Význam periodickej tabuľky. Význam periodického zákona Znaky periodického systému a periodický zákon

Objav D.I. Mendelejevov periodický zákon má veľký význam pre rozvoj chémie. Zákon bol vedeckým základom chémie. Autorovi sa podarilo systematizovať bohatý, ale rozptýlený materiál nahromadený generáciami chemikov o vlastnostiach prvkov a ich zlúčenín a objasniť mnohé pojmy, napríklad pojmy „chemický prvok“ a „jednoduchá látka“. Okrem toho D.I. Mendeleev predpovedal existenciu a s úžasnou presnosťou opísal vlastnosti mnohých v tom čase neznámych prvkov, napríklad skandium (eka-bór), gálium (eka-hliník), germánium (eka-kremík). V mnohých prípadoch vedec na základe periodického zákona zmenil v tom čase akceptované atómové hmotnosti prvkov ( Zn, La, ja, Er, Ce, Th,U), ktoré boli predtým určené na základe mylných predstáv o mocnosti prvkov a zložení ich zlúčenín. V niektorých prípadoch Mendelejev usporiadal prvky v súlade s prirodzenou zmenou vlastností, čo naznačuje možnú nepresnosť v hodnotách ich atómových hmotností ( Os, Ir, Pt, Au, Te, ja, Ni, Co) a pri niektorých z nich boli v dôsledku následného spresnenia opravené atómové hmotnosti.

Periodický zákon a periodická tabuľka prvkov slúžia ako vedecký základ pre predpovede v chémii. Od zverejnenia periodickej tabuľky sa v nej objavilo viac ako 40 nových prvkov. Na základe periodického zákona boli umelo získané transuránové prvky, vrátane č. 101, nazývaného mendelevium.

Periodický zákon zohral rozhodujúcu úlohu pri objasňovaní komplexnej štruktúry atómu. Netreba zabúdať, že zákon sformuloval autor v roku 1869, t.j. takmer 60 rokov predtým, ako sa konečne sformovala moderná teória atómovej štruktúry. A všetky objavy vedcov, ktoré nasledovali po zverejnení zákona a periodickej sústavy prvkov (hovorili sme o nich na začiatku prezentácie materiálu), slúžili ako potvrdenie brilantného objavu veľkého ruského chemika, jeho mimoriadnej erudície a intuíciou.

LITERATÚRA

1. Glinka N. A. Všeobecná chémia / N. A. Glinka. L.: Chémia, 1984. 702 s.

2. Kurz všeobecnej chémie / vyd. N.V. Korovina. M.: Vyššia škola, 1990. 446 s.

3. Achmetov N.S. všeobecná a anorganická chémia / N.S. Achmetov. M.: Vyššia škola, 1988. 639 s.

4. Pavlov N.N. Anorganická chémia / N.N. Pavlov. M.: Vyššia škola, 1986. 336 s.

5. Ramsden E.N. Počiatky modernej chémie / E.N. Ramsden. L.: Chémia, 1989. 784 s.

Atómová štruktúra

Smernice

v kurze "Všeobecná chémia"

Zostavila: STANKEVICH Margarita Efimovna

Efanová Vera Vasilievna

Michajlová Antonina Michajlovna

Recenzent E. V. Tretyachenko

Redaktor O.A.Panina

Podpísané pre tlač Formát 60x84 1/16

Bum. offset. Stav - upiecť l. Akademik-ed.l.

Obeh Objednať zadarmo

Štátna technická univerzita v Saratove

410054 Saratov, ul. Politechničeskaja, 77 rokov

Vytlačené na RIC SSTU, 410054 Saratov, st. Politechničeskaja, 77 rokov

Periodický zákon a periodický systém chemických prvkov D. I. Mendelejeva na základe predstáv o štruktúre atómov. Význam periodického zákona pre rozvoj vedy

Lístky z chémie na kurz 10. ročníka.

Lístok č.1

Periodický zákon a periodický systém chemických prvkov D. I. Mendelejeva na základe predstáv o štruktúre atómov. Význam periodického zákona pre rozvoj vedy.

V roku 1869 D.I. Mendeleev na základe analýzy vlastností jednoduchých látok a zlúčenín sformuloval periodický zákon:

Vlastnosti jednoduchých telies... a zlúčenín prvkov sú periodicky závislé od veľkosti atómových hmotností prvkov.

Na základe periodického zákona bola zostavená periodická sústava prvkov. V ňom sa prvky s podobnými vlastnosťami spájali do zvislých stĺpcov – skupín. V niektorých prípadoch pri umiestňovaní prvkov do periodickej tabuľky bolo potrebné narušiť postupnosť zväčšujúcich sa atómových hmotností, aby sa zachovala periodicita opakovania vlastností. Museli sme napríklad „vymeniť“ telúr a jód, ako aj argón a draslík.

