3. ОБРАЗОВАНИЕ СИСТЕМЫ ПОНЯТИЙ О ВЕЩЕСТВЕ

ПРИ ИЗУЧЕНИИ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ЗАКОНА И ПЕРИОДИЧЕСКОЙ

СИСТЕМЫ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА,

ТЕОРИИ СТРОЕНИЯ ВЕЩЕСТВ

При изучении этого центрального вопроса курса химии уча­щиеся должны усвоить систему понятий о веществе на уровне осо­знания ее абстрактного инварианта. Для этого необходимо обе­спечить:

1) усвоение ведущих идей курса: периодичности и зависимости
свойств веществ от их строения (структуры);

2) овладение современным понятием «химический элемент»;

3) понимание сути периодического закона и периодической

системы как научного обобщения и систематизации химически знаний;

4) осознание причин, механизмов образования, важнейших
характеристик разных видов химической связи и типов кристалли-
ческих решеток, понимание уровней усложнения химической организации веществ;

5) содержательное обобщение отдельных понятий о веществе
и его строении в теоретическую систему, усвоение ее инварианта;
осознание функций и перспектив развития данной системы.

Изучению периодического закона и периодической систем предшествует обобщение материала о классификации элементов, их оксидов и гидроксидов. Этот материал расширяется включением знаний о явлении амфотерности. Учащиеся знакомятся с ним на примере экспериментального исследования свойств гидроксида цинка. Чтобы у них не сложилось мнения, что амфотерность — индивидуальная особенность оксида и гидроксида цинка, следует этот материал дополнить примерами других оксидов, гидроксидов, обладающих амфотерными свойствами (алюминия, сурьмы (III), олова (II) и др.). Знакомство с амфотерностью направлено на то, чтобы убедить учащихся в условности деления элементов и простых веществ на металлы и неметаллы, показать, что многие их оксиды и гидроксиды обладают свойством амфотерности. Составленная ранее схема классификации оксидов и гидроксидов дополняется группами амфотерных соединений.

Важной предпосылкой понимания методологии открытия периодического закона и периодических закономерностей является изучение доменделеевских классификаций элементов в сравнении с подходом к решению этого вопроса , ; также знакомство учащихся с некоторыми естественными семействами элементов.

Уроки по теме: «Естественные семейства элементов (галогены щелочные металлы, инертные элементы)».

Цели уроков: 1. Показать недостаточность классификации элементе на металлы и неметаллы, дальнейшие попытки систематизации элементов путем выделения естественных их семейств. 2. Сформировать понятие о естественной группе элементов. 3. Установить закономерности изменения свойств элементов внутри группы (семейства), подвести учащихся к выводу об атомной массе как важнейшей характеристике атомов элементов.

Выявленные закономерности внутри семейства обобщаются.

1. Естественные группы элементов объединяют сходные по свойствам
элементы.

2. Внутри групп у элементов прослеживается изменение относительной
атомной массы (Аг) и связанное с ней изменение физических свойств.

3. При проявлении сходных химических свойств элементами одного семейства химическая активность каждого из них закономерно различна: по мере возрастания Аг у щелочных металлов она увеличивается, а у галогенов падав!

4. Элементы, относящиеся к одному семейству, проявляют сходные валентности в кислородных и водородных соединениях.

5. Элементы всех рассмотренных групп, несмотря на их существенные различия, имеют общую количественную характеристику — относительную атомную массу и проявляют общую закономерность: зависимость их свойств от Аг и их изменений в группах в связи с увеличением относительной атомной массы.

