Тема 40. Історичні відомості про способи класифікації хімічних елементів

Цілі уроку: проаналізувати тематичне оцінювання та здійснити коригування знань учнів з теми «Класи неорганічних сполук»; розкрити необхідність наукової класифікації хімічних елементів і показати недосконалість перших спроб класифікації елементів; розширити знання про хімічні елементи, характерні ознаки простих речовин, утворених металами й неметалами.

Тип уроку: засвоєння нових знань.

Форми роботи: розповідь учителя, фронтальна евристична бесіда, робота з навчальною літературою.

Обладнання: Періодична система хімічних елементів Д. І. Менделєєва, плакат «Приклади спроб класифікації хімічних елементів».

ХІД УРОКУ

І Організація класу

Вступне слово вчителя, загальні відомості про місце досліджуваної теми в курсі хімії в школі, оголошення теми, плану й основних цілей теми.

II. Актуалізація опорних знань

Фронтальна бесіда за основними поняттями хімії

• Як називається найменша неподільна частинка хімічного елемента, що входить до складу молекул простих і складних речовин? (Атом)

• Що таке хімічний елемент? (Тип атомів, що характеризуються певною сукупністю властивостей)

• Що таке молекули? (Це дрібні частинки, з яких складаються речовини та які мають усі властивості цієї речовини)

Згадаймо класифікацію хімічних елементів і речовин.

Оксиди — складні речовини, що складаються з двох елементів, один із яких — Оксиген.

Основи — складні речовини, до складу яких входять атоми металів, з'єднані з однією або кількома гідроксигрупами.

Кислоти — складні речовини, що складаються з атомів Гідрогену, здатних заміщатися на атоми металів, і кислотних залишків.

Солі — складні речовини, утворені атомами металів і кислотних залишків.

Відносна атомна маса елемента показує, у скільки разів маса його атома більша за 1/12 маси атома Карбону-12.

Відносна молекулярна маса — це фізична величина, що показує, у скільки разів маса молекули більша за 1/12 маси атома Карбону-12.

Завдання 1

Обчисліть відносні молекулярні маси таких речовин:

Валентність — це здатність атомів хімічного елемента приєднувати певне число атомів інших хімічних елементів.

Завдання 2

Визначте валентність атомів хімічних елементів у молекулах: MgO, НСl, Na₂O, Аl₂O₃, H₂S.

Завдання 3

Запишіть формули сполук Калію, Кальцію, Сульфуру з Оксигеном.

III. Вивчення нового матеріалу

1. Вступне слово вчителя

Першими металами, на які людина звернула увагу, були самородні мідь і золото. Люди бронзового століття довідалися про існування заліза — більш твердого металу, ніж бронза. Важливу роль у розвитку хімії як науки відіграли філософи Давньої Греції.

— Які елементи-стихії виділяли давні греки?

Давні греки вважали, що основними елементами є вода, земля, повітря й вогонь. Кожен з елементів-стихій є носієм двох властивостей. Схема Аристотеля передбачала чотири комбінації: вогонь — гарячий і сухий, повітря — гаряче й вологе, земля — холодна й суха, вода — холодна й волога.

За 300 р. до н. е. в Олександрії були відомі сім небесних тіл, що постійно змінюють своє положення й тому названих «планетами» («мандрівними зірками»), І відомі сім металів: золото, срібло, мідь, залізо, олово, свинець і ртуть. Чому б не об'єднати їх у пари? Саме тоді золото почали співвідносити із Сонцем, срібло — із Місяцем, мідь — із Венерою тощо.

У XVIII столітті були відкриті такі газоподібні елементи, як азот, водень, кисень і хлор, і такі метали, як кобальт, платина, нікель, манган, вольфрам, молібден, уран, титан і хром. До 70-х pp. позаминулого століття було вже відомо понад 60 хімічних елементів. У хімії, як і в інших природничих науках (ботаніка, зоологія), у міру накопичення фактів виникла необхідність у їхній класифікації.

Спочатку вчені намагалися розділити всі хімічні елементи на дві групи — метали й неметали.

— Які елементи називаються металами? неметалами?

В основу розподілу простих речовин були покладені як фізичні властивості (металевий блиск, хороша електро- й теплопровідність для металів і відсутність металевого блиску й відносно погана тепло- й електропровідність для неметалів), так і хімічні (здатність утворювати: для металів — переважно основні оксиди й відповідні їм гідроксиди — основи, для неметалів — кислотні оксиди й відповідні їм гідроксиди — кислоти). Неметали, на відміну від металів, утворюють із воднем леткі сполуки. Типові метали в сполуках з Оксигеном проявляють низьку валентність (I, II, III), тоді як типові неметали — високу (VII, VI, V, IV).

