Značenje periodnog sistema. Značenje periodnog zakona Znakovi periodnog sistema i periodnog zakona

Otkriće D.I. Mendeljejevljev periodični zakon je od velikog značaja za razvoj hemije. Zakon je bio naučna osnova hemije. Autor je uspeo da sistematizuje bogat, ali rasuti materijal akumuliran generacijama hemičara o svojstvima elemenata i njihovih jedinjenja, i razjasni mnoge koncepte, na primer, pojmove „hemijskog elementa” i „jednostavne supstance”. Osim toga, D.I. Mendeljejev je predvidio postojanje i sa neverovatnom tačnošću opisao svojstva mnogih elemenata nepoznatih u to vreme, na primer, skandijuma (eka-bor), galijuma (eka-aluminijum), germanijuma (eka-silicijum). U nizu slučajeva, na osnovu periodičnog zakona, naučnik je promenio atomske mase elemenata prihvaćenih u to vreme ( Zn, La, I, Er, Ce, Th,U), koji su prethodno utvrđeni na osnovu pogrešnih predstava o valenciji elemenata i sastavu njihovih spojeva. U nekim slučajevima, Mendeljejev je rasporedio elemente u skladu s prirodnom promjenom svojstava, što ukazuje na moguću netačnost u vrijednostima njihovih atomskih masa ( Os, Ir, Pt, Au, Te, I, Ni, Co) a za neke od njih, kao rezultat naknadnog prečišćavanja, ispravljene su atomske mase.

Periodični zakon i periodni sistem elemenata služe kao naučna osnova za predviđanje u hemiji. Od objavljivanja periodnog sistema, u njemu se pojavilo više od 40 novih elemenata. Na osnovu periodičnog zakona, vještački su dobijeni transuranijumski elementi, uključujući i broj 101, nazvan mendelevium.

Periodični zakon igrao je odlučujuću ulogu u razjašnjavanju složene strukture atoma. Ne smijemo zaboraviti da je zakon formulisao autor 1869. godine, tj. skoro 60 godina prije nego što je moderna teorija strukture atoma konačno formirana. A sva otkrića naučnika koja su pratila objavljivanje zakona i periodnog sistema elemenata (o njima smo govorili na početku predstavljanja materijala) poslužila su kao potvrda briljantnog otkrića velikog ruskog hemičara, njegove izuzetne erudicije. i intuicija.

LITERATURA

1. Glinka N. A. Opća hemija / N. A. Glinka. L.: Hemija, 1984. 702 str.

2. Kurs opšte hemije / ur. N.V. Korovina. M.: Viša škola, 1990. 446 str.

3. Ahmetov N.S. opšta i neorganska hemija / N.S. Ahmetov. M.: Viša škola, 1988. 639 str.

4. Pavlov N.N. Neorganska hemija / N.N. Pavlov. M.: Viša škola, 1986. 336 str.

5. Ramsden E.N. Počeci moderne hemije / E.N. Ramsden. L.: Hemija, 1989. 784 str.

Atomska struktura

Smjernice

na predmetu "Opća hemija"

Sastavila: STANKEVIČ Margarita Efimovna

Efanova Vera Vasilievna

Mikhailova Antonina Mikhailovna

Recenzent E.V. Tretjačenko

Urednik O.A.Panina

Potpisano za štampu Format 60x84 1/16

Bum. offset. Condition-beke l. Akademik-ed.l.

Cirkulacija Naručite besplatno

Saratovski državni tehnički univerzitet

410054 Saratov, ul. Politehnička, 77

Štampano u RIC SSTU, 410054 Saratov, ul. Politehnička, 77

Periodični zakon i periodični sistem hemijskih elemenata D. I. Mendeljejeva zasnovani na idejama o strukturi atoma. Značaj periodičnog zakona za razvoj nauke

Ulaznice za hemiju za 10. razred.

Ulaznica br. 1

Periodični zakon i periodični sistem hemijskih elemenata D. I. Mendeljejeva zasnovani na idejama o strukturi atoma. Značaj periodičnog zakona za razvoj nauke.

Godine 1869., D. I. Mendeljejev, na osnovu analize svojstava jednostavnih supstanci i jedinjenja, formulisao je periodični zakon:

Svojstva jednostavnih tijela... i spojeva elemenata periodično zavise od veličine atomskih masa elemenata.

Na osnovu periodičnog zakona sastavljen je periodični sistem elemenata. U njemu su elementi sličnih svojstava spojeni u vertikalne stupce - grupe. U nekim slučajevima, prilikom postavljanja elemenata u periodni sistem, bilo je potrebno poremetiti redoslijed povećanja atomskih masa kako bi se održala periodičnost ponavljanja svojstava. Na primjer, bilo je potrebno "zamijeniti" telur i jod, kao i argon i kalijum.

