§ 23. Періодичний закон

• До змісту відповідей

ДІЗНАЄТЕСЯ, ЗРОЗУМІЄТЕ, ВИКОРИСТАЄТЕ

Який ряд хімічних елементів є природним, незалежним від людини?

Природним рядом, що існує незалежно від людини, називають ряд хімічних елементів, які розміщені за збільшенням їхніх відносних атомних мас.

У чому полягає зміст періодичного закону?

Зміст періодичного закону полягає в тому, що властивості хімічних елементів, а також властивості та склад утворених ними сполук перебувають у періодичній залежності від значень зарядів ядер їхніх атомів.

ПОМІРКУЙТЕ

Які зміни в природі можна охарактеризувати словом «періодичність»?

Періодичними змінами в природі можна назвати чергування дня і ночі, зміну пір року, а також фази Місяця.

Порівняйте за змістом це слово зі словами «неперервність», «сталість», «поступовість».

«Періодичність» означає повторення певних станів або явищ через певні проміжки часу. Натомість «неперервність» характеризує тривалий процес без зупинок, «сталість» — це незмінність властивостей чи характеристик, а «поступовість» — це повільний і послідовний розвиток без різких змін або повторів.

ДОСЛІДІТЬ

Відшукайте в інтернеті інформацію про взаємодію натрію і магнію з водою, а також сірки і хлору з воднем.

Натрій енергійно взаємодіє з водою за звичайних умов з виділенням водню ($H_2$), тоді як магній реагує з нею дуже повільно (помітна реакція відбувається лише під час нагрівання). Це підтверджує вищу хімічну активність натрію. Хлор дуже активно сполучається з воднем (на світлі — з вибухом), утворюючи гідроген хлорид ($HCl$), а сірка взаємодіє з воднем лише за підвищеної температури, утворюючи гідроген сульфід ($H_2S$). Це доводить більшу активність хлору порівняно із сіркою.

Переконайтеся, що натрій хімічно активніший за магній, а хлор хімічно активніший за сірку.

Натрій є значно активнішим металом за магній, оскільки він бурхливо взаємодіє з водою за кімнатної температури, тоді як магній потребує нагрівання для проходження цієї реакції. Хлор виявляє більшу активність серед неметалів, ніж сірка, оскільки він енергійно реагує з воднем (часто з вибухом), тоді як реакція сірки з воднем є оборотною і відбувається лише за нагрівання.

За матеріалами з інтернету з’ясуйте, які хімічні елементи дослідники відкрили в 70—80-ті роки ХІХ ст., спираючись на періодичний закон.

У цей період було відкрито три елементи, існування та властивості яких передбачив Дмитро Менделєєв: Галій ($Ga$, відкритий у 1875 році), Скандій ($Sc$, у 1879 році) та Германій ($Ge$, у 1886 році).

ВИОКРЕМЛЮЄМО ОСНОВНЕ

Проаналізувавши матеріал, викладений у параграфі, запишіть у зошиті висновки про періодичний закон і його сучасне формулювання.

Періодичний закон доводить, що властивості хімічних елементів і їхніх сполук змінюються не випадково, а періодично повторюються через певну кількість елементів. Сучасне формулювання закону стверджує: властивості хімічних елементів, простих речовин, а також склад і властивості сполук перебувають у періодичній залежності від значень зарядів ядер атомів.

Сформулюйте цікаве запитання за темою параграфа і поставте його своїм однокласникам / однокласницям.

Чому Гідроген у періодичній системі іноді розміщують у першій групі (разом із лужними металами), а іноді — у сьомій (разом із галогенами)?

Порівняйте свою і їхні відповіді та оцініть їх.

Правильна відповідь має враховувати подвійну природу Гідрогену: він має один електрон на зовнішньому рівні ($1s^1$), як і лужні метали, тому може розміщуватися в I групі. Водночас йому не вистачає одного електрона до завершення електронного шару, як і галогенам, тому його можна віднести до VII групи. Крім того, Гідроген є неметалом і утворює двоатомну молекулу $H_2$, що споріднює його з галогенами ($F_2, Cl_2$).

