Периодический закон и периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева
в свете теории строения атома

Работаю в школе учителем химии 40 лет. И все это время выписываю журнал «Химия в школе», а с 1994 г. – газету «Химия».
В газете «Химия» освещаются разнообразные приемы и методы, используемые учителями химии. Разумеется, они помогают мне в работе.
Урок по теме «Периодический закон и периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева в свете теории строения атома» я провожу, чтобы выработать у школьников умения использовать периодическую таблицу как справочное пособие о свойствах химических элементов.
Главное действующее лицо на уроке – школьник. Именно он учится проверять и себя, и товарища, сообщать слушателям информацию, быть в роли «первооткрывателя», т.е. думать, логически мыслить, рассуждать, восхищаться, многое знать и уметь. Моя цель – заинтересовать ребят, чтобы им хотелось получать знания не только по химии, но и по другим предметам.

Цели. Обобщить знания школьников по теме, выявить степень усвоения материала, расширить кругозор, повысить творческую активность учащихся.
Оборудование. Портрет Д.И.Менделеева; плакат с высказыванием Менделеева: «Периодическому закону будущее не грозит разрушением, а только надстройки и развитие обещает»; трафареты для проведения теста; кроссворд (на плакате); газетные материалы, посвященные Менделееву.

Подготовительный период

За две недели до итогового урока учитель ориентирует учащихся на то, что они должны знать и уметь по данной теме. В кабинете вывешиваются памятки, перечень вопросов, на которые следует обратить внимание. Предлагаются также темы рефератов, дополнительная литература, которой располагает кабинет, школьная и районные библиотеки.

Вопросы для подготовки к уроку по теме «Периодический закон и периодическая
система химических элементов Д.И.Менделеева в свете теории строения атома»

1. Д.И.Менделеев: жизнь и деятельность.
2. Периодический закон и периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева (ПСХЭ). Структуры периодической системы: большие и малые периоды, группы и подгруппы. Зависимость свойств элементов и образуемых ими соединений от положения элемента в периодической системе и строения атома.
3. В чем причина периодичности изменения свойств элементов?
4. Дайте определение понятиям «период», «группа», «подгруппа» с точки зрения строения атома.
5. Расположите элементы в порядке усиления неметаллических свойств: водород, фтор, сера, азот, хлор.
6. Определите положение элементов в периодической системе (период, группа, подгруппа) по электронным формулам:

а) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴; б) 1s²2s²2p¹; в) 1s²2s²2p⁶3s¹; г) 1s²2s²; д) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁵.

7. Значение периодического закона и ПСХЭ Д.И.Менделеева.
Модель решения задания 6. В атоме элемента с электронной формулой три электронных слоя, значит, элемент находится в 3-м периоде. Последним в атоме заполняется s-подуровень, следовательно, это элемент главной подгруппы. На внешнем электронном слое атома находятся два электрона, поэтому это элемент II группы – магний Мg.

Темы рефератов

1. Великий закон сегодня.
2. Современное содержание периодического закона.
3. История открытия периодического закона.
4. Жизнь и деятельность Д.И.Менделеева.
5. Три службы Родине.
6. Значение периодического закона Д.И.Менделеева для науки и техники.
7. Научный подвиг Д.И.Менделеева.
8. История открытия какого-либо (по выбору) химического элемента.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

Азимов А. Язык науки. Пер. с англ. И.Э.Лалаянца. М.: Мир, 1985;
Габриелян О.С. Химия. 8 класс. М.: Дрофа, 2000;
Гузей Л.С., Сорокин В.В., Суровцева Р.П. Химия. 8 класс. М.: Дрофа, 2000;
Книга для чтения по неорганической химии. Сост. В.А.Крицман. М.: Просвещение, 1984;
Литвак Ш.И. Фосфор на службе урожая. М.: Просвещение, 1990;
Макареня А.А., Рысев Ю.В. Д.И.Менделеев. М.: Просвещение, 1983;
Мельников В.П. Щелочно-земельные металлы и подгруппа цинка. М.: Просвещение, 1977.

Памятки

При характеристике элемента рекомендуем придерживаться следующего плана:

1. Положение элемента в ПСХЭ Д.И.Менделеева и строение его атома.
2. Характер простого вещества – металл, неметалл или переходный металл.
3. Сравнение свойств заданного простого вещества со свойствами простых веществ, образованных соседними по подгруппе элементами.
4. Сравнение свойств заданного простого вещества со свойствами простых веществ, образованных соседними по периоду элементами.
5. Состав высшего оксида, его характер (основный, кислотный, амфотерный).
6. Состав высшего гидроксида, его характер (кислота, основание, амфотерный гидроксид).
7. Состав летучего водородного соединения (для неметаллов).

