Značenje periodnog sustava. Značenje periodnog zakona Znakovi periodnog sustava i periodnog zakona

Otkriće D.I. Mendeljejevljev periodični zakon od velike je važnosti za razvoj kemije. Zakon je bio znanstvena osnova kemije. Autor je uspio sistematizirati bogatu, ali raspršenu građu koju su generacije kemičara nakupile o svojstvima elemenata i njihovih spojeva, te razjasniti mnoge pojmove, na primjer pojmove "kemijski element" i "jednostavna tvar". Osim toga, D.I. Mendeljejev je predvidio postojanje i s nevjerojatnom točnošću opisao svojstva mnogih u to vrijeme nepoznatih elemenata, na primjer, skandij (eka-bor), galij (eka-aluminij), germanij (eka-silicij). U nizu slučajeva, na temelju periodičkog zakona, znanstvenik je promijenio atomske mase elemenata prihvaćenih u to vrijeme ( Zn, La, ja, ovaj, Ce, Th,U), koji su prethodno bili određeni na temelju pogrešnih ideja o valenciji elemenata i sastavu njihovih spojeva. U nekim slučajevima Mendeljejev je rasporedio elemente u skladu s prirodnom promjenom svojstava, sugerirajući moguću netočnost u vrijednostima njihovih atomskih masa ( os, Ir, Pt, Au, Te, ja, Ni, Co), a za neke od njih, kao rezultat naknadnog usavršavanja, ispravljene su atomske mase.

Periodni zakon i periodni sustav elemenata služe kao znanstvena osnova za predviđanje u kemiji. Od objave periodnog sustava u njemu se pojavilo više od 40 novih elemenata. Na temelju periodičnog zakona umjetno su dobiveni transuranijevi elementi, među kojima i broj 101, nazvani mendelevij.

Periodički zakon odigrao je odlučujuću ulogu u rasvjetljavanju složene strukture atoma. Ne smijemo zaboraviti da je zakon formulirao autor 1869. godine, tj. gotovo 60 godina prije nego što je konačno oblikovana moderna teorija strukture atoma. I sva otkrića znanstvenika koja su uslijedila nakon objave zakona i periodnog sustava elemenata (o njima smo govorili na početku prezentacije materijala) poslužila su kao potvrda briljantnog otkrića velikog ruskog kemičara, njegove izvanredne erudicije i intuicija.

KNJIŽEVNOST

1. Glinka N. A. Opća kemija / N. A. Glinka. L.: Kemija, 1984. 702 str.

2. Tečaj opće kemije / ur. N.V.Korovina. M.: Viša škola, 1990. 446 str.

3. Akhmetov N.S. opća i anorganska kemija / N.S. Ahmetov. M.: Viša škola, 1988. 639 str.

4. Pavlov N.N. Anorganska kemija / N.N. Pavlov. M.: Viša škola, 1986. 336 str.

5. Ramsden E.N. Počeci moderne kemije / E.N. Ramsden. L.: Kemija, 1989. 784 str.

Struktura atoma

Smjernice

u kolegiju "Opća kemija"

Sastavila: STANKEVICH Margarita Efimovna

Efanova Vera Vasiljevna

Mihajlova Antonina Mihajlovna

Recenzent E.V. Tretyachenko

Urednik O.A.Panina

Potpisano za tisak Format 60x84 1/16

Bum. pomaknuti. Stanje-peci l. Akademik-ur.l.

Cirkulacija Naručite besplatno

Saratovsko državno tehničko sveučilište

410054 Saratov, ul. Politehnicheskaya, 77

Tiskano u RIC SSTU, 410054 Saratov, ul. Politehnicheskaya, 77

Periodni zakon i periodni sustav kemijskih elemenata D. I. Mendeljejeva na temelju ideja o strukturi atoma. Važnost periodičnog zakona za razvoj znanosti

Ulaznice za kemiju za 10. razred.

