II Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА (МОДИФИКАЦИЯ)
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Паспорт проектной работы
Название проекта: (модификация) Периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева
Авторы проекта: 1) Антипова Юля, ученица 8Б класса
2) Фишер Ольга Викторовна, учитель химии
Целевая аудитория: учащиеся 5-11классов
Цели проекта: модифицировать ПСХЭ Д.И.Менделеева, (дополнить информацией о свойствах химических элементов и ученых открывших данные химические элементы.)
Задачи проекта: 1) Найти информацию о уже существующих таблицах ПСХЭ.
2) Подобрать материал о каждом химическом элементе.
3) Дополнить информацией Периодическую систему химических элементов Д.И.Менделеева.
Результат проекта: баннер « Периодическая система химических элементов» (модифицированная).
План проектной работы:
|
Этапы |
Дата |
Планируемый результат |
|
Подготовительный |
сентябрь |
|
|
Поисковый |
Октябрь-ноябрь |
|
|
Технологический |
Декабрь-январь |
|
|
Заключительный |
Февраль |
|
Механизм реализации проекта: анализ и систематизация знаний о химических элементах, модификация ПСХЭ Д.И.Менделеева
Материально-техническое обеспечение проекта: компьютер с выходом в интернет.
Введение
Изучая темы курса химии 8-11 классов, приходится часто обращаться к ПСХЭ Д.И.Менделеева. Периодическая система химических элементов дает информацию о строении элемента и о его химических свойствах. Для того, чтобы узнать о физических свойствах простого вещества, образованного химическим элементом, необходимо обращаться к учебнику или дополнительной литературе. Глядя в ПСХЭ Д.И.Менделеева, мы плохо представляем то, как выглядит, какого цвета, какого агрегатного состояния то или иное простое вещество образованное химическим элементом. Если дополнить ПСХЭ Д.И.Менделеева фотографиями простых веществ и ученых, открывших химические элементы, то она становится более информативной и интересной для восприятия и изучения. Такая таблица может быть интересна и полезна не только для учащихся старшей школы, но и для младшего и среднего звена.
Просмотрев таблицы имеющиеся на сайтах в сети интернет и печатных изданиях , мы не нашли той, которая бы максимально отражала свойства простых веществ. Этот факт нацелил нас на создание такой модифицированной таблицы. В задачи входило: 1. Поиск фотографий простых веществ, фотографий ученых открывших химические элементы и даты их открытия. 2. Дополнить Периодическую систему химических элементов найденной информацией.
История создания ПСХЭ Д.И.Менделеева.
К середине XIX века были открыты 63 химических элемента, и попытки найти закономерности в этом наборе предпринимались неоднократно. В 1829 году Дёберейнер опубликовал найденный им «закон триад»: атомный вес многих элементов близок к среднему арифметическому двух других элементов, близких к исходному по химическим свойствам. Первую попытку расположить элементы в порядке возрастания атомных весов предпринял Александр Эмиль Шанкуртуа, который разместил элементы вдоль винтовой линии и отметил частое циклическое повторение химических свойств по вертикали. Обе указанные модели не привлекли внимания научной общественности.
В 1866 году свой вариант периодической системы предложил химик и музыкант Джон Александр Ньюлендс, модель которого внешне немного напоминала менделеевскую, но была скомпрометирована настойчивыми попытками автора найти в таблице мистическую музыкальную гармонию. В этом же десятилетии появились ещё несколько попыток систематизации химических элементов; ближе всего к окончательному варианту подошёл Юлиус Лотар Мейер. Д. И. Менделеев опубликовал свою первую схему периодической таблицы в 1869 году в статье «Соотношение свойств с атомным весом элементов»; ещё ранее научное извещение об открытии было им разослано ведущим химикам мира.
По легенде, мысль о системе химических элементов пришла к Менделееву во сне, однако известно, что однажды на вопрос, как он открыл периодическую систему, учёный ответил: «Я над ней, может быть, двадцать лет думал, а вы думаете: сидел и вдруг… готово».[4].