Razlog je taj što je Mendeljejev predložio periodični zakon u vrijeme kada se ništa nije znalo o strukturi atoma.

Nakon što je planetarni model atoma predložen u 20. veku, periodični zakon je formulisan na sledeći način:

Svojstva hemijskih elemenata i jedinjenja periodično zavise od naelektrisanja atomskih jezgara.

Naboj jezgra jednak je broju elementa u periodnom sistemu i broju elektrona u elektronskom omotaču atoma.

Ova formulacija je objasnila "kršenje" periodičnog zakona.

U Periodnom sistemu, broj perioda je jednak broju elektronskih nivoa u atomu, broj grupe za elemente glavnih podgrupa jednak je broju elektrona na spoljašnjem nivou.

Razlog za periodičnu promjenu svojstava kemijskih elemenata je periodično punjenje elektronskih ljuski. Nakon punjenja sljedeće ljuske, počinje novi period. Periodične promjene elemenata jasno su vidljive u promjenama u sastavu i svojstvima oksida.

Naučni značaj periodičnog zakona. Periodični zakon je omogućio sistematizaciju svojstava hemijskih elemenata i njihovih jedinjenja. Prilikom sastavljanja periodnog sistema, Mendeljejev je predvidio postojanje mnogih neotkrivenih elemenata, ostavljajući prazne ćelije za njih, i predvidio mnoga svojstva neotkrivenih elemenata, što je olakšalo njihovo otkrivanje.

6. ???

7. Periodični zakon i periodični sistem D.I. Mendeljejev Struktura periodnog sistema (period, grupa, podgrupa). Značenje periodnog zakona i periodnog sistema.

Periodični zakon D.I. Mendeljejeva Osobine jednostavnih tijela, kao i oblici i svojstva spojeva elemenata, periodično zavise od toga. vrijednosti atomskih težina elemenata

Periodni sistem elemenata. Nizove elemenata unutar kojih se svojstva uzastopno mijenjaju, kao što je niz od osam elemenata od litijuma do neona ili od natrijuma do argona, Mendeljejev je nazvao periodima. Ako ova dva perioda zapišemo jedan ispod drugog tako da je natrijum ispod litijuma, a argon ispod neona, dobićemo sledeći raspored elemenata:

Ovakvim rasporedom, vertikalni stupovi sadrže elemente koji su slični po svojim svojstvima i imaju istu valenciju, na primjer, litijum i natrijum, berilij i magnezijum itd.

Podijelivši sve elemente na periode i smjestivši jedan period pod drugi tako da se elementi slični po svojstvima i vrsti nastalih spojeva nalaze jedan ispod drugog, Mendeljejev je sastavio tablicu koju je nazvao periodični sistem elemenata po grupama i serijama.

Značenje periodnog sistema. Periodični sistem elemenata imao je veliki uticaj na kasniji razvoj hemije. Ne samo da je to bila prva prirodna klasifikacija hemijskih elemenata, koja je pokazala da oni čine harmoničan sistem i da su međusobno u bliskoj vezi, već je bila i moćno oruđe za dalja istraživanja.

8. Periodične promjene u svojstvima hemijskih elemenata. Atomski i jonski radijusi. Energija jonizacije. Elektronski afinitet. Elektronegativnost.

Ovisnost atomskih radijusa o naboju jezgra atoma Z je periodična. Unutar jednog perioda, sa povećanjem Z, postoji tendencija smanjenja veličine atoma, što se posebno jasno vidi u kratkim periodima

Sa početkom izgradnje novog elektronskog sloja, udaljenijeg od jezgra, odnosno tokom prelaska u naredni period, atomski radijusi se povećavaju (uporediti, na primer, radijuse atoma fluora i natrijuma). Kao rezultat, unutar podgrupe, s povećanjem nuklearnog naboja, veličine atoma se povećavaju.

Gubitak atoma elektrona dovodi do smanjenja njegove efektivne veličine^ a dodavanje viška elektrona dovodi do povećanja. Stoga je radijus pozitivno nabijenog jona (kationa) uvijek manji, a polumjer negativno nabijenog ne (aniona) je uvijek veći od polumjera odgovarajućeg električno neutralnog atoma.

Unutar jedne podgrupe, radijusi jona istog naboja rastu sa povećanjem nuklearnog naboja.Ovaj obrazac se objašnjava povećanjem broja elektronskih slojeva i rastućom udaljenosti vanjskih elektrona od jezgra.