Ulaznica br. 1

Periodni zakon i periodni sustav kemijskih elemenata D. I. Mendeljejeva na temelju ideja o strukturi atoma. Važnost periodičnog zakona za razvoj znanosti.

Godine 1869. D. I. Mendeljejev je na temelju analize svojstava jednostavnih tvari i spojeva formulirao periodični zakon:

Svojstva jednostavnih tijela... i spojeva elemenata periodički ovise o veličini atomskih masa elemenata.

Na temelju periodičkog zakona sastavljen je periodni sustav elemenata. U njemu su elementi sličnih svojstava spojeni u okomite stupce - skupine. U nekim slučajevima, prilikom postavljanja elemenata u periodni sustav, bilo je potrebno poremetiti slijed povećanja atomskih masa kako bi se održala periodičnost ponavljanja svojstava. Na primjer, bilo je potrebno "zamijeniti" telur i jod, kao i argon i kalij.

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

Nakon što je u 20. stoljeću predložen planetarni model atoma, periodični zakon je formuliran na sljedeći način:

Svojstva kemijskih elemenata i spojeva periodički ovise o nabojima atomskih jezgri.

Naboj jezgre jednak je broju elementa u periodnom sustavu i broju elektrona u elektronskoj ljusci atoma.

Ova formulacija objašnjava "kršenja" Periodnog zakona.

U periodnom sustavu periodni broj jednak je broju elektroničkih razina u atomu, broj skupine za elemente glavnih podskupina jednak je broju elektrona u vanjskoj razini.

Razlog periodične promjene svojstava kemijskih elemenata je periodično punjenje elektronskih ljuski. Nakon punjenja sljedeće ljuske počinje novo razdoblje. Periodična promjena elemenata jasno je vidljiva u promjenama sastava i svojstava oksida.

Znanstveni značaj periodičkog zakona. Periodični zakon omogućio je sistematizaciju svojstava kemijskih elemenata i njihovih spojeva. Prilikom sastavljanja periodnog sustava Mendeljejev je predvidio postojanje mnogih neotkrivenih elemenata, ostavljajući prazne ćelije za njih, te je predvidio mnoga svojstva neotkrivenih elemenata, što je olakšalo njihovo otkriće.

6. ???

7. Periodni zakon i periodni sustav D.I. Mendeljejev Struktura periodnog sustava (perioda, grupa, podskupina). Značenje periodnog zakona i periodnog sustava.

Periodički zakon D.I. Mendeljejeva Svojstva jednostavnih tijela, kao i oblici i svojstva spojeva elemenata, periodički su ovisna o. vrijednosti atomskih težina elemenata

Periodni sustav elemenata. Nizove elemenata unutar kojih se svojstva sekvencijalno mijenjaju, kao što je niz od osam elemenata od litija do neona ili od natrija do argona, Mendeljejev je nazvao periodima. Ako te dvije periode napišemo jednu ispod druge tako da je natrij ispod litija, a argon ispod neona, dobit ćemo sljedeći raspored elemenata:

S ovim rasporedom, okomiti stupci sadrže elemente koji su slični po svojstvima i imaju istu valenciju, na primjer, litij i natrij, berilij i magnezij itd.

Podijelivši sve elemente u periode i smjestivši jednu periodu ispod druge tako da se elementi slični po svojstvima i vrsti formiranih spojeva nalaze jedni ispod drugih, Mendeljejev je sastavio tablicu koju je nazvao periodni sustav elemenata po grupama i serijama.

Značenje periodnog sustava. Periodni sustav elemenata imao je veliki utjecaj na kasniji razvoj kemije. Ne samo da je to bila prva prirodna klasifikacija kemijskih elemenata, koja je pokazala da oni tvore skladan sustav i da su u bliskoj međusobnoj vezi, već je bila i moćan alat za daljnja istraživanja.

8. Periodične promjene svojstava kemijskih elemenata. Atomski i ionski radijusi. Energija ionizacije. Elektronski afinitet. Elektronegativnost.

