история,строение атома, периодический закон и др.
учебно-методический материал по химии по теме

ХИМИЯ – НАУКА О ВЕЩЕСТВАХ, ИХ СВОЙСТВАХ, ПРЕВРАЩЕНИЯХ ВЕЩЕСТВ И ЯВЛЕНИЯХ, СОПРОВОЖДАЮЩИХ ЭТИ ПРЕВРАЩЕНИЯ.

ХИМИЯ ОТНОСИТСЯ К ЕСТЕСТВЕННЫМ НАУКАМ. ОНА ИЗУЧАЕТ СОСТАВ, СТРОЕНИЕ,  СВОЙСТВА И ПРЕВРАЩЕНИЯ ВЕЩЕСТВ, А ТАКЖЕ ЯВЛЕНИЯ, СОПРОВОЖДАЮЩИЕ ЭТИ ПРЕВРАЩЕНИЯ.

КОГДА И КАК ВОЗНИКЛА ХИМИЧЕСКАЯ НАУКА.

ХИМИЯ КАК НАУКА В СОВРЕМЕННОМ ПОНИМАНИИ ВОЗНИКЛА ОТНОСИТЕЛЬНО НЕДАВНО, ЛИШЬ  В ХVIII СТОЛЕТИИ. ЭТОМУ ПРЕДШЕСТВОВАЛ ДЛИТЕЛЬНЫЙ ПРОЦЕСС НАКОПЛЕНИЯ ХИМИЧЕСКИХ ЗНАНИЙ В ПРОЦЕССЕ РАЗВИТИЯ РАЗЛИЧНЫХ РЕМЕСЕЛ И ИСКУССТВ.

ОСОБУЮ ВАЖНОСТЬ ДЛЯ РАЗВИТИЯ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА ИМЕЛИ МЕТАЛЛЫ. ОБ ЭТОМ СВИДЕТЕЛЬСТВУЕТ ТОТ ФАКТ, ЧТО НЕКОТОРЫЕ ИЗ НИХ ДАЛИ НАЗВАНИЯ ЦЕЛЫМ ЭПОХАМ: НА СМЕНУ КАМЕННОМУ ВЕКУ ПРИШЛИ МЕДНЫЙ, БРОНЗОВЫЙ, ЗАТЕМ НАСТУПИЛ ЖЕЛЕЗНЫЙ.

ПЕРВЫМИ МЕТАЛЛАМИ , КОТОРЫЕ ЧЕЛОВЕК СТАЛ ИСПОЛЬЗОВАТЬ ДЛЯ СВОИХ НУЖД, БЫЛИ САМОРОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ: ЗОЛОТО(Au ), СЕРЕБРО(Ag ), МЕДЬ(Cu), А ТАКЖЕ МЕТАЛЛЫ, ЛЕГКО ПОЛУЧАЕМЫЕ ИЗ РУД,- ОЛОВО(Sn) И СВИНЕЦ( Pb).

РАЗУМЕЕТСЯ, ПРИКЛАДНЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ ЗНАНИЯ БЫЛИ СВЯЗАНЫ НЕ ТОЛЬКО С МЕТАЛЛАМИ. УЖЕ В ГЛУБОКОЙ ДРЕВНОСТИ ЛЮДИ НАУЧИЛИСЬ ДУБИТЬ КОЖУ, ИЗГОТОВЛЯТЬ КЕРАМИКУ И СТЕКЛО, ПРИГОТОВЛЯТЬ КРАСИТЕЛИ.

В ДРЕВНЕМ ЕГИПТЕ  ЗНАЛИ СПОСОБЫ ОЧИСТКИ ЗОЛОТА, УМЕЛИ ГОТОВИТЬ КОСМЕТИЧЕСКИЕ МАЗИ  И БЛАГОВОНИЯ, ПРИМЕНЯТЬ ДЛЯ СТИРКИ СОДУ, ДОБЫВАЕМУЮ ИЗ СОДОВЫХ ОЗЕР, ВЛАДЕЛИ СЛОЖНОЙ ТЕХНИКОЙ БАЛЬЗАМИРОВАНИЯ. СРЕДИ МАСТЕРОВ, ОБСЛУЖИВАВШИХ ГОРОД МЕРТВЫХ (КОТОРЫЙ СОСТОЯЛ ИЗ БЕЗЧИСЛЕННЫХ ГРОБНИЦ ФАРАОНОВ, ЧЛЕНОВ ИХ СЕМЕЙ И ГОС. САНОВНИКОВ), БЫЛО НЕМАЛО УМЕЛЬЧЕВ (МЕДНИКИ, ГИПСОДЕЛЫ И ДР.), ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЕ ЗНАНИЯ КОТОРЫХ СОЗДАВАЛИ ПРАКТИЧЕСКУЮ ОСНОВУ ДЛЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ХИМ. НАУКИ. НЕ СЛУЧАЙНО НЕКОТОРЫЕ ИССЛЕДОВАТЕЛИ СЧИТАЮТ, ЧТО САМО СЛОВО «ХИМИЯ»  ПРОИСХОДИТОТ ДРЕВНЕГО НАЗВАНИЯ ЕГИПТА – ХЕМИЯ ИЛИ ХЕМИ (ГРЕЧ. Chemia), ЧТО ОЗНАЧАЕТ «СТРАНА ЧЕРНОГО ИЛА (ЧЕРНОЙ ЗЕМЛИ) ». СОГЛАСНО ДРУГИМ ГИПОТЕЗАМ НАЗВАНИЕ НАУКИ СВЯЗАНО С НАЗВАНИЯМИ РАЗЛИЧНЫХ ОПЕРАЦИЙ, ПРОВОДИМЫХ ПРИ РАБОТЕ С ВЕЩЕСТВАМИ: ХИМЕЙЯ – «НАЛИВАНИЕ», «НАСТАИВАНИЕ»;  ХИМЕВСИС – «СМЕШИВАНИЕ»; ХЮМА – «ЛИТЬЕ». ЕСТЬ ПРЕДПОЛОЖЕНИЕ , ЧТО ТЕРМИН «ХИМИЯ» ВОСХОДИТ К ДРЕВНЕКИТАЙСКОМУ КИМ, ЧТО ОЗНАЧАЕТ «ЗОЛОТО».