Najkarakterističnije hemijsko svojstvo metala je sposobnost njihovih atoma da lako odustanu od spoljašnjih elektrona i transformišu se u pozitivno nabijene ione, dok se nemetali, naprotiv, odlikuju sposobnošću dodavanja elektrona da bi formirali negativne ione. Da bi se uklonio elektron iz atoma i transformirao u pozitivan ion, potrebno je potrošiti nešto energije, koja se zove energija ionizacije.

Energija jonizacije može se odrediti bombardiranjem atoma elektronima ubrzanim u električnom polju. Najniži napon polja pri kojem brzina elektrona postaje dovoljna za jonizaciju atoma naziva se jonizacioni potencijal atoma datog elementa i izražava se u voltima.

Uz dovoljno energije, dva, tri ili više elektrona se mogu ukloniti iz atoma. Stoga govore o prvom potencijalu ionizacije (energija uklanjanja prvog elektrona iz atoma) i drugom potencijalu ionizacije (energija uklanjanja drugog elektrona)

Kao što je gore navedeno, atomi ne mogu samo donirati, već i dobiti elektrone. Energija koja se oslobađa kada se elektron doda slobodnom atomu naziva se afinitet atoma prema elektronu. Afinitet prema elektronu, kao i energija ionizacije, obično se izražava u elektron voltima. Dakle, elektronski afinitet atoma vodika je 0,75 eV, kiseonika - 1,47 eV, fluora - 3,52 eV.

Elektronski afiniteti metalnih atoma su obično blizu nule ili su negativni; Iz ovoga slijedi da je za atome većine metala dodavanje elektrona energetski nepovoljan. Elektronski afinitet atoma nemetala je uvijek pozitivan i što je veći, što je nemetal bliže plemenitom plinu u periodnom sistemu; ovo ukazuje na povećanje nemetalnih svojstava kako se bliži kraj perioda.

(?)9. Hemijska veza. Osnovne vrste i karakteristike hemijskih veza. Uslovi i mehanizam nastanka. Metoda valentne veze. Valence. Koncept molekularne orbitalne metode

Kada atomi interaguju, između njih može nastati hemijska veza, što dovodi do formiranja stabilnog poliatomskog sistema - molekula, molekularnog ne-, kristala. uslov za formiranje hemijske veze je smanjenje potencijalne energije sistema atoma u interakciji.

Teorija hemijske strukture. Osnova teorije koju je razvio A. M. Butlerov je sljedeća:

Atomi u molekulima povezani su jedni s drugima u određenom nizu. Promjena ovog niza dovodi do stvaranja nove tvari s novim svojstvima.

Kombinacija atoma se javlja u skladu sa njihovom valentnošću.

Svojstva supstanci ne zavise samo od njihovog sastava, već i od njihove „hemijske strukture“, odnosno od redosleda povezivanja atoma u molekulima i prirode njihovog međusobnog uticaja. Atomi koji su međusobno direktno povezani najjače utiču jedni na druge.

Ideje o mehanizmu stvaranja hemijskih veza, koje su razvili Heitler i London na primjeru molekule vodika, proširene su na složenije molekule. Teorija hemijskih veza razvijena na ovoj osnovi nazvana je metodom valentne veze (BC metoda). BC metoda je pružila teorijsko objašnjenje najvažnijih svojstava kovalentnih veza i omogućila razumijevanje strukture velikog broja molekula. Iako se, kao što ćemo vidjeti u nastavku, ova metoda nije pokazala univerzalnom i u nekim slučajevima nije u stanju da pravilno opiše strukturu i svojstva molekula, ipak je odigrala veliku ulogu u razvoju kvantnomehaničke teorije kemije. vezivanje i do danas nije izgubio na značaju. Valencija je složen koncept. Stoga postoji nekoliko definicija valencije, koje izražavaju različite aspekte ovog koncepta. Sljedeća definicija se može smatrati najopštijom: valencija elementa je sposobnost njegovih atoma da se kombiniraju s drugim atomima u određenim omjerima.

U početku je valentnost atoma vodika uzeta kao jedinica valencije. Valentnost drugog elementa može se izraziti brojem atoma vodika koji sebi dodaje ili zamjenjuje jedan atom ovog drugog elementa.

Već znamo da kvantna mehanika opisuje stanje elektroda u atomu kao skup orbitala atoma elektrona (atomski elektronski oblaci); Svaku takvu orbitalu karakterizira određeni skup atomskih kvantnih brojeva. MO metoda se zasniva na pretpostavci da se stanje elektrona u molekulu može opisati i kao skup molekularnih elektronskih orbitala (molekularni elektronski oblaci), pri čemu svaka molekularna orbitala (MO) odgovara specifičnom skupu molekularnih kvantnih brojeva. Kao iu svakom drugom višeelektronskom sistemu, Paulijev princip ostaje važeći u molekulu (vidi § 32), tako da svaki MO ne može sadržavati više od dva elektrona, koji moraju imati suprotno usmjerene spinove.

