Периодический закон и периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева на основе представлений о строении атомов. Значение периодического закона для развития науки.

Периодический закон и периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева на основе представлений о строении атомов. Значение периодического закона для развития науки.

1 марта 1869 г Д. И. Менделеев сформулировал периодический закон: свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины атомных весов (масс) элементов.

В соответствии закону была составлена периодическая система элементов – графическое изображение периодического закона.

Периодическая система связана с теорией строения атома

Все атомы имеют ядро и электроны. В составе ядра есть протоны и нейтроны.

Протон  ₊₁¹ р – частица с массой, равной 1, и зарядом, равным +1 (верхний индекс обозначает массу, нижний - заряд).

Нейтрон ₀¹ n – частица с массой, равной 1, но электронейтральная.

Электрон _-1 ⁰е – частица с зарядом (-1) и массой, приравненной к нулю.

Доказано, что, начиная с водорода, все последующие элементы содержат в ядре столько протонов, каков порядковый номер этого элемента. Таким образом, порядковый номер элемента указывает на числовое значение положительного заряда атомного ядра.

Масса каждого отдельного атома – это суммарная масса всех протонов и нейтронов ядра (Ar = p + n). Количество нейтронов в атоме рассчитывается по формуле: (n = Ar - p).

Физический смысл числовых обозначений в периодической системе химических элементов:

- порядковый номер элемента – это положительный заряд ядра атома, число протонов в ядре. Общее число электронов в электронной оболочке атома;

- номер периода – это число электронных оболочек в атоме;

- номер группы – это число электронов на внешнем слое у элементов главных подгрупп, высшая валентность элементов в соединениях с кислородом, высшая положительная степень окисления элемента в соединениях.

 

2.Предельные углеводороды, общая формула и химическое строение гомологов данного ряда. Химические свойства алканов на примере метана.

Алканы – углеводороды с общей формулой C_nH_2n+2, в молекулах которых только ординарные связи. Представитель метан СН₄.

Строение метана и Алканов

1) sp ^3 – гибридизация;	4) Ординарные связи (σ - связи)
2) Валентный угол 109^о28^′	5) Общая формула CnH 2 n +2
3) Молекула имеет тетраэдрическую форму	6) Расстояние между атомами углерода 0,154 нм

                                                                                                                                

Физические свойства Алканов

  Метан – бесцветный газ, без запаха, легче воздуха, мало растворим в воде.

С₁ – С₄ – газы, С₅ – С₁₅ - жидкости, с С₁₆ - твердые вещества.

Химические свойства Алканов

а) Горение: СН₄ + 2О₂ → СО₂ ↑+ 2Н₂О + Q; 2С₂Н₆ +7О₂ →4СО₂ ↑+6Н₂О+ Q;

б) Реакции замещения (на свету): СН₄ + Cl₂ → СН₃Cl + НCl;

СН₃Cl + Cl₂ → СН₂Cl₂ + НCl;   СН₂Cl₂ + Cl₂ → СНCl₃ + НCl;

в) Реакции разложения при нагревании: СН₄ → С + 2Н₂ ↑ (t › 1000^о С);

2СН₄ → С₂Н₂ +3Н₂ ↑ (t = 1500^о С); Реакции отщепления молекул водорода – реакции дегидрирования.

Применение Алканов

а) в качестве топлива; б) в органическом синтезе (хлорпроизводные, альдегиды, органические кислоты); в) путем дегидрирования получают: непредельные углеводороды, водород, сажу.

 

№2

Современные представления о строении атомов химических элементов. Электронные формулы и графические схемы строения электронных слоев атомов этого периода, изменение их свойств

1. В 20 веке учёным удалось понять сложнейшую структуру атома, строение его электронной оболочки. Работы английского физика Э. Резерфорда, предложившего планетарную модель атома, и исследования датского физика Н. Бора, который связал периодичность свойств элементов с формированием электронных конфигураций атомов, стали основой электронной теории строения атомов.

2. Электронная теория объясняет периодическое изменение свойств элементов. Электроны, составляющие атомную оболочку, распределены по слоям – энергетическим уровням. Электроны имеют разный запас энергии, главным образом в зависимости их удаления от ядра. Строение атомов элементов 2 периода:

В периоде увеличиваются неметаллические свойства элементов в связи с увеличением количества электронов на внешнем слое.

Основные понятия химии. Вещество. Атом. Молекула. Химический элемент. Простые и сложные вещества.

1. Атомно – молекулярное учение развил и впервые применил в химии

М. В. Ломоносов (1741г):

- Все вещества состоят из корпускул (молекул).

- Молекулы состоят из элементов (атомов).

- Молекулы и атомы находятся в непрерывном движении.

- Молекулы простых веществ состоят из одинаковых атомов, молекулы сложных веществ – из различных атомов.

2. Молекула – это наименьшая частица данного вещества, обладающая его химическими свойствами.

