Цели:
- Образовательная: Обобщить и систематизировать знания о периодическом законе Д.И. Менделеева и строении атома. Продолжить формирование навыков пользованием дидактическим материалом, работой в парах, применяя сигнальные карточки, умение работать с тестами.
- Воспитательная: О воспитательной цели урока можно сказать словами Д.И. Менделеева “Только упорством и трудом можно достичь результатов”.
- Развивающая: Способствовать развитию памяти, ответственности за порученное дело, устойчивости внимания, творческого мышления.
Оборудование: портрет Д.И. Менделеева, периодическая система Д.И. Менделеева; на столах сигнальные карточки 4-х цветов размером 5х10 см; на столе учителя список класса, таблица с ответами на тест (против номера вопроса теста приклеена цветная бумага (ответ А - красная, Б - синяя, В - желтая, Г - зеленая)) и раздаточный материал для учащихся - тесты на каждый стол; на доске слова Д.И. Менделеева “Периодическому закону будущее не грозит разрушением, а только надстройки и развитие обещает…”, а также девиз урока - тоже слова Д.И. Менделеева “Сами трудясь вы сделаете все и для близких и для себя, а если при труде успеха не будет, будет неудача - не беда, пробуйте еще”.
Этот урок проводится после того, как учащиеся изучили электронное строение атома, структуру периодической системы и Периодический закон.
Ход урока
Учитель:
Сегодня мы поговорим о великом ученом Д.И. Менделееве и его великом труде, его служению Родине, народу. В своем дневнике Д.И. Менделеев писал о трех службах Родине “Начав (1855г) с учительства в Семфиропольской гимназии, я выслужил 48 лет Родине и науке. Плоды моих трудов, прежде всего в научной известности, составляющей гордость - не одну мою личную, но и общую русскую. Лучшее время жизни и ее главную силу взяло преподавательство … Третья служба моя Родине … эта служба … на пользу роста русской промышленности, начиная с сельскохозяйственной, в которой лично действовал, показав на деле возможность и выгодность … интенсивного хозяйства … Главный предмет моих занятий ест физическая химия о работах 60-х гг. Всего более 4 предмета составили мое имя: Периодический закон, упругость газов, понимание растворов как ассоциаций и Основы химии”. (Итоговая оценка 1903 г.)
Сегодня мы поговорим об одном из основных его трудов - Периодическом законе.
Весь мир большой от “А” до “Я”
Земля и небо, ты и я
Трава, песок и снегопад
И ядер атомных распад,
И солнца свет, и блеск луны
В таблице той заключены
И сложность в ней, и простота,
Вселенной нашей красота
И в каждой клетке и везде:
Что? Почему? Зачем и где?
Существует легенда о том, что Дмитрий Иванович увидел свою таблицу во сне, сейчас вам расскажут об этом ваши одноклассники.
Учащийся №1.
Весь мир большой
Жара и стужа
Планет круженье
Свет зари -
Все то, что видим мы снаружи,
Законом связано внутри.
Найдется ль правило простое,
Что целый мир объединит?
Таблицу Менделеев строит,
Природы ищет алфавит
О том, как сон Менделеева расставил все элементы по своим местам.
С-Петербург 1868 - 69 годы.
Учащийся №2.
Случилось в Петербурге это
Профессор университета
Писал учебник для студентов
Задумался невольно он:
“как рассказать про элементы?
Нельзя ли тут найти закон?”
Искали многие решение,
Но, проходя лишь полпути,
Бросали. Мучило сомненье:
“А можно ли закон найти?”
Мир состоит из элементов
(В то время знали 60)
А сколько их всего? На это
Нельзя ответить наугад.
Но не гадал, а верил он
“Тут должен, должен быть закон!”
Упрямо он искал решение
Был труд, надежда и терпение,
И вера в то, что он найдет!
Он так работал целый год.
Учащийся №3.
Университетская квартира Менделеева 17 февраля 1869 год.
Но вот дела отложены,
Расчеты прерываются,
С утра в поездку дальнюю ученый собирается
Все чемоданы собраны,
На козлах кучер мается:
“Поспеть бы надо к поезду,
А барин все копается”.
А барин одевается
Он к двери направляется
И вдруг!
Шляпа брошена в углу!
Он бросается к столу
И строчи карандашом.
Наконец-то! Он нашел!
Он на чем попало пишет,
Ничего вокруг не слышит
Наконец-то понял он,
В чем разгадка, в чем закон!
Учащийся №4.
В любом труде, в любом творенье
Необходимо вдохновенье
И озарения момент,
Порой - важнейший элемент!
Из кабинета не выходит:
“Не упустить бы мысли той!”
Он элементы ставит в строй,
Но все ж таблица не выходит…
Тогда усталостью сражен
Лег на диван видит сон…
Учащийся №5.
