Периодический закон
и периодическая система
химических элементов
Д.И.Менделеева

Сдвоенный урок   8 класс

Эпиграф на доске. «Периодическому закону будущее не грозит разрушением, а только надстройка и развитие обещаются» (Д.И.Менделеев).
Цели. Дать учащимся представление о законе Д.И.Менделеева и о структуре его периодической системы, выявить значение этого закона для развития химии и понимания научной картины мира в целом. Научить школьников работать с таблицей Д.И.Менделеева.
Задачи.

Образовательные.
• Сформировать знания о периодическом законе и периодической системе Д.И.Менделеева.
• Научить учащихся работать с периодической системой (уметь определять положение элемента в периодической системе, свойства элемента в зависимости от положения его в периодической системе).
• Продолжить формирование умений работать с учебником, тетрадью.

Развивающие.
• Развивать наблюдательность, память (при изучении физического смысла периодического закона и графического его отображения).
• Развивать умение сравнивать (например, сравнение свойств элементов в зависимости от их положения в периодической системе).
• Научить учащихся обобщать и делать выводы.

Воспитательные.
• Продолжить формирование мировоззрения учащихся на основе представлений о значении закона Д.И.Менделеева.

Методы ведения урока. Словесный (беседа, объяснение, рассказ), наглядный (кодокарты, периодическая система, ребусы), практический (демонстрация опытов).
Тип урока. Комбинированный урок.

ХОД УРОКА

Актуализация знаний, умений и навыков

Учитель. Нам известно, что периодический закон и периодическая система химических элементов были открыты Д.И.Менделеевым. А какие еще ученые внесли свой вклад в классификацию элементов?
Ученик. И.Дёберейнер, Дж.Ньюлендс, А.Шанкуртуа, Л.Мейер (рассказ о работе этих ученых).
Учитель. На какие группы можно разделить все химические элементы?
Ученик. На металлы, неметаллы и амфотерные элементы.
Учитель. У меня на столе стоит набор склянок с различными веществами: сера, железо, фосфор, йод, цинк, алюминий и т. д. Разделите все эти склянки на три группы.
К столу выходит ученик и разделяет, анализируя, все склянки на группы металлов, неметаллов и амфотерных веществ.
Учитель. Где расположены металлы и неметаллы в периодической системе? Приведите примеры.
Ученик. Слева в периодической системе расположены металлы, а справа – неметаллы (приводятся примеры).
Учитель. Какие по свойствам образуются вещества из металлов, неметаллов и амфотерных соединений?
К доске выходит ученик с набором магнитных карточек и составляет схему на доске:

K K₂O КОН

Аl Аl₂О₃ Аl(ОН)₃

P P₂O₅ H₃PO₄

Подтверждается схема с помощью демонстрационного опыта.
Демонстрация опыта. Определяются основности и кислотности гидроксидов с помощью индикаторов. При взаимодействии оксида калия с водой образуется основный гидроксид, что подтверждается действием фенолфталеина; при растворении кислотного оксида фосфора в воде образуется гидроксид кислотного характера, что подтверждается действием лакмуса.
Учитель. Какие естественные семейства выделяются в периодической системе?
Ученик. Например, щелочные металлы, щелочно-земельные металлы, галогены, инертные газы.
Игра «Третий лишний». Из приведенных в каждой строчке формул указать лишнюю.

Учитель. Дайте классификацию описанным ниже элементам.

Необычный я металл:
Только в воду я попал,
Завертелся, закружился,
Вспыхнул, грохнул,
растворился.

(Натрий – щелочной
металл.)

 

Металл в солях – опора
многих,
А нас без него не носили бы
ноги.

(Кальций – щелочно-
земельный металл.)

 

Ослепительным пламенем
ярким,
Как звездочка, вспыхнув,
горит,
Металл тот – и белый,
и легкий –
В 12-й клетке стоит.

(Магний – щелочно-
земельный металл.)

 

Чисти зубы «Блендамедом»,
Чтобы кариес не съел,
Я в составе этой пасты
Много сделал добрых дел.

(Фтор – галоген.)

 

В конце периода стоит,
В нем вода и та горит.

(Фтор – галоген.)

 

Элемент, название которого переводится
с греческого как «фиолетовый».

(Йод – галоген.)

Изучение нового материала

Учитель. Начать изучение периодического закона и периодической системы химических элементов Д.И.Менделеева мне бы хотелось с прочтения стихотворения М.Глазкова
«Таблица Менделеева»:

На прошлом занятии мы с вами говорили о том, что периодичность – это повторяемость через определенный интервал. Почему же свой закон и свою таблицу Менделеев назвал периодической? Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо проследить, как изменяются свойства элементов в периодической системе.
Учащиеся открывают таблицу и работают по ней. Все вместе делают вывод о том, что каждый период периодической системы начинается щелочным металлом и заканчивается инертным газом. На доске и в тетради записывают схему:

щелочные металлы щелочно-земельные металлы галогены инертные газы.

Учитель. Располагая элементы в порядке возрастания относительной атомной массы, Менделеев наблюдал периодическое изменение их свойств. В 1869 г. он сформулировал закон. Открытие периодического закона – это научный подвиг, который совершил молодой ученый, профессор Петербургского университета.
Группа ребят инсценирует небольшую сценку, посвященную открытию Менделеевым периодического закона.
Ведущий.
Мир сложен, он полон событий,
сомнений,
И тайн бесконечных, и смелых
загадок.
Как чудо природы, является
гений
И в хаосе этом наводит
порядок.
Менделеев.
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?
Ведущий.
Таблицу Менделеев строит,
природы ищет алфавит.
Случилось в Петербурге это.
Профессор университета писал
учебник для студентов.
Задумался невольно он…
Менделеев.
Как рассказать про элементы?
Нельзя ли тут найти закон?
Ведущий.
Искали многие решенье,
но, проходя лишь полпути,
бросали –
Мучило сомненье:
«А можно ли закон найти?»
Мир состоит из элементов
(в то время знали 60).
Менделеев.
А сколько их всего?
На это нельзя ответить
наугад.
Ведущий. Но не гадал, а верил он.
Менделеев. Тут должен, должен быть закон!
Ведущий.
Упрямо он искал решенье,
Был труд, надежда и терпенье,
И вера в то, что он найдет.
Он так работал целый год.
На чем попало знаки пишет
И ничего вокруг не слышит.
И наконец-то понял он,
В чем же разгадка, в чем
закон!
Менделеев. Не упустить бы мысли той.
Ведущий.
Он элементы ставит в строй,
Но все ж таблица не выходит.
Тогда усталостью сражен,
Лег на диван и видит сон...
Тихая музыка, полумрак. Мелькая, кружась, появляются учащиеся со знаками химических элементов.
Ведущий.
То кружились, то мелькали,
то водили хоровод,
То взрывались, то пылали,
то в покое пребывали
Алюминий, натрий, калий,
фтор, бериллий, водород.
Перепутались все свойства,
недалеко до беды.
Кислород.
Постройся, войско!
Ведущий.
Стали строиться в ряды.
Во втором ряду волненье –
Все боятся окисленья.
Литий.
Поглядите! Фтор – ужасный
окислитель!
Я не стану в этот ряд!
Пусть другие здесь горят.
Ведущий.
И бериллий мрачно мыслит.
Бериллий.
Кислород нас всех окислит!
И простите за повтор:
как несносен этот фтор!
Ведущий.
Бор кивает головой,
но не рвется сразу в бой.
И азот не лезет в спор,
но зато взорвался фтор.
Фтор.
Ах, так мы для вас не пара!
Кислород, поддай им жару,
Окисляй, за мной, вперед!
Углерод.
Стойте!
Я и уголь, и алмаз,
И за них я, и за вас.
Я сражаться не горю,
Я вас лучше помирю.
Встану я посередине.
Кислород.
Третий ряд, трубите сбор!
Ведущий.
Натрий, магний, алюминий,
кремний, фосфор, сера, хлор –
По порядку, по закону
элементы встали в ряд,
И выходит, что в колонне
все похожие стоят.
Углерод.
Кремний встал под углеродом.
Кислород.
Сера схожа с кислородом.
Алюминий встал под бор.
Ведущий.
Замечательный подбор!
Ряд пристраивают к ряду.
(Подходит к таблице, показывает указкой.)
А рядов-то восемь кряду:
Металлы под металлами,
Едкие под едкими,
Ковкие под ковкими
Идут своими клетками.
Все элементы.
По порядку все стоит –
Вот природы алфавит!
Учитель. Итак, давайте обобщим все то, что сказано, и сделаем выводы о периодичности, которая отражена в периодическом законе и прослеживается в таблице Д.И.Менделеева.
Делаются выводы, которые учащиеся записывают в тетради.

Физический смысл периодического закона
1. В ряду от лития до фтора наблюдается постепенное ослабление металлических и усиление неметаллических свойств.

2. С возрастанием относительной атомной массы от лития до углерода валентность увеличивается от одного до четырех.
3. Начиная с натрия, наблюдается повторяемость свойств элементов предыдущего ряда.
Учитель. Периодический закон – величайшее достижение химической науки, основа современной химии. Каждый из нас должен знать формулировку этого закона: свойства простых тел, а также формы и свойства простых и сложных соединений элементов находятся в периодической зависимости от относительных атомных масс элементов.
Теперь давайте немного отдохнем и послушаем о том, каким же человеком был Д.И.Менделеев, чем он занимался, каких еще достиг в науке успехов.
Один из учеников делает доклад на тему «Биография Д.И.Менделеева».
Учитель. На основе периодического закона периодической системы Д.И.Менделеев пришел к выводу о существовании новых, не открытых еще в то время элементов; свойства трех из них он подробно описал и дал им условные названия – экабор, экаалюминий и экасилиций.
Менделеев.
Был четвертый ряд нарушен:
Элемент не обнаружен –
Тот, что в этом месте нужен.
Но напрасны беспокойства –
Существует где-то он.
Я найду сначала свойства,
И поможет мне закон!
Ведущий.
Удельный вес назвал и цвет,
Летуч на воздухе иль нет,
Как плавится, в чем
растворим...
Законом пользуясь своим,
Три элемента предсказал,
Как будто их в глаза видал…
Быть может, раз
в тысячелетье
Свершить подобное дано.
Но мир открытья не заметил
Иль не поверил – все равно.
И кто-то говорил по-свойски:
«Забудь об этой ерунде!
Как обнаружить можно
свойства
Веществ, не найденных нигде».
Несмотря на то, что Менделееву никто не поверил, ему действительно удалось предсказать существование трех элементов, которые были открыты позднее.
В 1875 г. Поль Эмиль Лекок де Буабодран (Франция) открыл галлий, предсказанный Менделеевым (экаалюминий – подобный алюминию).
В 1879 г. Ларс Фредерик Нильсон (Швеция) открыл скандий, предсказанный Менделеевым (экабор – подобный бору).
В 1886 г. Клеменс Александр Винклер (Германия) открыл германий, предсказанный Менделеевым (экасилиций – подобный кремнию).
На основе периодического закона изображена его графическая структура – периодическая система химических элементов (ПСХЭ). В настоящее время известно более 800 вариантов ПСХЭ. Это различные формы передачи периодического закона. Наиболее распространена короткая форма.
Нам необходимо разобрать строение, состав и структуру ПСХЭ.
Каждый элемент, изображенный соответствующим символом, имеет порядковый номер и занимает определенную клетку – это занумерованное место элемента в ПСХЭ, его координаты.
Горизонтальный ряд элементов, расположенных по возрастанию порядковых номеров, в котором закономерно изменяются свойства при переходе от металлов к неметаллам, называется периодом.
Учитель. Сколько всего периодов в ПСХЭ?
Ученик. В ПСХЭ семь периодов, из них 1-й, 2-й, 3-й – малые, 4-й, 5-й, 6-й, 7-й – большие. Вертикальный ряд, объединяющий элементы с одинаковой валентностью в высших оксидах, называется группой. Всего восемь групп.
Учитель. В пределах одной группы не все элементы явно сходны по своим свойствам. Однако, например, натрий и медь находятся в одной группе, но они по-разному взаимодействуют с водой. Поэтому каждая группа делится на две подгруппы – главную и побочную. Главные подгруппы включают в себя элементы малых периодов и сходные с ними по свойствам элементы больших периодов.
Где расположены, например, элементы алюминий, медь, сера?
Ученик. Алюминий расположен в 3-м периоде, III группе, главной подгруппе; медь расположена в
4-м периоде, I группе, побочной подгруппе; сера расположена в 3-м периоде, VI группе, главной подгруппе.
Учитель. Теперь давайте немного поиграем. Я буду показывать вам ребусы, вы должны будете отгадать, что за элемент зашифрован в ребусе, и затем определить, где этот элемент расположен в ПСХЭ и какими свойствами должен обладать, исходя из его расположения в ПСХЭ.

Учитель показывает по очередности различные ребусы, учащиеся выполняют поставленное задание.

(Ответы на ребусы:
барий, цинк, калий, кальций,
никель, мышьяк, гелий,
золото, медь, кремний, бор,
азот, сера, марганец, магний.)

Закрепление изученного материала

Учитель. Вы сегодня очень хорошо работали. Теперь давайте еще раз вспомним все то, о чем мы с вами говорили. А помогут нам в этом тесты.

Тесты

Учащиеся самостоятельно 5–7 мин отвечают на тестовые задания, которые заранее напечатаны и розданы каждому на стол.

1. К щелочным металлам относятся элементы:
а) Na; б) Al; в) Ca; г) Li.

2. Натрий хранят под слоем:
а) керосина; б) воды; в) песка; г) бензина.

3. Самый активный среди элементов:
а) Li; б) Na; в) Сs; г) K.

4. Среда, характерная для раствора NaOH:
а) кислая; б) щелочная; в) нейтральная.

5. Установите соответствие:

6. Установите соответствие:

7. К галогенам относятся:
а) Сl; б) Mn; в) Вr; г) Re.

8. Выберите среду, характерную для водного раствора НСl:
а) щелочная; б) кислая; в) нейтральная.

9. В основу классификации элементов Д.И.Менделеев положил:
а) массу; б) плотность; в) температуру.

10. Допишите предложение:
«Д.И.Менделеев расположил элементы в порядке…»

11. В перечне химических элементов Al, P, Na, C, Cu больше:
а) металлов; б) неметаллов.

12. Малые периоды – это:
а) 1; б) 2; в) 5; г) 7.

13. В главную подгруппу I группы входят:
а) Nа; б) Сu; в) K; г) Li.

14. В главной подгруппе с уменьшением порядкового номера металлические свойства:
а) усиливаются; б) ослабевают; в) не меняются.

После того, как учащиеся ответят на тесты, они все вместе проверяют ответы. Тем ученикам, которые активно работали при проверке тестов и правильно на них ответили, выставляются высокие оценки.
Домашнее задание. Прочитать параграфы учебника, относящиеся к теме урока, и ответить на поставленные там вопросы.
Творческие задания.
1. Придумать и нарисовать ребусы.
2. Написать сочинение-сказку, которая начинается словами: «Встретил как-то раз натрий в вазелиновой шубе кислород и…»

Подведение итогов

Учитель. Итак, ребята, наш урок подходит к концу. Вы сегодня на уроке очень хорошо поработали. (Выставляются оценки.) Молодцы!

Е.В.КОЖУРА,
учитель химии КЦО
«Школы космонавтики»
(г. Железногорск,
Красноярский край)