3. Атом – электронейтральная частица, состоящая из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов.

4. Химический элемент – определённый вид атомов с одинаковым положительным зарядом ядра.

5. Простые вещества – вещества, образованные атомами одного элемента.

6. Сложные вещества – вещества, образованные атомами разных элементов.

 

Физические свойства

Бутадиен - легко сжижаемый газ.

Химические свойства

1) реакции присоединения с галогенами:

СН₂ = СН ― СН = СН₂ + Br₂ → СН₂ Br ― СН =  СН ― СН₂ Br;

2) реакции полимеризации (образуется бутадиеновый каучук):

СН₂ = СН − СН = СН₂ + СН₂ = СН − СН = СН₂ +… → (−СН₂ − СН =  СН − СН₂−)_n

Применение

Алкадиены используются для синтеза каучуков (бутадиенового, бутадиенстирольного, хлоропренового, изопренового).

№5

Физические свойства Алкинов

  Ацетилен – бесцветный газ, в чистом виде почти без запаха, легче воздуха, мало растворим в воде.

Химические свойства Алкинов:

1) Горит коптящим пламенем: 2С₂Н₂ + 5О₂ → 4СО₂ ↑+ 2Н₂О;

2) Реакции присоединения:

а) с галогенами (галогенирование): СН ≡ СН + Br₂ → Br НС = СН Br;

б) с водородом (гидрирование): СН ≡ СН + Н₂ → Н₂С = СН₂;

в) с водой (гидратация) в присутствии солей ртути (реакция Кучерова):

СН ≡ СН + Н₂О → СН₃СОН;

3) Реакции полимеризации: 3 СН ≡ СН → С₆Н₆.

Получение ацетилена

1) карбидный способ: СаС₂ + 2НОН → Са(ОН)₂ + С₂Н₂;

2) разложение метана: 2СН₄ → С₂Н₂ +3Н₂ ↑ (t = 1500^о С).

Применение ацетилена

1) резка и сварка металлов, 2) производство пластмасс (полихлорвинил),

3) получение уксусной кислоты (лекарства, красители, искусственные волокна, духи и одеколоны).

№6

Физические свойства Аренов

 Бензол – бесцветная жидкость с характерным запахом, нерастворимая в воде.

Химические свойства Аренов

1) Горит коптящим пламенем: 2С₆Н₆ + 15О₂ → 12СО₂ ↑+ 6Н₂О;

2) Реакции замещения (свойства Алканов): 

а) с галогенами: С₆Н₆ + Br₂ → С₆Н₅Br + НBr;

3) Реакции присоединения (свойства Алкенов):

а) с водородом - гидрирование: С₆Н₆ + 3Н₂ → С₆Н₁₂;

Получение бензола

1) при коксовании каменного угля,

2) при перегонке нефти,

3) из ацетилена: 3 СН ≡ СН → С₆Н₆ (3С₂Н₂ → С₆Н₆);

Применение бензола

1) как растворитель, 2) как добавка к моторному топливу, 3) галогенопроизводные бензола – пестициды,4) для синтеза органических соединений (лекарств, пластмасс, красителей, взрывчатых и душистых веществ).

№7

Физические свойства

  метанол и этанол – жидкости с алкогольным запахом, растворимые в воде. Метанол – яд (5-10 мл вызывает тяжелое отравление, 30 мл – смертельный исход).

Химические свойства:

1) Горение: С₂Н₅ОН + 3О₂ → 2СО₂ ↑+ 3Н₂О;

2) С активными металлами: 2С₂Н₅ОН + 2Na → 2С₂Н₅О Na +Н₂ (алкоголяты);

3) Качественная реакция: С₂Н₅ОН + CuO → СН₃COH + Cu + Н₂ О;

4) При нагревании спиртов в присутствии серной кислоты происходит дегидратация:

а) межмолекулярная: С₂Н₅ОН + НОС₂Н₅ → С₂Н₅ОС₂Н₅ + Н₂О (t ‹ 140⁰);

б) внутримолекулярная: С₂Н₅ОН → С₂Н₄ + Н₂О (t › 140⁰);

Получение этанола:

1) из этилена: С₂Н₄ + НОН → С₂Н₅ОН;

2) Сбраживание глюкозы: С₆Н₁₂О₆ → 2С₂Н₅ОН + 2СО₂ ↑;

3) Гидролиз крахмала и сбраживание глюкозы;

4) Гидролиз клетчатки и сбраживание глюкозы.

Применение этанола

  для производства: 1 ) уксусной кислоты, 2) лекарств, 3) напитков, 4) духов, одеколонов, 5) каучука, 6) лаков, красок, 7) как растворитель.

Периодический закон и периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева на основе представлений о строении атомов. Значение периодического закона для развития науки.

1 марта 1869 г Д. И. Менделеев сформулировал периодический закон: свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины атомных весов (масс) элементов.

В соответствии закону была составлена периодическая система элементов – графическое изображение периодического закона.