Під час вивчення найважливіших класів неорганічних сполук ми з'ясували, що типові метали відрізняються від типових неметалів не лише за фізичними, але й за хімічними властивостями. Типові метали, як, наприклад, кальцій Са, утворюють основні оксиди, яким відповідають основи:

СаО + Н₂O  Са(ОН)₂

— Доведіть, що кальцій оксид — основний оксид.

Неметали, наприклад сірка, утворюють кислотні оксиди, яким відповідають кислоти:

SO₃ + Н₂O  H₂SO₄

— Доведіть, що сульфур(ІV) оксид — кислотний оксид.

Метали реагують із кислотами, як правило, заміщуючи в них атоми Гідрогену, з утворенням солей. Для неметалів реакція з кислотами не характерна.

Згодом з'ясувалося, що класифікація хімічних елементів на метали й неметали є неповною. Виявляється, існують хімічні елементи й відповідні їм речовини, що проявляють двоїсту природу.

— Як називаються такі елементи та їхні сполуки?

Цинк гідроксид Zn(OH)2 має властивості основи (реагує з кислотами) і кислоти (реагує з лугами), тобто має двоїсту природу.

— Доведіть амфотерність цинк гідроксиду.

Із сильною кислотою, наприклад із хлоридною, цинк гідроксид реагує як основа:

Із сильною основою, наприклад з натрій гідроксидом, цинк гідроксид реагує як кислота:

Такі ж двоїсті властивості характерні й для цинк оксиду:

Оксиди й гідроксиди, здатні реагувати й із кислотами, і з лугами, називають амфотерними (від грецьк. амфотерос — «обидва», «той і інший»),

2. Поняття про групи подібних елементів

Учені-хіміки робили також спроби класифікувати хімічні елементи, об'єднуючи їх в окремі групи відповідно до їхніх властивостей. Підчас знайомства з киснем і залізом — простими речовинами, і складними (основними класами неорганічних сполук — оксидами, основами, кислотами й солями) ви вже зустрічалися з хімічними елементами, що утворюють сполуки з подібними властивостями. Наприклад, метали в процесі взаємодії з киснем утворюють основні оксиди, а неметали — кислотні оксиди.

— За якими ще ознаками можна об'єднати хімічні елементи та їхні сполуки в групи?

• За валентністю;

• за розчинністю у воді;

• за агрегатним станом;

• за складом;

• за відношенням до повітря (кисню);

• за температурами плавлення й кипіння тощо.

Спробуємо здійснити таку класифікацію.

Завдання 4

Розподіліть запропоновані хімічні елементи на чотири групи: Гелій, Натрій, Хлор, Калій, Купрум, Меркурій, Бром, Аргон.

Метали: Калій, Купрум, Меркурій; неметали: Хлор, Бром; інертні елементи: Неон, Аргон.

За розчинністю у воді: Натрій, Калій, Бром, Хлор — взаємодіють із водою; Купрум, Меркурій, Гелій, Аргон — нерозчинні у воді.

За відношенням до кисню повітря: легко окиснюються — Натрій, Калій; не окислюються на повітрі: Гелій, Аргон, Купрум, Меркурій.

Висновок. Класифікація за однією з ознак не дає бажаного результату. Необхідно розглянути їх у сукупності.

Група 1. Натрій, Калій — активні метали, тверді, валентність І, розчинні у воді, легко окислюються на повітрі — лужні метали.

Група 2. Хлор, Бром — неметали, валентність змінна, розчинні у воді, не окислюються на повітрі — галогени.

Група 3. Купрум, Меркурій — малоактивні метали, валентність змінна, нерозчинні у воді, не окислюються на повітрі.

Група 4. Гелій, Аргон — не взаємодіють з іншими речовинами, не утворюють сполуки з іншими хімічними елементами — інертні елементи.

На наступних уроках ми продовжимо вивчення класифікації хімічних елементів. Для цього запишіть домашнє завдання.

IV. Домашнє завдання

Опрацювати відповідний параграф підручника і відповісти на запитання.

Творче завдання. Підготувати інформацію про одну з груп хімічних елементів: «Галогени», «Лужні метали», «Інертні елементи». Скласти ребуси з назвами цих елементів.