Изменение некоторых характеристик элементов в малых периодах слева направо:

· заряд ядер атомов увеличивается;
· число электронных слоев атомов не изменяется;
· число электронов на внешнем слое атомов увеличивается от 1 до 8;
· радиус атомов уменьшается;
· прочность связи электронов внешнего слоя с ядром увеличивается;
· электроотрицательность элементов увеличивается;
· металличность элементов уменьшается;
· неметалличность элементов увеличивается.

Изменение некоторых характеристик элементов в главных подгруппах сверху вниз:

· число электронных слоев атомов увеличивается;
· число электронов на внешнем слое атомов одинаково;
· радиус атомов увеличивается;
· прочность связи электронов внешнего слоя с ядром уменьшается;
· электроотрицательность уменьшается;
· металличность элементов увеличивается;
· неметалличность элементов уменьшается.

ХОД УРОКА

Учитель. Прочтите на плакате высказывание великого русского химика, первооткрывателя одного из всеобщих законов природы. Мы можем только восхищаться его гениальной проницательностью, т. к. настало то самое будущее, в котором закон и система Д.И.Менделеева развиваются. Современный этап развития химической науки начинается с открытия периодического закона. Он помогает ученым создавать новые химические элементы и новые соединения элементов, получать вещества с нужными свойствами.
В 1955 г. американские физики во главе с Г.Сиборгом синтезировали химический элемент с порядковым номером 101. Элементу дали название «менделевий» – в знак признания заслуг выдающегося русского ученого.
Сегодня мы снова побываем в загадочной стране химических элементов. Ее жители чтут законы и обычаи своей страны. Готовы ли вы соблюдать законы и обычаи страны химических элементов? Что вы знаете о ее создателе? Постарайтесь чувствовать себя первооткрывателями, от интеллекта и эрудиции которых зависит жизнь и благосостояние каждого жителя этой загадочной страны. Итак, в путь.

Разминка

Учитель.
Весь мир большой –
Жара и стужа,
Планет круженье, свет зари,
Все то, что видим мы снаружи,
Законом связано внутри.
Найдется ль правило такое,
Что целый мир объединит?

Внимание, вопросы.

1. Кто и когда закон открыл,
Создал природы алфавит?
2. Как звучит современная формулировка периодического закона?
3. В чем причина периодичности изменения свойств элементов?
4. Найдите электронную конфигурацию атома химического элемента 2-го периода, положение которого в ПСХЭ (номер группы) определено неправильно (запись электронных формул сделана заранее на плакате):

а) 1s²2s² – I гр.;
б) 1s²2s²2p³ – V гр.;
в) 1s²2s²2p⁴ – VI гр.;
г) 1s²2s²2p⁶ – VIII гр.

5. Что общего в строении атомов:

7. По электронной формуле внешнего электронного слоя атома определите, какой это элемент; напишите его символ, формулу высшего оксида (запись электронных формул сделана заранее на плакате): …4s²; …2s²2p¹; …3s²3p².

Одновременно с фронтальной работой всего класса три ученика у доски выполняют задания по карточкам.

Карточка 1. Напишите электронную формулу и постройте энергетическую диаграмму для следующих атомов: лития, азота, хлора. Какую валентность могут проявлять эти элементы в соединениях?
Карточка 2. Укажите знаком «» ослабление металлических свойств и усиление неметаллических в следующих пятерках элементов. Объясните, на каком основании расставлены знаки.

Карточка 3. У атомов каких элементов внешние электроны прочнее связаны с ядром:

Почему?

Проверяют и комментируют выполненные задания ученики-консультанты.

Экзамен

Три ученика тянут билеты с вопросами.
Билет 1. Дать характеристику элементу № 11.
Билет 2. Дать характеристику элементу № 16.
Билет 3. Дать характеристику элементу № 20.

План характеристики элемента предложен учащимся заранее (см. памятки).

Тест «ПСХЭ Д.И.Менделеева»

Вопросы и задания – общие для двух вариантов – записывают заранее на переносной доске. Каждый ученик отвечает по своей карточке. Карточка – это чистый лист бумаги размером четверть листа школьной тетради. На этот лист ученик накладывает перфокарту*, выбирает из предложенных ответов к каждому вопросу тот, который считает правильным, и ставит «галочку» в соответствующей прорези (рис. 1).

