Номер 1, страница 35 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 1. Строение атома. Периодический закон и периодическая система элементов L. И. Менделеева. Параграф 5. Строение атома и периодический закон Д. И. Менделеева - номер 1, страница 35.

Условие.

1. Расскажите о первых попытках классификации химических элементов. В чём достоинства и недостатки каждой классификации?

Решение.

Решение 2.

Первые попытки классификации химических элементов были важными шагами на пути к созданию Периодической системы Д.И. Менделеева. Каждая из них имела свои сильные стороны, но и существенные ограничения.

1. Классификация на металлы и неметаллы (конец XVIII – начало XIX в.)

Это самая ранняя и простая классификация, предложенная еще А. Лавуазье. Она основывалась на различиях в физических и химических свойствах. Элементы делили на две большие группы: металлы (ковкие, блестящие, проводящие тепло и электричество, образующие основные оксиды) и неметаллы (хрупкие, не имеющие металлического блеска, плохие проводники, образующие кислотные оксиды).

Достоинства: Простота и наглядность. Классификация правильно отражала существование двух больших групп элементов с противоположными свойствами, что заложило основу для дальнейшей систематизации.

Недостатки: Система была слишком общей и не учитывала многообразия свойств внутри каждой группы. Она не могла классифицировать элементы с двойственными (амфотерными) свойствами (например, цинк, алюминий) и элементы, проявляющие промежуточные свойства между металлами и неметаллами (металлоиды, например, кремний). Классификация не имела предсказательной силы.

Ответ: Это была первая, наиболее простая система, разделившая элементы на две большие группы по физическим свойствам, но она была неспособна учесть амфотерные элементы и не имела количественной основы.

2. Триады Дёберейнера (1829 г.)

Немецкий химик Иоганн Дёберейнер заметил, что некоторые сходные по свойствам элементы можно объединить в группы по три — триады. Особенность триад заключалась в том, что атомная масса среднего элемента была приблизительно равна среднему арифметическому атомных масс двух крайних элементов. Примеры: (Li, Na, K), (Ca, Sr, Ba), (Cl, Br, I). Например, для триады галогенов: $A_r(Br) \approx \frac{A_r(Cl) + A_r(I)}{2} = \frac{35.5 + 127}{2} = 81.25$ (современное значение $A_r(Br) \approx 79.9$).

Достоинства: Впервые была установлена количественная связь между атомной массой и химическими свойствами элементов. Этот подход показал, что между элементами существуют математические закономерности, и выделил естественные семейства элементов.

Недостатки: Систему триад не удалось распространить на все известные в то время элементы. Можно было составить лишь ограниченное число таких групп, поэтому классификация не была универсальной.

Ответ: Классификация Дёберейнера впервые установила количественную связь между атомной массой и свойствами элементов в группах (триадах), но была неприменима ко всем известным элементам.

3. Земная спираль де Шанкуртуа (1862 г.)

Французский ученый Александр де Шанкуртуа расположил элементы в порядке возрастания их атомных масс по винтовой линии на поверхности цилиндра. Оказалось, что элементы со схожими свойствами располагаются друг под другом, на одной вертикальной линии. Он был первым, кто заметил периодичность свойств элементов.

Достоинства: Это была первая система, которая охватывала все известные элементы и наглядно демонстрировала периодический характер изменения их свойств в зависимости от атомной массы.

Недостатки: Работа была сложна для восприятия (из-за использования геологических терминов и отсутствия иллюстрации в первой публикации) и осталась почти незамеченной научным сообществом. Кроме того, в спираль были включены не только элементы, но и некоторые соединения, что было серьезной ошибкой.

Ответ: Система де Шанкуртуа была первой попыткой связать свойства всех известных элементов с их атомными массами и показать периодичность, но из-за сложности изложения и ошибок она не получила признания.

4. Закон октав Ньюлендса (1864 г.)

Английский химик Джон Ньюлендс расположил известные элементы в порядке увеличения атомных масс и обнаружил, что свойства каждого восьмого элемента повторяют свойства первого, подобно нотам в музыкальной октаве. Эту закономерность он назвал «законом октав».

Достоинства: Ньюлендс впервые четко сформулировал идею периодичности. Его таблица была прямым предшественником Периодической системы, так как в ней уже прослеживались группы и периоды.

Недостатки: «Закон октав» удовлетворительно работал только для первых двух десятков элементов (до кальция). Для более тяжелых элементов было много несоответствий. В таблице не было места для еще не открытых элементов, а аналогия с музыкой была высмеяна современниками, и его работа не была воспринята всерьез.

Ответ: "Закон октав" четко сформулировал принцип периодичности свойств элементов, но был ограниченно применимым (только для легких элементов) и не предусматривал возможность открытия новых элементов.

5. Таблица Лотара Мейера (1864–1870 гг.)

Немецкий ученый Лотар Мейер, работая независимо от Д.И. Менделеева, также предложил свою систему классификации. Он построил график зависимости атомного объема элемента от его атомной массы, который имел ярко выраженный периодический характер (с пиками, соответствующими щелочным металлам). Его таблица 1870 года была очень похожа на таблицу Менделеева.

Достоинства: Мейер наглядно показал периодическую зависимость физических свойств (атомного объема) от атомной массы. Его классификация была серьезным и обоснованным шагом к созданию Периодической системы.

Недостатки: Главный недостаток заключался в меньшей смелости по сравнению с Менделеевым. Мейер не использовал свою систему для предсказания существования и свойств еще не открытых элементов, тогда как именно блестящие предсказания Менделеева и их последующее подтверждение стали решающим доказательством верности периодического закона.

Ответ: Классификация Мейера была одной из самых совершенных на тот момент и наглядно демонстрировала периодичность, но уступала системе Менделеева в предсказательной силе.