Ovisnost atomskih radijusa o naboju jezgre atoma Z je periodična. Unutar jedne periode, s povećanjem Z, postoji tendencija smanjenja veličine atoma, što se posebno jasno uočava u kratkim periodima

S početkom izgradnje novog elektroničkog sloja, udaljenijeg od jezgre, tj. tijekom prijelaza u sljedeću periodu, povećavaju se atomski radijusi (usporedi npr. radijuse atoma fluora i natrija). Kao rezultat toga, unutar podskupine, s povećanjem nuklearnog naboja, povećavaju se veličine atoma.

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

Unutar jedne podskupine radijusi iona istog naboja rastu s povećanjem nuklearnog naboja.Ovaj obrazac se objašnjava povećanjem broja elektronskih slojeva i sve većom udaljenošću vanjskih elektrona od jezgre.

Najkarakterističnije kemijsko svojstvo metala je sposobnost njihovih atoma da lako odustanu od vanjskih elektrona i transformiraju se u pozitivno nabijene ione, dok su nemetali, naprotiv, karakterizirani sposobnošću dodavanja elektrona kako bi se formirali negativni ioni. Za uklanjanje elektrona iz atoma i transformaciju potonjeg u pozitivni ion, potrebno je potrošiti nešto energije, koja se naziva energija ionizacije.

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

Uz utrošak dovoljne energije atomu se mogu ukloniti dva, tri ili više elektrona. Stoga se govori o prvom ionizacijskom potencijalu (energija otkidanja prvog elektrona iz atoma) i drugom ionizacijskom potencijalu (energija otklanjanja drugog elektrona)

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

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

(?)9. Kemijska veza. Osnovni tipovi i karakteristike kemijskih veza. Uvjeti i mehanizam njegovog nastanka. Metoda valentne veze. Valencija. Pojam metode molekularnih orbitala

Kada atomi međusobno djeluju, između njih može nastati kemijska veza, što dovodi do stvaranja stabilnog poliatomskog sustava - molekule, molekularnog ne, kristala. uvjet za nastanak kemijske veze je smanjenje potencijalne energije sustava atoma koji međusobno djeluju.

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

Atomi u molekulama međusobno su povezani u određenom nizu. Promjena ovog slijeda dovodi do stvaranja nove tvari s novim svojstvima.

Kombinacija atoma događa se u skladu s njihovom valencijom.

Svojstva tvari ovise ne samo o njihovom sastavu, već io njihovoj "kemijskoj strukturi", odnosno o redoslijedu povezivanja atoma u molekulama i prirodi njihovog međusobnog utjecaja. Atomi koji su međusobno izravno povezani najjače utječu jedni na druge.

Ideje o mehanizmu stvaranja kemijske veze, koje su razvili Heitler i London na primjeru molekule vodika, proširene su na složenije molekule. Teorija kemijskih veza razvijena na ovoj osnovi nazvana je metoda valentne veze (BC metoda). BC metoda dala je teoretsko 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 iu nekim slučajevima nije u stanju ispravno opisati strukturu i svojstva molekula, ipak je odigrala veliku ulogu u razvoju kvantno-mehaničke teorije kemije. vezivanje i do danas nije izgubio na važnosti. Valencija je složen koncept. Stoga postoji nekoliko definicija valencije koje izražavaju različite aspekte ovog koncepta. Sljedeća definicija može se smatrati najopćenitijom: valencija elementa je sposobnost njegovih atoma da se kombiniraju s drugim atomima u određenim omjerima.

U početku je valencija atoma vodika uzeta kao jedinica valencije. Valencija drugog elementa može se izraziti brojem vodikovih atoma koji sebi dodaje ili zamjenjuje jedan atom tog drugog elementa.

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

Važnost periodičnog zakona za razvoj znanosti

Na temelju periodnog zakona Mendeljejev je sastavio klasifikaciju kemijskih elemenata – periodni sustav. Sastoji se od 7 razdoblja i 8 skupina.
Periodični zakon označio je početak moderne faze razvoja kemije. Njegovim otkrićem postalo je moguće predvidjeti nove elemente i opisati njihova svojstva.
Uz pomoć Periodnog zakona ispravljene su atomske mase i razjašnjene valencije nekih elemenata; zakon odražava međusobnu povezanost elemenata i međuovisnost njihovih svojstava. Periodični zakon potvrdio je najopćenitije zakonitosti razvoja prirode i otvorio put spoznaji građe atoma.

