Пособие-репетитор по химии. Введение в общую химию

С первых уроков химии вы использовали таблицу Д. И. Менделеева. Она наглядно демонстрирует, что все химические элементы, образующие вещества окружающего нас мира, взаимосвязаны и подчиняются общим закономерностям, т. е. представляют собой единое целое - систему химических элементов. Поэтому в современной науке таблицу Д. И. Менделеева называют Периодической системой химических элементов.

Почему «периодической», вам тоже понятно, так как общие закономерности в изменении свойств атомов, простых и сложных веществ, образованных химическими элементами, повторяются в этой системе через определённые интервалы - периоды. Некоторые из этих закономерностей, приведённые в таблице 1, вам уже известны.

Таким образом, все существующие в мире химические элементы подчиняются единому, объективно действующему в природе Периодическому закону, графическим отображением которого и является Периодическая система элементов. Этот закон и система носят имя великого русского химика Д. И. Менделеева.

Д. И. Менделеев пришёл к открытию Периодического закона, проведя сопоставление свойств и относительных атомных масс химических элементов. Для этого Д. И. Менделеев для каждого химического элемента на карточке записал: символ элемента, значение относительной атомной массы (во времена Д. И. Менделеева эту величину называли атомным весом), формулы и характер высшего оксида и гидроксида. Он расположил 63 известных к тому времени химических элемента в одну цепочку в порядке возрастания их относительных атомных масс (рис. 1) и проанализировал эту совокупность элементов, пытаясь найти в ней определённые закономерности. В результате напряжённого творческого труда он обнаружил, что в этой цепочке имеются интервалы - периоды, в которых свойства элементов и образованных ими веществ изменяются сходным образом (рис. 2).

Рис. 1.
Карточки элементов, расположенные в порядке увеличения их относительных атомных масс

Рис. 2.
Карточки элементов, расположенные в порядке периодического изменения свойств элементов и образованных ими веществ

Лабораторный опыт № 2
Моделирование построения Периодической системы Д. И. Менделеева

Перечислим ещё раз, используя современные термины, закономерные изменения свойств, проявляемые в пределах периодов:

• металлические свойства ослабевают;
• неметаллические свойства усиливаются;
• степень окисления элементов в высших оксидах увеличивается от +1 до +8;
• степень окисления элементов в летучих водородных соединениях увеличивается от -4 до -1;
• оксиды от основных через амфотерные сменяются кислотными;
• гидроксиды от щелочей через амфотерные гидроксиды сменяются кислородсодержащими кислотами.

На основании этих наблюдений Д. И. Менделеев в 1869 г. сделал вывод - сформулировал Периодический закон, который с использованием современных терминов звучит так:

Систематизируя химические элементы на основе их относительных атомных масс, Д. И. Менделеев уделял большое внимание также свойствам элементов и образованных ими веществ, распределяя элементы со сходными свойствами в вертикальные столбцы - группы. Иногда в нарушение выявленной им закономерности он ставил более тяжёлые элементы перед элементами с меньшими значениями относительных атомных масс. Например, он записал в свою таблицу кобальт перед никелем, теллур - перед иодом, а когда были открыты инертные (благородные) газы, аргон - перед калием. Такой порядок расположения Д. И. Менделеев считал необходимым потому, что иначе эти элементы попали бы в группы несходных с ними по свойствам элементов. Так, в частности, щелочной металл калий попал бы в группу инертных газов, а инертный газ аргон - в группу щелочных металлов.

Д. И. Менделеев не мог объяснить эти исключения из общего правила, как и причину периодичности в изменении свойств элементов и образованных ими веществ. Однако он предвидел, что эта причина кроется в сложном строении атома. Именно научная интуиция Д. И. Менделеева позволила ему построить систему химических элементов не в порядке возрастания их относительных атомных масс, а в порядке возрастания зарядов их атомных ядер. О том, что свойства элементов определяются именно зарядами их атомных ядер, красноречиво говорит существование изотопов, с которыми вы знакомились в прошлом году (вспомните, что это такое, приведите примеры известных вам изотопов).

В соответствии с современными представлениями о строении атома основой классификации химических элементов являются заряды их атомных ядер, и современная формулировка Периодического закона такова:

Периодичность в изменении свойств элементов и их соединений объясняется периодической повторяемостью в строении внешних энергетических уровней их атомов. Именно число энергетических уровней, общее число расположенных на них электронов и число электронов на внешнем уровне отражают принятую в Периодической системе символику, т. е. раскрывают физический смысл порядкового номера элемента, номера периода и номера группы (в чём он состоит?).

Строение атома позволяет объяснить и причины изменения металлических и неметаллических свойств элементов в периодах и группах.

Следовательно, Периодический закон и Периодическая система Д. И. Менделеева обобщают сведения о химических элементах и образованных ими веществах и объясняют периодичность в изменении их свойств и причину сходства свойств элементов одной и той же группы.

Эти два важнейших значения Периодического закона и Периодической системы Д. И. Менделеева дополняет ещё одно, которое заключается в возможности прогнозировать, т. е. предсказывать, описывать свойства и указывать пути открытия новых химических элементов. Уже на этапе создания Периодической системы Д. И. Менделеев сделал ряд прогнозов о свойствах ещё не известных в то время элементов и указал пути их открытия. В созданной им таблице Д. И. Менделеев для этих элементов оставил пустые клеточки (рис. 3).

