Урок №1

Тема. Історичні відомості про спроби класифікації хімічних елементів

Присвячується рядовим величезної армії хіміків.

їхні імена забуті, їхня праця залишилися.

Мета уроку:   ознайомити учнів з історією створення таблиці хімічних елементів, з першими спробами класифікації хімічних елементів; удосконалити навички порівнювати — знаходити спільне і відмінне; продовжувати формування загальнонаукових та комунікативних компетенцій.

ПІДГОТОВКА ДО УРОКУ

Учням пропонують знайти історичні довідки, що стосуються створення періодичної таблиці хімічних елементів.

ХІД УРОКУ

І. Організація класу.

ІІ. Актуалізація опорних знань.

Світ природи дуже різноманітний. Чи можемо ми визначити, скільки видів рослин і тварин на нашій Землі? їх дуже багато. Кожну рослину, кожну тварину вивчити неможливо. Для цього не вистачить цілого життя. Але все ж таки ми вивчаємо. Як? Аналізуючи ваші відповіді, я роблю висновок, що всі рослини і тварини класифікують, систематизують, об'єднують у класи, родини та інші групи на основі різних ознак. Достатньо вивчити детально один вид (наприклад, голубів) і вже можна говорити про клас птахів у цілому. Так само і в хімії. Скільки хімічних елементів відомо? Так 110. Отак і в хімії не вивчають кожен елемент окремо кожний хімічний елемент, а виявляють спільне між ними, об'єднують, систематизують, знаходять взаємозв'язки.

Запишемо тему уроку.

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності:

Періодична система хімічних елементів... Таблиця, що вміщується на одній сторінці, але містить стільки необхідної інформації! Незважаючи на те що вона носить ім’я видатного російського вченого Д.І.Менделєєва. Створення таблиці — це результат тривалої та напруженої праці тисяч і тисяч учених.

Для того щоб з'ясувати та проаналізувати довгу історію створення таблиці хімічних елементів ми організували детективне агенство «Шерлок-Хімік». Агент­ство назване на честь видатного англійського детектива, який, до речі, був великим любителем хімії, що часто допомагала йому в розкритті злочинів. Перед детективами поставили задачу знайти будь-які факти й докази, що свідчать про причетність Д. І. Менделєєва до створення цієї таблиці, а також «простежити» внесок інших учених до створення унікального закону.

ІV. Вивчення нового матеріалу

1-й детектив. Кожен хімічний елемент займає в таблиці визна­чену комірку. Відомо, що в основу розташування хімічних елементів по­кладено їх відносну атомну масу. Це перше, що мало спасти на думку кожному, хто вивчав проблеми класифікації хімічних елементів. Хто ж першим запропонував поняття «атомна маса елемента»? Дальтон увів поняття про «співвідношення мас дрібних частинок газоподібних та ін­ших тіл». Фактично це і є відносна атомна маса, за її одиницю вчений прийняв масу атома Гідрогену. Так, до цього часу Лавуазьє з'ясував, що у воді міститься 15 % Гідрогену та 85 % Оксигену. Звідси Дальтон обчис­лив атомну масу Оксигену: 85 : 15 = 5,67. У такий же спосіб він визначив відносну атомну масу Нітрогену. В. Остін, розглядаючи склад амоніаку, визначив, що в ньому міститься 80 % Нітрогену і 20 % Оксигену; звідси відносна атомна маса Нітрогену: 80 : 20 = 4. Порівняємо отримані відносні атомні маси Дальтона із сучасним їхнім значенням і побачимо, що перші атомні маси обчислено непра­вильно.

2-й детектив. Для того щоб обґрунтувати правильну систему об­числення відносних атомних мас, необхідно було чітко розмежувати по­няття «атом» і «молекула». Спираючись на закон, відкритий Авогадро, С. Канніццаро провів реформу атомно-молекулярних уявлень, а отже, більш точно вивів формули багатьох сполук.

3-й детектив. В. Праут у своїй роботі «Про зв'язок між питомою вагою тіл у газоподібному стані й масами їхніх атомів» (1815) висловив припущення про те, що атомні маси всіх елементів є кратними атомній масі Гідрогену. Отже, якщо взяти за одиницю атомну масу Гідрогену, то відносні атомні маси інших елементів мають бути цілими числами. З цієї теорії випливало, що водень є тією самою «праматерією» давньо­грецьких філософів, яка шляхом «конденсації» дала решту елементів. Справді, отримані внаслідок таких міркувань маси Карбону, Нітроге­ну, Оксигену та інших елементів за водневою шкалою виявилися близь­кими до цілих чисел, однак жодні припущення про неточність експери­менту не могли «зробити цілою» атомну масу Хлору, що дорівнює 35,5. Тому вже через кілька років теорію Праута визнали недійсною.