Značaj periodičnog zakona za razvoj nauke

Na osnovu periodičnog zakona, Mendeljejev je sastavio klasifikaciju hemijskih elemenata - periodični sistem. Sastoji se od 7 perioda i 8 grupa.
Periodični zakon označio je početak moderne faze razvoja hemije. Njegovim otkrićem postalo je moguće predvidjeti nove elemente i opisati njihova svojstva.
Uz pomoć periodičnog zakona, ispravljene su atomske mase i razjašnjene valencije nekih elemenata; zakon odražava međusobnu povezanost elemenata i međuzavisnost njihovih svojstava. Periodični zakon je potvrdio najopštije zakone razvoja prirode i otvorio put poznavanju strukture atoma.

Periodični sistem elemenata imao je veliki uticaj na kasniji razvoj hemije.

Dmitrij Ivanovič Mendeljejev (1834-1907)

Ne samo da je to bila prva prirodna klasifikacija hemijskih elemenata, koja je pokazala da oni čine harmoničan sistem i da su međusobno usko povezani, već je postala i moćno oruđe za dalja istraživanja.

U vrijeme kada je Mendeljejev sastavio svoju tablicu na osnovu periodičnog zakona koji je otkrio, mnogi elementi su još uvijek bili nepoznati. Dakle, element četvrtog perioda skandij je bio nepoznat. Po atomskoj masi titan je došao iza kalcijuma, ali titan se ne bi mogao smjestiti odmah iza kalcija, jer bi spadao u treću grupu, dok titan čini viši oksid, a prema ostalim svojstvima ga treba svrstati u četvrtu grupu. . Stoga je Mendeljejev preskočio jednu ćeliju, odnosno ostavio je slobodan prostor između kalcijuma i titanijuma. Po istoj osnovi, u četvrtom periodu ostavljene su dvije slobodne ćelije između cinka i arsena, koje sada zauzimaju elementi galijum i germanijum. U ostalim redovima još uvijek ima praznih mjesta. Mendeljejev ne samo da je bio uvjeren da moraju postojati još nepoznati elementi koji bi ispunili ove prostore, već je i unaprijed predvidio svojstva takvih elemenata na osnovu njihovog položaja među ostalim elementima periodnog sistema. Jednom od njih dao je ime ekabor, koje je u budućnosti trebalo da zauzme mesto između kalcijuma i titanijuma (pošto je po svojstvima trebalo da podseća na bor); druga dva, za koje je u tabeli ostalo mjesta između cinka i arsena, nazvana su eka-aluminij i eka-silicij.

U narednih 15 godina, Mendeljejevljeva predviđanja su briljantno potvrđena: otkrivena su sva tri očekivana elementa. Prvo je francuski hemičar Lecoq de Boisbaudran otkrio galijum, koji ima sva svojstva eka-aluminijuma; zatim je u Švedskoj L. F. Nilsson otkrio skandij, koji je imao svojstva ekaborona, i konačno, nekoliko godina kasnije u Njemačkoj, K. A. Winkler je otkrio element koji je nazvao germanij, a za koji se ispostavilo da je identičan ekasilicijumu.

Da bismo procenili neverovatnu tačnost Mendeljejevljevog predviđanja, uporedimo svojstva eka-silicijuma koje je on predvideo 1871. godine sa svojstvima germanijuma otkrivenog 1886. godine:

Otkriće galija, skandijuma i germanijuma bio je najveći trijumf periodičnog zakona.

Periodični sistem je takođe bio od velike važnosti za utvrđivanje valencije i atomskih masa nekih elemenata. Dakle, element berilij se dugo smatrao analogom aluminijuma i njegovom oksidu je dodeljena formula. Na osnovu procentualnog sastava i očekivane formule berilijum oksida, smatralo se da je njegova atomska masa 13,5. Periodični sistem je pokazao da postoji samo jedno mjesto za berilij u tabeli, odnosno iznad magnezijuma, tako da njegov oksid mora imati formulu , koja daje atomsku masu berilijuma jednaku deset. Ovaj zaključak je ubrzo potvrđen određivanjem atomske mase berilija iz gustine pare njegovog hlorida.

Upravo tako I trenutno, periodični zakon ostaje nit vodilja i vodeći princip hemije. Na osnovu njega su posljednjih decenija umjetno stvoreni transuranski elementi koji se nalaze u periodnom sistemu nakon uranijuma. Jedan od njih - element br. 101, prvi put dobijen 1955. godine - nazvan je mendelevijum u čast velikog ruskog naučnika.

Otkriće periodičnog zakona i stvaranje sistema hemijskih elemenata bilo je od velike važnosti ne samo za hemiju, već i za filozofiju, za celokupno naše razumevanje sveta. Mendeljejev je pokazao da hemijski elementi čine harmoničan sistem, koji se zasniva na fundamentalnom zakonu prirode. Ovo je izraz stava materijalističke dijalektike o međusobnoj povezanosti i međuzavisnosti prirodnih pojava. Razotkrivajući vezu između svojstava kemijskih elemenata i mase njihovih atoma, periodični zakon bio je briljantna potvrda jednog od univerzalnih zakona razvoja prirode - zakona prijelaza količine u kvalitet.

Kasniji razvoj nauke omogućio je, na osnovu periodičnog zakona, da se razume struktura materije mnogo dublje nego što je to bilo moguće za života Mendeljejeva.

Teorija strukture atoma razvijena u 20. veku je zauzvrat dala periodičnom zakonu i periodičnom sistemu elemenata novo, dublje osvetljenje. Proročke riječi Mendeljejeva su sjajno potvrđene: „Periodičnom zakonu ne prijeti uništenje, već se obećava samo nadgradnja i razvoj“.

Periodični zakon i periodični sistem hemijskih elemenata u svjetlu teorije strukture atoma

1. marta 1869Formulacija periodičnog zakona od strane D.I. Mendeljejev.

Svojstva jednostavnih supstanci, kao i oblici i svojstva spojeva elemenata, periodično zavise od atomske težine elemenata.

Još krajem 19. vijeka D.I. Mendeljejev je napisao da se, očigledno, atom sastoji od drugih manjih čestica, a periodični zakon to potvrđuje.

Savremena formulacija periodičnog zakona.

Svojstva kemijskih elemenata i njihovih spojeva periodično zavise od veličine naboja jezgara njihovih atoma, izražene u periodičnoj ponovljivosti strukture vanjskog valentnog elektronskog omotača.

Periodični zakon u svjetlu teorije atomske strukture

Periodični sistem u svjetlu teorije atomske strukture

Zaključci:

1. Što je manje elektrona na vanjskom nivou i što je veći radijus atoma, to je niža elektronegativnost i lakše je odustati od vanjskih elektrona, stoga su metalna svojstva izraženija.

Što je više elektrona u vanjskom nivou i manji radijus atoma, to je veća elektronegativnost i lakše je prihvatiti elektrone, stoga su nemetalna svojstva jača.

2. Metale karakteriše odustajanje elektrona, dok se za nemetale karakteriše primanje elektrona.

Poseban položaj vodonika u periodnom sistemu

Vodik u periodnom sistemu zauzima dvije ćelije (u jednoj od njih je u zagradama) - u grupi 1 i u grupi 7.

Vodik je u prvoj grupi jer, kao i elementi prve grupe, ima jedan elektron na vanjskom nivou.

Vodik je u sedmoj grupi jer, kao i elementi sedme grupe, prije završetka energije

ZNAČENJE PERIODIČNOG ZAKONA

Periodični sistem elemenata postao je jedna od najvrednijih generalizacija u hemiji. To je kao sažetak hemije svih elemenata, grafikon iz kojeg možete pročitati svojstva elemenata i njihovih spojeva. Sistem je omogućio da se razjasni položaj, atomske mase i vrijednosti valencije nekih elemenata. Na osnovu tabele bilo je moguće predvidjeti postojanje i svojstva još neotkrivenih elemenata. Mendeljejev je formulisao periodični zakon i predložio njegov grafički prikaz, ali u to vreme nije bilo moguće utvrditi prirodu periodičnosti. Značenje periodičnog zakona otkriveno je kasnije, u vezi sa otkrićima o strukturi atoma.

1. Koje godine je otkriven periodični zakon?

2. Šta je Mendeljejev uzeo kao osnovu za sistematizaciju elemenata?

3. Šta kaže zakon koji je otkrio Mendeljejev?

4. Koja je razlika sa modernom formulacijom?

5. Šta se zove atomska orbitala?

6. Kako se svojstva mijenjaju tokom perioda?

7. Kako se dijele periodi?

8. Kako se zove grupa?

9. Kako su grupe podijeljene?

10. Koje vrste elektrona poznajete?

11. Kako se popunjavaju nivoi energije?

Predavanje br. 4: Valencija i oksidaciono stanje. Učestalost promjena imovine.