Dôvodom je, že Mendelejev navrhol periodický zákon v čase, keď nebolo nič známe o štruktúre atómu.

Po navrhnutí planetárneho modelu atómu v 20. storočí bol periodický zákon formulovaný takto:

Vlastnosti chemických prvkov a zlúčenín periodicky závisia od nábojov atómových jadier.

Náboj jadra sa rovná počtu prvku v periodickej tabuľke a počtu elektrónov v elektrónovom obale atómu.

Táto formulácia vysvetľovala „porušovanie“ periodického zákona.

V periodickej tabuľke sa číslo periódy rovná počtu elektronických úrovní v atóme, číslo skupiny prvkov hlavných podskupín sa rovná počtu elektrónov vo vonkajšej úrovni.

Dôvodom periodickej zmeny vlastností chemických prvkov je periodické plnenie elektrónových obalov. Po naplnení ďalšej škrupiny začína nové obdobie. Periodická zmena prvkov je jasne viditeľná v zmenách zloženia a vlastností oxidov.

Vedecký význam periodického zákona. Periodický zákon umožnil systematizovať vlastnosti chemických prvkov a ich zlúčenín. Mendelejev pri zostavovaní periodickej tabuľky predpovedal existenciu mnohých neobjavených prvkov, pričom im ponechal prázdne bunky a predpovedal mnohé vlastnosti neobjavených prvkov, čo uľahčilo ich objavenie.

6. ???

7. Periodický zákon a periodický systém D.I. Mendelejev Štruktúra periodického systému (obdobie, skupina, podskupina). Význam periodického zákona a periodického systému.

Periodický zákon D.I. Mendelejeva Vlastnosti jednoduchých telies, ako aj formy a vlastnosti zlúčenín prvkov sú periodicky závislé od. hodnoty atómových hmotností prvkov

Periodická tabuľka prvkov. Séria prvkov, v rámci ktorých sa vlastnosti postupne menia, ako napríklad séria ôsmich prvkov od lítia po neón alebo od sodíka po argón, Mendelejev nazval periódy. Ak tieto dve periódy napíšeme pod seba tak, že sodík je pod lítiom a argón pod neónom, dostaneme nasledujúce usporiadanie prvkov:

Pri tomto usporiadaní obsahujú vertikálne stĺpce prvky, ktoré sú svojimi vlastnosťami podobné a majú rovnakú mocnosť, napríklad lítium a sodík, berýlium a horčík atď.

Po rozdelení všetkých prvkov do periód a umiestnení jednej periódy pod druhú tak, aby sa prvky s podobnými vlastnosťami a typom vytvorených zlúčenín nachádzali pod sebou, Mendelejev zostavil tabuľku, ktorú nazval periodický systém prvkov podľa skupín a sérií.

Význam periodickej tabuľky. Periodická tabuľka prvkov mala veľký vplyv na následný vývoj chémie. Nielenže to bola prvá prirodzená klasifikácia chemických prvkov, ktorá ukázala, že tvoria harmonický systém a sú navzájom v úzkom spojení, ale bola to aj silný nástroj pre ďalší výskum.

8. Periodické zmeny vlastností chemických prvkov. Atómové a iónové polomery. Ionizačná energia. Elektrónová afinita. Elektronegativita.

Závislosť polomerov atómov od náboja jadra atómu Z je periodická. V rámci jednej periódy, s rastúcim Z, existuje tendencia zmenšovať sa veľkosť atómu, čo je obzvlášť zreteľne pozorované v krátkych periódach

So začiatkom výstavby novej elektrónovej vrstvy, vzdialenejšej od jadra, teda pri prechode do ďalšieho obdobia, sa zväčšujú atómové polomery (porovnaj napr. polomery atómov fluóru a sodíka). Výsledkom je, že v rámci podskupiny sa so zvyšujúcim sa jadrovým nábojom zväčšujú veľkosti atómov.

Strata atómov elektrónov vedie k zníženiu jeho efektívnej veľkosti^ a pridanie nadbytočných elektrónov vedie k zväčšeniu. Preto je polomer kladne nabitého iónu (katiónu) vždy menší a polomer záporne nabitého ne(aniónu) je vždy väčší ako polomer zodpovedajúceho elektricky neutrálneho atómu.

V rámci jednej podskupiny sa polomery iónov rovnakého náboja zväčšujú so zvyšujúcim sa jadrovým nábojom.Tento vzorec sa vysvetľuje nárastom počtu elektronických vrstiev a rastúcou vzdialenosťou vonkajších elektrónov od jadra.

Najcharakteristickejšou chemickou vlastnosťou kovov je schopnosť ich atómov ľahko sa vzdávať vonkajších elektrónov a transformovať sa na kladne nabité ióny, zatiaľ čo nekovy sa naopak vyznačujú schopnosťou pridávať elektróny za vzniku záporných iónov. Na odstránenie elektrónu z atómu a jeho premenu na kladný ión je potrebné vynaložiť určitú energiu, ktorá sa nazýva ionizačná energia.