ИТАК, В ДРЕВНОСТИ ХИМИЧЕСКИЕ ЗНАНИЯ РАЗВИВАЛИСЬ И НАКАПЛИВАОИСЬ ПАРАЛЛЕЛЬНО С РАЗВИТИЕМ РЕМЕСЕЛ И ИСКУССТВ. ПОЛУЧЕНИЕ НОВЫХ ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ НЕРЕДКО СЛУЖИЛО ОСНОВОЙ ДЛЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ЖИВОПИСИ, МОЗАИЧНОГО ДЕЛА И Т.Д.

В VII-IХ ВВ. В АЗИИ ВОЗНИКЛО МОЩНОЕ ГОСУДАРСТВО - АРАБСКИЙ ХАЛИФАТ. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ КУЛЬТУР АРАБОВ И ЗАВОЕВАННЫХ ИМИ НАРОДОВ ДАЛО ТОЛЧОК РАЗВИТИЮ НАУК И ИСКУССТВ. СЛОВО «ХИМИЯ» ПО – АРАБСКИ ЗВУЧАЛО КАК АЛХИМИЯ . ГЛАВНАЯ ЗАДАЧА АЛХИМИКОВ СТАЛ ПОИСК ФИЛОСОФСКОГО КАМНЯ, СПОСОБНОГО,  ПО ПРЕДАНИЮ, ПРЕВРАЩАТЬ В ЗОЛОТО НЕБЛАГОРОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ, ИСЦЕЛЯТЬ БОЛЬНЫХ И ВОЗВРАЩАТЬ МОЛОДОСТЬ.  ДРЕВНИЕ СЧИТАЛИ ВСЮ ПРИРОДУ ЖИВОЙ И ОДУШЕВЛЕННОЙ (МЕТАЛЛЫ, НАПРИМЕР, «РАСТУТ И СОЗРЕВАЮТ» В ЛОНЕ ЗЕМЛИ). ПРИ ЭТОМ ЗОЛОТО  – ЭТО «СОЗРЕВШИЙ» МЕТАЛЛ, А СВИНЕЦ И ЖЕЛЕЗО- КАК «НЕДОЗРЕЛЫЕ». ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ АЛХИМИКОВ ЧАСТО СОПРОВОЖДАЛАСЬ ЗАКЛИНАНИЯМИ. ВПОСЛЕДСТВИИ  ЭТО НЕРЕДКО СЛУЖИЛО ПРИЧИНОЙ ПОЛНОГО ОТРИЦАНИЯ ЗАСЛУГ АЛХИМИИ В ДЕЛЕ РАЗВИТИЯ НАУКИ. ЭТО НЕСПРАВЕДЛИВО. ВЕДЬ АЛХИМИКАМИ БЫЛ НАКОПЛЕН БОЛЬШОЙ ОПЫТ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ РАБОТЫ И НАБЛЮДЕНИЙ, РАЗРАБОТАНЫ МЕТОДЫ ОЧИСТКИ ВЕЩЕСТВ: ВПЕРВЫЕ БЫЛИ ВЫДЕЛЕНЫ В ЧИСТОМ ВИДЕ И ОПИСАНЫ МНОГИЕ ВЕЩЕСТВА. ОДНАКО НАУКОЙ, В СОВРЕМЕННОМ ПОНИМАНИИ, АЛХИМИЯ НЕ БЫЛА.

АНГЛИЙСКИЙ УЧЕНЫЙ РОБЕРТ БОЙЛЬ, КОТОРОГО НЕРЕДКО НАЗЫВАЮТ «ОТЦОМ ХИМИИ», ПЕРВЫМ ДОКАЗАЛ НЕСОСТОЯТЕЛЬНОСТЬ АЛХИМИКОВ, ДАЛ ПЕРВЫЕ НАУЧНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВАЖНЕЙШИМ ПОНЯТИЯИ ХИМИИ.

ПРОЦЕСС ПРЕВРАЩЕНИЯ ХИМИИ В НАУКУ БЫЛ ДЛИТЕЛЬНЫМ И СЛОЖНЫМ. ОН ПОТРЕБОВАЛ УСИЛИЙ МНОГИХ УЧЕНЫХ И БЫЛ ЗАВЕРШЕН РАБОТАМИ ФРАНЦУЗКОГО ХИМИКА АНТУАНА ЛОРАНА ЛАВУАЗЬЕ,  СОЗДАВШЕГО КИСЛОРОДНУЮ ТЕОРИЮ ГОРЕНИЯ.  ХИМИЯ ОФОРМИЛАСЬ  В НАУКУ, ИЗУЧАЮЩУЮ ВЕЩЕСТВА, ИЗ КОТОРЫХ СОСТОЯТ МНОГООБРАЗНЫЕ ТЕЛА ПРИРОДЫ.

ОПРЕДЕЛЕНИИ ХИМИИ КАК НАУКИ ВПЕРВЫЕ ДАЛ М.В. ЛОМОНОСОВ : «ХИМИЧЕСКАЯ НАУКА РАССМАТРИВАЕТ  СВОЙСТВА И ИЗМЕНЕНИ ТЕЛ …СОСТАВ ТЕЛ…ОБЪЯСНЯЕТ ПРИЧИНУ ТОГО, ЧТО С ВЕЩЕСТВАМИ ПРИ ХИМИЧЕСКИХ ПРЕВРАЩЕНИЯХ ПРОИСХОДИТ».

