Первые попытки классификации химических элементов. Урок в 8 классе
Тема урока: Первые попытки классификации химических элементов. Естественные семейства элементов и их свойства. Цель: 1. Образовательная: сформировать у учащихся представление о классификации разделения химических элементов. 2. Развивающая: развить умения анализировать, делать выводы, сравнивать информацию, обобщать. 3. Воспитательная: воспитать добросовестность при выполнение заданий учителя, оценивать знания одноклассников. Тип урока: урок усвоения новых знаний Форма занятия: индивидуальная Вид деятельности: пояснительно-иллюстративный Метод обучения: словесный, наглядный Наглядность: таблица Д.И. Менделеева, презентация Литература: 1) Нурахметов Н.Н. и др. Химия: Учебник для 8 классов общеобразовательных школ. Алматы: Издательство «Мектеп», 2004, - 216с. 2) Салыгина М.В. химия. Интенсивный курс. Для школьников и абитуриентов. – СПб.: ООО «Виктория плюс», 2004. – 288с. 3) Кузьменко Н.Е. Неорганическая химия. Пособие для учащихся 8-9 классов. – М.: Экзамен (Серия «Экзамен»), 1998. – 128с.
I Организационный момент (2 минуты) Здравствуйте, ребята. Садитесь. Кто сегодня на уроке отсутствует?
1 Введение новых знаний, осмыслений Во второй половине XIX в. было известно уже более 60 химических элементов и получено огромное количество разнообразных веществ. Исследователи стали пытаться систематизировать элементы по их свойствам, найти у них общие черты. На основании сходства характерных свойств элементы можно разделить на металлы и неметаллы. Простые вещества, образованные типичными металлами и типичными неметаллами, различаются и по физическим, и по химическим свойствам. Металлы – это твёрдые вещества, обычно ковкие, пластичные, имеют характерный металлический блеск, хорошо проводят электрический ток и тепло, окрашены в серебристо-серые цвета. Среди металлов есть сходные по химическим свойствам. Металлы Na, K, Cs, Rb, Li при взаимодействии с водой образуют щёлочи, поэтому их называют щелочными металлами.
Щелочные металлы имеют много сходных свойств: Физические свойства щелочных металлов и их соединения Название и символ элемента Атомная масса Тпл простого вещества, С0 Плотность вещества, г/см3 Химическая формула оксида Химическая формула гидроксида Литий Li 7 179,0 0,53 Li2O LiOH Натрий Na 23 97,8 0,97 Na2O NaOH Калий K 39 63,6 0,85 K2O KOH Рубидий Rb 85 39,0 1,52 Rb2O RbOH Цезий Cs 133 28,6 1,87 Cs2O CsOH
Все они мягкие вещества, очень быстро окисляют кислородом воздуха, поэтому их хранят под слоем керосина. В соединениях щелочные металлы одновалентны. Они имеют одинаковые по составу и свойствам оксиды и гидрооксиды. Типичные металлы образуют основные оксиды. Из основных оксидов получают основания. Например: 2Са + О2 = 2СаО СаО + Н2О = Са(ОН)2 Щелочные металлы относятся к наиболее активным металлам. Наиболее бурно реагируют с водой натрий с образованием раствора щелочи и водорода: 2Na + 2HOH = 2NaOH + H2 ↑ Реакция Li с водой протекает спокойно. При взаимодействии К с водой выделяется столько тепла, что под его действием тут же воспламеняет водород, который образуется в этой реакции. А рубидий и цезий реагирует с водой со взрывом.
Химические свойства щелочных металлов Название и символ элемента Атомная масса Горение Активность в химических реакциях Литий Li 7 При нагревании горит Возрастает
Натрий Na 23 При нагревании горит Калий K 39 Горит при Ткомн Рубидий Rb 85 Горит при Ткомн Цезий Cs 133 Взрывается при Ткомн Группа элементов, объединённых по сходству химических и физических свойств, называются семейством сходных элементов, или естественным семейством.
Неметаллы образуют простые вещества, существующие в различных агрегатных состояниях: • Сера при обычных условиях – твёрдое вещество; • Водород – газ; • Бром – жидкость. Они имеют различную окраску и различные свойства. От металлов они отличаются тем, что не обладают характерными общими свойствами. Типичные неметаллы образуют кислотные оксиды, которые при растворении в воде превращаются в кислоты. Например: S + O2 = SO2 SO2 + H2O = H2SO3 Теперь рассмотрим семейство галогенов. Слово галогены означают «солерождающие». К галогенам относятся фтор, хлор, бром, йод. Они образуют простые вещества, молекулы которых состоят из двух атомов: F2, Cl2, Br2, I2. • Фтор и хлор – газообразные вещества с резким запахом; • Бром – жидкость; • Йод – твёрдое вещество. Все галогены ядовиты. Опыты с галогенами проводят обязательно в вытяжном шкафу. Естественное семейство галогенов и их характеристика Галогены составляют группу активных типичных неметаллов. Высшая валентность галогенов в соединениях с кислородом равняется VII (кроме F). Все они образуют летучие соединения с водородом, валентность галогена в них равна I. С металлами они образуют соли: фториды, хлориды, бромиды и йодиды.