Рис. 3.
Периодическая таблица элементов, предложенная Д. И. Менделеевым

Яркими примерами прогностической силы Периодического закона явились последующие открытия элементов: в 1875 г. французом Лекоком де Буабодраном был открыт галлий, предсказанный Д. И. Менделеевым пятью годами раньше как элемент под названием «экаалюминий» (эка - следующий за); в 1879 г. шведом Л. Нильсоном был открыт «экабор» по Д. И. Менделееву; в 1886 г. немцем К. Винклером - «экасилиций» по Д. И. Менделееву (определите по таблице Д. И. Менделеева современные названия этих элементов). Насколько точен был в своих предсказаниях Д. И. Менделеев, иллюстрируют данные таблицы 2.

Таблица 2
Предсказанные и экспериментально обнаруженные свойства германия

Учёные-первооткрыватели новых элементов высоко оценили открытие русского учёного: «Вряд ли может существовать более яркое доказательство справедливости учения о периодичности элементов, чем открытие до сих пор гипотетического экасилиция; оно составляет, конечно, более чем простое подтверждение смелой теории, - оно знаменует собой выдающееся расширение химического поля зрения, гигантский шаг в области познания» (К. Винклер).

Американские учёные, открывшие элемент № 101, дали ему название «менделевий» в знак признания заслуг великого русского химика Дмитрия Менделеева, который первым применил Периодическую систему элементов для предсказания свойств тогда ещё не открытых элементов.

Вы познакомились в 8 классе и будете пользоваться в этом году формой Периодической таблицы, которая называется короткопериодной. Однако в профильных классах и в высшей школе преимущественно используется другая форма - длиннопериодный вариант. Сравните их. Что общего и что различного в этих двух формах Периодической таблицы?

Новые слова и понятия

1. Периодический закон Д. И. Менделеева.
2. Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева - графическое отображение Периодического закона.
3. Физический смысл номера элемента, номера периода и номера группы.
4. Закономерности изменения свойств элементов в периодах и группах.
5. Значение Периодического закона и Периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева.

Задания для самостоятельной работы

1. Докажите, что Периодический закон Д. И. Менделеева, как и любой другой закон природы, выполняет объясняющую, обобщающую и предсказательную функции. Приведите примеры, иллюстрирующие эти функции у других законов, известных вам из курсов химии, физики и биологии.
2. Назовите химический элемент, в атоме которого электроны располагаются по уровням согласно ряду чисел: 2, 5. Какое простое вещество образует этот элемент? Какую формулу имеет его водородное соединение и как оно называется? Какую формулу имеет высший оксид этого элемента, каков его характер? Запишите уравнения реакций, характеризующих свойства этого оксида.
3. Бериллий раньше относили к элементам III группы, и его относительная атомная масса считалась равной 13,5. Почему Д. И. Менделеев перенёс его во II группу и исправил атомную массу бериллия с 13,5 на 9?
4. Напишите уравнения реакций между простым веществом, образованным химическим элементом, в атоме которого электроны распределены по энергетическим уровням согласно ряду чисел: 2, 8, 8, 2, и простыми веществами, образованными элементами № 7 и № 8 в Периодической системе. Каков тип химической связи в продуктах реакции? Какое кристаллическое строение имеют исходные простые вещества и продукты их взаимодействия?
5. Расположите в порядке усиления металлических свойств следующие элементы: As, Sb, N, Р, Bi. Обоснуйте полученный ряд, исходя из строения атомов этих элементов.
6. Расположите в порядке усиления неметаллических свойств следующие элементы: Si, Al, Р, S, Cl, Mg, Na. Обоснуйте полученный ряд, исходя из строения атомов этих элементов.
7. Расположите в порядке ослабления кислотных свойств оксиды, формулы которых: SiO 2 , Р 2 O 5 , Аl 2 O 3 , Na 2 O, MgO, Сl 2 O 7 . Обоснуйте полученный ряд. Запишите формулы гидроксидов, соответствующих этим оксидам. Как изменяется их кислотный характер в предложенном вами ряду?
8. Напишите формулы оксидов бора, бериллия и лития и расположите их в порядке возрастания основных свойств. Запишите формулы гидроксидов, соответствующих этим оксидам. Каков их химический характер?
9. Что такое изотопы? Как открытие изотопов способствовало становлению Периодического закона?
10. Почему заряды атомных ядер элементов в Периодической системе Д. И. Менделеева изменяются монотонно, т. е. заряд ядра каждого последующего элемента возрастает на единицу по сравнению с зарядом атомного ядра предыдущего элемента, а свойства элементов и образуемых ими веществ изменяются периодически?
11. Приведите три формулировки Периодического закона, в которых за основу систематизации химических элементов взяты относительная атомная масса, заряд атомного ядра и строение внешних энергетических уровней в электронной оболочке атома.

Периодический закон Д.И. Менделеева и периодическая система химических элементов имеет большое значение в развитии химии. Окунемся в 1871 год, когда профессор химии Д.И. Менделеев, методом многочисленных проб и ошибок, пришел к выводу, что «… свойства элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел, стоят в периодической зависимости от их атомного веса». Периодичность изменения свойств элементов возникает вследствие периодического повторения электронной конфигурации внешнего электронного слоя с увеличением заряда ядра.

Современная формулировка периодического закона такова:

«свойства химических элементов (т.е. свойства и форма образуемых ими соединений) находятся в периодической зависимости от заряда ядра атомов химических элементов».