Написав на карточках основные свойства каждого элемента, Менделеев начинает многократно переставлять эти карточки, составлять из них ряды сходных по свойствам элементов, сопоставлять ряды один с другим. Итогом работы стал отправленный в 1869 году в научные учреждения России и других стран первый вариант системы, в котором элементы были расставлены по девятнадцати горизонтальным рядам и по шести вертикальным столбцам. В 1870 году Менделеев в «Основах химии» публикует второй вариант системы, имеющий более привычный нам вид: горизонтальные столбцы элементов-аналогов превратились в восемь вертикально расположенных групп; шесть вертикальных столбцов первого варианта превратились в периоды, начинавшиеся щелочным металлом и заканчивающиеся галогеном. Каждый период был разбит на два ряда; элементы разных вошедших в группу рядов образовали подгруппы.
Сущность открытия Менделеева заключалась в том, что с ростом атомной массы химических элементов их свойства меняются не монотонно, а периодически. После определённого количества разных по свойствам элементов, расположенных по возрастанию атомного веса, свойства начинают повторяться. Например, натрий похож на калий, фтор похож на хлор, а золото похоже на серебро и медь. Разумеется, свойства не повторяются в точности, к ним добавляются и изменения. Отличием работы Менделеева от работ его предшественников было то, что основ для классификации элементов у Менделеева была не одна, а две — атомная масса и химическое сходство. Для того, чтобы периодичность полностью соблюдалась, Менделеевым были предприняты очень смелые шаги: он исправил атомные массы некоторых элементов, несколько элементов разместил в своей системе вопреки принятым в то время представлениям об их сходстве с другими, оставил в таблице пустые клетки, где должны были разместиться пока не открытые элементы. В 1871 году на основе этих работ Менделеев сформулировал Периодический закон, форма которого со временем была несколько усовершенствована.
В начале XX века с открытием строения атома было установлено, что периодичность изменения свойств элементов определяется не атомным весом, а зарядом ядра, равным атомному номеру и числу электронов, распределение которых по электронным оболочкам атома элемента определяет его химические свойства.
Дальнейшее развитие периодической системы связано с заполнением пустых клеток таблицы, в которые помещались всё новые и новые элементы: благородные газы, природные и искусственно полученные радиоактивные элементы. В 2010 году, с синтезом 117 элемента, седьмой период периодической системы был завершён, проблема нижней границы таблицы Менделеева остаётся одной из важнейших в современной теоретической химии.
Обзор имеющихся таблиц ПСХЭ Д.И.Менделеева
Периодическая система химических элементов — классификация химических элементов, устанавливающая зависимость различных свойств элементов от заряда атомного ядра. Система является графическим выражением периодического закона, установленного русским химиком Д. И. Менделеевым в 1869 году. Её первоначальный вариант был разработан Д. И. Менделеевым в 1869—1871 годах и устанавливал зависимость свойств элементов от их атомного веса. Всего предложено несколько сотен вариантов изображения периодической системы. В современном варианте системы предполагается сведение элементов в двумерную таблицу, в которой каждый столбец определяет основные физико-химические свойства, а строки представляют собой периоды, в определённой мере подобные друг другу.
Распространённее других являются 3 формы таблицы Менделеева: «короткая», «длинная» и «сверхдлинная».(приложение 1) В «сверхдлинном» варианте каждый период занимает ровно одну строчку. В «длинном» варианте лантаноиды и актиноиды вынесены из общей таблицы, делая её более компактной. В «короткой» форме записи, в дополнение к этому, четвёртый и последующие периоды занимают по 2 строчки; символы элементов главных и побочных подгрупп выравниваются относительно разных краёв клеток. Короткая форма таблицы, содержащая восемь групп элементов, была официально отменена ИЮПАК в 1989 году. Несмотря на рекомендацию использовать длинную форму, короткая форма продолжает приводиться в большом числе российских справочников и пособий и после этого времени. Из современной иностранной литературы короткая форма исключена полностью, вместо неё используется длинная форма. Такую ситуацию некоторые исследователи связывают в том числе с кажущейся рациональной компактностью короткой формы таблицы, а также с инерцией, стереотипностью мышления и невосприятием современной информации. В 1970 году Теодор Сиборг предложил расширенную периодическую таблицу элементов. Нильсом Бором разрабатывалась лестничная форма периодической системы.(приложение 2).
Сегодня существуют несколько сотен вариантов таблицы, при этом учёные предлагают всё новые варианты. Но из предложенного многообразия печатных таблиц нет той, которая наглядно бы отражала дополнительную информацию об физических свойствах и ученых открывших химические элементы. Конечно, существуют варианты интерактивных таблиц и они есть в продаже, но цена не позволяет приобрести их общеобразовательной школе. Поэтому мы решились на создание своего варианта информативной и оригинальной таблицы.