Ionizačnú energiu možno určiť bombardovaním atómov elektrónmi zrýchlenými v elektrickom poli. Najnižšie napätie poľa, pri ktorom je rýchlosť elektrónu dostatočná na ionizáciu atómov, sa nazýva ionizačný potenciál atómov daného prvku a vyjadruje sa vo voltoch.

S vynaložením dostatočnej energie je možné z atómu odstrániť dva, tri alebo viac elektrónov. Preto hovoria o prvom ionizačnom potenciáli (energia odstránenia prvého elektrónu z atómu) a druhom ionizačnom potenciáli (energii odstránenia druhého elektrónu)

Ako je uvedené vyššie, atómy môžu nielen darovať, ale aj získavať elektróny. Energia uvoľnená, keď sa elektrón pripojí k voľnému atómu, sa nazýva elektrónová afinita atómu. Elektrónová afinita, podobne ako ionizačná energia, sa zvyčajne vyjadruje v elektrónvoltoch. Elektrónová afinita atómu vodíka je teda 0,75 eV, kyslíka - 1,47 eV, fluóru - 3,52 eV.

Elektrónové afinity atómov kovov sú typicky blízke nule alebo záporné; Z toho vyplýva, že pre atómy väčšiny kovov je pridávanie elektrónov energeticky nevýhodné. Elektrónová afinita nekovových atómov je vždy kladná a čím je väčšia, tým bližšie je nekov k vzácnemu plynu v periodickej tabuľke; to naznačuje nárast nekovových vlastností s blížiacim sa koncom obdobia.

(?) 9. Chemická väzba. Základné typy a charakteristiky chemických väzieb. Podmienky a mechanizmus jeho vzniku. Metóda valenčnej väzby. Valence. Koncepcia molekulárnej orbitálnej metódy

Pri interakcii atómov môže medzi nimi vzniknúť chemická väzba, ktorá vedie k vytvoreniu stabilného polyatómového systému – molekuly, molekulárneho non, kryštálu. podmienkou vzniku chemickej väzby je pokles potenciálnej energie sústavy interagujúcich atómov.

Teória chemickej štruktúry. Základom teórie vyvinutej A. M. Butlerovom je toto:

Atómy v molekulách sú navzájom spojené v určitom poradí. Zmena tejto postupnosti vedie k vytvoreniu novej látky s novými vlastnosťami.

Kombinácia atómov sa vyskytuje v súlade s ich mocnosťou.

Vlastnosti látok závisia nielen od ich zloženia, ale aj od ich „chemickej štruktúry“, teda od poradia spojenia atómov v molekulách a od povahy ich vzájomného vplyvu. Najsilnejšie sa navzájom ovplyvňujú atómy, ktoré sú navzájom priamo spojené.

Myšlienky o mechanizme tvorby chemickej väzby, ktoré vyvinuli Heitler a London na príklade molekuly vodíka, sa rozšírili na zložitejšie molekuly. Teória chemických väzieb vyvinutá na tomto základe sa nazývala metóda valenčných väzieb (BC metóda). Metóda BC poskytla teoretické vysvetlenie najdôležitejších vlastností kovalentných väzieb a umožnila pochopiť štruktúru veľkého množstva molekúl. Aj keď, ako uvidíme nižšie, táto metóda sa neukázala ako univerzálna a v niektorých prípadoch nie je schopná správne opísať štruktúru a vlastnosti molekúl, stále zohrala veľkú úlohu vo vývoji kvantovej mechanickej teórie chemických látok. bonding a dodnes nestratil na význame. Valencia je komplexný pojem. Preto existuje niekoľko definícií valencie, ktoré vyjadrujú rôzne aspekty tohto pojmu. Za najvšeobecnejšiu možno považovať nasledujúcu definíciu: valencia prvku je schopnosť jeho atómov spájať sa s inými atómami v určitých pomeroch.

Spočiatku sa ako jednotka valencie brala valencia atómu vodíka. Valencia iného prvku môže byť vyjadrená počtom atómov vodíka, ktoré k sebe pridávajú alebo nahrádzajú jeden atóm tohto iného prvku.

Už vieme, že stav elektród v atóme popisuje kvantová mechanika ako súbor atómových elektrónových orbitálov (atómových elektrónových oblakov); Každý takýto orbitál je charakterizovaný určitým súborom atómových kvantových čísel. Metóda MO je založená na predpoklade, že stav elektrónov v molekule možno opísať aj ako súbor molekulárnych elektrónových orbitálov (molekulárne elektrónové oblaky), pričom každý molekulový orbitál (MO) zodpovedá špecifickému súboru molekulových kvantových čísel. Ako v každom inom multielektrónovom systéme, aj v molekule zostáva v platnosti Pauliho princíp (pozri § 32), takže každý MO môže obsahovať najviac dva elektróny, ktoré musia mať opačne orientované spiny.