В 1869ГОДУ НАШ СООТЕЧЕСТВЕННИК ДМИТРИЙ ИВАНОВИЧ МЕНДЕЛЕЕВ СОЗДАЛ УНИВЕРСАЛЬНУЮ СИСТЕМУ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ.

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ХИМИИ.

ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ МАССЫ ВЕЩЕСТВ .Масса веществ, вступающих в хим.реакцию, равна массе веществ, образующихся в результате реакции.

ЗАКОН ПОСТОЯНСТВА СОСТАВА ВЕЩЕСТВА. Всякое чистое вещество независимо от способа его получения всегда имеет постоянный качественный и количественный состав.

ЗАКОН АВОГАДРО. В равных объемах различных газов при одинаковых условиях (t и p)содержится одинаковое число молекул.(молярный объем газа –Vm=22,4л/моль).

ЗАКОН ОБЪЕМНЫХ ОТНОШЕНИЙ. Объемы вступающих в реакцию газов при одинаковых условиях (t и p)относятся друг к другу как простые целые числа.(1л Cl соединяется с 1л H, образуя 2лHCl).

Химическая реакция – явления, в результате которых происходит образование новых веществ.

Химический элемент - это  определенный вид атомов с одинаковым положительным зарядом ядра. Он характеризуется определенным  положительным зарядом ядра (порядковый номер), СО, изотропный состав и т.д. Сложные вещества состоят не из простых веществ, а из элементов  (вода состоит из элементов кислорода и водорода).

Все химические элементы делятся на две большие группы – металлы и не металлы.

Молекула – наименьшая частица данного вещества, обладающая его химическими свойствами. Химические свойства молекулы  определяются его составом и химическим строением.

Атом – это электронейтральная частица, состоящая из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов. (химически неделимая частица). Мельчайшая частица химического элемента, являющаяся носителем его свойств – атом (от греч.  Атомос - «неделимый»).

Относительная атомная масса химического элемента (Аr ) показывает , во сколько раз масса его атома больше 1/12массы атома углерода.

Относительная молекулярная масса вещества (Мr ) - число, показывающее, во сколько раз масса его молекулы больше 1/12 массы атома углерода.

Строение атома.

Атом – сложная частица.

Любой химический элемент , как правило, может существовать в трех формах: свободные атомы, простые вещества и сложные вещества.

Понятие атом возникло в античном мире для обозначения частиц вещества. В переводе с греческого атом означает «неделимый».

Благодаря открытию в 1896 году французским ученым А.Беккерелем явления радиоактивности было установлено строение атома.

Радиоактивность – это свойство атомов некоторых элементов самопроизвольно излучать невидимые глазом частицы; оно обусловлено распадом их атомных ядер. Превращением в другие элементы.

Этот распад сопровождается излучением трех видов:

    -лучи (притягиваются к отрицательному полюсу, представляют собой ядра атомов гелия);

    -лучи (притягиваются к положительному полюсу, представляют собой поток электронов);

     -лучи (не несут электрического заряда,  представляют собой электромагнитные волны с ничтожной массой и высокой частотой).

Используя    - излучение (поток ядер гелия, обладающих большой скоростью, имеющих массу 4 и заряд +2) и испытывая его действие на тонкую металлическую фольгу, английский ученый Э.Резерфорд обнаружил, что   - частицы, проходя через нее,  отклоняются от первоначального направления движения. Это открытие послужило экспериментальным доказательством существования положительно заряженного ядра атома, и на его основе в 1911году ученый создал планетарную модель атома.

Атом любого химического элемента – как бы крохотная Солнечная система.

Атом состоит из несущего положительный заряд ядра и движущихся вокруг него отрицательно заряженных электронов. Затем были открыты другие элементарные частицы – протон и нейтрон, а еще позднее было выявлено огромное число разнообразных микрочастиц.

Атом состоит из ядра и электронов. Ядро – это часть атома, состоящая из протонов и нейтронов и имеющая положительный заряд.

Основные характеристики элементарных частиц.

   Протон и нейтрон входят в состав ядра атома, а электроны  образуют электронную оболочку атома.

Поскольку Атом электронейтрален. То также очевидно, что число протонов и электронов в атоме одинаково. Оно равно порядковому номеру химического номера.

Массовое число – сумма числа протонов и нейтронов в атоме.

Например, массовое число атома алюминия:

13 (число протонов)+14(число нейтронов)=27(массовое число)

Нуклон.

По современным представлениям, протон и нейтрон представляют собой  два состояния одной и той же элементарной частицы – нуклона (от латинского nucleus-ядро). При известных условиях (например, когда избыток нейтронов в ядре приводит к его неустойчивости) нейтрон может превращаться в протон, одновременно «рождая» электрон. Этот процесс можно изобразить схемой

Нейтрон        протон     +    электрон                             n      p  +   e-

Таким образом, при   -распаде один из нейтронов, входящих в состав ядра, превращается в протон; возникающий при этом электрон вылетает из ядра , положительный заряд которого на единицу возрастает .

Возможно также превращение протона в нейтрон в соответствии со схемой

Протон      нейтрон    + позитрон                                   p    n   +   e+

Позитрон (е+) – элементарная частица с массой , равной массе электрона, но несущая положительный заряд; по абсолютной величине заряды электрона и позитрона одинаковы.

Атом – это электронейтральная частица, состоящая из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов.

атом

ядро                                                                  электронная оболочка

состоит из нуклонов:                             состоит из электронов (е-)

протонов(р+) и нейтронов(n0)

 изотоп (из двух греч.изос –«один» и топос – «место», обозначает «занимающий одно место») – разновидности атомов одного и того же химического элемента, имеющие одинаковый заряд ядра, но разное массовое число. Свойства изотопов большинства элементов одинаковы.