То кружились, то мелькали,
То водили хоровод,
То взрывались, то пылали,
То в покое пребывали:
Алюминий, Натрий, Калий,
Фтор, Бериллий, Водород…
Перепутали все свойства,
Не далеко до беды.
Вдруг команда: “Стройся, войско!”
Стали строится рады.
Во втором ряду волнение:
Все боятся окисления.
- Поглядите! - злится Литий -
Фтор ужасный окислитель!
Я не встану в этот ряд!
Пусть другие здесь горят!
И Бериллий мрачно мыслит:
- Кислород нас всех окислит!
И, простите за повтор,
Как не сносен этот Фтор!
Учащийся №6.
Бор кивает головой,
Но не рвется сразу в бой!
И Азот не лезет в спор,
Но зато взорвался Фтор:
- Ах, так мы для вас не пара!
Кислород! Поддай им жару!
Окисляй! За мной ! Вперед!
- Стойте! - крикнул Углерод -
Я и уголь, и алмаз,
И за них я, и за вас!
Я сражаться не горю.
Я вас лучше помирю!
Встану Я посередине!…
Третий ряд! Трубите сбор! -
Натрий, Магний, Алюминий,
Кремний, Фосфор, Сера, Хлор.
По порядку, по закону
Элементы встали в ряд.
И выходит, что в колонну,
Все похожие стоят.
Учащийся №7.
Кремний встал под Углеродом,
Сера схожа с кислородом.
Алюминий встал под Бор -
Замечательный подбор!
Ряд пристраивают к ряду
А радов - то десять к ряду.
Металлы под металлами,
Едкие под едкими,
Ковкие под ковкими
Идут своими клетками.
По порядку всё стоит
Вот Природы Алфавит!
Кому - то сон веселый снится,
Кому - то страшный снится сон,
А Менделееву - таблица приснилась.
Он открыл Закон,
А также правило простое
“Ученый должен отдыхать,
Но и во сне не знать покоя,
Тогда открытие любое
Во век не сможет он проспать”.
Учащийся №8.
Быть может, раз в тысячелетье,
Совершить подобное дано.
Но мир открытья не заметил
Иль не поверил,
Все равно.
И кто-то говорил по - свойски:
“Забудь об этой ерунде!
Как можно обнаружить свойство веществ,
Не найденных нигде”.
Учитель: О чем идет речь в последнем стихотворении? Почему ученые не поверили открытию Менделеева? ( Ребята отвечают - Менделеев переставил элементы Аргон и Калий, оставив их в семействах инертных газов и щелочных металлов, соответственно изменив формулировку Периодического закона “Свойства элементов, а также формы и свойства их соединений находятся в периодической зависимости от порядковых номеров”, но не смог объяснить физический смысл порядкового номера. Оставил пустые клетки под неоткрытые элементы, но описал их свойства.)
Учащийся №9.
О том, как Менделеев доказал, что таблица правильна.
Был четвертый ряд нарушен
Элемент не обнаружен,
Элемент не обнаружен -
Тот, что в этом месте нужен.
Но напрасно беспокойство
Существует где-то он!
“Я найду сначала свойство
И поможет мне Закон!”
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!
Учащийся №10.
Париж. Квартира Ликока де Буабодрана 1875 год.
Вот как-то раз узнали
Ученые всех стран
Металл чудесный Галлий
(В честь Франции назвали)
Открыл Буабодран.
Довольный и счастливый
Рассматривал металл
Но писем из России
Никак не ожидал.
Он взял письмо, прочел,
От русского ученого!? -
Ошибся я! Слыхали!?
Француз был удивлен.
В глаза не видел Галлий,
А свойство знает он!
Вес высчитал удельный
Точней, чем я, стократ
Какой-то Менделеев,
Еще пять лет назад!
Глаза его сверкали,
Топорщились усы,
Но вот металл свой Галлий
Он кинул на весы!…
Учащийся №11.
Ответ в Россию мчится:
“Прекрасная таблица!
Я Вами восхищен!
Проверен мной практически
Закон периодический
И я категорически приветствую закон!”
У химиков переполох!
Ведь Галлий был одним из трех,
Предсказанных заранее!…
И следом, как из под земли
Вдруг Скандий в Швеции нашли,
На свет Германий извлекли
(Естественно, в Германии).
Потом дополнилась таблица
Узнали новые частицы.
Прославят, подтвердят закон
Открытья будущих времен.
Учитель: Теперь мы знаем, что-то, что явилось сначала недостатком (не мог объяснить смысл порядкового номера) побудило ученых к дальнейшим открытиям. Менделеев шел впереди своего времени. Сейчас вы знаете, что порядковый номер равен заряду ядра атома.
А сейчас небольшая самостоятельная работа в парах.