ВИОКРЕМЛЮЄМО ОСНОВНЕ

Сформулюйте цікаве запитання за темою параграфа і поставте його своїм однокласникам / однокласницям. Порівняйте свою і їхні відповіді та оцініть їх. Поясніть, чому ваша оцінка саме така.

Я поставив запитання: «Чому Дмитро Менделєєв залишав порожні місця у своїй таблиці?»
Відповідь «відмінно» заслуговує той, хто вкаже, що вчений передбачав існування ще не відкритих на той час хімічних елементів на основі відкритого ним періодичного закону і навіть спрогнозував їхні властивості. Така відповідь є повною та розкриває прогностичну силу періодичного закону.

ПЕРЕВІРМО СЕБЕ

244. У фрагменті природного ряду елементів, який починається з Літію (с. 123), укажіть хімічний характер кожного елемента і тип його простої речовини. Який метал і який неметал серед простих речовин цих елементів найактивніші в хімічних реакціях?

У фрагменті ряду другого періоду:

• Літій ($Li$) та Берилій ($Be$) — металічні елементи, утворюють прості речовини метали.
• Бор ($B$), Карбон ($C$), Нітроген ($N$), Оксиген ($O$) та Флуор ($F$) — неметалічні елементи, утворюють прості речовини неметали.

Серед цих простих речовин найактивнішим металом є літій, а найактивнішим неметалом — фтор.

245. Укажіть відмінність між сучасним і першим формулюваннями періодичного закону.

Перше формулювання періодичного закону (Менделєєва) базувалося на залежності властивостей елементів від їхніх відносних атомних мас. Сучасне формулювання визначає, що властивості елементів і їхніх сполук перебувають у періодичній залежності від значень зарядів ядер атомів.

246. Які місця зайняли в природному ряду інертні елементи Гелій і Неон після їх відкриття? Використайте значення відносних атомних мас цих елементів.

Гелій ($He$), що має відносну атомну масу $A_r \approx 4$, посів місце між Гідрогеном ($A_r \approx 1$) та Літієм ($A_r \approx 7$). Неон ($Ne$) з відносною атомною масою $A_r \approx 20$ розмістився в ряду між Флуором ($A_r \approx 19$) та Натрієм ($A_r \approx 23$).

ПОРІВНЯЙТЕ

247. За відомостями з інтернету з’ясуйте, однаковою чи різною є хімічна активність літію і натрію — металів, утворених першими хімічними елементами сусідніх фрагментів природного ряду (с. 123).

Хімічна активність літію і натрію є різною. Натрій є значно активнішим металом за літій. Це пояснюється тим, що в головних підгрупах зі збільшенням радіуса атома (від $Li$ до $Na$) здатність віддавати валентний електрон посилюється. Наприклад, натрій реагує з водою бурхливіше, ніж літій.

АНАЛІЗУЙМО

248. Запишіть формули оксидів Літію, Берилію і Бору, взявши до уваги, що ці сполуки подібні за складом до оксидів Натрію, Магнію та Алюмінію (с. 123).

Враховуючи, що елементи однієї групи мають подібну валентність у вищих оксидах, формули будуть такими:

• Оксид літію (аналог $Na_2O$): $Li_2O$.
• Оксид берилію (аналог $MgO$): $BeO$.
• Оксид бору (аналог $Al_2O_3$): $B_2O_3$.

ФОРМУЙМО СЛОВНИЧОК

249. Випишіть ключові слова і словосполучення з тексту параграфа для укладання двомовного словничка.

Для укладання словничка доцільно виписати такі терміни: періодичний закон, хімічний елемент, відносна атомна маса ($A_r$), заряд ядра атома, природний ряд елементів, металічний характер, неметалічний характер, період, група, оксид.

ОЦІНЮЙМО СВОЇ ЗНАННЯ

250. Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.

Приклад таблиці самооцінювання: