Периодический закон Д.И. Менделеева (лекция 3)

1. Лекция 3. Периодический закон Д.И. Менделеева

Донской государственный технический университет
Факультет нанотехнологии и композиционные материалы
Кафедра «Химия»
Лекция 3.
Периодический закон
Д.И. Менделеева

2. Рекомендуемая литература

• Кужаров А.С. Общая химия в машиностроительном
ВУЗЕ. Конспект лекций для инженеров, Ростов-наДону, 1992.
• Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия, М.,
2002.
• Глинка Н.Л. Общая химия, М., 2008.
• Некрасов Б.В. Курс обшей химии, М., 1962 – 2010.
• Н.В.Коровин Общая химия, М.: Высшая школа, 1998
• М.И.Гельфман, В.П.Юстратов Химия, СПб.: Лань,
2000
• www.chemistry.ru
• www.chem.msu.su/rus

3. История открытия. Предшественники

Правило триад Дёберейнера
(1829 г.)
если расположить три сходных по
химическим свойствам элемента в
порядке возрастания их атомных
весов, то атомный вес второго
элемента будет равен среднему
арифметическому атомных весов
первого и третьего.
Литий Li: Ar(Li) = 6,941 а.е.м.
Натрий Na: Ar(Na) = 22,99 а.е.м.
Калий K: Ar(K) = 39,102 а.е.м
Ar(Na) = ½ (Ar(Li) + Ar(K)) ≈ 23,0 а.е.м.
Иоганн Вольфганг Дёберейнер,
1780-1849

4. Спираль Шанкуртуа

He
H
Li
Be
B
C
N
O
F
Ne
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
Ar
K
Ca
Ga
Ge
As
Se
Br
Kr
Rb
Sr
In
Sn
Sb
Te
I
Xe
Cs
Ba
Tl
Pb
Bi
Po
At
Rn
«Земная спираль» Шанкуртуа (1862 г.)
На боковую поверхность цилиндра,
разделенную на 16 частей, нанесена
линия под углом 45°, на которой
отмечены точки, соответствующие
атомным весам элементов.
Сходные по свойствам элементы
группируются на одной вертикальной
линии.
Александр Эмиль Бегуйе де Шанкуртуа,
1820-1886

5. Закон октав Ньюлендса

В 1865 г. Ньюлендс опубликовал
таблицу элементов, назвав её
«законом октав»:
«Номера аналогичных
элементов, как правило,
отличаются или на целое число
семь, или на кратное семи;
другими словами, члены одной и
той же группы соотносятся друг с
другом в том же отношении, как и
крайние точки одной или
больше октав в музыке».
Джон Александр Рейна Ньюлендс,
1837-1898

6. Таблица Мейера

1864 г. Мейер опубликовал
таблицу из 28 элементов,
группируя их по валентности
(Wertig}.
Он ограничил число элементов,
чтобы подчеркнуть
закономерное изменение
атомной массы в рядах
подобных элементов
Таблица 1870 г. состояла из
девяти столбцов
Некоторые ячейки таблицы
Мейер оставил
незаполненными
Таблица Мейера 1864 г. (фрагмент)
Юлиус Лотар Мейер,
1830-1895

7. Д.И. Менделеев

МЕНДЕЛЕЕВ Дмитрий Иванович (1834-1907),
российский химик, разносторонний ученый, педагог.
Открыл (1869) периодический закон химических элементов — один из основных законов
естествознания.
Оставил св. 500 печатных трудов, среди которых классические «Основы химии» (ч. 1-2,
1869-71, 13 изд., 1947) — первое стройное изложение неорганической химии.
Автор фундаментальных исследований по химии, химической технологии, физике,
метрологии, воздухоплаванию, метеорологии, сельскому хозяйству, экономике, народному
просвещению и др.
Заложил основы теории растворов, предложил промышленный способ фракционного
разделения нефти, изобрел вид бездымного пороха, пропагандировал использование
минеральных удобрений, орошение засушливых земель.
Один из инициаторов создания Русского химического общества (1868). Профессор
Петербургского университета (1865-90), ушел в отставку в знак протеста против
притеснения студенчества.
Организатор и первый директор (1893) Главной палаты мер и весов (ныне ВНИИ
метрологии им. Менделеева).