Periodni sustav elemenata imao je veliki utjecaj na kasniji razvoj kemije.

Dmitrij Ivanovič Mendeljejev (1834.-1907.)

Ne samo da je to bila prva prirodna klasifikacija kemijskih elemenata, pokazujući da oni tvore skladan sustav i da su međusobno blisko povezani, nego je također postala moćno oruđe za daljnja istraživanja.

U vrijeme kada je Mendeljejev sastavljao svoju tablicu na temelju periodičnog zakona koji je otkrio, mnogi elementi još su bili nepoznati. Stoga je element četvrte periode skandij bio nepoznat. Titan je po atomskoj masi došao nakon kalcija, ali se titan ne bi mogao smjestiti odmah iza kalcija, jer bi spadao u treću skupinu, dok titan tvori viši oksid, a prema ostalim svojstvima treba ga svrstati u četvrtu skupinu. . Dakle, Mendeljejev je preskočio jednu ćeliju, odnosno ostavio slobodan prostor između kalcija i titana. Na istoj su osnovi u četvrtoj periodi ostavljene dvije slobodne ćelije između cinka i arsena, koje sada zauzimaju elementi galij i germanij. U ostalim redovima još ima slobodnih mjesta. Mendeljejev ne samo da je bio uvjeren da moraju postojati još nepoznati elementi koji bi ispunili te prostore, već je i unaprijed predvidio svojstva takvih elemenata na temelju njihovog položaja među ostalim elementima periodnog sustava. Jednom od njih dao je ime ekabor, koji je u budućnosti trebao zauzeti mjesto između kalcija i titana (jer je svojim svojstvima trebao nalikovati boru); druga dva, za koja je u tablici ostalo mjesta između cinka i arsena, nazvana su eka-aluminij i eka-silicij.

Tijekom sljedećih 15 godina, Mendeljejevljeva predviđanja su briljantno potvrđena: otkrivena su sva tri očekivana elementa. Najprije je francuski kemičar Lecoq de Boisbaudran otkrio galij koji ima sva svojstva eka-aluminija; potom je u Švedskoj L. F. Nilsson otkrio skandij koji je imao svojstva ekaborona, da bi konačno nekoliko godina kasnije u Njemačkoj K. A. Winkler otkrio element koji je nazvao germanij, a za koji se pokazalo da je identičan ekasiliciju.

Da bismo procijenili nevjerojatnu točnost Mendelejevljevog predviđanja, usporedimo svojstva eca-silicija koja je on predvidio 1871. sa svojstvima germanija otkrivenog 1886.:

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

Periodni sustav također je bio od velike važnosti za utvrđivanje valencije i atomske mase nekih elemenata. Tako se element berilij dugo smatrao analogom aluminija, a njegovom oksidu je dodijeljena formula. Na temelju postotnog sastava i očekivane formule berilijevog oksida, smatra se da je njegova atomska masa 13,5. Periodni sustav je pokazao da u tablici postoji samo jedno mjesto za berilij, naime iznad magnezija, pa njegov oksid mora imati formulu , koja daje atomsku masu berilija jednaku deset. Taj je zaključak ubrzo potvrđen određivanjem atomske mase berilija iz gustoće pare njegova klorida.

Točno I danas, periodični zakon ostaje nit vodilja i vodeći princip kemije. Upravo su na njegovoj osnovi posljednjih desetljeća umjetno stvoreni transuranijevi elementi smješteni u periodnom sustavu nakon urana. Jedan od njih - element broj 101, prvi put dobiven 1955. godine - nazvan je mendelevij u čast velikog ruskog znanstvenika.

