Хімія. 8 клас. Савчин

§ 5. Періодичний закон Д. І. Менделєєва

Опанувавши матеріал параграфа, ви зможете:

  • формулювати визначення періодичного закону Д. І. Менделєєва;
  • розуміти залежність зміни властивостей хімічних елементів та їх сполук від атомних мас елементів;
  • пояснювати періодичність зміни властивостей елементів та їх сполук.

Пригадайте з курсу хімії 7 класу, з яких складових побудована періодична система.

Перелічіть, які відомості про хімічні елементи 11 і 15 можна отримати з періодичної системи.

Відкриття періодичного закону. Вам відомо, що періодичною системою хімічних елементів можна користуватися як довідковою таблицею для визначення назви елемента та його простої речовини, відносних атомних мас елементів. Проте ви ще не ознайомлені з основними закономірностями, що спостерігаються в періодах і групах, а також із тим, чому властивості елементів і їх сполук змінюються залежно від величини атомних мас елементів.

На час відкриття періодичного закону було відомо 63 хімічні елементи. Багато з них знаходилося поза вже відомими класифікаціями. Д. І. Менделєєв зробив висновок про те, що між усіма елементами існує взаємозв’язок. Щоб довести це, за основу класифікації він обрав відносну атомну масу як єдину, сталу на той час, характеристику атома.

Учений виготовив картки, у яких позначалися символи елементів, відносні атомні маси, фізичні властивості простих речовин, вищі оксиди та гідрати оксидів відповідних елементів. Ці картки Д. І. Менделєєв розташував у ряд за зростанням їх відносних атомних мас. Аналізуючи всі відомості, він звернув увагу на повторюваність властивостей через певне число елементів.

Щоб краще зрозуміти відкритий Д. І. Менделєєвим періодичний закон, простежимо шлях від його відкриття до створення таблиці класифікації хімічних елементів, що отримала назву періодична система.

Зміну властивостей елементів і їх сполук показано в таблиці 2 (с. 26). Проаналізувавши подані в ній відомості, ви зрозумієте хід думок Д. І. Менделєєва. Як бачимо, через певну кількість елементів властивості їх періодично повторюються. Аналогічно спостерігається зміна властивостей сполук: вищих оксидів, гідратів оксидів, летких сполук з Гідрогеном. Від Літію до Нітрогену зростає валентність елементів за Оксигеном від 1 до 4, а від Натрію до Хлору — від 1 до 7. Так само відбувається зміна валентності елементів у гідратах оксидів. У сполуках неметалічних елементів із Гідрогеном (летких сполуках) валентність атомів елементів спадає від 4 до 1.

Таблиця 2

Зміна властивостей елементів та їх сполук зі зростанням відносних атомних мас

Д. І. Менделєєв пронумерував складений ряд елементів, унаслідок чого кожний із них отримав свій порядковий номер. Далі вчений виділив ряди, що починаються лужним металічним елементом і закінчуються галогеном (інертні елементи на цей час ще не були відкриті), і побачив, що через деякий проміжок їх властивості періодично повторюються. Ці ряди було названо періодами. Розмістивши їх один під одним, учений склав таблицю, яка отримала назву періодична система хімічних елементів.

Досліджуючи й надалі властивості елементів і утворених ними сполук, а також довівши існування природних груп, Дмитро Менделєєв виявлену закономірність сформулював як періодичний закон.

У трактуванні Д. І. Менделєєва, яке він сформулював 18 лютого 1869 р., закон звучав так:

Властивості елементів, а тому й властивості утворених ними простих і складних тіл, перебувають у періодичній залежності від величини їх атомних ваг.

Однак виявлена закономірність спостерігалася не в усіх періодах. Виникали певні порушення зі значенням відносних атомних мас, які потребували уточнень. Окрім цього, у таблиці з’являлися вільні клітинки. Це свідчило про те, що вчений передбачив існування ще не відомих на той час елементів. Для деяких із них Дмитро Менделєєв визначив можливі значення відносних атомних мас, склад і властивості простих і складних сполук, указав місце в періодичній системі.

Подальші наукові відкриття довели універсальність класифікації на основі періодичного закону. Згодом були відкриті Галій Ga (№ 31), передбачуваний Д. І. Менделєєвим, Скандій Sc (№21), Германій Ge (№ 32). Відкриття цих елементів послужило визнанню періодичного закону, а періодичну систему почали вважати справді природною класифікацією хімічних елементів.

Пізніше у визначенні періодичного закону термін «вага» замінено на «маса» через те, що вага залежить від того, у якому місці проводиться зважування. Маса ж є незмінною характеристикою атома. Тому в новому трактуванні закон читається так:

Властивості елементів, а тому й властивості утворених ними простих і складних тіл, перебувають у періодичній залежності від величини їх атомних мас.

Отже, створена Д. І. Менделєєвим періодична система є графічним відображенням періодичного закону. Подальші наукові дослідження з будови атома не заперечили відкриття періодичного закону, а, як і передбачав учений, дали йому нове життя — «надбудову і розвиток».

ПІДСУМОВУЄМО ВИВЧЕНЕ

  • Періодичний закон відкрито Д. І. Менделєєвим на основі природної класифікації хімічних елементів і їх сполук.
  • Ознакою класифікації обрано відносну атомну масу — єдину сталу характеристику елементів.
  • Розташування елементів у порядку зростання їх відносних атомних мас сприяло виявленню періодичності повторення властивостей елементів і сполук, утворених ними. Це дозволило сформулювати періодичний закон.
  • Періодичний закон є універсальним законом природи. Завдяки цьому закону створено підґрунтя для подальших наукових відкриттів не тільки в хімії, а й в інших природничих науках. Доведено існування в природі нових, не відомих на той час, хімічних елементів і штучно добутих радіоактивних. Його подальший розвиток забезпечує розуміння взаємозв’язків між елементами та їх сполуками, сприяє відкриттю й застосуванню нових сполук і матеріалів на їх основі.

ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

  • 1. Поясніть, яку основну ознаку Д. І. Менделєєв обрав для класифікації хімічних елементів і чому.
  • 2. Сформулюйте визначення періодичного закону.
  • 3. Поясніть, чому графічне відображення періодичного закону Д. І. Менделєєв назвав періодичною системою.
  • 4. Наведіть приклади підтвердження правильності періодичного закону.
  • 5. Поясніть, користуючись таблицею 2 (с. 26), зміну валентності елементів у вищих оксидах, гідратах оксидів, летких сполуках неметалічних елементів з Гідрогеном.