Решебник по химии 8 класс. Рудзитис ФГОС §52

Периодический закон Д. И. Менделеева

Вопросы

1. Какие естественные семейства элементов вам известны?

Естественными семействами элементов называют группы химических элементов, которые обладают схожими свойствами и объединены по признаку схожести строения и свойств. Такие семейства можно выделить на основе анализа химического поведения элементов и их соединений. Известны следующие естественные семейства элементов:

— Щелочные металлы — это элементы I группы: литий (Li), натрий (Na), калий (K), рубидий (Rb), цезий (Cs) и франций (Fr). Эти элементы обладают высокой химической активностью, хорошо растворяются в воде с образованием щелочей (например: (2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑)).

— Щелочноземельные металлы — элементы II группы: бериллий (Be), магний (Mg), кальций (Ca), стронций (Sr), барий (Ba), радий (Ra). Они также образуют основания, но менее активны, чем щелочные металлы.

— Галогены — элементы VII группы: фтор (F), хлор (Cl), бром (Br), йод (I), астат (At). Это неметаллы, обладающие высокой электроотрицательностью и способностью образовывать соли (например: (2Na + Cl₂ → 2NaCl)).

— Благородные газы — гелий (He), неон (Ne), аргон (Ar), криптон (Kr), ксенон (Xe), радон (Rn). Это инертные газы, у которых завершён внешний электронный слой, поэтому они практически не вступают в химические реакции.

Эти семейства выделяются благодаря схожим химическим и физическим свойствам, которые связаны со строением их атомов и положением в Периодической системе.

Стр. 186

Подумай, ответь, выполни

1. Какая характеристика атома была положена Д. И. Менделеевым в основу его системы элементов? Как Менделеев формулировал периодический закон? Какие трудности возникали у него при обосновании этого закона?

Дмитрий Иванович Менделеев в основу своей системы химических элементов положил относительную атомную массу. Он расположил элементы в порядке возрастания их атомных масс. Менделеев заметил, что через определённое количество элементов свойства повторяются, и на этом основании сформулировал свой закон.

Формулировка периодического закона Менделеева: «Свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины атомных весов элементов».

Трудности, с которыми столкнулся Менделеев: — Во времена Менделеева было известно только 63 элемента, и для многих из них значения относительной атомной массы были определены неверно, что затрудняло построение таблицы.

— Некоторые элементы, согласно их массе, не вписывались в общую закономерность (например, теллур и йод). Менделеев сознательно нарушил порядок масс, чтобы сохранить сходство свойств в группах.

— Для некоторых элементов, например скандия, галлия и германия, ещё не были известны химические свойства, но Менделеев предсказал их существование и свойства на основе логики своей системы.

2. Почему Д. И. Менделеев назвал открытый им закон периодическим? Ответ подтвердите анализом свойств химических элементов.

Менделеев назвал открытый им закон периодическим, потому что свойства элементов и их соединений повторяются через определённые промежутки, если расположить элементы в порядке возрастания их атомной массы. Эти повторяющиеся изменения и называются периодичностью.

Пример:

— Сравним литий (Li), натрий (Na) и калий (K) — у них сходные химические свойства, они образуют щёлочи (LiOH, NaOH, KOH) и реагируют с водой с выделением водорода.

— Также кальций (Ca), стронций (Sr) и барий (Ba) проявляют сходство: они являются щёлочноземельными металлами, образуют оксиды CaO, SrO, BaO и гидроксиды Ca(OH)₂, Sr(OH)₂, Ba(OH)₂, которые реагируют с кислотами, образуя соли.

Менделеев показал, что такие повторяющиеся свойства — не случайность, а закономерность, которая зависит от положения элемента в ряду атомных масс.

3. 4,05 г оксида цинка ZnO сплавили с гидроксидом натрия, взятым в избытке. Определите массу и количество вещества образовавшейся соли.

Уравнение реакции:

(ZnO + 2NaOH → Na₂ZnO₂ + H₂O)

1. Находим количество вещества оксида цинка:

Mr(ZnO) = 65 + 16 = 81 г/моль

n(ZnO) = 4,05 г / 81 г/моль = 0,05 моль

2. Из уравнения видно, что из 1 моля ZnO образуется 1 моль соли Na₂ZnO₂.

Значит, n(Na₂ZnO₂) = 0,05 моль

3. Mr(Na₂ZnO₂) = 23×2 + 65 + 16×2 = 46 + 65 + 32 = 143 г/моль

m(Na₂ZnO₂) = 143 г/моль × 0,05 моль = 7,15 г

Ответ: масса — 7,15 г, количество вещества — 0,05 моль.

Стр. 187

Тестовые задания

1. В ряду Na—Mg—Al—Si металлические свойства

1. усиливаются

2. ослабевают

3. не изменяются

4. изменяются периодически

Ответ: 2) ослабевают

Пояснение: в Периодической системе элементов по мере продвижения слева направо по периоду (от натрия к кремнию) металлические свойства постепенно ослабевают. Это связано с увеличением заряда ядра, из-за чего возрастает притяжение электронов и уменьшается способность отдавать их — основа металлических свойств.

2. В ряду Si—P—S—Cl неметаллические свойства

1. усиливаются

2. ослабевают

3. не изменяются

4. изменяются периодически

Ответ: 1) усиливаются

Пояснение: Неметаллические свойства усиливаются в пределах одного периода справа налево, так как увеличивается электроотрицательность и энергия ионизации. Все перечисленные элементы находятся в одном периоде, и по мере продвижения от кремния к хлору неметаллические свойства усиливаются.

3. Подчеркните в каждом ряду элемент, который в большей степени проявляет неметаллические свойства.

1. углерод, фтор

2. кальций, бром

3. кремний, фосфор

4. кислород, фтор

1. Фтор — у фтора самая высокая электроотрицательность среди всех элементов.

2. бром — кальций — металл, а бром — типичный неметалл.

3. Фосфор — кремний — слабый неметалл, а фосфор — выраженный.

4. фтор — фтор сильнее кислорода по неметаллическим свойствам.

Пояснение: Неметаллические свойства усиливаются по направлению к правому верхнему углу Периодической таблицы. Среди пар в каждом пункте выбран тот элемент, который ближе к этому углу (за исключением благородных газов).

Стр. 187

С помощью Интернета

Найдите в Интернете биографию Д. И. Менделеева и ознакомьтесь с ней.

Дмитрий Иванович Менделеев: жизнь, открытия и вклад в науку

Дмитрий Иванович Менделеев — великий русский учёный, чьё имя неразрывно связано с открытием Периодического закона и созданием Периодической таблицы химических элементов. Он родился 27 января (8 февраля по новому стилю) 1834 года в городе Тобольске в семье директора гимназии. Дмитрий был самым младшим из 17 детей. После смерти отца и разорения семьи мать повезла его в Санкт-Петербург, чтобы он получил достойное образование. Это решение изменило ход не только его судьбы, но и всей мировой науки.

В 1850 году Менделеев поступил в Главный педагогический институт, где проявил себя как выдающийся студент с глубоким интересом к естественным наукам. Уже на студенческой скамье он отличался пытливым умом и способностью к обобщениям. После окончания учёбы он преподавал и занимался научной деятельностью. В 1859–1861 годах он стажировался за границей, изучая свойства газов и жидкостей. По возвращении в Россию он начал преподавать в Петербургском университете, защитил докторскую диссертацию и стал профессором.

Главным делом всей его жизни стало открытие Периодического закона. В 1869 году он представил научному сообществу таблицу, в которой химические элементы были расположены в порядке возрастания атомных масс. Но главное заключалось не только в порядке — Менделеев заметил повторяемость (периодичность) свойств элементов и сформулировал закон: свойства простых тел, а также свойства и формы соединений элементов находятся в периодической зависимости от их атомных масс. Он оставил в таблице пустые клетки для ещё не открытых элементов и точно предсказал их свойства. Это стало самым убедительным доказательством правильности его идеи. В последующие годы были открыты предсказанные им элементы — скандий, галлий, германий, и все они полностью подтвердили расчёты Менделеева.

Менделеев был не только химиком. Его интересовали физика, экономика, технология, метеорология, педагогика. Он внёс вклад в развитие нефтяной промышленности, писал труды по прогнозированию погоды, предлагал усовершенствования в области метрологии и измерительных приборов. Менделеев активно участвовал в организации метрической системы в России и был основателем Главной палаты мер и весов.

Он также был блестящим педагогом и общественным деятелем, стремившимся развивать науку и образование в России. Его учебники по химии были одними из самых передовых в своё время. Он отстаивал необходимость технического и научного прогресса, развивал промышленность и науку на благо своей страны.

Менделеев был человеком с твёрдой жизненной позицией, не боялся идти против большинства, отстаивал свои взгляды даже перед влиятельными людьми. Несмотря на то, что его теория поначалу не была принята многими учёными, он продолжал работать и в итоге доказал свою правоту.

Дмитрий Иванович Менделеев умер 20 января (2 февраля) 1907 года в Санкт-Петербурге. Его похоронили на Волковском кладбище. Его имя навсегда вошло в историю мировой науки. В его честь назван один из химических элементов — менделевий, а также множество учебных заведений, улиц и научных учреждений по всей России и за её пределами.

Жизнь и деятельность Менделеева — пример того, как целеустремлённость, наблюдательность и страсть к науке могут изменить ход мировой истории. Его труд — Периодическая таблица — остаётся живым организмом, который развивается и по сей день, пополняясь новыми открытиями и подтверждая гениальность русского учёного.

Стр. 188