(Ученикам раздается на стол по одному листку с вопросами теста и сигнальные карточки: красная - ответ А, желтая - Б, синяя - В, зеленая - Д). Учитель говорит номер вопроса, учащиеся поднимают карточку нужного цвета.
После 10 минут работы учитель и два ученика проверяют выполнения задания с помощью сигнальных карточек и в списки класса против фамилии неправильно ответившего ставят минус, здесь же выставляются оценки.
Учитель: Послушайте реферат “Периодический закон и Периодическая система Д.И. Менделеева В свете теории строения атома. Значение Периодического закона”.
Учение о строении атома вскрыло глубокий физический смысл периодического закона (открыт в 1869г). Важнейшее свойство атома - заряд ядра (численно равен порядковому номеру элемента) - определяет строение электронной оболочки и число электронов в атоме.
Современная формулировка периодического закона такова: “Свойство хим. элементов, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от заряда ядер их атомов”. Она нисколько не противоречит формулировке, данной Д.И. Менделеевым, только базируется на новых данных.
С возрастанием положительного заряда ядра периодически повторяется строение внешнего энергетического уровня. А поскольку свойство электронов зависят от числа электронов на внешнем уроне, то и они периодически повторяются.
В малых периодах (I - III) с ростом заряда ядер атомов возрастает число электронов на внешнем уровне, радиус уменьшается. Металлические свойства элементов ослабляются, а не металлические усиливаются, также усиливаются кислотные свойства оксидов и гидрооксидов, а основные - ослабляются.
В больших периодах - в четных рядах идет заполнение электронами предпоследнего уровня, а на внешнем остается один или два электрона. Радиус атомов уменьшается медленно, а потому свойство элементов изменяются медленно. В четном ряду IV периода от К по Mn - активные металлы, Fe - Ni - металлы средней активности.
Лишь в нечетных рядах, начиная с элемента III группы, электронами заполняется внешний уровень, и свойство элементов начинают изменяться так же, как и в малых периодах.
Вывод: свойство элементов и их соединений периодически повторяется потому, что периодически повторяется строение энергетических уровней. В этом физический смысл периодического закона.
Периодическая система - графическое изображение периодического закона. Она состоит из 7 периодов, 10 рядов, 8 групп. Номер периода соответствует числу энергетических уровней. Поэтому S - элементы находятся во всех периодах, Р - элементы - во втором и последующих, d - элементы - в IV и последующих, f - элементы - в VI и VII периодах.
Каждая группа делится на две подгруппы, в которых объединены элементы со сходным строением внешнего электронного уровня. В главных подгруппах находятся s - и р - элементы (заполняется соответственно s- p- подуровень), в подобных d- и f- элементы (лантаноиды, актиноиды).
Номер группы указывает на число валентных электронов. У элементов главных подгрупп ими являются электроны внешнего уровня, у d- и f- элементов валентными могут быть электроны предвнешних уровней.
В подгруппе с ростом порядкового номера увеличивается радиус атомов элементов, металлические свойства усиливаются, неметаллические ослабляются; основные свойства оксидов и гидроксидов увеличиваются, а кислотные убывают.
Значение периодического закона.
- Д.И. Менделеев разработал сравнительный метод изучение свойств хим. соединений и предсказание свойств еще не открытых элементов (предсказательная роль законов в химии).
- Закон подтвердил наиболее общие законы развития природы (единство и борьбы противоположности, перехода количества в качество, отрицания отрицания) и имел важное значение для развития философии, методов познания веществ и явлений.
- На его основе развилось учение о строении атома. Оно вскрыло физический смысл закона и объяснило расположение элементов в периодической системе.
- С учетом периодической системы Д.И. Менделеева ведутся работы по получению новых материалов, сплавов, по использованию ядерной энергии, исследуются недра Земли, Вселенная …
После учитель делает вывод о значении Периодического закона.
Учитель:
Мир полон событий, сомнений
И тайн бесконечных,
И смелых догадок.
Как чудо природы
Является гений
И в хаосе этом находит порядок.
Но когда Дмитрию Ивановичу говорили, что он гений, то он отвечал: “99% потения и 1% гения”. Этим он подчеркивал, что главное в человеке труд. И не случайно девиз нашего урока: (зачитывает девиз, написанный на доске). Этими словами ученый через много лет как бы обращается к вам. Сегодня многие из вас хорошо потрудились, я благодарю всех за это (зачитывает оценки). Дается домашнее задание.
Учитель: хочется закончить урок словами Менделеева “Периодическому закону будущее не грозит разрушение, а только надстройки и развитие обещает”…
ЛИТЕРАТУРА
- Е.С. Ефимовский “История про таблицу Менделеева и про то, как не просто утверждаются великие открытия”. “Детская литература” 1984.
- Кооператив “Учитель” г. Волгоград 1998.
- Журналы “Химия в школе”.