Преподавая химию, Менделеев понимал, что запоминание индивидуальных свойств каждого элемента, вызывает у студентов трудности. Он стал искать пути создания системного метода, чтобы облегчить запоминание свойств элементов. В результате появилась естественная таблица , позже она стала называться периодической .

Наша современная таблица очень похожа на менделеевскую. Рассмотрим ее подробнее.

Таблица Менделеева

Периодическая таблица Менделеева состоит из 8 групп и 7 периодов.

Вертикальные столбцы таблицы называют группами . Элементы, внутри каждой группы, обладают сходными химическими и физическими свойствами. Это объясняется тем, что элементы одной группы имеют сходные электронные конфигурации внешнего слоя, число электронов на котором равно номеру группы. При этом группа разделяется на главные и побочные подгруппы .

В Главные подгруппы входят элементы, у которых валентные электроны располагаются на внешних ns- и np- подуровнях. В Побочные подгруппы входят элементы, у которых валентные электроны располагаются на внешнем ns- подуровне и внутреннем (n — 1) d- подуровне (или (n — 2) f- подуровне).

Все элементы в периодической таблице , в зависимости от того, на каком подуровне (s-, p-, d- или f-) находятся валентные электроны классифицируются на: s- элементы (элементы главной подгруппы I и II групп), p- элементы (элементы главных подгрупп III — VII групп), d- элементы (элементы побочных подгрупп), f- элементы (лантаноиды, актиноиды).

Высшая валентность элемента (за исключением O, F, элементов подгруппы меди и восьмой группы) равна номеру группы, в которой он находится.

Для элементов главных и побочных подгрупп одинаковыми являются формулы высших оксидов (и их гидратов). В главных подгруппах состав водородных соединений являются одинаковыми, для элементов, находящихся в этой группе. Твердые гидриды образуют элементы главных подгрупп I — III групп, а IV — VII групп образуют а газообразные водородные соединения. Водородные соединения типа ЭН 4 – нейтральнее соединения, ЭН 3 – основания, Н 2 Э и НЭ — кислоты.

Горизонтальные ряды таблицы называют периодами . Элементы в периодах отличаются между собой, но общее у них то, что последние электроны находятся на одном энергетическом уровне (главное квантовое число n — одинаково).

Первый период отличается от других тем, что там находятся всего 2 элемента: водород H и гелий He.

Во втором периоде находятся 8 элементов (Li - Ne). Литий Li – щелочной металл начинает период, а замыкает его благородный газ неон Ne.

В третьем периоде, также как и во втором находятся 8 элементов (Na - Ar). Начинает период щелочной металл натрий Na, а замыкает его благородный газ аргон Ar.

В четвёртом периоде находятся 18 элементов (K - Kr) – Менделеев его обозначил как первый большой период. Начинается он также с щелочного металла Калий, а заканчивается инертным газом криптон Kr. В состав больших периодов входят переходные элементы (Sc - Zn) — d- элементы.

В пятом периоде, аналогично четвертому находятся 18 элементов (Rb - Xe) и структура его сходна с четвёртым. Начинается он также с щелочного металла рубидий Rb, а заканчивается инертным газом ксенон Xe. В состав больших периодов входят переходные элементы (Y - Cd) — d- элементы.

Шестой период состоит из 32 элементов (Cs - Rn). Кроме 10 d -элементов (La, Hf - Hg) в нем находится ряд из 14 f -элементов(лантаноиды)- Ce — Lu

Седьмой период не закончен. Он начинается с Франций Fr, можно предположить, что он будет содержать, также как и шестой период, 32 элемента, которые уже найдены (до элемента с Z = 118).

Интерактивная таблица Менделеева

Если посмотреть на периодическую таблицу Менделеева и провести воображаемую черту, начинающуюся у бора и заканчивающуюся между полонием и астатом, то все металлы будут находиться слева от черты, а неметаллы – справа. Элементы, непосредственно прилегающие к этой линии будут обладать свойствами как металлов, так и неметаллов. Их называют металлоидами или полуметаллами. Это бор, кремний, германий, мышьяк, сурьма, теллур и полоний.

Периодический закон

Менделеев дал следующую формулировку Периодического закона: «свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел, стоят в периодической зависимости от их атомного веса».
Существует четыре основных периодических закономерности:

Правило октета утверждает, что все элементы стремятся приобрести или потерять электрон, чтобы иметь восьмиэлектронную конфигурацию ближайшего благородного газа. Т.к. внешние s- и p-орбитали благородных газов полностью заполнены, то они являются самыми стабильными элементами.
Энергия ионизации – это количество энергии, необходимое для отрыва электрона от атома. Согласно правилу октета, при движении по периодической таблице слева направо для отрыва электрона требуется больше энергии. Поэтому элементы с левой стороны таблицы стремятся потерять электрон, а с правой стороны – его приобрести. Самая высокая энергия ионизации у инертных газов. Энергия ионизации уменьшается при движении вниз по группе, т.к. у электронов низких энергетических уровней есть способность отталкивать электроны с более высоких энергетических уровней. Это явление названо эффектом экранирования . Благодаря этому эффекту внешние электроны мене прочно связаны с ядром. Двигаясь по периоду энергия ионизации плавно увеличивается слева направо.

Сродство к электрону – изменение энергии при приобретении дополнительного электрона атомом вещества в газообразном состоянии. При движении по группе вниз сродство к электрону становится менее отрицательным вследствие эффекта экранирования.

Электроотрицательность — мера того, насколько сильно стремится притягивать к себе электроны связанного с ним другого атома. Электроотрицательность увеличивается при движении в периодической таблице слева направо и снизу вверх. При этом надо помнить, что благородные газы не имеют электроотрицательности. Таким образом, самый электроотрицательный элемент – фтор.

На основании этих понятий, рассмотрим как меняются свойства атомов и их соединений в таблице Менделеева.

Итак, в периодической зависимости находятся такие свойства атома, которые связанны с его электронной конфигурацией: атомный радиус, энергия ионизации, электроотрицательность.

Рассмотрим изменение свойств атомов и их соединений в зависимости от положения в периодической системе химических элементов .

Неметалличность атома увеличивается при движении в периодической таблице слева направо и снизу вверх . В связи с этим основные свойства оксидов уменьшаются, а кислотные свойства увеличиваются в том же порядке — при движении слева направо и снизу вверх. При этом кислотные свойства оксидов тем сильнее, чем больше степень окисления образующего его элемента

По периоду слева направо основные свойства гидроксидов ослабевают,по главным подгруппам сверху вниз сила оснований увеличивается. При этом, если металл может образовать несколько гидроксидов, то с увеличением степени окисления металла, основные свойства гидроксидов ослабевают.

По периоду слева направо увеличивается сила кислородосодержащих кислот. При движении сверху вниз в пределах одной группы сила кислородосодержащих кислот уменьшается. При этом сила кислоты увеличивается с увеличением степени окисления образующего кислоту элемента.

По периоду слева направо увеличивается сила бескислородных кислот. При движении сверху вниз в пределах одной группы сила бескислородных кислот увеличивается.

ЗАНЯТИЕ 5 10-й класс (первый год обучения)

Периодический закон и система химических элементов д.И.Менделеева План

1. История открытия периодического закона и системы химических элементов Д.И.Менделеева.

2. Периодический закон в формулировке Д.И.Менделеева.

3. Современная формулировка периодического закона.

4. Значение периодического закона и системы химических элементов Д.И.Менделеева.

5. Периодическая система химических элементов – графическое отражение периодического закона. Строение периодической системы: периоды, группы, подгруппы.

6. Зависимость свойств химических элементов от строения их атомов.

1 марта (по новому стилю) 1869 г. считается датой открытия одного из важнейших законов химии – периодического закона. В середине XIX в. было известно 63 химических элемента, и возникла потребность в их классификации. Попытки такой классификации предпринимали многие ученые (У.Одлинг и Дж.А.Р.Ньюлендс, Ж.Б.А.Дюма и А.Э.Шанкуртуа, И.В.Деберейнер и Л.Ю.Мейер), но лишь Д.И.Менделееву удалось увидеть определенную закономерность, расположив элементы в порядке возрастания их атомных масс. Эта закономерность имеет периодический характер, поэтому Менделеев сформулировал открытый им закон следующим образом: свойства элементов, а также формы и свойства их соединений находятся в периодической зависимости от величины атомной массы элемента.

Такую формулировку подтверждает и наличие изотопов, химические свойства которых одинаковы, хотя атомные массы различны.

Периодический закон – один из основных законов природы и важнейший закон химии. С открытия этого закона начинается современный этап развития химической науки. Хотя физический смысл периодического закона стал понятен только после создания теории строения атома, сама эта теория развивалась на основе периодического закона и системы химических элементов. Закон помогает ученым создавать новые химические элементы и новые соединения элементов, получать вещества с нужными свойствами. Сам Менделеев предсказал существование 12 элементов, которые в то время еще не были открыты, и определил их положение в периодической системе. Свойства трех из этих элементов он подробно описал, и при жизни ученого эти элементы были открыты («экабор» – галлий, «экаалюминий» – скандий, «экасилиций» – германий). Кроме того, периодический закон имеет большое философское значение, подтверждая наиболее общие законы развития природы.

Графическим отражением периодического закона является периодическая система химических элементов Менделеева. Существует несколько форм периодической системы (короткая, длинная, лестничная (предложена Н.Бором), спиралеобразная). В России наибольшее распространение получила короткая форма. Современная периодическая система содержит 110 открытых на сегодняшний день химических элементов, каждый из которых занимает определенное место, имеет свой порядковый номер и название. В таблице выделяют горизонтальные ряды – периоды (1–3 – малые, состоят из одного ряда; 4–6 – большие, состоят из двух рядов; 7-й период – незавершенный). Кроме периодов выделяют вертикальные ряды – группы, каждая из которых подразделяется на две подгруппы (главную – а и побочную – б). Побочные подгруппы содержат элементы только больших периодов, все они проявляют металлические свойства. Элементы одной подгруппы имеют одинаковое строение внешних электронных оболочек, что обусловливает их схожие химические свойства.

Период – это последовательность элементов (от щелочного металла до инертного газа), атомы которых имеют одинаковое число энергетических уровней, равное номеру периода.

Главная подгруппа – это вертикальный ряд элементов, атомы которых имеют одинаковое число электронов на внешнем энергетическом уровне. Это число равно номеру группы (кроме водорода и гелия).

Все элементы в периодической системе разделяются на 4 электронных семейства (s -, p -, d -, f -элементы) в зависимости от того, какой подуровень в атоме элемента заполняется последним.

Побочная подгруппа – это вертикальный ряд d -элементов, имеющих одинаковое суммарное число электронов на d -подуровне предвнешнего слоя и s -подуровне внешнего слоя. Это число обычно равно номеру группы.

Важнейшими свойствами химических элементов являются металличность и неметалличность.

Металличность – это способность атомов химического элемента отдавать электроны. Количественной характеристикой металличности является энергия ионизации.

Энергия ионизации атома – это количество энергии, которое необходимо для отрыва электрона от атома элемента, т. е. для превращения атома в катион. Чем меньше энергия ионизации, тем легче атом отдает электрон, тем сильнее металлические свойства элемента.

Неметалличность – это способность атомов химического элемента присоединять электроны. Количественной характеристикой неметалличности является сродство к электрону.

Сродство к электрону – это энергия, которая выделяется при присоединении электрона к нейтральному атому, т. е. при превращении атома в анион. Чем больше сродство к электрону, тем легче атом присоединяет электрон, тем сильнее неметаллические свойства элемента.

Универсальной характеристикой металличности и неметалличности является электроотрицательность (ЭО) элемента.

ЭО элемента характеризует способность его атомов притягивать к себе электроны, которые участвуют в образовании химических связей с другими атомами в молекуле.

Чем больше металличность, тем меньше ЭО.

Чем больше неметалличность, тем больше ЭО.

При определении значений относительной ЭО по шкале Полинга за единицу принята ЭО атома лития (ЭО(Li) = 1); самым электроотрицательным элементом является фтор (ЭО(F) = 4).

В малых периодах от щелочного металла к инертному газу:

Заряд ядер атомов увеличивается;

Число энергетических уровней не изменяется;

Число электронов на внешнем уровне увеличивается от 1 до 8;

Радиус атомов уменьшается;

Прочность связи электронов внешнего слоя с ядром увеличивается;

Энергия ионизации увеличивается;

Сродство к электрону увеличивается;

ЭО увеличивается;

Металличность элементов уменьшается;

Неметалличность элементов увеличивается.

Все d -элементы данного периода похожи по своим свойствам – все они являются металлами, имеют мало различающиеся радиусы атомов и значения ЭО, поскольку содержат одинаковое число электронов на внешнем уровне (например, в 4-м периоде – кроме Cr и Cu).

В главных подгруппах сверху вниз:

Число энергетических уровней в атоме увеличивается;

Число электронов на внешнем уровне одинаково;

Радиус атомов увеличивается;

Прочность связи электронов внешнего уровня с ядром уменьшается;

Энергия ионизации уменьшается;

Сродство к электрону уменьшается;

ЭО уменьшается;

Металличность элементов увеличивается;

Неметалличность элементов уменьшается.

Дата публикации: 03.11.2010

К вопросу о «Третьем законе Менделеева»

Кстати ты не пробовал применить «третий закон» Менделеева? — А что это такое?

Так начался один разговор в переписке при обсуждении одной из сложных проблем, решение которой никак не находилось… И неожиданно «выяснился один интересный аспект творчества»…

Как известно Менделеев открыл три великих закона природы . Первый изучается в школе — его еще называют периодическим законом , то бишь, всем известная таблица Менделеева.

Второй полагается изучать после школы и только на территории России, хотя наблюдаются исключения, — это закон о том, что водка должна быть сорокоградусной . :)

Третий полагается изучать до выхода на пенсию по состоянию умственного здоровья — этот закон, наименее известный, но и наиболее великий, гласит — «каждый разумный человек должен потреблять в день 70 граммов водки ». :)))

В этой формулировке возможны уточнения, но в важно понимать, что в нем важны все слова. :)

Это так сказать формулировка, а теперь ЛЖЕнаучное доказательство. Причем экспериментальное. :)

Описание эксперимента. Рассказываю ВСЕ как было.

Май (5 или 7 число) 1996 года. Мы с отцом на старой даче занимаемся любимой игрой белорусского народа — закапыванием картошки, чтобы была возможность осенью поиграть в еще более занимательную игру — попытаться угадать, где же мы ее закопали. :)

Итак, идет увлекательный процесс «закапывания», играет радио, и вот по этому радио выступает какой-то «прорицатель лженаучных истин» и как раз и излагает формулировки этих самых законов. Тут наступает время обеда. Отец разливает по стопкам (25 г.) «экспериментальное доказательство» второго закона, и произносит тост в честь третьего закона, попутно объясняя, почему второй закон справедлив, и замечая, что доказательство третьего закона тоже наверно есть, но оно ему неизвестно . Надо сказать, что отец в тот момент занимался водочным бизнесом, точнее решал строительные проблемы завода «Кристалл», так что с темой он был знаком достаточно хорошо. Пока мы выпили за все три закона, я предложил ему новую марку водки «Менделеевская» сочетавшую в себе все три закона. Решение заключалось в этикетке с изображением Менделеева и его таблицы, отличающейся тем, что с целью..., шаг сетки таблицы был ровно 70 грамм. Мы посмеялись над этим «изобретением» и вернулись к «картофельным» играм. Кстати это решение так и осталось не реализованным, хотя «дожималось» очень неплохо — может, кому еще пригодится. Отец ушел отдыхать, а я, ковыряясь в земле, начал обдумывать, в чем же смысл этого третьего закона.

Тут надо пояснить, что в тот момент я как раз начал работать у...., и уже месяца три переходил в режим «решателя задач». Т.е. практически каждый день приходилось решать задачи самого разного типа, в том числе и «смеха ради» и «тренировки ради». Процесс «вхождения» в такой режим решателя был немного болезненным . Даже сформировался такой стереотип ощущений — если после очередного «обсуждения» голова болела, то значит, что-то интересное придумали. Иногда даже не хотелось участвовать в таких «посиделках штурмого типа» из-за не желания потом весь вечер «мучиться головой». Точно помню одну апрельскую ситуацию, когда, подходя к зданию «Белпроекта» четко ощущаешь, что решение, неизвестное решение, будет найдено, причем сегодня, завтра уже нужно сдавать отчет, но отдача потом «замучит». Так и было (тема «Фантики»). Причину болезненных ощущений, тогда я списывал на никотин. Дым на этих посиделках стоял «коромыслом». К маю, правда, количество «головных болей» сократилось очень значительно. Но и задачки тогда уже часто «щелкались как орехи», так что решение с этикеткой для «менделеевки» было так, на уровне обычной «разминки».

Но вернемся на грядку. И так я, на свежем воздухе, в отличном настроении, не спеша обдумываю объяснение третьего закона Менделеева. Т.е. я не подвергаю его сомнению, а ищу «кончики» неизвестного доказательства «великого закона ». Ну так, «шутки ради», считаем его «великим» и «всеобщим». И ищем доказательство, опровергать и, уж тем более, отрицать особых умений не требуется, а ты попробуй докажи .

«Каждый разумный человек должен ежедневно потреблять 70 грамм водки».

За что зацепиться? Мысли текут не спешно, греет майское солнышко, серьезно думать после обеда с выпивкой сильно не хочется. Ну, думает себе человек и думает, чего тут особенного. Весь ход мыслей сейчас спустя шесть лет восстановить, естественно, не удастся. Да он, наверное, и не нужен. Интересен только финал .

Перебирая различные варианты объяснения, я вспомнил что «огненная вода», то бишь, спирт в различной упаковке, был, возможно, самым страшным оружием «цивилизованных наций» против аборигенов. А с чего собственно, спивались аборигены? Моряки пили ничуть не меньше, а не спивались, или спивались не так быстро. В чем причина? Ссылки на особенности в генетике, какие-то неубедительные, у некоторых аборигенов собственные алкогольные напитки были веками, так что вряд ли дело в конкретном «рецепте». В чем отличие? А если дело в том, что для моряков «корабли под парусом», «всадники верхом», «огнестрельное оружие» и др. это что-то вполне понятное, а для аборигенов это открытие , причем количество этих «открытий» в «единицу времени» такое , что это вредно отражается на «бедной головке» и это «дело» нужно «залить вином».

И вот тут и произошел эксперимент . Сразу же после этой мысли, точнее, после того как я принял ее к рассмотрению , голова вдруг перешла из режима «неспешных послеобеденных размышлизмов» в режим «лавинообразного насыщения» какими-то образами, выводами, искрящимися мыслями и.... я получил отдачу в виде головной боли , причем буквально за минуту .

Абсолютно те же самые ощущения, что и после «гениальных посиделок», только много быстрее . И я попробовал тут же проанализировать, что произошло. Благо голова еще продолжала работать в «ускоренном» режиме.

Версия никотинового отравления отпадала начисто — никакого дыма в радиусе ста метров в течение суток, тепловой «солнечный» удар — возможно, хотя у меня даже в июле никогда такого не было, а тут начало мая, алкогольное отравление — вряд ли, даже 70 грамм не выходило — пили только для аппетита. В чем дело? А может быть именно в этой «лавине», «цепной реакции» мысли, подключении какого-то «нового контура», образовании новой «цепочки нейронов»... и водка в этом случае просто помогает снять боль ?

Вот после этой мысли мне стало совсем плохо . Я полностью «вырубился». Голова болела ужасно, и «закапывание картошки» пришлось прекратить. Пришлось «отлеживаться» часа полтора-два. Но и потом, до вечера думать не просто не хотелось — действовал какой-то внутренний запрет на вообще какие-то мыслительные процессы. Как даже после полного залечивания перелома боишься по-прежнему нагрузить руку или ногу. Страх повторения боли.

К более-менее спокойному осмыслению того, что произошло, удалось перейти только на следующий день, когда возвращались с дачи. Отец в прошлом спортсмен, и он объяснил, что водка, вообще-то, допинг, точнее это анаболик . При физической нагрузке в мышечной ткани образуется молочная кислота, которая воздействуя на нервные окончания, создает болевые ощущения, и анаболики снижая чувствительность этих нервных окончаний, позволяют добиваться более высоких «спортивных результатов». Тех же результатов можно добиться регулярными тренировками, т.е. «привыканием» или приспособлением организма к более высокой скорости образования молочной кислоты. Но физико-химическая природа и клеток мышечной ткани и клеток головного мозга вряд ли сильно отличаются друг от друга. Следовательно, и механизмы регуляции организма при физических и интеллектуальных повышенных нагрузках могут быть весьма сходными. В общем, для третьего закона Менделеева вполне можно найти достаточно рациональное медицинское обоснование. И поискать вытекающие из этого полезные рекомендации, ориентируясь на соответствующие рекомендации профессионального спорта .