Poreklo koncepta valencije. Valencija hemijskih elemenata je jedno od njihovih najvažnijih svojstava. Koncept valencije u nauku je uveo E. Frankland 1852. U početku je koncept bio isključivo stehiometrijske prirode i proizašao je iz zakona ekvivalenata. Značenje pojma valencije proizlazi iz poređenja vrijednosti atomske mase i ekvivalenta kemijskih elemenata.

Uspostavljanjem atomsko-molekularnih koncepata pojam valencije dobio je određeno strukturno i teorijsko značenje. Valencija se počela shvaćati kao sposobnost jednog atoma datog elementa da za sebe veže određeni broj atoma drugog kemijskog elementa. Odgovarajući kapacitet atoma vodika uzet je kao jedinica valencije, jer je omjer atomske mase vodonika i njegovog ekvivalenta jednak jedinici. Dakle, valencija hemijskog elementa je definisana kao sposobnost njegovog atoma da veže određeni broj atoma vodika. Ako dati element nije formirao spojeve s vodikom, njegova valencija se određivala kao sposobnost njegovog atoma da zamijeni određeni broj atoma vodika u svojim spojevima.

Ova ideja valencije potvrđena je za najjednostavnija jedinjenja.

Na osnovu ideje o valentnosti elemenata, nastala je ideja o valentnosti čitavih grupa. Tako je, na primjer, OH grupi, budući da je dodala jedan atom vodika ili zamijenila jedan atom vodika u svojim drugim jedinjenjima, dodijeljena valencija jedan. Međutim, ideja valencije izgubila je svoju jednoznačnost kada su u pitanju složenija jedinjenja. Tako, na primjer, u vodikovom peroksidu H 2 O 2 valenciju kisika treba prepoznati kao jednu, jer u ovom spoju postoji jedan atom vodika za svaki atom kisika. Međutim, poznato je da je svaki atom kisika u H 2 O 2 vezan za jedan atom vodika i jednu monovalentnu OH grupu, odnosno kisik je dvovalentan. Slično, valenciju ugljika u etanu C 2 H 6 treba priznati kao tri, jer u ovom spoju postoje tri atoma vodika za svaki atom ugljika, ali pošto je svaki atom ugljika povezan s tri atoma vodika i jednom monovalentnom grupom CH 3, valentni ugljenik u C 2 H 6 jednak je četiri.

Treba napomenuti da pri formiranju ideja o valenciji pojedinih elemenata ove komplicirane okolnosti nisu uzete u obzir, već je uzet u obzir samo sastav najjednostavnijih spojeva. Ali čak se u isto vrijeme pokazalo da za mnoge elemente valencija u različitim spojevima nije ista. To je posebno bilo uočljivo za spojeve nekih elemenata sa vodonikom i kisikom, u kojima su se pojavile različite valencije. Tako se u kombinaciji sa vodonikom ispostavilo da je valencija sumpora jednaka dva, a kiseonika - šest. Stoga su počeli praviti razliku između valencije vodika i valencije kisika.

Nakon toga, u vezi sa idejom da su u spojevima neki atomi polarizirani pozitivno, a drugi negativno, koncept valencije u jedinjenjima kisika i vodika zamijenjen je konceptom pozitivne i negativne valencije.

Različite vrijednosti valencije za iste elemente također su se očitovale u njihovim različitim spojevima s kisikom. Drugim riječima, isti elementi su mogli pokazati različitu pozitivnu valencu. Tako se pojavila ideja o promjenljivoj pozitivnoj valentnosti nekih elemenata. Što se tiče negativne valencije nemetalnih elemenata, ona se, po pravilu, pokazala konstantnom za iste elemente.

Većina elemenata je pokazivala varijabilnu pozitivnu valencu. Međutim, svaki od ovih elemenata karakterizira njegova maksimalna valencija. Ova maksimalna valencija se zove karakteristika.

Kasnije, u vezi s nastankom i razvojem elektronske teorije strukture atoma i hemijskih veza, valencija se počela povezivati ​​sa brojem elektrona koji prelaze od jednog atoma do drugog, odnosno sa brojem hemijskih veza koje nastaju između atoma u atomu. proces stvaranja hemijskog jedinjenja.

Elektrovalencija i kovalentnost. Pozitivnu ili negativnu valenciju elementa najlakše je odrediti ako dva elementa formiraju ionsko jedinjenje: element čiji je atom postao pozitivno nabijeni ion smatra se da ima pozitivnu valenciju, a element čiji je atom postao negativno nabijeni ion ima negativnu valence. Smatralo se da je numerička vrijednost valencije jednaka veličini naboja jona. Budući da se joni u jedinjenjima formiraju doniranjem i akvizicijom elektrona od strane atoma, količina naboja iona određena je brojem elektrona koje atomi daju (pozitivno) i dodaju (negativno). U skladu s tim, pozitivna valenca elementa mjerila se brojem elektrona koje je darovao njegov atom, a negativna valentnost - brojem elektrona vezanih za dati atom. Dakle, budući da se valencija mjerila veličinom električnog naboja atoma, dobila je naziv elektrovalencija. Takođe se naziva jonska valencija.

Među hemijskim jedinjenjima postoje i ona u čijim molekulima atomi nisu polarizovani. Očigledno, za njih koncept pozitivne i negativne elektrovalencije nije primjenjiv. Ako se molekula sastoji od atoma jednog elementa (elementarne supstance), uobičajeni koncept stehiometrijske valencije gubi smisao. Međutim, kako bi procijenili sposobnost atoma da vežu određeni broj drugih atoma, počeli su koristiti broj kemijskih veza koje nastaju između datog atoma i drugih atoma tokom formiranja kemijskog spoja. Pošto se ove hemijske veze, koje su elektronski parovi koji istovremeno pripadaju oba povezana atoma, nazivaju kovalentnim, sposobnost atoma da formira određeni broj hemijskih veza sa drugim atomima naziva se kovalentnost. Za uspostavljanje kovalentnosti koriste se strukturne formule u kojima su hemijske veze predstavljene crticama.

Oksidacijsko stanje i oksidacijski broj. U reakcijama stvaranja jonskih spojeva, prijelaz elektrona iz jednih reagujućih atoma ili iona u druge prati odgovarajuća promjena vrijednosti ili znaka njihove elektrovalencije. Kada se formiraju spojevi kovalentne prirode, do takve promjene elektrovalentnog stanja atoma zapravo ne dolazi, već se odvija samo preraspodjela elektronskih veza, a valencija izvornih supstanci koje reagiraju ne mijenja se. Trenutno, za karakterizaciju stanja elementa u vezama, uveden je uslovni koncept oksidaciona stanja. Numerički izraz oksidacionog stanja naziva se oksidacioni broj.

Oksidacijski brojevi atoma mogu imati pozitivne, nulte i negativne vrijednosti. Pozitivan oksidacijski broj određen je brojem elektrona izvučenih iz datog atoma, a negativan oksidacijski broj određen je brojem elektrona koje privuče dati atom. Oksidacijski broj može se dodijeliti svakom atomu u bilo kojoj tvari, za što se morate voditi sljedećim jednostavnim pravilima:

1. Oksidacijski brojevi atoma u bilo kojoj elementarnoj supstanci su nula.

2. Oksidacijski brojevi elementarnih jona u tvarima jonske prirode jednaki su vrijednostima električnih naboja ovih jona.

3. Oksidacijski brojevi atoma u jedinjenjima kovalentne prirode određeni su konvencionalnim proračunom da mu svaki elektron izvučen iz atoma daje naboj jednako +1, a svaki privučeni elektron daje mu naboj jednako –1.

4. Algebarski zbir oksidacijskih brojeva svih atoma bilo kojeg spoja je nula.

5. Atom fluora u svim njegovim spojevima s drugim elementima ima oksidacijski broj –1.

Određivanje oksidacionog stanja povezano je s konceptom elektronegativnosti elemenata. Koristeći ovaj koncept, formulira se još jedno pravilo.

6. U jedinjenjima, oksidacioni broj je negativan za atome elemenata sa većom elektronegativnošću i pozitivan za atome elemenata sa nižom elektronegativnošću.

Koncept oksidacionog stanja je tako zamijenio koncept elektrovalencije. U tom smislu, čini se neprikladnim koristiti koncept kovalentnosti. Za karakterizaciju elemenata, bolje je koristiti koncept valencije, definirajući ga brojem elektrona koje određeni atom koristi za formiranje elektronskih parova, bez obzira na to da li su privučeni datom atomu ili, obrnuto, povučeni iz njega. Tada će valencija biti izražena kao broj bez predznaka. Za razliku od valencije, oksidaciono stanje je određeno brojem elektrona izvučenih iz datog atoma (pozitivno) ili privučenih (negativno). U mnogim slučajevima se aritmetičke vrijednosti valencije i oksidacijskog stanja podudaraju - to je sasvim prirodno. U nekim slučajevima, numeričke vrijednosti valencije i oksidacijskog stanja razlikuju se jedna od druge. Na primjer, u molekulima slobodnih halogena valencija oba atoma je jednaka jedan, a oksidacijsko stanje je nula. U molekulima kisika i vodikovog peroksida valencija oba atoma kisika je dvije, a njihovo oksidacijsko stanje u molekuli kisika je nula, au molekuli vodikovog peroksida minus jedan. U molekulima dušika i hidrazina - N 4 H 2 - valencija oba atoma dušika je tri, a oksidacijsko stanje u molekuli elementarnog dušika je nula, au molekuli hidrazina je minus dva.