Otkriće periodičnog zakona i stvaranje sustava kemijskih elemenata bilo je od velike važnosti ne samo za kemiju, već i za filozofiju, za naše cjelokupno poimanje svijeta. Mendeljejev je pokazao da kemijski elementi tvore skladan sustav koji se temelji na temeljnom zakonu prirode. To je izraz stava materijalističke dijalektike o međusobnoj povezanosti i međuovisnosti prirodnih pojava. Otkrivajući odnos između svojstava kemijskih elemenata i mase njihovih atoma, periodični zakon bio je sjajna potvrda jednog od univerzalnih zakona razvoja prirode - zakona prijelaza količine u kvalitetu.

Kasniji razvoj znanosti omogućio je, na temelju periodičkog zakona, razumijevanje strukture materije mnogo dublje nego što je to bilo moguće za vrijeme Mendeljejeva života.

Teorija strukture atoma razvijena u 20. stoljeću, pak, dala je novo, dublje osvjetljenje periodnom zakonu i periodnom sustavu elemenata. Proročanske riječi Mendeljejeva bile su sjajno potvrđene: "Periodičnom zakonu ne prijeti uništenje, već su obećani samo nadgradnja i razvoj."

Periodni zakon i periodni sustav kemijskih elemenata u svjetlu teorije strukture atoma

1. ožujka 1869. godineFormulacija periodičkog zakona D.I. Mendeljejev.

Svojstva jednostavnih tvari, kao i oblici i svojstva spojeva elemenata, periodički su ovisna o atomskim težinama elemenata.

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

Suvremena formulacija periodičkog zakona.

Svojstva kemijskih elemenata i njihovih spojeva periodički su ovisna o veličini naboja jezgri njihovih atoma, izražena u periodičnoj ponovljivosti strukture vanjske valentne elektronske ljuske.

Periodički zakon u svjetlu teorije strukture atoma

Periodni sustav u svjetlu teorije strukture atoma

Zaključci:

1. Što je manje elektrona na vanjskoj razini i što je veći radijus atoma, manja je elektronegativnost i lakše je odustati od vanjskih elektrona, stoga su metalna svojstva izraženija.

Što je više elektrona u vanjskoj razini i što je manji radijus atoma, veća je elektronegativnost i lakše prihvaćanje elektrona, dakle, jača su nemetalna svojstva.

2. Za metale je karakteristično da predaju elektrone, a za nemetale da primaju elektrone.

Poseban položaj vodika u periodnom sustavu

Vodik u periodnom sustavu zauzima dvije ćelije (u jednoj je u zagradama) - u skupini 1 i u skupini 7.

Vodik je u prvoj skupini jer, kao i elementi prve skupine, ima jedan elektron na vanjskoj razini.

Vodik je u sedmoj skupini jer, kao i elementi sedme skupine, prije završetka energije

SMISAO PERIODIČNOG ZAKONA

Periodni sustav elemenata postao je jedna od najvrjednijih generalizacija u kemiji. To je kao sažetak kemije svih elemenata, grafikon iz kojeg možete iščitati svojstva elemenata i njihovih spojeva. Sustav je omogućio razjašnjavanje položaja, atomskih masa i vrijednosti valencije nekih elemenata. Na temelju tablice bilo je moguće predvidjeti postojanje i svojstva još neotkrivenih elemenata. Mendeljejev je formulirao periodički zakon i predložio njegov grafički prikaz, ali u to je vrijeme bilo nemoguće odrediti prirodu periodičnosti. Značenje periodičkog zakona otkriveno je kasnije, u vezi s otkrićima o strukturi atoma.

1. Koje je godine otkriven periodni zakon?

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

3. Što kaže zakon koji je otkrio Mendeljejev?

4. Koja je razlika u odnosu na modernu formulaciju?

5. Što se naziva atomska orbitala?