Этапы выполнения проекта.
|
Этапы |
Дата |
Описание этапов |
Полученный результат |
|
Подготовительный |
сентябрь |
1.Изучение истории создания ПСХЭ. 2.Осуществление анализа имеющихся таблиц в интернете и печатных изданиях. |
|
|
Поисковый |
Октябрь-ноябрь |
Сбор информации (фотографий) простых веществ, ученых открывших тот или иной химический элемент и даты их открытия. |
Подобран материал: фотографии простых веществ, фотографии ученых открывших химические элементы и выписаны даты их открытия. |
|
Технологический |
Декабрь-январь |
Создание ПСХЭ в компьютерной программе Microsoft Word , дополненной информацией найденной ранее ( фотографиями, формулами молекул и датами открытия химических элементов). |
Модифицированная таблица химических элементов, созданная в компьютерной программе Microsoft Word . |
|
Заключительный |
Февраль |
|
1.Баннер «Периодическая система химических элементов» (модификация) 2.Презентация проекта |
Заключение
При выполнении проекта «Периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева (модификация)», мы пополнили свои знания об истории открытия химических элементов , о многообразии вариантов ПСХЭ Д.И.Менделеева. Работа над проектом помогла совершенствовать навыки поиска, анализа и систематизации информации, как при работе с печатными изданиями, так и в сети интернет. Приложив усердие, терпение и труд мы достигли своей цели. Нами создан еще один вариант Периодической системы химических элементов Д.И.Менделеева (приложение 3) и как нам кажется не хуже тех, что уже существуют. Таблица дополнена информацией, которая послужит учащимся основой для получения прочных знаний о простых веществах. А портреты ученых могут вызвать интерес учащихся для изучения истории открытия химических элементов и биографий этих ученых.
Список используемых источников
-
Энциклопедия для детей. Том 17. Химия/Глав.ред.В.А.Володин.-М.:Аванта+,2001.-640с.:ил.
-
Химия: Энциклопедия химических элементов / Под ред. проф. А.М.Смолеговского.- М.: Дрофа, 2000.-432с.: ил.
-
Химия. 8 класс: учеб. Для общеобразовательных учреждений / О.С.Габриелян. – 12-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2007. – 267, с.: ил.
-
http://4108.ru/
-
http://kakprosto.ru
-
http:// alltimeades.ru
-
http:// Wikipedia/ru
Приложение 1
Короткая форма Периодической таблицы химических элементов
Длинная форма Периодической таблицы химических элементов
Сверхдлинная форма Периодической таблицы химических элементов
Приложение 2
Лестничная форма периодической системы химических элементов
Приложение 3
|
периоды |
Г Р У П П Ы Э Л Е М Е Н Т О В |
||||||||||||||||
|
I |
II |
III |
IV |
V |
VI |
VII |
VIII |
||||||||||
|
1 |
(H) |
1H Водород Кавендиш (1766) |
|
2Не Гелий Жансен (1868) |
|||||||||||||
|
2 |
3 Li Литий Арфведсон (1817) |
4Be Вериллий Воклен (1798) |
5B Бор Тенар (1808) |
6С Углерод Дэви (1830) |
7 N Азот Рутерфорд (1772) |
8О Кислород O2 Пристли (1774) |
9F Фтор Муассан (1898) |
10Ne Неон Рамзай (1898) |
|||||||||
|
3 |
11Na Натрий Дэви (1807) |
12 Mg Магний Дэви (1808) |
13Al Алюминий Эрстед (1825) |
14Si Кремний Берцелиу (1823) |