Význam periodického zákona pre rozvoj vedy

Na základe periodického zákona zostavil Mendelejev klasifikáciu chemických prvkov - periodický systém. Pozostáva zo 7 období a 8 skupín.
Periodický zákon znamenal začiatok modernej etapy vývoja chémie. S jeho objavom bolo možné predpovedať nové prvky a opísať ich vlastnosti.
Pomocou periodického zákona boli opravené atómové hmotnosti a objasnené valencie niektorých prvkov; zákon odzrkadľuje vzájomnú prepojenosť prvkov a vzájomnú závislosť ich vlastností. Periodický zákon potvrdil najvšeobecnejšie zákonitosti vývoja prírody a otvoril cestu k poznaniu štruktúry atómu.

Periodická tabuľka prvkov mala veľký vplyv na následný vývoj chémie.

Dmitrij Ivanovič Mendelejev (1834-1907)

Nielenže to bola prvá prirodzená klasifikácia chemických prvkov, ktorá ukázala, že tvoria harmonický systém a sú navzájom v úzkom spojení, ale stala sa aj silným nástrojom pre ďalší výskum.

V čase, keď Mendelejev zostavoval svoju tabuľku na základe periodického zákona, ktorý objavil, bolo ešte veľa prvkov neznámych. Skandium štvrtého obdobia teda nebolo známe. Pokiaľ ide o atómovú hmotnosť, titán prišiel po vápniku, ale titán nemohol byť zaradený hneď po vápniku, pretože by spadal do tretej skupiny, zatiaľ čo titán tvorí vyšší oxid a podľa iných vlastností by mal byť zaradený do štvrtej skupiny. . Preto Mendelejev preskočil jednu bunku, to znamená, že medzi vápnikom a titánom nechal voľný priestor. Na rovnakom základe v štvrtej perióde zostali dve voľné bunky medzi zinkom a arzénom, teraz obsadené prvkami gálium a germánium. V ďalších radoch sú ešte voľné miesta. Mendelejev bol nielen presvedčený, že musia existovať zatiaľ neznáme prvky, ktoré by tieto priestory vyplnili, ale vlastnosti takýchto prvkov vopred predpovedal aj na základe ich postavenia medzi ostatnými prvkami periodickej tabuľky. Jednému z nich dal názov ekabor, ktorý sa mal v budúcnosti usadiť medzi vápnikom a titánom (keďže svojimi vlastnosťami mal pripomínať bór); ďalšie dva, pre ktoré zostali v tabuľke medzery medzi zinkom a arzénom, boli pomenované eka-hliník a eca-kremík.

Počas nasledujúcich 15 rokov sa Mendelejevove predpovede brilantne potvrdili: boli objavené všetky tri očakávané prvky. Najprv francúzsky chemik Lecoq de Boisbaudran objavil gálium, ktoré má všetky vlastnosti eka-hliníka; potom vo Švédsku objavil L. F. Nilsson skandium, ktoré malo vlastnosti ekaboronu a napokon o niekoľko rokov neskôr v Nemecku objavil K. A. Winkler prvok, ktorý nazval germánium, ktorý sa ukázal byť identický s ekasilikónom.

Aby sme mohli posúdiť úžasnú presnosť Mendelejevovej predvídania, porovnajme vlastnosti eca-kremíka, ktoré predpovedal v roku 1871, s vlastnosťami germánia objaveného v roku 1886:

Objav gália, skandia a germánia bol najväčším triumfom periodického zákona.

Periodický systém mal veľký význam aj pri stanovovaní valencie a atómových hmotností niektorých prvkov. Prvok berýlium sa teda dlho považoval za analóg hliníka a jeho oxid bol priradený vzorec. Na základe percentuálneho zloženia a očakávaného vzorca oxidu berýlinatého sa jeho atómová hmotnosť považovala za 13,5. Periodická tabuľka ukázala, že pre berýlium je v tabuľke len jedno miesto, a to nad horčíkom, takže jeho oxid musí mať vzorec , ktorý udáva atómovú hmotnosť berýlia 10. Tento záver bol čoskoro potvrdený stanovením atómovej hmotnosti berýlia z hustoty pár jeho chloridu.

Presne tak A v súčasnosti zostáva periodický zákon hlavnou niťou a hlavným princípom chémie. Práve na jej základe boli v posledných desaťročiach umelo vytvorené transuránové prvky nachádzajúce sa v periodickej tabuľke po uráne. Jeden z nich – prvok č. 101, prvýkrát získaný v roku 1955 – dostal meno mendelevium na počesť veľkého ruského vedca.