12С    13С   14С           16О    17О     18 О           39К     40К       35Сl      37Сl         39Аr      40Аr

А изотопы водорода  сильно различаются по свойствам из-за резкого кратного увеличения их Аr ; им даже присвоены индивидуальные названия и химические знаки: протий- 1Н, дейтерий- 2 Н   или 2D;тритий-3Н  или  3Т.

Относительная атомная масса (Аr)  химического элемента равна среднему значению масс всех его природных изотопов с учетом их распространенности. Например, хлор имеет два изотопа: 35Сl  (75,5%) и  37Сl  (24,5%).

Его относительная атомная масса:

Аr(Cl) =(35*0,7553)+(37*0,2447)=35,45.

Явление изотопии позволяет объяснить причину некоторых отклонений атомных масс элементов : К – Аr ,  Со – Ni,  Те –I.

Изотопное содержание калия 39К (93%) выше, чем более тяжелого изотопа  41К , а у аргона, наоборот, тяжелый изотоп 40Аr составляет 99%. Отсюда у аргона ,элемента с порядковым номером 18, относительная атомная масса больше, чем у элемента с порядковым номером 19.

Изотопы известны для всех химических элементов. Наибольшее число изотопов имеют элементов с порядковым номером Z от 40 до 56.

Все изотопы делятся на стабильные (устойчивые) и нестабильные (радиоактивные).

Химический элемент – совокупность его изотопов.

Свойства электронов описываются законами микромира. Экспериментально и теоретически установлено, что электроны как микрочастицы обладают двойственной природой, т.е. для них характерны свойства как частицы (имеют определенную массу, размеры и т.д.) , так и волны (не имеют траектории движения, определенного положения в пространстве и обладают другими волновыми свойствами).

Быстро движущийся электрон  может находиться в любой точке пространства, окружающего ядро атома, и на разном удалении от него. Поэтому принято говорить о вероятности пребывания электрона в той или иной части внутриатомного пространства. Для характеристики состояния электронов в атоме введено понятие «электронное облако» , основную часть которого называют атомной орбиталью.

Орбиталь (электронное облако)  – пространство вокруг ядра атома, в котором наиболее вероятно нахождение электрона.

В нем заключено приблизительно 90% электронного облака, и это означает, что около 90% времени электрон находится в этой части пространства.

Графически Орбиталь изображают или в виде клеточки, или горизонтальной черточкой, а электрон – в виде стрелки. ↑

По форме различают 4 известных типа орбиталей, которые обозначают латинскими буквами s, p, d, f.

S                                     p                                               d

   f      

Важнейшей характеристикой движения электрона на определенной орбитали является Q  его связи с ядром. Электроны, обладающие близкими значениями Q , образуют единый электронный слой, или энергетический уровень. Энергетические уровни нумеруют, начиная от ядра: 1,2,3,4,5,6,7.

Главное квантовое число – целое число n , обозначающее номер энергетического уровня.

     где N –максимальное число электронов,

            n – Номер уровня или главное квантовое число.

На первом, ближайшем к ядру энергетическом уровне может находиться не более 2 электронов;

На втором – не более 8;

На третьем – не более 18;

На четвертом – не более 32.

Завершенные энергетические уровни – энергетические уровни, содержащие максимальное число электронов. Они обладают повышенной устойчивостью и стабильностью.

Незавершенные энергетические уровни – энергетические уровни, содержащие меньшее число электронов.

Одинаковое строение внешних энергетических уровней периодически повторяется, поэтому периодически повторяются и свойства химических элементов. Эта закономерность отражена в названии  Периодической системы химических элементов Д.И.Менделеева.

Начиная со второго энергетического уровня (n =2) , каждый из уровней подразделяются на подуровни (подслои), несколько отличающиеся друг от друга Q связи с ядром.

Число подуровней равно значению главного квантового числа :

s  -подуровень  -первый, ближайший к ядру атома подуровень каждого энергетического уровня, состоит из одной s –обитали;

p –подуровень –второй подуровень каждого , кроме первого , энергетического уровня, состоит из трех p – орбиталей;

d –подуровень – третий подуровень каждого, начиная с третьего, энергетического уровня, состоит из пяти d– орбиталей;

f –подуровень – каждого, начиная с четвертого, энергетического уровня, состоит из семи f – орбиталей.

Схема строения электронных оболочек атомов:

1. Определить общее число электронов на оболочке по порядковому номеру элемента;
2. Определить число энергетических уровней в электронной оболочке по номеру периода;
3. Определить число электронов на каждом энергетическом уровне (на 1-м – не больше 2; на 2-м – не более 8;  на внешнем уровне число электронов равно номеру группы – для элементов главных подгрупп).

Неспаренные электроны – если на орбитали находится один электрон.

Спаренные электроны – если есть электроны с противоположными спинами.

Принцип минимума энергии: е-  поступает на ту Орбиталь, Q  которой минимальна.

1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p<5s<4d<5p<6s<5d  4f  5d<6p<7s<6d  5f  6d<7p

(в соответствии с правилом Клечковского).

Принцип Клечковского: порядок заполнения энергетических состояний определяется стремлением атома к минимальному значению суммы главного и побочного квантовых чисел, причем в пределах фиксированного значения  (n + l) в первую очередь заполняются состояния, отвечающие минимальным значениям n.

Принцип (запрет) Паули: в атоме не может быть двух е- с одинаковыми значениями всех четырех квантовых чисел. На одной орбитали может находиться только два е- с противоположными спинами.

Принцип Гунда: е- занимают одинаковые орбитали так, чтобы суммарное спиновое число их было максимальным.

Валентные возможности атомов химических элементов.

Валентность – способность атомов элементов образовывать химические связи.

Валентность атома химического элемента определяется в первую очередь числом Неспаренные электронов, принимающих участие в образовании химической связи.

