§ 11. Значення періодичного закону

Опанувавши матеріал параграфа, ви зможете:

пояснювати наукові факти, що розкривають взаємозв’язок між елементами, їхніми простими та складними речовинами; значення класифікації в науці;
оцінювати наукове значення періодичного закону.

Відкриття Д. І. Менделєєвим періодичного закону (1869 р.) стало справжнім науковим вибухом, відіграло величезну роль у становленні хімії як науки. Це найзагальніший закон природи, на основі якого виявлено та встановлено взаємозв’язок між усіма хімічними елементами.

Насамперед відкриття періодичного закону вказало шлях до природної класифікації елементів та утворених ними простих і складних речовин. Виявивши періодичну подібність елементів та їхніх сполук за властивостями, Д. І. Менделєєв створив таблицю класифікації, яка пояснювала взаємозв’язок між поняттями «елемент» і «проста речовина». Цей взаємозв’язок став фундаментом для об’єднання всіх елементів у систему. Пропущені в таблиці клітинки уможливили спрогнозувати існування ще не відомих науці хімічних елементів. Відкриття Галію, Скандію та Германію підтвердило прогнози вченого ще за його життя.

Вивчаючи розміщення елементів у періодичній системі, їхні відносні атомні маси, Д. І. Менделєєв установив, що серед них є неточно визначені й виправив ці дані. Прикладом може бути розміщення Берилію, яке не відповідало його відносній атомній масі 13,5. Через деякий час учені уточнили відносну атомну масу Берилію, що підтвердило правильність розміщення цього елемента в періодичній системі. Як бачимо, крім наукового значення — першої природної класифікації елементів, періодичний закон виконує ще й прогностичну функцію.

Подальший розвиток періодичний закон отримав після відкриття будови атома. Це відкриття розкрило фізичну сутність періодичного закону, указавши на те, що атоми складаються з однакових елементарних частинок. Цей факт ще раз підтверджує внутрішній взаємозв’язок між усіма елементами, об’єднуючи їх у єдину систему.

Відкриття періодичного закону сприяло розвитку теорії будови атома, що, у свою чергу, започаткувало створення моделей атомів. І навпаки, знання про будову атома розширило розуміння сутності періодичного закону й створило умови для нових відкриттів. Закономірності, закладені в періодичній системі, стимулювали розвиток інших природничих наук, зокрема геохімії, космічної хімії. Вивчення ядерних реакцій дало змогу добувати штучні елементи, які теж віднайшли своє місце в періодичній системі.

На прикладі періодичного закону, відображеного в періодичній системі хімічних елементів, розкриваються об’єктивні закони розвитку природи, як-от: закон єдності та боротьби протилежностей, заперечення заперечення, переходу кількісних змін у якісні. Наведемо приклади.

Закон єдності та боротьби протилежностей пояснюється на прикладі будови самого атома (існування позитивних частинок у ядрі й негативних — в електронній оболонці), існування речовин подвійної хімічної природи (явище амфотерності, яке ви вивчатимете пізніше).

Закон заперечення заперечення, або подвійного заперечення, відстежується, по-перше, під час переходу від хімічно активного неметалічного елемента (галогену) до інертного (інертні гази), а по-друге, від інертного елемента — до хімічно активного металічного. Іншими словами, подвійне заперечення відбувається на проміжках «галоген — інертний елемент — лужний металічний елемент» у кожному випадку. Чим пояснюється така різка зміна властивостей? Перший раз — незавершеністю зовнішнього енергетичного рівня. У галогенів до його завершення бракує одного електрона, тобто найменшої кількості. Різка зміна на проміжку «інертний елемент — лужний металічний», тобто другий раз, — появою в металічного елемента нового енергетичного рівня.

Підтвердження закону переходу кількісних змін у якісні можна спостерігати, досліджуючи зміни зарядів атомних ядер. З появою нового протона в ядрі атома, а отже, і нового електрона на зовнішньому енергетичному рівні, утворюється новий хімічний елемент. У цьому полягає світоглядне значення періодичного закону, підтвердження існування об’єктивних законів природи.

