Страница 131 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян, Остроумов

1. Какие признаки были положены Д. И. Менделеевым в основу классификации химических элементов?

Дмитрий Иванович Менделеев, создавая свою Периодическую систему химических элементов в 1869 году, положил в основу их классификации два фундаментальных признака:

• Атомная масса (в терминологии того времени — «атомный вес»). Менделеев расположил все известные на тот момент химические элементы в ряд в порядке возрастания их атомных масс. Это была основная количественная характеристика, которую он использовал для упорядочивания элементов.

• Химические свойства элементов и их соединений. Анализируя ряд элементов, упорядоченных по атомной массе, Менделеев обнаружил, что их свойства изменяются не монотонно, а периодически повторяются. Он группировал элементы со сходными химическими свойствами в вертикальные столбцы (группы). Ключевыми свойствами для сравнения были:

  • Валентность элемента, особенно высшая валентность, проявляемая в оксидах.

  • Формы и характер образуемых соединений: высших оксидов (например, $R_2O, RO, R_2O_3, RO_2$) и соответствующих им гидроксидов (основания, кислоты, амфотерные гидроксиды).

  • Формы летучих водородных соединений (для неметаллов), например, $RH_4, RH_3, H_2R, HR$.

  • Общий характер элемента (металл или неметалл) и его физические свойства.

Именно сочетание этих двух подходов — расположение по возрастанию атомной массы и учёт периодичности химических свойств — позволило Менделееву сформулировать Периодический закон. Он был настолько уверен в силе этого закона, что в некоторых случаях ставил химическое сходство выше порядка атомных масс (например, поменяв местами теллур ($Te$, атомная масса 127,6) и иод ($I$, атомная масса 126,9)), а также оставлял пустые места для ещё не открытых элементов, предсказывая их свойства.

Ответ: В основу классификации химических элементов Д. И. Менделеев положил два главных признака: 1) атомную массу, расположив элементы в порядке её возрастания, и 2) химические свойства элементов и их соединений (валентность, формы оксидов и гидроксидов), которые периодически повторяются.

2. Как был открыт Периодический закон? Приведите его формулировку, используя современные термины.

Периодический закон был открыт русским учёным Дмитрием Ивановичем Менделеевым 1 марта 1869 года (17 февраля по старому стилю). В процессе работы над учебником «Основы химии» он поставил себе задачу систематизировать все известные на тот момент химические элементы (их было 63). Основной идеей Менделеева стало сопоставление элементов по величине их атомной массы (в то время использовался термин «атомный вес»).

Расположив элементы в ряд по возрастанию атомных масс, учёный заметил, что их свойства, а также свойства образованных ими соединений, изменяются не монотонно, а периодически. Через определённые интервалы в ряду появлялись элементы со схожими химическими свойствами (например, щелочные металлы Li, Na, K или галогены F, Cl, Br, I). Эта закономерность и легла в основу созданной им Периодической системы, которая графически выражала открытый закон.

Ключевым моментом, подтвердившим гениальность открытия, стала предсказательная сила закона. Менделеев не побоялся оставить в своей таблице пустые клетки для ещё не открытых элементов. Более того, он детально описал свойства этих будущих элементов («экаалюминия», «экабора» и «экасилиция»). Когда спустя несколько лет были открыты галлий (Ga), скандий (Sc) и германий (Ge), их свойства поразительно точно совпали с предсказаниями Менделеева. Это стало решающим доказательством верности Периодического закона.

Первоначальная формулировка закона, данная Д.И. Менделеевым, была такова: «Свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины атомных весов элементов».

С открытием строения атома в начале XX века стало ясно, что фундаментальной характеристикой элемента является не атомная масса, а заряд его ядра, который равен числу протонов и определяет порядковый номер элемента в системе. Эта поправка, во многом основанная на работах Генри Мозли, позволила устранить некоторые несоответствия в таблице (например, пары аргон-калий, теллур-иод, где элемент с большей атомной массой стоит раньше).

Соответственно, была предложена современная формулировка Периодического закона, которая используется и сегодня:
Свойства химических элементов, а также формы и свойства образуемых ими простых веществ и соединений, находятся в периодической зависимости от величин зарядов их атомных ядер ($Z$).

Физический смысл этой зависимости заключается в том, что с ростом заряда ядра атомов периодически повторяется конфигурация электронов на внешней электронной оболочке, что и обуславливает периодичность химических свойств.

Ответ: Периодический закон был открыт Д.И. Менделеевым в 1869 году в результате систематизации химических элементов по возрастанию их атомных масс, что выявило периодическое повторение их свойств. Гениальность закона подтвердилась предсказанием свойств ещё не открытых элементов. Современная формулировка Периодического закона гласит: «Свойства химических элементов, а также формы и свойства образуемых ими простых веществ и соединений находятся в периодической зависимости от величин зарядов их атомных ядер ($Z$)».