Očigledno je da valencija karakterizira atome koji su samo dio bilo kojeg spoja, čak i homonuklearnog, odnosno koji se sastoji od atoma jednog elementa; Nema smisla govoriti o valenciji pojedinačnih atoma. Stupanj oksidacije karakterizira stanje atoma koji su uključeni u spoj i postoje odvojeno.

Pitanja za pojačanje teme:

1. Ko je uveo koncept “valencije”?

2. Kako se zove valencija?

3. Koja je razlika između valentnog i oksidacijskog stanja?

4. Šta je valencija?

5. Kako se određuje oksidacijsko stanje?

6. Da li su valencija i oksidaciono stanje elementa uvijek jednaki?

7. Kojim elementom se određuje valencija elementa?

8. Šta karakteriše valenciju elementa, a šta je oksidaciono stanje?

9. Može li valencija elementa biti negativna?

Predavanje br. 5: Brzina hemijske reakcije.

Hemijske reakcije mogu značajno varirati u vremenu koje im je potrebno da nastanu. Mješavina vodonika i kisika na sobnoj temperaturi može ostati praktički nepromijenjena dugo vremena, ali ako se udari ili zapali, doći će do eksplozije. Gvozdena ploča polako rđa, a komadić belog fosfora spontano se zapali u vazduhu. Važno je znati koliko brzo se određena reakcija javlja kako biste mogli kontrolirati njezin napredak.

Naučni značaj periodičnog zakona. Život i rad D. I. Mendeljejeva

Otkriće periodičnog zakona i stvaranje periodnog sistema hemijskih elemenata najveće je dostignuće nauke 19. veka. Eksperimentalna potvrda relativnih atomskih masa koje je promijenio D. I. Mendeljejev, otkriće elemenata sa svojstvima koje je on zamislio i položaj otvorenih inertnih plinova u periodnom sistemu doveli su do univerzalnog priznanja periodnog zakona.

Otkriće periodičnog zakona dovelo je do daljeg brzog razvoja hemije: u narednih trideset godina otkriveno je 20 novih hemijskih elemenata. Periodični zakon je doprinio daljem razvoju rada na proučavanju strukture atoma, zbog čega je uspostavljena veza između strukture atoma i periodične promjene njihovih svojstava. Na osnovu periodičnog zakona, naučnici su mogli da izdvoje supstance sa datim svojstvima i sintetišu nove hemijske elemente. Periodični zakon je omogućio naučnicima da izgrade hipoteze o evoluciji hemijskih elemenata u svemiru.

Periodični zakon D.I. Mendeljejeva ima opšti naučni značaj i osnovni je zakon prirode.

Dmitrij Ivanovič Mendeljejev rođen je 1834. godine u Tobolsku. Nakon što je završio gimnaziju u Tobolsku, studirao je na Pedagoškom institutu u Sankt Peterburgu, koji je diplomirao sa zlatnom medaljom. Kao student, D.I. Mendeljejev je počeo da se bavi naučnim istraživanjem. Nakon studija proveo je dvije godine u inostranstvu u laboratoriji poznatog hemičara Roberta Bunsena. Godine 1863. izabran je za profesora, prvo na Tehnološkom institutu u Sankt Peterburgu, a potom i na Univerzitetu u Sankt Peterburgu.

Mendeljejev je vodio istraživanja u oblasti hemijske prirode rastvora, stanja gasova i toplote sagorevanja goriva. Interesovao se za različite probleme poljoprivrede, rudarstva, metalurgije, radio na problemu podzemne gasifikacije goriva, studirao je naftno inženjerstvo. Najznačajniji rezultat kreativne aktivnosti, koji je D. I. Mendeljejevu donio svjetsku slavu, bilo je otkriće 1869. Periodnog zakona i Periodnog sistema kemijskih elemenata. Napisao je oko 500 članaka iz hemije, fizike, tehnologije, ekonomije i geodezije. Organizovao je i bio direktor prve ruske komore za tegove i mere i zaključio početak moderne metrologije. Izmislio opštu jednačinu stanja idealnog gasa, generalizovao Clapeyronovu jednačinu (Clapeyron-Mendelejev jednačina).

Mendeljejev je doživio 73 godine. Za svoja dostignuća izabran je za člana 90 inostranih akademija nauka i počasnih doktorata mnogih univerziteta. U njegovu čast nazvan je 101. hemijski element (Mendelevium).