6. Kako se svojstva mijenjaju tijekom razdoblja?

7. Kako se dijele mjesečnice?

8. Kako se zove grupa?

9. Kako se dijele grupe?

10. Koje vrste elektrona poznajete?

11. Kako se pune razine energije?

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

Podrijetlo pojma valencije. Valencija kemijskih elemenata jedno je od njihovih najvažnijih svojstava. Pojam valencije uveo je u znanost E. Frankland 1852. godine. U početku je pojam bio isključivo stehiometrijske prirode i proizlazio je iz zakona ekvivalenata. Značenje pojma valencije proizlazi iz usporedbe vrijednosti atomske mase i ekvivalenta kemijskih elemenata.

Uspostavom atomsko-molekularnih pojmova pojam valencije dobio je određeno strukturalno i teorijsko značenje. Valentnost se počela shvaćati kao sposobnost jednog atoma danog elementa da na sebe veže određeni broj atoma drugog kemijskog elementa. Odgovarajući kapacitet atoma vodika uzet je kao jedinica valencije, budući da je omjer atomske mase vodika i njegovog ekvivalenta jednak jedinici. Tako je valencija kemijskog elementa definirana kao sposobnost njegovog atoma da veže određeni broj atoma vodika. Ako određeni element nije tvorio spojeve s vodikom, njegova se valencija određivala kao sposobnost njegovog atoma da zamijeni određeni broj atoma vodika u svojim spojevima.

Ova ideja valencije potvrđena je za najjednostavnije spojeve.

Na temelju ideje o valenciji elemenata nastala je ideja o valenciji cijelih skupina. Tako je, na primjer, OH skupini, budući da je dodala jedan atom vodika ili zamijenila jedan atom vodika u svojim drugim spojevima, dodijeljena valencija jedan. Međutim, ideja valencije izgubila je svoju jednoznačnost kada su u pitanju složeniji spojevi. Tako, na primjer, u vodikovom peroksidu H 2 O 2 valenciju kisika treba prepoznati kao jednaku jedan, budući da u ovom spoju postoji jedan atom vodika za svaki atom kisika. Međutim, poznato je da je svaki atom kisika u H 2 O 2 povezan s jednim atomom vodika i jednom jednovalentnom OH skupinom, tj. kisik je dvovalentan. Slično, valenciju ugljika u etanu C 2 H 6 treba prepoznati kao jednaku tri, budući da u ovom spoju postoje tri atoma vodika za svaki atom ugljika, ali budući da je svaki atom ugljika povezan s tri atoma vodika i jednom monovalentnom skupinom CH 3, valentni ugljik u C2H6 jednak je četiri.

Valja napomenuti da se pri formiranju ideja o valenciji pojedinih elemenata nisu vodile računa o tim kompliciranim okolnostima, već je uzet u obzir samo sastav najjednostavnijih spojeva. No čak se i u isto vrijeme pokazalo da za mnoge elemente valencija u različitim spojevima nije ista. To je posebno vidljivo kod spojeva nekih elemenata s vodikom i kisikom, u kojima se pojavljuju različite valencije. Tako se u kombinaciji s vodikom pokazalo da je valencija sumpora jednaka dva, a s kisikom - šest. Stoga su počeli razlikovati valenciju vodika i valenciju kisika.

Naknadno, u vezi s idejom da su u spojevima neki atomi polarizirani pozitivno, a drugi negativno, koncept valencije u spojevima 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 mogli su pokazati različitu pozitivnu valenciju. Tako se pojavila ideja o promjenjivoj pozitivnoj valenciji nekih elemenata. Što se tiče negativne valencije nemetalnih elemenata, ona se u pravilu pokazala konstantnom za iste elemente.

Većina elemenata pokazala je promjenjivu pozitivnu valenciju. Međutim, svaki od ovih elemenata karakteriziran je svojom maksimalnom valencijom. Ova maksimalna valencija naziva se karakteristika.

Kasnije, u vezi s pojavom i razvojem elektroničke teorije strukture atoma i kemijskih veza, valentnost se počela povezivati ​​s brojem elektrona koji prelaze s jednog atoma na drugi, odnosno s brojem kemijskih veza koje nastaju između atoma u proces nastanka kemijskog spoja.