15 P Фосфор Бранд (1669) |
16 S Сера VIII в. |
17Cl Хлор Шееле (1774) |
18Ar Аргон Рамзай(1894) |
|||||||||
|
4 |
19K Калий Дэви (1807) |
20Ca Кальций Дэви (1808) |
21Sc Скандий Нильсон (1879) |
22Ti Титан Клапрот (1797) |
23V Ванадий Сефстрем (1830) |
24Cr Хром Воклен (1797) |
25Mn Марганец Шееле (1774) |
26Fe Железо 4-е тыс. до н. э. |
27Со Кобальт Г.Брандт (1735) |
28 Ni Никель Кронстедт (1751) |
|||||||
|
29Cu Медь 3000 лет до н. э |
30Zn Цинк VII в. |
31Ga Галий Буабодран (1875) |
32Ge Германий Винклер (1886) |
33As Мышьяк XIII в. |
34Se Селен Ган (1817) |
35Br Бром Балар (1826) |
36Kr Криптон Траверс (1898) |
||||||||||
|
5 |
37Rb Рубидий Бунзен (1861) |
38Sr Стронций Крофорд(1787) |
39 Y Иттрий Гадолин (1794) |
40 Zr Цирконий Клапрот (1789) |
41 Nb Ниобий Хатчетт (1801) |
42Mo Молибден Шееле (1778) |
43 Тс Технеций Сегре (1937) |
44 Ru Рутений Клаус (1844) |
45 Rh Родий Вулластон (1804) |
46 Pd Палладий Вулластон (1808) |
|||||||
|
47Ag Серебро |
48Сd (1817) Кадмий Штромейер |
49 In Индий Райх (1863) |
50 Sn Олово IV тыс.до н. э. |
51 Sb Сурьма 3000 лет до н. э. |
52 Te (1782) Теллур Рейхенштейн |
53I (1811) Йод Куртуа |
54 Xe (1898) Ксенон Траверс |
||||||||||
|
6 |
55 Cs Цезий Бунзен (1860) |
56Ba Барий Шееле (1774) |
57 La* Лантан Мосандер (1839) |
72 Hf (1923) Гафний Костер |
73 Ta Тантал Экеберг (1802) |
74W (1781) Вольфрам Шееле |
75Re (1828) Рений Такке |
76Os (1804) Осмий Теннант |
77Ir (1804) Иридий Теннант |
78PtПлатина Лавуазье (1789) |
|||||||
|
79 Au Золото II тыс. до н. э. |
80 Hg Ртуть III тыс. до н. э. |
81Tl Таллий (1861) Крукс |
82 Pb Свинец 6400 г. до н.э. |
83Bi Висмут XV в. Н.Э. |
84Pо Полоний (1898) Склодовская-Кюри Кюри |
85At Астат (1940) Сегре |
86Rn Радон (1900) Дорн |
||||||||||
|
7 |
87Fr Франций Пере (1939) |
88Ra Радий Кюри |
89Ac (1899) Актиний Дебьерн |
104Rf (1969) Резерфордий Флёров |
105Db (1970) Дубний Флёров |
106Sg Сиборгий Сиборг (1974) |
107Bh (1981) Борий Армбрустер |
108Hs Хассий Звара (1984) |
109Mt (1987) Мейтнерий Армбрустер |
110Ds Дармштадтий |
|||||||
|
R2O |
RO |
R2O3 |
RO2 |
R2O5 |
RO3 |
R2O7 |
RO4 |
||||||||||
|
RH4 |
RH3 |
RH2 |
RH |
||||||||||||||
|
Лантаноид |
58Се (1803) Церий Клапрот |
59Pr (1885)Празеодим Вельсба |
60 Nb (1885) Неодим Вельсба |
61Pm (1945) Прометий Гленденин |
62Sm (1879) Самарий Буабодран |
63Eu (1901) Европий Демарсе |
64Gd (1886) Гадолиний Буабодран |
65Tb (1843) Тербий Мосандер |
66Dy (1886) Диспрозий Буабодран |
67Ho (1879) Гольмий Клеве |
68Er (1843) Эрбий Мосандер |
69Tm(1879)Тулий Клеве |
70YbИттербий Мариньяк (1878) |
71Lu Лютеций Юрбен (1907) |
|||
|
Актиноиды |
90Th (1828) Торий Берцелиус |
91Pr(1885)Празеодим Вельсбах |
92U (1789) Уран Клапрот |
93Nq (1940) Нептуний Абельсон |
94Pu (1934) Плутоний Ферми |
95Am (1944) Америций Сиборг |
96CmКюрий Гиорсо |
97Bk (1949) Берклий Сиборг |
(1950)98 KfКалифорний Сиборг |
(1952)99 EsЭнштейнийГиорсо |
100Fm (1952)Фермий Гиорсо |
101MdМенделевий Гиорсо (1955) |
102NoНобелий Флёров(1967) |
103LrЛоуренсий Флёров(1965) |
|||
Периодическая система химических элементов (модифицированная)