Название и символ элемента
Атомная масса Формула прост ого вещества
Ткип вещества, 0С Высшая валентность в кислородных соединениях
Водородное соединение
Соединения с металлами Активность в химических реакциях Фтор F 19 F2 - 108 I HF NaF Возрастает
Хлор Cl 35,5 Cl2 - 35 VII HCl NaCl Бром Br 80 Br2 - 58 VII HBr NaBr Йод I 127 I2 - 183 VII HI NaI Если сравнить щелочные металлы и галогены, то можно обнаружить, то они противоположны по свойствам. Первые относятся к типичным металлам, вторые – к типичным неметаллам. Если у щелочных металлов с возрастанием атомных масс увеличивается металлическая активность, то у галогенов, наоборот, неметаллические свойства уменьшаются.
Другое естественное семейство – щелочноземельные металлы. Название и символ элемента Атомная масса Плотность вещества, г/см3 Тпл простого вещества, 0С Формула оксида Магний Mg 24 1,7 651 MgO Кальций Ca 40 1,6 850 Cao Стронций Sr 88 2,6 752 SrO Барий Ba 137 3,5 850 BaO Оксиды этих металлов при взаимодействии с водой образуют щёлочи. К ним относится кальций, стронций, барий. Простые вещества, образованные этими элементами, имеют много общих свойств. Все они двухвалентны в соединениях и образуют оксиды с общей формулой RO, которым соответствует гидрооксиды с общей формулой R(OH)2.
Ещё одно семейство среди неметаллов составляет кислород О2, сера S, селен Se, теллур Те. Некоторые характеристики элементов семейства кислорода Название и символ элемента Атомная масса Формула простого вещества Тпл, 0С Формула высшего оксида Формула водородного соединения Кислород O 16 O2 - 219 - H2O Сера S 32 S 119 SO3 H2S Селен Se 79 Se 217 SeO3 H2Se Теллур Te 128 Te 450 TeO3 H2Te Элементы группы кислорода образуют кислотные оксиды с общей формулой RO3, где они проявляют валентность, равную VI. Им соответствуют кислоты состава H2RO4. химические элементы S, Se и Te называют халькогенами. Слово халькогены означает «рождающие медные руды».
Для полной классификации разделения химических элементов эти два класса оказались недостаточными, потому что имеются элементы с двойственными свойствами, так называемые амфотерные элементы. Такие элементы в зависимости от условий могут проявлять в химических реакциях свойства как металлов, так и неметаллов. К ним относятся Ве, алюминий Al, цинк Zn и другие. Оксиды и гидрооксиды амфотерных элементов также проявляют двойственные свойства. Рассмотрим амфотерные свойства цинка и его соединений. По физическим свойствам цинк – типичный металл. Химические свойства цинка имеют двойственный характер. Если поместить кусочек цинка в раствор кислоты, то как металл он растворится с растворением газа: Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 ↑ При определённых условиях цинк может взаимодействовать со щёлочью. В этой реакции цинк проявляет неметаллические свойства: Zn + 2KOH = K2ZnO2 + H2 ↑ Отсюда следует, что цинк – амфотерный элемент. Оксид и гидроксид цинка также обладают амфотерными свойствами. Это можно обнаружить в результате следующих опытов: 1. В растворы кислоты и щёлочи насыпают белый порошок оксида цинка. В результате обеих реакций образуются соль и вода: ZnO + 2HCl = ZnCl2 + H2O хлорид цинка ZnO + 2KOH = K2ZnO2 + H2O цинкат калия 2. В одну пробирку с гидроксидом цинка добавляют раствор соляной кислоты, происходит химическая реакция с образованием бесцветного раствора. Гидроксид цинка как основание взаимодействует с кислотой, образуя растворимую в воде соль: Zn(OH)2 + 2HCl = ZnCl2 + 2H2O В другую пробирку с гидроксидом цинка добавляют раствор гидроксида натрия, так же происходит химическая реакция с образованием бесцветного раствора. Гидроксид цинка как, взаимодействует СС щёлочью, ведёт себя как кислота и тоже образует растворимую в воде соль: H2ZnO2 + 2NaOH = Na2ZnO2 + 2H2O Таким образом, оксид и гидроксид цинка обладают двойственными свойствами.
Вещества, которые способны реагировать и с кислотами, и со щелочами, называют амфотерными (amphoteros в переводе с греческого языка означает «оба», «тот и другой»). Амфотерные свойства проявляют оксиды ВеО, Al2O3, Cr2O3, PbO и др. Им соответствуют гидроксиды Be(OH)2, Al(OH)3, Cr(OH)3, Pb(OH)2, которые также являются амфотерными.
2 Первичная проверка: 1. Чем отличаются неметаллы от металлов? 2. Что образуют типичные металлы? 3. Что образуют типичные неметаллы?
II Контрольно-оценочный этап Рефлексия: повторение нового материала
III Подведение итогов урока Итак, на сегодняшнем уроке мы с вами узнали, что элементы, проявляющие двойственные свойства, нельзя отнести ни к типичным металлам, ни к типичным неметаллам. Их называют амфотерными. Попытки систематизации химических элементов в первой половине XIX в. привели к объединению их в естественные семейства. Химические элементы, которые относятся к одному семейству, проявляют сходные свойства.