Elektrovalentnost i kovalentnost. Pozitivnu ili negativnu valenciju nekog elementa najlakše je odrediti ako su dva elementa tvorila ionski spoj: smatralo se da element čiji je atom postao pozitivno nabijen ion ima pozitivnu valenciju, a element čiji je atom postao negativno nabijen ion imao je negativnu valenciju. valencija. Brojčana vrijednost valencije smatrana je jednakom veličini naboja iona. Budući da ioni u spojevima nastaju donacijom i stjecanjem elektrona od strane atoma, količina naboja iona određena je brojem predanih (pozitivnih) i dodanih (negativnih) elektrona od strane atoma. U skladu s tim, pozitivna valencija elementa mjerila se brojem elektrona koje je donirao njegov atom, a negativna valencija - brojem elektrona vezanih za dati atom. Dakle, budući da se valencija mjeri veličinom električnog naboja atoma, dobila je naziv elektrovalencija. Također se naziva ionska valencija.

Među kemijskim spojevima ima i onih u čijim molekulama atomi nisu polarizirani. Očito, za njih koncept pozitivne i negativne elektrovalentnosti nije primjenjiv. Ako je molekula sastavljena od atoma jednog elementa (elementarne tvari), uobičajeni koncept stehiometrijske valencije gubi smisao. Međutim, kako bi se procijenila sposobnost atoma da vežu određeni broj drugih atoma, počeli su koristiti broj kemijskih veza koje nastaju između danog atoma i drugih atoma tijekom stvaranja kemijskog spoja. Budući da se te kemijske veze, koje su elektronski parovi koji istovremeno pripadaju oba povezana atoma, nazivaju kovalentnim, sposobnost atoma da tvori određeni broj kemijskih veza s drugim atomima naziva se kovalentnost. Za utvrđivanje kovalencije koriste se strukturne formule u kojima su kemijske veze prikazane crticama.

Oksidacijsko stanje i oksidacijski broj. U reakcijama stvaranja ionskih spojeva, prijelaz elektrona s jednog reagirajućeg atoma ili iona na drugi popraćen je odgovarajućom promjenom vrijednosti ili predznaka njihove elektrovalencije. Kada nastaju spojevi kovalentne prirode, takva promjena u elektrovalentnom stanju atoma zapravo se ne događa, već se odvija samo preraspodjela elektronskih veza, a valencija izvornih reagirajućih tvari se ne mijenja. Trenutno je za karakterizaciju stanja elementa u vezama uveden uvjetni koncept oksidacijska stanja. Brojčani izraz oksidacijskog stanja naziva se oksidacijski broj.

Oksidacijski brojevi atoma mogu imati pozitivne, nulte i negativne vrijednosti. Pozitivan oksidacijski broj određen je brojem elektrona odvučenih iz danog atoma, a negativan oksidacijski broj određen je brojem elektrona koje je privukao dani 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 svim elementarnim tvarima su nula.

2. Oksidacijski brojevi elementarnih iona u tvarima ionske prirode jednaki su vrijednostima električnih naboja tih iona.

3. Oksidacijski brojevi atoma u spojevima kovalentne prirode određeni su konvencionalnim izračunom da svaki elektron odvučen iz atoma daje naboj jednak +1, a svaki privučeni elektron daje mu naboj jednak –1.

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

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

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

6. U spojevima je oksidacijski broj negativan za atome elemenata s većom elektronegativnošću, a pozitivan za atome elemenata s manjom elektronegativnošću.

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

Očito je da valentnost karakterizira atome koji su samo dio bilo kojeg spoja, čak i homonuklearnog, koji se sastoji od atoma jednog elementa; O valenciji pojedinih atoma nema smisla govoriti. Stupanj oksidacije karakterizira stanje atoma koji su uključeni u spoj i postoje zasebno.

Pitanja za učvršćivanje teme:

1. Tko je uveo pojam "valencije"?

2. Kako se naziva valencija?

3. Koja je razlika između valencije i oksidacijskog stanja?

4. Što je valencija?