Періодичний закон має велике практичне значення. Періодичною системою, створеною на основі закону, користуються науковці під час досліджень не тільки в галузі хімії, а й у фізиці, геології, оскільки він акумулює знання всіх природничих наук. У школі ви користуєтеся періодичною системою хімічних елементів як довідником і як наочним посібником не тільки на уроках хімії, а й фізики, щоб пояснити будову атома. Інформація, закладена в періодичній системі, розкриває закономірності, з урахуванням яких можна передбачати й прогнозувати появу нових хімічних елементів і їхніх сполук.

ЦІКАВО ЗНАТИ

• Учениця Марії Склодовської-Кюрі, французька вчена Маргарита Перей відома як радіохімік. Після закінчення Паризького університету працювала в Інституті радію (1929 р.). Наукові роботи вченої присвячені вивченню радіоактивних елементів. У 1939 р. відкрила передбачуваний Д. І. Менделєєвим новий хімічний елемент, який на честь її країни запропонувала назвати Францієм. Це елемент із протонним числом +87 у періодичній системі.

• Періодичний закон продовжує своє «життя» у сучасних дослідженнях. Здійснено відкриття чотирьох нових хімічних елементів: 113, 115, 117 і 118, які вже внесені в періодичну систему (див. форзаци). Тимчасові назви елементів від 113 до 118 отримали постійні назви: 113 елемент Унунтрій Uut замінено на Ніхоній Nh; 114 Унунквадій Uuq — на Флеровій Fl; 115 Унунпентій Uup — на Московій Mc; 116 Унунгексій Uuh — на Ліверморій Lv; 117 Унунсептій Uus — на Тенесін Ts і 118 Унуноктій Uuo — на Оганесон Og. Тож 7 період періодичної системи також завершений.

ПІДСУМОВУЄМО ВИВЧЕНЕ

• Періодичний закон — універсальний закон природи, що відкрив шлях до наукового розуміння класифікації елементів та утворених ними сполук. Його застосовують у багатьох сферах наук і різноманітних технологіях.

• Унікальність періодичного закону полягає в тому, що він має не тільки наукове, а й прогностичне та світоглядне значення. Підтверджує існування й закономірності дії об’єктивних законів природи та їхнього практичного застосування в різних галузях природничих наук.

• Періодичну систему хімічних елементів, закономірності періодичної зміни властивостей елементів використовують не тільки в сучасній хімії, а й у фізиці, ядерній хімії та фізиці, геології, геохімії тощо.

ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

1. Поясніть значення періодичного закону для:

а) розвитку природничих наук;
б) розкриття взаємозв’язків між будовою атомів елементів та їхніми властивостями, а також властивостями утворених ними простих і складних речовин.

2. Розкрийте значення періодичного закону в створенні штучних хімічних елементів.

3. Охарактеризуйте значення періодичного закону:

а) прогностичне;
б) світоглядне.

4. Оцініть наукове значення періодичного закону.

5. Розв’яжіть кросворд. Заповніть вертикальні стовпці й у горизонтальному рядку отримаєте назву складової періодичної системи.

1. Елемент, проста речовина якого утворює за нагрівання чорний порошок.
2. Елемент головної підгрури VI групи.
3. Галоген, що є леткою рідиною бурого кольору.
4. Елемент, оксид якого використовують у ювелірній справі.
5. Газ, яким наповнюють трубки для виготовлення реклами.
6. Перший елемент періодичної системи.

ЦІКАВО ЗНАТИ

• Наукова діяльність Д. І. Менделєєва не обмежувалася тільки хімією. Він працював у різних галузях науки, зокрема: відомі праці з економіки та розвитку нафтової промисловості; раціонального використання ресурсів Донбасу; запропонував ідею підземної газифікації вугілля.

• Наукові праці Д. І. Менделєєва присвячені переважно питанням загальної хімії. Однак вони стосуються й фізики, ядерної фізики, хімічної технології, економіки, сільського господарства, метрології, географії, метеорології.

• Ідея підземної газифікації вугілля, запропонована Д. І. Менделєєвим у 1880 р., була втілена в 1937 р. на Донбасі.

НАВЧАЛЬНИЙ ПРОЄКТ

І. Оберіть самостійно або з учительською допомогою тему навчального проєкту з тих, що подані нижче.

1. З історії відкриття періодичної системи хімічних елементів.

2. Форми Періодичної системи хімічних елементів.

3. Хімічні елементи в літературних творах.

4. Цікаві історичні факти з відкриття і походження назв хімічних елементів.

ІІ. Виконайте проєкт у довільній формі, проведіть його презентацію.