Валентные электроны – электроны, принимающие участие в образовании химической связи. Валентные электроны атомов элементов главных подгрупп расположены на s- и p- орбиталях внешнего электронного слоя. У элементов побочных подгрупп, кроме лантаноидов и актиноидов, валентные электроны расположены на s-орбитали внешнего и d-орбиталях предвнешнего слоев.

Валентные электроны – это Неспаренные электроны внешнего электронного слоя или способные распариться и разместиться на свободных орбиталях внешнего (предвнешнего) электронного слоя.

У атомов инертных элементов все е- спарены. Они химически инертны.

У атомов Ме и неМе  в валентных электронных слоях имеются Неспаренные е- , а в ряде случаев и свободные орбитали. Такие атомы реакционноспособны, т.е. способны образовывать химические связи.

Для невозбужденного (основного, или стационарного) состояния атома

15Р 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 3d0

Атом в возбужденном (т.е. получившего дополнительную Q, в результате чего происходит распаривание электронов внешнего слоя и переход их на свободные орбитали) состоянии.

15Р 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3 3d0                  +Q             15Р* 1s2 2s2 2p6 3s1 3p3 3d1

Разъединение спаренных е-  требует затрат Q ,так как спаривание электронов сопровождается понижением потенциальной Q атомов. Вместе с тем расход Q на перевод атома в возбужденное состояние компенсируется энергией, выделяющейся при образовании химических связей неспаренными электронами.

Затраты Q на возбуждение атомов углерода (400 кДж/моль) с избытком компенсируются энергией, выделяющейся при образовании двух дополнительных ковалентных связей (720 кДж/моль).

Валентные возможности атомов химических элементов определяются:

 1) числом неспаренных е- (одноэлектронных орбиталей);

2) наличием свободных орбиталей;

3) наличием неподеленных пар электронов.

Периодический закон и Периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева.

Предпосылки открытия Периодического закона. (см. методическое пособие).

Направление поиска связи элементов.

предшественники Д.И.Менделеева        Д.И.Менделеев

Открытие Д.И.Менделеевым Периодического закона.

Д.И.Менделеев в своем открытии опирался на следующие исходные положения:

• Общее неизменное свойство атомов всех химических элементов – их атомная масса;
• Свойства элементов зависят от их атомных масс;
• Форма этой зависимости – периодическая.

В периоде свойства химических элементов и образованных ими веществ закономерно изменяются:

1. Металлические свойства элементов (щелочные металлы)  в периоде ослабевают, а неметаллические усиливаются (галогены).

Na      Mg    Al        Si      P      S       Cl       Ar

Ar  элементов возрастает

Усиление металлических свойств

Усиление неметаллических свойств

2. Значение СО атомов элементов в высших оксидах  возрастает от +1 до +7 (только для Os  и Ru).
3. Значение СО атомов элементов в гидридах (соединения МЕ с водородом) и в летучих водородных соединениях возрастает от +1 до +3, а затем от -4 до -1.

LiH      BeH2     BH3     CH4       NH3         H2O     HF

4. Основные оксиды элементов начала периода сменяет амфотерный оксид и далее – кислотные , свойства которых усиливаются:

Na2O    MgO       Al2O3        SiO2        P2O5       SO3         Cl2O7

Основные                амфотерные                кислотные

Оксиды                     Оксиды                         Оксиды        

5. Гидроксиды – основания  от щелочей через амфотерные гидроксиды сменялись кислотами.

NaOH           Mg(OH)2            Al(OH)3             H2SiO3           H3PO3           H2SO4       HClO3

Щелочь         основание       амфотерный      слабая         кислота     сильная    очень

                                               Гидроксид           кислота       средней      кислота    сильная

                                                                                                            Силы                                кислота

На основании этих наблюдений Д.И.Менделеев сформулировал Периодический закон. Это первая формулировка.

Свойства химических элементов и образованных ими веществ находятся в периодической зависимости от их относительных атомных масс. (1 марта 1869 год).

Кроме горизонтальной периодичности существует также вертикальная (по группам) и диагональная.

В вертикальных столбцах таблицы( группах) располагаются элементы, обладающие сходными свойствами. Поэтому каждая вертикальная группа представляет собой как бы естественное семейство элементов. Всего  их 8.

Например, щелочные металлы – 1группа, галогены -7 группа.

1. В группах (главных подгруппах) с ростом порядковых номеров элементов усиливаются металлические свойства образуемых ими простых веществ , а ослабевают неметаллические свойства;
2. Усиливается основной характер оксидов и гидроксидов;
3. Уменьшается прочность летучих водородных соединений и соответственно увеличиваются их кислотные свойства.

Диагональная периодичность:

Сходство в свойствах между простыми веществами и соединениями, образованными химическими элементами , расположенными по диагонали .

Это связано с тем, что нарастание неметаллических свойств в периодах ( от Na к  Cl)  приблизительно уравновешивается эффектом увеличения металлических свойств в группах сверху вниз.

По химических свойствам элементы по диагонали больше похожи , чем с соседними. Например, Li c Mg, Be c Al, B c Si и т.д.

Лучше всего диагональную периодичность свойств неметаллов характеризует  диагональ B – Si – As – Te – At. Эта диагональ условно делит элементы на металлы и неметаллы.

А диагонали Al – Ge – Sb, Zn – In – Pb  - это элементы , оксиды и гидроксиды которых обладают амфотерными свойствами.

Периодический закон и строение атома.

Впервые  физический смысл порядкого (атомного)  номера раскрыл голландец Ван – ден – Брук . Он теоретически доказал, что порядковый номер химического элемента равен заряду ядра его атома. А экспериментально подтверждена англичанином Г. Мозли.

Поэтому открытие сложного строения атомов, а затем изотопов и закона Мозли, суть которого в том, что заряд атомного ядра каждого элемента в Периодической системе возрастает на 1 по сравнению с зарядом ядра предыдущего элемента, потребовало уточнения первой формулировки Периодического закона.