5. Kako se određuje oksidacijsko stanje?

6. Jesu li valencija i oksidacijsko stanje elementa uvijek jednaki?

7. Kojim elementom je određena valencija elementa?

8. Što karakterizira valencija elementa, a što oksidacijsko stanje?

9. Može li valencija nekog elementa biti negativna?

Predavanje br. 5: Brzina kemijske reakcije.

Kemijske reakcije mogu značajno varirati u vremenu koje im je potrebno da se dogode. Mješavina vodika i kisika na sobnoj temperaturi može ostati gotovo nepromijenjena dugo vremena, ali ako se udari ili zapali, doći će do eksplozije. Željezna ploča polako hrđa, a komadić bijelog fosfora spontano se zapali na zraku. Važno je znati koliko brzo se određena reakcija odvija kako bismo mogli kontrolirati njezino napredovanje.

Znanstveni značaj periodičkog zakona. Život i djelo D. I. Mendeljejeva

Otkriće periodnog zakona i izrada periodnog sustava kemijskih elemenata najveće je dostignuće znanosti 19. stoljeća. Eksperimentalna potvrda relativnih atomskih masa koje je promijenio D. I. Mendeljejev, otkriće elemenata sa svojstvima koja je on zamislio i položaj otvorenih inertnih plinova u periodnom sustavu doveli su do univerzalnog priznanja periodičnog zakona.

Otkriće periodičnog zakona dovelo je do daljnjeg ubrzanog razvoja kemije: tijekom sljedećih trideset godina otkriveno je 20 novih kemijskih elemenata. Periodički zakon pridonio je daljnjem razvoju rada na proučavanju strukture atoma, zbog čega je uspostavljen odnos između strukture atoma i periodične promjene njihovih svojstava. Na temelju periodičnog zakona znanstvenici su uspjeli izdvojiti tvari sa zadanim svojstvima i sintetizirati nove kemijske elemente. Periodični zakon omogućio je znanstvenicima da izgrade hipoteze o evoluciji kemijskih elemenata u svemiru.

Periodični zakon D. I. Mendeljejeva ima opće znanstveno značenje i temeljni je zakon prirode.

Dmitrij Ivanovič Mendeljejev rođen je 1834. u Tobolsku. Nakon završene gimnazije u Tobolsku, studirao je na Pedagoškom institutu u Sankt Peterburgu, koji je završio sa zlatnom medaljom. Kao student D. I. Mendeljejev počeo se baviti znanstvenim istraživanjem. Nakon studija dvije godine boravi u inozemstvu u laboratoriju slavnog kemičara Roberta Bunsena. Godine 1863. izabran je za profesora, najprije na Institutu za tehnologiju u Sankt Peterburgu, a zatim na Sveučilištu u Sankt Peterburgu.

Mendeleev je proveo istraživanja na području kemijske prirode otopina, stanja plinova i topline izgaranja goriva. Bavio se raznim problemima poljoprivrede, rudarstva, metalurgije, bavio se problemom podzemne uplinjavanja goriva, studirao je naftno inženjerstvo. Najznačajniji rezultat stvaralačke djelatnosti, koji je D. I. Mendeljejevu donio svjetsku slavu, bilo je otkriće 1869. periodnog zakona i periodnog sustava kemijskih elemenata. Napisao je oko 500 članaka iz kemije, fizike, tehnike, ekonomije i geodezije. Organizirao je i bio ravnatelj prve ruske Komore za utege i mjere, te je zametnuo početak modernog mjeriteljstva. Izumio je opću jednadžbu stanja idealnog plina, generalizirao Clapeyronovu jednadžbu (Clapeyron-Mendelejevljeva jednadžba).

Mendeljejev je doživio 73 godine. Za svoja postignuća izabran je za člana 90 inozemnih akademija znanosti i počasne doktorate mnogih sveučilišta. U njegovu čast nazvan je 101. kemijski element (Mendelevij).