8. Первая формулировка Периодического закона

1 марта 1869 г. Д.И. Менделеев
опубликовал (в Журнале Русского
Химического Общества) первую
статью о периодическом законе на
русском и французском языках,
где впервые сформулировал
Периодический закон:
«…Свойства элементов, а
потому и свойства образуемых
ими простых и сложных тел
состоят в периодической
зависимости от их атомного
веса…»

9. Сущность открытия Д.И. Менделеева

Сущность открытия Менделеева: с ростом
атомной массы химических элементов их
свойства меняются не монотонно, а
периодически
Отличие работы Менделеева от работ
предшественников: классификация всех
известных к тому времени элементов на основе
их атомных масс и химических свойств
Исправил атомные массы некоторых
элементов (например, бериллия, индия, урана,
тория, церия, титана, иттрия)
Разместил несколько элементов в своей
системе вопреки принятым в то время
представлениям об их сходстве с другими
(например, таллий, считавшийся щелочным
металлом, он поместил в третью группу
согласно его фактической максимальной
валентности),
Оставил в таблице пустые клетки, где должны
были разместиться пока не открытые элементы.
В 1875-1866 гг. открыты галлий (экаалюминий),
скандий (экабор) и германий (экасилиций)
Первая периодическая таблица

10. Структура современной Периодической системы

11. Современная формулировка Периодического закона

Свойства химических элементов
находятся в периодической
зависимости от заряда ядер атомов
химических элементов

12. Зависимость радиуса атома от порядкового номера элемента

13. Энергия ионизации

Энергией ионизации (потенциалом ионизации) - работа,
необходимая для отрыва электрона от нейтрального атома.
Э – ē = Э+
Первый потенциал ионизации элементов третьего периода:
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
Ar
5,14
7,64
6,0
8,15
11,0
10,36
13,01
15,80
Второй и третий потенциал ионизации значительно выше, чем
первый, например:
Li- ē=Li+
J1=3,39 эв
Li+- ē=Li+2
J2=75,62 эв
Li+2- ē=Li+3
J3=122,42 эв

14. Зависимость первого потенциала ионизации от порядкового номера элемента

15. Энергия сродства к электрону

Количество энергии, выделяемое нейтральным атомом,
находящимся в состоянии с наименьшей энергией, при
присоединении к нему одного электрона.
Э + ē = Э–
Изменение сродства к электрону по периоду:
Li
Eэв 0,34
Be
B
C
N
O
F
Ne
0
0,13
1,13
0,2
1,48
3,62
0
Изменение сродства к электрону по подгруппе, эВ:
F
Cl
Br
J
3,62
3,82
3,54
3,24

16. Электроотрицательность

Мера относительной способности атомов оттягивать на себя общую
электронную пару при образовании химической связи
Э.О.=J1+Еср
Электроотрицательность элементов
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
1
H
2.1
2
LI
0.97
Be
1.47
B
2.01
C
2.5
N
3.07
O
3.5
F
4.10
Ne
-
3
Na
1.01
Мg
1.23
Al
1.47
Si
1.74
P
2.1
S
2.6
Cl
2.83
Ag
-
4
K
0.91
Ca
1.04
Sc
1.20
Ti
1.32
V
1.45
Cr
1.56
Mn
1.60
Fe
1.64
Cu
1.75
Zn
1.66
Ga
1.82
Ge
2.02
As
2.2
Se
2.48
Br
2.74
Kr
-
Rb
0.89
Sr
0.99
Y
1.11
Zr
1.22
Nb
1.23
Mo
1.3
Tc
1.36
Ru
1.42
Cd
1.46
In
1.49
Sn
1.72
Sb
1.82
Te
2.01
I
2.21
Xe
-
Ba
0.97
La*
1.08
Hf
1.23
Ta
1.33
W
1.4
Re
1.46
Os
1.52
Hg
1.44
Tl
1.44
Pb
1.55
Bi
1.67
Po
1.76
At
1.9
Rh
-
Ra
0.97
Ac
1.00
5
6
7
He
-
*Лантаноиды- 1.08-1.14
**Актиноиды 1.00-1.2
Таблица электроотрицательности по Полингу
Co
1.70
Ni
1.75
Rh
1.45
Pd
1.35
Ir
1.55
Pt
1.44