Objav periodického zákona a vytvorenie sústavy chemických prvkov malo veľký význam nielen pre chémiu, ale aj pre filozofiu, pre celé naše chápanie sveta. Mendelejev ukázal, že chemické prvky tvoria harmonický systém, ktorý je založený na základnom zákone prírody. Ide o vyjadrenie postoja materialistickej dialektiky o prepojení a vzájomnej závislosti prírodných javov. Odhalením vzťahu medzi vlastnosťami chemických prvkov a hmotnosťou ich atómov bol periodický zákon brilantným potvrdením jedného z univerzálnych zákonov vývoja prírody - zákona prechodu kvantity na kvalitu.

Následný rozvoj vedy umožnil na základe periodického zákona porozumieť štruktúre hmoty oveľa hlbšie, ako to bolo možné za Mendelejevovho života.

Teória atómovej štruktúry vyvinutá v 20. storočí zase dala periodickému zákonu a periodickej sústave prvkov nové, hlbšie osvetlenie. Prorocké slová Mendelejeva sa brilantne potvrdili: „Periodickému zákonu nehrozí zničenie, ale sľubuje sa iba nadstavba a rozvoj.

Periodický zákon a periodický systém chemických prvkov vo svetle teórie atómovej štruktúry

1. marca 1869Formulácia periodického zákona D.I. Mendelejev.

Vlastnosti jednoduchých látok, ako aj formy a vlastnosti zlúčenín prvkov sú periodicky závislé od atómových hmotností prvkov.

Ešte na konci 19. storočia D.I. Mendeleev napísal, že atóm zjavne pozostáva z iných menších častíc a periodický zákon to potvrdzuje.

Moderná formulácia periodického zákona.

Vlastnosti chemických prvkov a ich zlúčenín sú periodicky závislé od veľkosti náboja jadier ich atómov, vyjadreného v periodickej opakovateľnosti štruktúry vonkajšieho valenčného elektrónového obalu.

Periodický zákon vo svetle teórie štruktúry atómu

Periodická tabuľka vo svetle teórie atómovej štruktúry

Závery:

1. Čím menej elektrónov na vonkajšej úrovni a čím väčší je polomer atómu, tým nižšia je elektronegativita a tým ľahšie je vzdať sa vonkajších elektrónov, preto sú vlastnosti kovu výraznejšie.

Čím viac elektrónov je vo vonkajšej úrovni a čím menší je polomer atómu, tým väčšia je elektronegativita a tým ľahšie je prijímať elektróny, tým silnejšie sú teda nekovové vlastnosti.

2. Kovy sa vyznačujú tým, že sa vzdávajú elektrónov, zatiaľ čo nekovy sa vyznačujú prijímaním elektrónov.

Zvláštne postavenie vodíka v periodickej tabuľke

Vodík v periodickej tabuľke zaberá dve bunky (v jednej z nich je v zátvorkách) - v skupine 1 a v skupine 7.

Vodík je v prvej skupine, pretože podobne ako prvky prvej skupiny má na vonkajšej úrovni jeden elektrón.

Vodík je v siedmej skupine, pretože podobne ako prvky siedmej skupiny pred dokončením energie

VÝZNAM DOBOVÉHO ZÁKONA

Periodická tabuľka prvkov sa stala jedným z najcennejších zovšeobecnení v chémii. Je to ako zhrnutie chémie všetkých prvkov, graf, z ktorého sa dajú vyčítať vlastnosti prvkov a ich zlúčenín. Systém umožnil objasniť polohu, atómové hmotnosti a valenčné hodnoty niektorých prvkov. Na základe tabuľky bolo možné predpovedať existenciu a vlastnosti doposiaľ neobjavených prvkov. Mendelejev sformuloval periodický zákon a navrhol jeho grafické znázornenie, ale v tom čase nebolo možné určiť povahu periodicity. Význam periodického zákona bol odhalený neskôr v súvislosti s objavmi o štruktúre atómu.

1. V ktorom roku bol objavený periodický zákon?

2. Čo vzal Mendelejev za základ systematizácie prvkov?

3. Čo hovorí zákon objavený Mendelejevom?

4. Aký je rozdiel oproti modernej formulácii?

5. Čo sa nazýva atómový orbitál?

6. Ako sa menia vlastnosti v priebehu obdobia?

7. Ako sa delia obdobia?

8. Ako sa volá skupina?

9. Ako sú rozdelené skupiny?

10. Aké druhy elektrónov poznáte?

11. Ako sa napĺňajú energetické hladiny?

Prednáška č. 4: Valencia a oxidačný stav. Frekvencia zmien majetku.

Pôvod pojmu valencia. Valencia chemických prvkov je jednou z ich najdôležitejších vlastností. Pojem valencie zaviedol do vedy E. Frankland v roku 1852. Spočiatku mal tento pojem výlučne stechiometrický charakter a vychádzal zo zákona ekvivalentov. Význam pojmu valencia vyplýva z porovnania hodnôt atómovej hmotnosti a ekvivalentu chemických prvkov.

S etablovaním atómovo-molekulárnych pojmov nadobudol pojem valencia určitý štrukturálny a teoretický význam. Valencia sa začala chápať ako schopnosť jedného atómu daného prvku pripojiť na seba určitý počet atómov iného chemického prvku. Zodpovedajúca kapacita atómu vodíka bola braná ako jednotka valencie, pretože pomer atómovej hmotnosti vodíka k jeho ekvivalentu sa rovná jednotke. Valencia chemického prvku bola teda definovaná ako schopnosť jeho atómu pripojiť určitý počet atómov vodíka. Ak daný prvok netvoril zlúčeniny s vodíkom, jeho valencia bola určená ako schopnosť jeho atómu nahradiť určitý počet atómov vodíka vo svojich zlúčeninách.

Táto myšlienka valencie bola potvrdená pre najjednoduchšie zlúčeniny.

Na základe myšlienky valencie prvkov vznikla myšlienka valencie celých skupín. Takže napríklad skupine OH, keďže pridala jeden atóm vodíka alebo nahradila jeden atóm vodíka vo svojich iných zlúčeninách, bola priradená valencia jedna. Myšlienka valencie však stratila svoju jednoznačnosť, pokiaľ ide o zložitejšie zlúčeniny. Takže napríklad v peroxide vodíka H202 by sa valencia kyslíka mala rozpoznať ako jedna, pretože v tejto zlúčenine je jeden atóm vodíka na každý atóm kyslíka. Je však známe, že každý atóm kyslíka v H202 je spojený s jedným atómom vodíka a jednou monovalentnou OH skupinou, t.j. kyslík je dvojmocný. Podobne by sa valencia uhlíka v etán C2H6 mala považovať za rovnajúcu sa trom, pretože v tejto zlúčenine sú tri atómy vodíka na každý atóm uhlíka, ale keďže každý atóm uhlíka je spojený s tromi atómami vodíka a jednou monovalentnou skupinou CH 3 je valenčný uhlík v C2H6 rovný štyrom.

Treba poznamenať, že pri vytváraní predstáv o mocenstve jednotlivých prvkov sa na tieto komplikujúce okolnosti neprihliadalo a zohľadňovalo sa len zloženie najjednoduchších zlúčenín. Ale zároveň sa ukázalo, že pre mnohé prvky nie je valencia v rôznych zlúčeninách rovnaká. Výrazné to bolo najmä pri zlúčeninách niektorých prvkov s vodíkom a kyslíkom, v ktorých sa objavovali rôzne valencie. V kombinácii s vodíkom sa teda valencia síry rovná dvom as kyslíkom šesť. Preto začali rozlišovať valenciu pre vodík a valenciu pre kyslík.

Následne v súvislosti s myšlienkou, že v zlúčeninách sú niektoré atómy polarizované pozitívne a iné negatívne, bol pojem valencie v zlúčeninách kyslíka a vodíka nahradený pojmom pozitívnej a negatívnej valencie.

Rôzne hodnoty valencie pre rovnaké prvky sa prejavili aj v ich rôznych zlúčeninách s kyslíkom. Inými slovami, tie isté prvky boli schopné vykazovať rôznu pozitívnu valenciu. Takto sa objavila myšlienka premenlivej pozitívnej valencie niektorých prvkov. Pokiaľ ide o negatívnu valenciu nekovových prvkov, spravidla sa ukázalo, že je pre rovnaké prvky konštantná.

Väčšina prvkov vykazovala variabilnú pozitívnu valenciu. Každý z týchto prvkov sa však vyznačoval svojou maximálnou valenciou. Táto maximálna valencia sa nazýva charakteristický.

Neskôr, v súvislosti so vznikom a rozvojom elektrónovej teórie štruktúry atómu a chemických väzieb, sa valencia začala spájať s počtom elektrónov prechádzajúcich z jedného atómu na druhý, prípadne s počtom chemických väzieb, ktoré vznikajú medzi atómami v proces tvorby chemickej zlúčeniny.

Elektrovalencia a kovalencia. Kladná alebo záporná valencia prvku sa dá najľahšie určiť, ak dva prvky tvoria iónovú zlúčeninu: prvok, ktorého atóm sa stal kladne nabitým iónom, sa považoval za kladnú valenciu a prvok, ktorého atóm sa stal záporne nabitým iónom, mal zápornú valenciu. valencia. Číselná hodnota valencie sa považovala za rovnajúcu sa veľkosti náboja iónu. Pretože ióny v zlúčeninách sú tvorené darovaním a získavaním elektrónov atómami, množstvo náboja iónov je určené počtom elektrónov odovzdaných (pozitívnych) a pridaných (negatívnych) atómami. V súlade s tým bola kladná valencia prvku meraná počtom elektrónov darovaných jeho atómom a záporná valencia - počtom elektrónov pripojených k danému atómu. Keďže sa teda valencia merala veľkosťou elektrického náboja atómov, dostala názov elektrovalencia. Nazýva sa aj iónová valencia.