Вторая формулировка :

Свойства химических элементов и образованных ими веществ находятся в периодической зависимости от зарядов их атомных ядер.

Периодическая система и строение атома.

Периодическая система – это графическое отображение Периодического закона.

Каждое обозначение в Периодической системе отражает какую- либо особенность или закономерность в строении атомов элементов:

• Физический смысл номера: элемента, периода, группы;
• Причины изменения свойств элементов и образованных ими веществ по горизонтали (в периодах) и по вертикали (в группах):

В пределах одного и того же периода металлические свойства ослабевают, а неметаллические – усиливаются , т.к.:

1. Увеличиваются заряды атомных ядер;
2. Растет число электронов на внешнем уровне;
3. Число энергетических уровней постоянно;
4. Радиус атома уменьшается.

В пределах одной и той же группы ( в главной подгруппе) металлические свойства усиливаются , неметаллические свойства – ослабевают, т.к.:

Увеличиваются заряды атомных ядер;

Число электронов на внешнем уровне постоянно;

Растет число энергетических уровней;

Увеличивается радиус атома.

• Причины более медленного изменения этих свойств в больших периодах (появление трех вставных декад d –элементов);
• Причины еще более медленного изменения свойств элементов и образованных ими веществ в сверхбольших ( 6-м незавершенном 7-м периоде) – причины химической идентичности у лантаноидов и актиноидов.

 Третья причинно- следственная формулировка Периодического закона:

Свойства химических элементов и образованных  ими веществ находятся в периодической зависимости от периодичности в изменении внешних электронных структур их атомов.

Современная формулировка Периодического закона:

Свойства элементов, а также формы и свойства, образуемых ими простых веществ и соединений находятся в периодической зависимости от величины заряда их атомных ядер.

Значение Периодического закона и Периодической системы химических элементов Д.И.Менделеева.

На их основе ученые:

1. систематизировали и обобщили все сведения о химических элементах и образуемых ими веществах;
2. Дали обоснование различным видам периодической зависимости, существующим в мире химических элементов, объяснив их на основе строения атомов элементов;
3. Предсказали , описали свойства еще не открытых химических элементов и образованных ими веществ, а также указали пути их открытия.

Химическая  связь.

Химическая связь  - это сила, соединяющая два или несколько взаимодействующих  атомов в молекулы или другие частицы.

Причиной  образования химической связи является стремление атомов Ме и неМе путем взаимодействия с другими атомами достичь более устойчивой электронной структуры, подобной структуре инертных элементов.

При образовании химической связи существенно перестраиваются электронные структуры связывающих атомов, а следовательно, меняются их свойства в соединениях.

Химические связи между атомами возникают в ходе химических  реакций. Они весьма разнообразны.

Энергия Ионизации – это энергия, необходимая для отрыва от атома наиболее слабо связанного с ним электрона.

Сродство к электрону – энергия, которая выделяется при присоединении  одного электрона к атому.

Электроотрицательность  - это способность атомов химического элемента оттягивать на себя  общие электронные  пары, участвующие в образовании химической связи.

ЭО можно охарактеризовать как меру неметалличности химических элементов.

В периоде ЭО с увеличением порядкового номера возрастает, 

В группе ЭО  с увеличением порядкового номера уменьшается.

Отдавая е- , атом превращается в положительно заряженный ион.

Принимая е-, атом превращается в отрицательно заряженный ион.

Химические связи: ионная связь;  ковалентно - полярная ; ковалентно- неполярная; металлическая .

Ионная связь - химическая связь, возникающая между ионами.

Ионная связь возникает между сильными  Ме и сильными неМе.

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №1 ПО ТЕМЕ «АТОМЫ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ»

ВАРИАНТ 1

1. а) Расположите химические элементы в порядке возрастания

металлических свойств: Rb ,Li ,K

б)  Расположите химические элементы в порядке возрастания неметаллических свойств:  Si, P, Mg

2. Определить вид химической связи для следующих веществ:  O2, Na, KCl, H2S. Составить схемы образования любых двух видов связи.

3. Определите число протонов, нейтронов и электронов для изотопов хлора

37 Cl      35 Cl   и кислорода   17О    18О.

4. Назовите химические элементы, а также определите заряды ядер этих атомов, зная распределение электронов по энергетическим уровням:  2,8,2;     2,2;   2,8,6. Определите, к какому типу элементов, они относятся (металлы или  неметаллы).
5. Что такое изотопы?

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №1 ПО ТЕМЕ «АТОМЫ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ»

ВАРИАНТ 2

1. а) Расположите химические элементы в порядке возрастания

металлических свойств: Al, P, Mg

б)  Расположите химические элементы в порядке возрастания неметаллических свойств:  F, I, Br

2. Определить вид химической связи для следующих веществ:  N2, Ca, NaCl, SO2. Составить схемы образования любых двух видов связи.

3. Определите число протонов, нейтронов и электронов для изотопов аргона:

 39Ar     40Ar     и калия    39K    40K.

4.Назовите химические элементы, а также определите заряды ядер этих атомов, зная распределение электронов по энергетическим уровням:  2,8,5;     2;   2,8,3. Определите, к какому типу элементов, они относятся (металлы или  неметаллы).

5.  Что  такое электронное облако или орбиталь?

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №1 ПО ТЕМЕ «АТОМЫ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ»

ВАРИАНТ 3

1.    а) Расположите химические элементы в порядке возрастания металлических свойств: Ge, Pb, Si

б)  Расположите химические элементы в порядке возрастания неметаллических свойств:  S, Al, P

2. Определить вид химической связи для следующих веществ:  F2, Li, MgCl2, SCl2. Составить схемы образования любых двух видов связи.

3. Определите число протонов, нейтронов и электронов для изотопов фосфора:

 30Р    31Р     и неона   20Ne    21Ne.

4.Назовите химические элементы, а также определите заряды ядер этих атомов, зная распределение электронов по энергетическим уровням:  2,8,7;     2,6;   2,8,1. Определите, к какому типу элементов, они относятся (металлы или  неметаллы).

5.  Дайте определение электроотрицательности?

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №1 ПО ТЕМЕ «АТОМЫ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ»

ВАРИАНТ 3

1.    а) Расположите химические элементы в порядке возрастания металлических свойств: Ge, Pb, Si

б)  Расположите химические элементы в порядке возрастания неметаллических свойств:  S, Al, P

2. Определить вид химической связи для следующих веществ:  F2, Li, MgCl2, SCl2. Составить схемы образования любых двух видов связи.

3. Определите число протонов, нейтронов и электронов для изотопов фосфора:

 30Р    31Р     и неона   20Ne    21Ne.

4.Назовите химические элементы, а также определите заряды ядер этих атомов, зная распределение электронов по энергетическим уровням:  2,8,7;     2,6;   2,8,1. Определите, к какому типу элементов, они относятся (металлы или  неметаллы).

5.  Дайте определение электроотрицательности?

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

ВАРИАНТ №1

1. ДАЙТЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИЗОМЕРИИ (ПРИВЕДИТЕ ПРИМЕР).
2. НАПИШИТЕ ВСЕ ВОЗМОЖНЫЕ ИЗОМЕРЫ ГЕПТАНА.
3. НАПИШИТЕ СТРУКТУРНЫЕ ФОРМУЛЫ СЛЕДУЮЩИХ СОЕДИНЕНИЙ:

а ) 2,2,3,3-тетраметилпропан;

б ) 2,2,5-триметилгексен-3;

в ) 2,7-диметилоктадиен-3,5.

4.ДАЙТЕ НАЗВАНИЯ СЛЕДУЮЩИМ СОЕДИНЕНИЯМ:                

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

ВАРИАНТ №2

1.ДАЙТЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИЗОМЕРУ (ПРИВЕДИТЕ ПРИМЕР).

2. НАПИШИТЕ ВСЕ ВОЗМОЖНЫЕ ИЗОМЕРЫ  НОНАНА.

3.НАПИШИТЕ СТРУКТУРНЫЕ ФОРМУЛЫ СЛЕДУЮЩИХ СОЕДИНЕНИЙ:

а ) 2-метилгептен-1;

б ) 2,6-диметил-4-этилгекптан;

в ) 2,5-диметилгексадиен-1,5.

4.ДАЙТЕ НАЗВАНИЯ СЛЕДУЮЩИМ СОЕДИНЕНИЯМ:                                    

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

ВАРИАНТ №3

1.ДАЙТЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГОМОЛОГАМ (ПРИВЕДИТЕ ПРИМЕР).

2.НАПИШИТЕ ВСЕ ВОЗМОЖНЫЕ ИЗОМЕРЫ  ОКТАНА.

3.НАПИШИТЕ СТРУКТУРНЫЕ ФОРМУЛЫ СЛЕДУЮЩИХ СОЕДИНЕНИЙ:

а ) 2,2,3,3-тетраметилпропан;

б ) 2,2,5-триметилгексен-3;

в ) 2,7-диметилоктадиен-3,5.

4.ДАЙТЕ НАЗВАНИЯ СЛЕДУЮЩИМ СОЕДИНЕНИЯМ:                                    

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

ВАРИАНТ №4

1.ДАЙТЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГОМОЛОГИЧЕСКОЙ РАЗНОСТИ (ПРИВЕДИТЕ ПРИМЕР).

2.НАПИШИТЕ ВСЕ ВОЗМОЖНЫЕ ИЗОМЕРЫ  ГЕКСАНА.

3.НАПИШИТЕ СТРУКТУРНЫЕ ФОРМУЛЫ СЛЕДУЮЩИХ СОЕДИНЕНИЙ:

а ) 2,6-диметил-2-хлороктан;

б ) 2,3,4-триметилпентен-1;

в ) 3-метилоктатриен-1,4,6.

4.ДАЙТЕ НАЗВАНИЯ СЛЕДУЮЩИМ СОЕДИНЕНИЯМ:                                    

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА№2.

ВАРИАНТ 1

1. Определить вид химической связи для следующих веществ:  O2, Na, KCl, H2S. Составить схемы образования любых двух видов связи.

2.Определите тип гибридизации центрального атома углерода в алканах, изобразите геометрию молекулы (дайте название), валентный угол. Приведите пример.

3. К какому типу дисперсных систем относятся: крахмальный клейстер, дым, помада, раствор сахара? Дайте определение золей?

4. Основные  положения теории А.М.Бутлерова.

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА№2.

ВАРИАНТ 2

1.Определить вид химической связи для следующих веществ:  N2, Ca, NaCl, SO2. Составить схемы образования любых двух видов связи.

2.Определите тип гибридизации центрального атома углерода в алкенах, изобразите геометрию молекулы (дайте название), валентный угол. Приведите пример.

3. К какому типу дисперсных систем относятся: молоко, туман,  раствор белка, цитоплазма живой клетки)?  Чем гели отличаются от золей?

4. Основные  положения теории А.М.Бутлерова.

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА№2.

ВАРИАНТ 3

1.Определить вид химической связи для следующих веществ:  F2, Li, MgCl2, SCl2. Составить схемы образования любых двух видов связи.

2.Определите тип гибридизации центрального атома углерода в алкинах, изобразите геометрию молекулы (дайте название), валентный угол. Приведите пример.

3. К какому типу дисперсных систем относятся: речной ил, взвешенный в воде, плазма крови, пыль, желатин. Дайте определение взвеси?

4. Основные  положения теории А.М.Бутлерова.

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА№2.

ВАРИАНТ 1

1. Какое количество вещества оксида кальция СаО имеет массу 140 г?
2. Рассчитайте массу и объем углекислого газа СО2 количеством вещества 2,2 моль.
3. Положение металлов в периодической системе, особенности их электронного строения. Общие физические свойства металлов. Составить электронные формулы кальция, лития и алюминия.

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА№2.

ВАРИАНТ 2

1. Вычислить массу 8 моль сероводорода Н2S.
2. Рассчитайте массу и объем  фтора F2 количеством вещества 1,5 моль.
3. Положение неметаллов в периодической системе, особенности их электронного строения. Физические свойства металлов.  Аллотропия. Составить электронные формулы азота, серы, аргона.

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА№2.

ВАРИАНТ 3

1. Определите массу иодида натрия NaI  количеством вещества 0,6 моль.
2. Вычислить массу, объем и количество вещества озона О3, содержащего   1,2*10 23молекул.
3. Приведите примеры относительности деления простых веществ на металлы и неметаллы. Составить электронные формулы бора, хлора, неон.

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА№2.

ВАРИАНТ 4

1. Какое количество вещества содержится в оксиде серы (VI) SO4  массой 12 г?
2. Сколько структурных единиц содержится в молекулярном иоде I2  массой    50,8 г?
3. Особенности электронного строения атомов металлов и неметаллов. Составить электронные формулы калия, кремния, кислорода.

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА№1.

ВАРИАНТ 1

1. Опишите способы получения и химические свойства предельных углеводородов (алканов).
2. Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить цепочку превращений. При необходимости укажите условия проведения реакций. Назовите все органические вещества.

СН4   ---------- НС=СН--------------С6 Н 6--------С6Н5NO2

3. Органическое  вещество содержит углерод (массовая доля 84,21%) и водород (15,79%) . плотность паров вещества по воздуху составляет 3,93. Определите формулу этого вещества. Напишите структурные формулы изомеров  этого органического соединения и назовите их .

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА№1.

ВАРИАНТ 2

1. Опишите способы получения и химические свойства алкенов.
2. Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить цепочку превращений. При необходимости укажите условия проведения реакций. Назовите все органические вещества.

СН4---------СН3Вr------------СН3-СН3---------СН2=СН2

3. Массовая доля углерода в углеводороде составляет 83,33%. Плотность паров углеводорода по водороду равна 36. Определите формулу углеводорода. Сколько он имеет изомеров? Напишите структурные формулы этих изомеров и назовите их .

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА№1.

ВАРИАНТ 3

1. Опишите способы получения и химические свойства алкинов.
2. Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить цепочку превращений. При необходимости укажите условия проведения реакций. Назовите все органические вещества.

СН3-СН2-ОН-------СН2=СН2--------СН3-СН3------СН3-СН2Сl

3. Массовые доли углерода и водорода в молекуле органического  вещества равны соответственно 82,75% и 17,25%, DH2 =29. Определите формулу углеводорода. Сколько он имеет изомеров? Напишите структурные формулы этих изомеров и назовите их .

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА№1.

ВАРИАНТ 4

1. Опишите способы получения и химические свойства аренов.
2. Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить цепочку превращений. При необходимости укажите условия проведения реакций. Назовите все органические вещества.

СН2=СН2-----------СН2Вr  -СН2Вr   ------------НС=СН--------СН3-С=О

                                                                                                     Н

3. Вещество содержит углерод с массовой долей 84,21% и водород с массовой долей 15,79% и имеет относительную плотность паров по воздуху 3,93. Установите молекулярную формулу.  Сколько он имеет изомеров? Напишите структурные формулы этих изомеров и назовите их.

Самостоятельная работа по теме «соединения химических элементов»

Вариант 1

1. Назовите следующие вещества: SO3 , Al2O3, MnO2 , HNO2 , H2CO3 ,  HCl , LiOH , Pb (OH)2 , Co (OH)3 , Na2SO4 , FeSiO3 , Cr (NO3)3 .
2. Определите степени окисления элементов в следующих соединениях: NO2  , Al(OH)3 , Н3РО4 , Ва (NO3)3 .
3. Напишите молекулярные формулы соединений:  оксида хлора (I), оксида фосфора(V), сернистой кислоты, сероводородной кислоты, нитрата алюминия, гидроксида магния.

Самостоятельная работа по теме «соединения химических элементов»

Вариант 2

1. Назовите следующие вещества: СuO, Mn2O7 , N2O5 , HNO3 , H2SO3 , H2S ,

Fe (OH)2  , NaOH , Al(OH)3 , Ca3 (PO4)2 , ZnI2 , Mg (NO2)2 .

2. Определите степени окисления элементов в следующих соединениях:

СоО , Fe (OH)3  , СuОН , H2SO4 .

3. Напишите молекулярные формулы соединений:  оксида серебра (I), оксида железа (III), серной кислоты, азотистой кислоты, силиката

свинца , гидроксида хрома(II).

Самостоятельная работа по теме «соединения химических элементов»

Вариант 3

1. Назовите следующие вещества: PbO2 , P2O3 , K2O , H2SO4 , H2SiO3 , H3PO4 , Mn (OH)3 , Mg (OH)2 , Sr (OH)2  , Al2 (SO4)3 , Na2SO3 , HgS.
2. Определите степени окисления элементов в следующих соединениях:  Mn2O3 , Cr2(SO4)3 , H2SiO3 , Sn(OH)2 .
3. Напишите молекулярные формулы соединений:  оксида иода (VII), оксида цезия (I), сернистой кислоты, иодоводородной кислоты, гидроксида бария, фосфата магния.

Тест на темы : «Карбоновые кислоты. Сложные эфиры. Жиры. »

Предельные одноосновные карбоновые кислоты имеют общую формулу: