Первые попытки классификации химических элементов. Понятие о группах сходных элементов

Понять, как и почему химические элементы объединяли в группы по сходству свойств, и что такое группа сходных элементов.

Это знание помогает увидеть, что химия — не хаотичный набор фактов, а стройная наука. Понимание принципов классификации элементов лежит в основе всей периодической системы, которую вы будете изучать дальше, и помогает предсказывать свойства веществ.

• К началу XIX века было известно около 60 элементов, и учёные стали искать в них систему.
• Первые классификации основывались на внешних признаках: металлы и неметаллы, деление по валентности.
• Й. Я. Берцелиус предложил делить элементы на металлы и неметаллы по их электроотрицательности (способности притягивать электроны).
• Учёные заметили, что некоторые элементы образуют «семейства» — группы сходных элементов, например, галогены и щелочные металлы.
• Сходство элементов в группе проявляется в одинаковой валентности и похожих химических свойствах.
• Попытки классификации были несовершенны, так как не учитывали все свойства и не объясняли причин сходства.
• Именно поиск системы привёл Д. И. Менделеева к открытию периодического закона.

Классификация

Распределение объектов (в данном случае химических элементов) по группам на основе их общих признаков.

Химический элемент

Определённый вид атомов с одинаковым зарядом ядра.

Группа сходных элементов

Совокупность химических элементов, которые обладают похожими свойствами и образуют соединения с одинаковой валентностью.

Металлы

Простые вещества, которые обладают блеском, ковкостью, тепло- и электропроводностью (например, железо, медь).

Неметаллы

Простые вещества, которые не имеют металлических свойств, обычно хрупкие, плохо проводят тепло и электричество (например, сера, кислород).

Валентность

Способность атома элемента соединяться с определённым числом других атомов.

• К началу XIX века было известно около 60 химических элементов, что потребовало их систематизации.
• Первая удачная классификация — деление на металлы и неметаллы, предложенная А. Лавуазье, затем уточнённая Й. Берцелиусом.
• Были выделены группы сходных элементов: галогены (фтор, хлор, бром, иод) и щелочные металлы (литий, натрий, калий).
• Сходство элементов в группе объясняется одинаковым строением внешнего электронного слоя (числом электронов на нём).
• Попытки классификации по атомной массе (Дёберейнер, Ньюлендс) были неполными, но показали зависимость свойств от массы.
• Итогом поисков стало открытие Д. И. Менделеевым периодического закона в 1869 году.

1. Пример 1случай

   Галогены

   Пояснение

   • фтор, хлор, бром, иод — все они образуют соединения с водородом (HF, HCl, HBr, HI) и с металлами (NaF, NaCl, KBr)
2. Пример 2случай

   Щелочные металлы

   Пояснение

   • литий, натрий, калий — все они мягкие, легко режутся ножом и бурно реагируют с водой, образуя щёлочи
3. Пример 3случай

   Металлы и неметаллы

   Пояснение

   • железо — металл, оно проводит ток и куётся, а сера — неметалл, она хрупкая и не проводит ток

• Иоганн Дёберейнер в 1829 году заметил, что в триадах (например, литий-натрий-калий) атомная масса среднего элемента примерно равна среднему арифметическому двух крайних.
• Англичанин Джон Ньюлендс в 1864 году заметил, что если расположить элементы по возрастанию атомной массы, то каждый восьмой элемент повторяет свойства первого (закон октав), но это работало только для лёгких элементов.
• Д. И. Менделеев не просто классифицировал элементы, но и предсказал свойства ещё не открытых элементов, что подтвердилось!

• Периодический закон и периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева
• Строение атома
• Химическая связь