4-й детектив. У 1869 р. Жан. Серве запропонував змінити атомну одиницю маси. За стандарт він запропонував брати не атом Гідрогену, а атом Оксигену, мотивуючи це тим, що більшість елементів, наприклад метали, не утворюють з воднем стійких сполук. У результаті було прий­нято так звану кисневу шкалу: маса атома Оксигену вважалася такою, що дорівнює 16, а одиницею вимірювання стала 1/16 цієї маси. Відносні атомні маси всіх елементів збільшилися приблизно на 0,8 %. І з кінця ХІХ ст. кисневою одиницею користувалися вже всі хіміки.

5-й детектив. Тим часом точність визначення атомних мас продовжувала підвищуватися, тому в таблицю постійно вносилися зміни. Річардс за допомогою приладів власної конструкції обчислив маси 25-ти хімічних елементів, виправивши помилки, які припустили хіміки. Так, ним була обчислена атомна маса Плюмбуму, отриманого і різних мінералів, і було виявлено, що значення різних зразків відріз­няються. У такий спосіб було доведене існування різновидів Плюмбуму. Саме відкриття ізотопів знову «повернуло до життя» теорію Праута та, адже відсутність «простих кратних співвідношень» легко можна було пояснити тим, що елементи складаються з кількох різновидів. Саме відкриття  ізотопів вимагало уточнення значення атомних мас.  1 тут з'ясувалося, що киснева шкала далека від досконалості. Тому в 1959 р. було прийнято рішення, згідно з яким за одиницю атомної маси замість 1/16 маси атома О вибрали 1/12 маси атома ¹²С Таким чином, при­близно для половини хімічних елементів відносні атомні маси залиши­шся незміненими, а для решти незначною мірою змінилися. 6-й детектив. До цього часу було відкрито й вивчено майже шістдесят хімічних елементів. Багато хіміків намагалися визначити  загальні закономірності і риси подібності властивостей хімічних елементів.  Так, 1829 р. німецький учений Й. В. Деберейнер запропонував поділити всі хімічні елементи на три групи, які він назвав тріадами. Наприклад, пер­ша тріада складалася з Літію, Натрію та Калію, друга — з Хлору, Брому  та Іоду. Як бачимо, тріади створено на основі загальних хімічних властивостей елементів тріади.

7-й детектив. У 1849 р. російський хімік Г. І. Гесс, вивчаючи еле­менти-неметали, виокремив чотири групи, що мають подібні хімічні властивості.При цьому учений сам відзначав, що запропонована класифікація дуже далека від досконалої.

8-й детектив. Французький хімік Бегьє де Шанкуртура запропо­нував дуже оригінальний спосіб системи елементів, яку він представив у вигляді спіральної лінії на поверхні циліндра. На кожному витку автор розташував по 16 елементів. Подібні елементи розташовувалися один під одним на твірній циліндра. На жаль, його оригінальна робота зали­шилися без належної уваги з боку інших учених.

9-й детектив. У 1866 р. англійський хімік Джон Ньюлендс запро­понував закон октав. Він вважав, що у світі все гармонійно, тому власти­вості елементів, розташованих у міру зростання атомної маси, повинні повторюватися через кожні сім елементів, так само, як у музичній гамі подібні ноти чергуються в октаві через кожні сім нот. Однак, відповід­но до цього закону, подібними виявлялися різні елементи, наприклад, Карбон і Меркурій.

10-й детектив. У 1868 р. німецький хімік Л. Мейєр запропонував таблицю, в якій усі відомі на той час елементи були об'єднані в шість груп відповідно до їх валентності.

Учитель: Як же розташував відомі хімічні елементи Д. І. Менделєєв? Про це ми дізнаємось під час подальшого вивчення розділу. А сьогодні давайте спробуємо пригадати, що ж розслідували наші детективи заповнивши табличку

V. Осмислення вивченого.

VI. Домашнє завдання

Вивчити §20 (вибірково), опрацювати створену таблицю, повтор §16