Medzi chemickými zlúčeninami sú také zlúčeniny, v ktorých molekuly nie sú polarizované atómy. Je zrejmé, že pre nich koncept pozitívnej a negatívnej elektrovalencie nie je použiteľný. Ak je molekula zložená z atómov jedného prvku (elementárnych látok), zaužívaný pojem stechiometrická valencia stráca význam. Aby však zhodnotili schopnosť atómov pripojiť daný počet ďalších atómov, začali používať počet chemických väzieb, ktoré vznikajú medzi daným atómom a inými atómami pri tvorbe chemickej zlúčeniny. Keďže tieto chemické väzby, ktoré sú elektrónovými pármi súčasne patriacimi obom spojeným atómom, sa nazývajú kovalentné, schopnosť atómu tvoriť určitý počet chemických väzieb s inými atómami sa nazýva kovalencia. Na stanovenie kovalencie sa používajú štruktúrne vzorce, v ktorých sú chemické väzby znázornené pomlčkami.

Oxidačný stav a oxidačné číslo. Pri reakciách tvorby iónových zlúčenín je prechod elektrónov z jedného reagujúceho atómu alebo iónu na iné sprevádzaný zodpovedajúcou zmenou hodnoty alebo znamienka ich elektrovalencie. Pri vzniku zlúčenín kovalentnej povahy k takejto zmene elektrovalentného stavu atómov v skutočnosti nedochádza, ale dochádza len k redistribúcii elektrónových väzieb a mocnosť pôvodných reagujúcich látok sa nemení. V súčasnosti sa na charakterizáciu stavu prvku v spojeniach zaviedol podmienený koncept oxidačné stavy. Číselné vyjadrenie oxidačného stavu je tzv oxidačné číslo.

Oxidačné čísla atómov môžu mať kladné, nulové a záporné hodnoty. Kladné oxidačné číslo je určené počtom elektrónov odobratých z daného atómu a záporné oxidačné číslo je určené počtom elektrónov priťahovaných daným atómom. Oxidačné číslo môže byť priradené každému atómu v akejkoľvek látke, pre ktorú sa musíte riadiť nasledujúcimi jednoduchými pravidlami:

1. Oxidačné čísla atómov v akýchkoľvek elementárnych látkach sú nulové.

2. Oxidačné čísla elementárnych iónov v látkach iónovej povahy sa rovnajú hodnotám elektrických nábojov týchto iónov.

3. Oxidačné čísla atómov v zlúčeninách kovalentnej povahy sú určené konvenčným výpočtom, že každý elektrón odobratý z atómu mu dáva náboj rovný +1 a každý priťahovaný elektrón mu dáva náboj rovný –1.

4. Algebraický súčet oxidačných čísel všetkých atómov ktorejkoľvek zlúčeniny je nula.

5. Atóm fluóru vo všetkých jeho zlúčeninách s inými prvkami má oxidačné číslo –1.

Stanovenie oxidačného stavu je spojené s pojmom elektronegativita prvkov. Pomocou tohto konceptu je formulované ďalšie pravidlo.

6. V zlúčeninách je oxidačné číslo záporné pre atómy prvkov s vyššou elektronegativitou a kladné pre atómy prvkov s nižšou elektronegativitou.

Pojem oxidačný stav tak nahradil pojem elektrovalencia. V tomto smere sa javí nevhodné používať pojem kovalencie. Na charakterizáciu prvkov je lepšie použiť pojem valencia, ktorý ju definuje počtom elektrónov použitých daným atómom na vytvorenie elektrónových párov bez ohľadu na to, či sú k danému atómu priťahované alebo naopak odťahované. Potom bude valencia vyjadrená ako číslo bez znamienka. Na rozdiel od valencie je oxidačný stav určený počtom elektrónov odobraných z daného atómu (pozitívnych), alebo priťahovaných k nemu (negatívnych). V mnohých prípadoch sa aritmetické hodnoty valencie a oxidačného stavu zhodujú - to je celkom prirodzené. V niektorých prípadoch sa číselné hodnoty valencie a oxidačného stavu navzájom líšia. Napríklad v molekulách voľných halogénov je valencia oboch atómov rovná jednej a oxidačný stav je nula. V molekulách kyslíka a peroxidu vodíka je valencia oboch atómov kyslíka dva a ich oxidačný stav v molekule kyslíka je nula a v molekule peroxidu vodíka je mínus jedna. V molekulách dusíka a hydrazínu - N 4 H 2 - je valencia oboch atómov dusíka tri a oxidačný stav v molekule elementárneho dusíka je nula a v molekule hydrazínu je mínus dva.

Je zrejmé, že valencia charakterizuje atómy, ktoré sú len časťou akejkoľvek zlúčeniny, aj homonukleárnej, teda pozostávajúcej z atómov jedného prvku; O mocenstve jednotlivých atómov nemá zmysel hovoriť. Stupeň oxidácie charakterizuje stav atómov obsiahnutých v zlúčenine a existujúcich oddelene.

Otázky na posilnenie témy:

1. Kto zaviedol pojem „valencia“?

2. Čo sa nazýva valencia?

3. Aký je rozdiel medzi valenciou a oxidačným stavom?

4. Čo je to valencia?

5. Ako sa určuje oxidačný stav?

6. Sú valencia a oxidačný stav prvku vždy rovnaké?

7. Ktorým prvkom je určená valencia prvku?

8. Čo charakterizuje mocnosť prvku a aký je oxidačný stav?

9. Môže byť valencia prvku záporná?

Prednáška č. 5: Rýchlosť chemickej reakcie.

Chemické reakcie sa môžu výrazne líšiť v čase, za ktorý prebehnú. Zmes vodíka a kyslíka pri izbovej teplote môže zostať prakticky nezmenená po dlhú dobu, ale ak zasiahne alebo zapáli, dôjde k výbuchu. Železná platňa pomaly hrdzavie a kúsok bieleho fosforu sa na vzduchu samovoľne vznieti. Je dôležité vedieť, ako rýchlo konkrétna reakcia nastane, aby ste mohli kontrolovať jej priebeh.

Vedecký význam periodického zákona. Život a dielo D.I. Mendelejeva

Objav periodického zákona a vytvorenie periodickej tabuľky chemických prvkov je najväčším úspechom vedy 19. storočia. Experimentálne potvrdenie relatívnych atómových hmotností zmenených D.I. Mendelejevom, objav prvkov s vlastnosťami, ktoré predpokladal, a umiestnenie otvorených inertných plynov v periodickej tabuľke viedli k všeobecnému uznaniu periodického zákona.

Objav periodického zákona viedol k ďalšiemu rýchlemu rozvoju chémie: v priebehu nasledujúcich tridsiatich rokov bolo objavených 20 nových chemických prvkov. Periodický zákon prispel k ďalšiemu rozvoju práce na štúdiu štruktúry atómu, v dôsledku čoho sa zistil vzťah medzi štruktúrou atómu a periodickou zmenou ich vlastností. Na základe periodického zákona boli vedci schopní extrahovať látky s danými vlastnosťami a syntetizovať nové chemické prvky. Periodický zákon umožnil vedcom vytvárať hypotézy o vývoji chemických prvkov vo vesmíre.

Periodický zákon D.I. Mendelejeva má všeobecný vedecký význam a je základným zákonom prírody.

Dmitrij Ivanovič Mendelejev sa narodil v roku 1834 v Tobolsku. Po absolvovaní tobolského gymnázia študoval na Pedagogickom inštitúte v Petrohrade, ktorý ukončil so zlatou medailou. Ako študent sa D.I. Mendelejev začal venovať vedeckému výskumu. Po štúdiu strávil dva roky v zahraničí v laboratóriu slávneho chemika Roberta Bunsena. V roku 1863 bol zvolený za profesora najprv na technologickom inštitúte v Petrohrade a následne na univerzite v Petrohrade.

Mendelejev uskutočnil výskum v oblasti chemickej povahy roztokov, stavu plynov a spaľovacieho tepla paliva. Zaujímal sa o rôzne problémy poľnohospodárstva, baníctva, hutníctva, pracoval na problematike podzemného splyňovania paliva, vyštudoval ropné inžinierstvo. Najvýznamnejším výsledkom tvorivej činnosti, ktorá priniesla D. I. Mendelejevovi celosvetovú slávu, bolo v roku 1869 objavenie Periodického zákona a periodickej sústavy chemických prvkov. Napísal okolo 500 článkov z chémie, fyziky, techniky, ekonómie a geodézie. Zorganizoval a bol riaditeľom prvej ruskej komory pre miery a váhy a uzavrel začiatok modernej metrológie. Vynašiel všeobecnú stavovú rovnicu ideálneho plynu, zovšeobecnil Clapeyronovu rovnicu (Clapeyron-Mendeleevova rovnica).

Mendelejev sa dožil 73 rokov. Za svoje úspechy bol zvolený za člena 90 zahraničných akadémií vied a za čestné doktoráty mnohých univerzít. Na jeho počesť je pomenovaný 101. chemický prvok (Mendelevium).