Работу обычно проверяют учащиеся (консультанты или помощники учителя). Для проверки они используют шаблоны ответов, изготовленные из полиэтиленовой пленки с правильно нанесенными знаками «». Шаблон накладывают на карточку ученика и быстро проверяют его ответы (рис. 2). Быстрота проверки дает ребятам возможность тут же проанализировать свои ошибки.

Вопросы теста «ПСХЭ Д.И.Менделеева»

1. Определите схему распределения электронов по энергетическим уровням у атомов углерода (I вариант), азота (II вариант):

а) 2, 5;
б) 2, 4;
в) 2, 7;
г) 2, 8, 5.

2. Определите число электронов на внешнем энергетическом уровне атомов кремния (I вариант), серы (II вариант):

а) 1;
б) 2;
в) 4;
г) 6.

4. Как изменяются свойства элементов с увеличением порядкового номера элемента в главных подгруппах (I вариант), в периодах (II вариант):

а) металлические уменьшаются, неметаллические увеличиваются;
б) металлические и неметаллические увеличиваются;
в) металлические и неметаллические уменьшаются;
г) металлические увеличиваются, неметаллические уменьшаются?

5. Выберите электронную формулу атома фосфора (I вариант), натрия (II вариант):

а) 1s²2s²2p¹;
б) 1s²2s²2p⁶3s²3p³;
в) 1s²2s²2p⁶3s¹;
г) 1s²2s²2p⁶3s².

Химический кроссворд

Разгадывают кроссворд ученики (два человека), которые его составляли. Они же оценивают участие одноклассников в этом конкурсе.

Ключевое слово – фамилия русского ученого, девизом всей деятельности которого были слова: «Посев научный взойдет для жатвы народной».

По горизонтали:

1. Химический элемент VII группы 4-го периода ПСХЭ Д.И.Менделеева, впервые выделенный из руды в 1774 г. К.Шееле.
2. Химический элемент VI группы, который образует в свободном состоянии несколько аллотропных модификаций и является типичным полупроводником.
3. Химический элемент, который получил название от характерных для него синих (цвет индиго) спектральных линий.
4. Первый элемент ПСХЭ Д.И.Менделеева.
5. Химический элемент, получивший свое название в честь континента.
6. Химический элемент, конфигурация внешнего энергетического уровня которого 3s²3p⁵.
7. Газ, дающий красное свечение газосветных ламп и утверждающий, что он – это не он.
8. Металл, занимающий второе место по тепло- и электропроводности.
9. Радиоактивный элемент, названный в знак признания заслуг выдающегося русского ученого.

(Ответы. 1. Марганец. 2. Селен. 3. Индий. 4. Водород. 5. Европий. 6. Хлор. 7. Неон. 8. Медь.
9. Менделевий.
Ключевое слово – Менделеев.)

* * *

Учитель подводит итоги урока, называет наиболее активных участников, акцентирует внимание на знаниях, умениях и навыках, над которыми предстоит еще поработать.
Перед каждым школьником лежит по три фишки: зеленая, желтая, красная. Одну из них необходимо отдать лаборанту. Если ученик все на данном уроке понял, то отдает зеленую фишку. Если остались небольшие пробелы – желтую. Если же ему необходима помощь (данная тема не усвоена) – красную.

Домашнее задание. Подготовить сообщение к уроку-игре «Приключения Атомика на улице Галогенов».

* Перфокарту можно изготовить из обычной или плотной бумаги размером четверть листа школьной тетради. Она имеет вид таблицы, в которой по вертикали отмечены номера вопросов (их 5), а по горизонтали расположены варианты ответов (их 4). В образовавшихся от пересечения граф клетках дыроколом делают круглые отверстия. Перфокарты вместе с чистым листом размером с перфокарту раздают учащимся во время работы.

ЛИТЕРАТУРА

Балезин С.А., Бесков С.Д. Выдающиеся русские ученые-химики. М.: Просвещение, 1972, 222 с.; Габриелян О.С. Химия. 8 класс. М.: Дрофа, 2000;
Гузей Л.С., Сорокин В.В., Суровцева Р.П. Химия. 8 класс. М.: Дрофа, 2000;
Химия в школе, 1993, № 2, с. 74–75; № 3, с. 24–28; № 5, с. 33;
Ватаману И. Приключения Атомика. Повесть. Кишинев: Литература артистикэ, 1989;
Куликова Е.Л. Вечера занимательной химии. Минск: Народная асвета, 1986.

З.А.САМОЙЛОВА,
учитель химии
новонукутской средней школы
(Нукутский р-н,
Иркутская обл.)