Прежде всего, это знание того, что у профессионального «открывателя нового » куда больше общего с профессиональным спортсменом, чем с «профессиональным» ученым, со всеми вытекающими отсюда последствиями, за исключением того, что предел «интеллектуальным способностям» человека на сегодняшний день никому не известен .

«Спортивная форма» «открывателя нового » есть результат постоянных тренировок и разумного плана тренировок. Скорость набора «спортивной формы» вообще-то достаточно ограниченная, т.е. попытки сесть и по быстрому «накачаться» могут закончиться катастрофически — здесь надо быть очень аккуратным и внимательным к собственному самочувствию. Хорошо бы иметь соответствующие грамотные медицинские советы, но таких медиков еще нет . Поэтому надо быть вдвойне осторожным.

Ну и напоследок, если поставить знак равенства между «человеком разумным» и профессиональным «открывателем нового», то третий закон Менделеева можно трактовать как индивидуальную границу допустимой для человека скорости генерации идей. Если 70 грамм в день достаточно для снятия болевых ощущений значит порог скорости «познания нового» еще не превышен, если не достаточно значит, превышен и надо чуть-чуть «притормозить», чтобы не сломаться очень серьезно , если болевых ощущений нет , значит, ресурс головного мозга задействован не полностью . И здесь возможно действие каких-то совсем других законов, причин, аксиом.

«Вот такой закончик, безусловно, не бесспорный. Но прими к сведению, и воспринимай «бунт и саботаж под тюбетейкой», как обычную весеннюю простуду. Не обращать внимание нельзя, но и паниковать по этому поводу, наверно, тоже. Весь вопрос в скорости. Скорость есть отношение пути ко времени. Следовательно, либо удлиняй время, переспрашивая непонятное, либо срезай углы, т.е. меньше обращай внимание на детали и отслеживай только главную линию»...

Записано с моих слов верно 22.03.2002 Митасов Андрей.

И еще одна очень краткая иллюстрация к «теме». Более подробно см. источник.

Может быть, но только если вы старые крысы. Результаты исследований американских ученых, занимавшихся проблемами мозговой деятельности крыс, вызвали небывалый ажиотаж в мировых средствах массовой информации. И, как это бывает постоянно, и в заголовках, и в сообщениях информационных агентств, и в репортажах газет и телевидения эта новость исказилась до неузнаваемости. Общий рефрен практически всех сообщений на эту тему — «американские ученые выяснили, что думать вредно».

Ньюсмейкеры ухватились за эту сенсацию, столь приятную слуху весьма многих. Те, чьим рабочим языком является английский, тут же наперебой принялись острить на тему, что скоро появятся лозунги «минздрав предупреждает: думать опасно для вашего здоровья». Би-би-си не преминула съязвить: «в скором времени американцы могут столкнуться с предупреждениями минздрава: «Думать опасно для вашего здоровья».

Русскоязычные же комментаторы все как один припомнили знаменитое «горе от ума». А НТВ просто и без обиняков заявило: «Самое невероятное в этой истории даже не то, что ученые в XXI веке доказали вредность мыслительного процесса, а то, что они нашли мужество сказать об этом вслух».

Однако все не совсем так, вернее, все совсем не так...

Итак, что же выяснил коллектив биологов из университета Вирджинии? Эксперименты на лабораторных крысах показали, что когда старых крыс заставляли запоминать большой объем информации, их мозг стремительно терял глюкозу. Глюкоза, как известно — основное «топливо» для процессов, происходящих в головном мозге млекопитающих. А после резкого снижения уровня глюкозы восстановление до нормы проходит с большими трудностями — этот факт давно известен. Вот, собственно, и весь сухой остаток — ибо никаких экспериментов не только с людьми, а даже с крысами других возрастных групп, просто не проводилось. Все отсальное — только «комментарии»…

Т.е. «бледнолицие братья по разуму» пока обнаружили, только «глюкозную» составляющую, у нас есть уже и «молочно-кислая» составляющая, и «управа на нее», причем «исконно-русская». :)))

Периодический закон Д. И. Менделеева - фундаментальный закон, устанавливающий периодическое изменение свойств химических элементов в зависимости от увеличения зарядов ядер их атомов. Открыт Д. И. Менделеевым в марте 1869 года при сопоставлении свойств всех известных в то время элементов и величин их атомных масс. Термин «периодический закон» Менделеев впервые употребил в ноябре 1870, а в октябре 1871 дал окончательную формулировку Периодического закона: «свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел, стоят в периодической зависимости от их атомного веса».

В начале XX векас открытием строения атома было установлено, что периодичность изменения свойств элементов определяетсяне атомным весом, а зарядом ядра , равным атомному номеруи числу электронов, распределение которых поэлектронным оболочкаматомаэлемента определяет его химические свойства.

Современная формулировка Периодического закона гласит:

свойства элементов находятся в периодической зависимости от заряда их атомных ядер.

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. В2010 году, с синтезом117 элемента, седьмой период периодической системы был завершён. Однако проблема нижней границы таблицы Менделеева остаётся одной из важнейших в современнойтеоретической химии

Графическим (табличным) выражением периодического закона является разработанная Менделеевым периодическая система элементов.

Распространённее других являются 3 формы таблицы Менделеева: «короткая» (короткопериодная), «длинная» (длиннопериодная), «сверхдлинная».

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.

Короткая форма таблицы Менделеева (табл.2) основана на параллелизме степеней окисления элементов главных и побочных подгрупп : например, максимальная степень окисления ванадия равна +5, как у фосфора и мышьяка, максимальная степень окисления хрома равна +6, как у серы и селена, и т. д.

Таблица 2.Короткая форма Периодической системы

Для облегчения восприятия символы элементов главных и побочных подгрупп выравниваются в ячейках таблицы в разные стороны. В вышеприведённой таблице символы элементов главных подгрупп выровнены влево, а символы элементов побочных подгрупп - вправо.

Широко распространён и другой вариант выравнивания (см. вариант таблицы ниже): в первой строке каждого периода символы элементов выровнены влево, а во второй строке - вправо. Во втором и третьем периоде, которые состоят только из одной строки, используется смешанное выравнивание.

Длинный вариант (длиннопериодная форма) таблицы Менделеева утверждён Международным союзом теоретической и прикладной химии (IUPAC) в качестве основного (табл.3):

Таблица 3. Длиннопериодная форма Периодической системы

Названия синтезированных элементов от 113 до 118 даны по порядковому номеру (искусственно образованы из корней латинских числительных. Например, элемент с Z=115 Ununpentium можно приблизительно перевести как «одно-одно-пятый

Элементы, расположенные по возрастанию Z (H, Не, Li, Be...), образуют семь периодов.

В периодах свойства элементов закономерно изменяются при переходе от щелочных металлов к благородным газам

Вертикальные столбцы - группы элементов, сходных по свойствам

Внутри групп свойства элементов также изменяются закономерно (например, у щелочных металлов при переходе от Li к Fr возрастает химическая активность)

Свойства химического элемента (свойства его свободных атомов и свойства простого вещества) проявляют периодическую зависимость от атомных номеров химических элементов. Среди этих свойств наиболее важными, имеющими особое значение при объяснении или предсказании химического поведения элементов и образуемых ими соединений являются:

энергия ионизации атомов;

энергия сродства атомов к электрону;

электроотрицательность;

атомные (и ионные) радиусы;

степени окисления.

Энергия ионизации атомов - наименьшая энергия, необходимая для удаления электрона от свободного атома

Легче всего удалить электрон из атомов щелочных металлов, включающих по одному валентному электрону, труднее всего - из атомов благородных газов, обладающих замкнутой электронной оболочкой. Поэтому периодичность изменения энергии ионизации атомов характеризуется минимумами, отвечающими щелочным металлам, и максимумами, приходящимися на благородные газы.

2) Энергия сродства атомов к электрону-э нергия, выделяющаяся в процессе присоединения электрона к свободному атому.

Наибольшим сродством к электрону обладают p -элементы VII группы.

Наименьшее сродство к электрону у атомов с конфигурацией s² (Be, Mg, Zn) и s²p 6 (Ne, Ar) или с наполовину заполненными p -орбиталями (N, P, As)

3) Электроотрицательность(χ) - фундаментальное химическое свойство атома, количественная характеристика способности атома в молекуле притягивать к себе общие электронные пары .

В периодах наблюдается общая тенденция роста электроотрицательности, а в подгруппах - её падение. Наименьшая электроотрицательность у s-элементов I группы, наибольшая - у p-элементов VII группы.

4) Атомные (и ионные) радиусы.

Значения орбитальных атомных радиусов при переходе от щелочного металла к соответствующему (ближайшему) благородному газу немонотонно уменьшаются, за исключением ряда Li-Ne, особенно при появлении между щелочным металлом и благородным газом семейств переходных элементов (металлов) и лантаноидов или актиноидов. В больших периодах в семействах d- и f- элементов наблюдается менее резкое уменьшение радиусов, так как заполнение орбиталей электронами происходит в пред- предвнешнем слое.

В подгруппах элементов радиусы атомов и однотипных ионов в общем увеличиваются.

5) Степень окисления-вспомогательная условная величина для записи процессов окисления , восстановления и окислительно-восстановительных реакций

- численная величина электрического заряда , приписываемого атому в молекуле в предположении, что электронные пары, осуществляющие связь, полностью смещены в сторону более электроотрицательных атомов .

В простейшем случае в ряду элементов от щелочного металла до благородного газа высшая степень окисления возрастает от +1 (RbF) до +8 (XeО 4).

В общем случае возрастание высшей степени окисления в ряду элементов от щелочного металла до галогена или до благородного газа происходит отнюдь не монотонно, главным образом по причине проявления высоких степеней окисления переходными металлами.

Все элементы в Периодической системе условно делят на металлы и неметаллы.

В главных группах металлические свойства элементов увеличиваются, а неметаллические свойства уменьшаются с возрастанием порядкового номера элемента.

В периодах для элементов главных групп металлические свойства элементов уменьшаются, а неметаллические свойства увеличиваются с возрастанием порядкового номера элемента.

Оксидам типичных неметаллов соответствуют кислотные гидроксиды, а оксидам типичных металлов – основные гидроксиды.

Элементы главных групп, расположенные по диагональной границе (Be, Al, Ge. Sb. Pb) и примыкающие к ней, образуют амфотерные оксиды и гидроксиды .

Для оксидов элементов главных групп в Периодической системе:

Слева направо в пределах периода уменьшается основной характер, но растет кислотный характер,

Сверху вниз в пределах групп растет основной характер, но уменьшается кислотный характер.

С повышением степени окисления основной характер оксидов переходных элементов уменьшается, но одновременно растет их кислотный характер.