблицы являлось то, что валентность химического элемента определяется числом электронов на внешней электронной оболочке (поэтому эти электроны так и называются – валентные электроны). Важная роль периодического закона заключается именно в том, что в нем устанавливается связь между строением атомов и влиянием этого строения на физические и химические свойства элементов.

Великие открытия приводят к великим последствиям: благодаря периодическому закону были сначала теоретически предсказаны, а затем и открыты и исследованы множества химических элементов и веществ, появилась возможность моделирования химических процессов – закон лег в основу теоретической химии.

В 1872 г. Д.И. Менделеев писал: «Основной задачей современной химии является установление зависимости состава, реакций и свойств простых и сложных тел от основных свойств входящих в их состав элементов, чтобы на основании известного характера данного элемента можно было заключить о неизвестном еще составе и свойствах его соединений». С тех пор минуло больше ста лет. На вооружении современных химиков для успешного решения этой задачи – ЭВМ с новейшими пакетами программ, рассчитывающих разнообразные свойства химических элементов и веществ на основе квантовой химии, работающих с огромными массивами данных. И как во времена Менделеева, результаты подобных теоретических исследований приводят к развитию синтеза сложных химических соединений, в том числе, органического синтеза. Задача, поставленная ученым в прошлом веке, по-прежнему остается актуальной и в наши дни.





оставить комментарий
страница6/12
Дата31.08.2011
Размер1,48 Mb.
ТипУчебное пособие, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

страницы: 1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12
отлично
  3
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Документы

наверх