Изучение периодического закона и периодической системы хи­мических элементов на основе теории строения атома существенно пополняет знания учащихся о составе и струк­туре вещества. Атомы рассматриваются здесь как целостные ядер­но-электронные образования с определенным внутренним строе­нием и свойствами. Анализируя состав атомов, выделяют три его основные частицы: протоны, нейтроны и электроны, а при рассмотрении строения атомов — их электронную структуру (кон­фигурацию). Внимание учащихся обращаем на то, что неглубо­кие изменения внешних электронных оболочек атомов, при сохра­нении их атомного остова, приводят к разным валентным со­стояниям атомов, к образованию разных дискретных форм ве­щества (атомов, ионов и других атомных частиц). Важнейшим свойством атомов является их способность к образованию хими­ческих связей, химических соединений определенных форм и соста­ва. Понятие «форма соединения» введено в химию ­евым. Оно отражает определенные сочетания атомов в соединениях как формах существования элементов. В обобщенном виде это по­нятие характеризует состав типичных соединений определенных групп элементов. придавал особое значение этому понятию в понимании явлений периодичности и включал его в со­став формулировки периодического закона. При рассмотрении ха­рактеристики элементов и раскрытии периодических закономерно­стей большую роль играет определение форм высших кислородных и водородных соединений элементов, которым соответствуют их об­щие формулы типа: R2O3, HRO3, RH3 и другие. Подчеркивая абстрактность и наглядность последних, отме­чал, что они дают возможность сравнивать элементы абсолютно легко, а группы аналогов — элементов кажутся совершенно ясны­ми и очевидными. «Форм окислов восемь, а потому и групп во­семь»,— писал .

Знания о составе и строении атомов, о составе и форме хими­ческих соединений элементов имеют принципиальное значение для формирования понятия «химический элемент», для осознания его природы, которая, по мнению , находит свое выра­жение в таком содержательном признаке его, как «место эле­мента в периодической системе».

Следует обратить внимание учащихся на различия в подходах к систематизации элементов и его предшест­венниками. На основе обсуждения данных вопросов учащиеся мо­гут их указать самостоятельно.

Изучая периодический закон, учитель заостряет внимание на тех приемах деятельности

, которые сыграли особую роль в открытии периодического закона.

Усвоение идей и приемов сравнения и систематизации элемен­тов позволяет включить учащихся в деятельность по самостоятельному выводу периодических закономерностей на основе работы ( карточками — характеристиками элементов и установить связь изменений свойств элементов с нарастанием их Аr: 1) валентности элементов по кислороду и водороду;

2) форм и свойств их оксидов, гидроксидов и газообразных водородных соединений

3) характера самих элементов.

Делаются обобщения: при линейном нарастании количественных характеристик элементов (порядкового номера, Аr) происходит периодическое изменение и: свойств, т. е. качественных характеристик.

Изучение электронного строения атомов элементов непосредственно связано с раскрытием содержания периодической системы

Цели изучения: 1. Ознакомить учащихся со строением атомов элементов I—IV периодов, с закономерностями изменения их электронных структур, обусловленных увеличением их порядкового номера. 2. Раскрыть физический смысл периодического закона. 3. Дать элементарные представления о природе электронов и их состоянии в атомах. 4. Дать понятия о периодах, труппах и подгруппах химических элементов и изменении свойств элементов в за - висимости от Аr и строения их атомов. 5. Выделить принципы построения периодической системы и отражаемые ею периодические закономерности. 6. Показать теоретическое и практическое значение периодического закона и систем элементов, научный подвиг .

Опираясь на имеющиеся знания о строении атомов, используя таблицу, отражающую распределение электронов в атомах элементов I—IV периода, учащиеся приходят к выводам:

1)  электроны в атоме располагаются слоями, число которых находится в прямой зависимости от заряда ядра и количества электронов в атоме;

2)  электронное строение атомов элементов, особенно их наружного слоя, с увеличением № порядкового номера периодически повторяется;

3)  электронное строение атомов находится в периодической зависимости от увеличения зарядов ядер атомов элементов.

Имеющиеся знания позволяют раскрыть физический смысл периодического закона: периодические изменения свойств элементов объясняются периодической возобновляемостью на все более высоких энергетических уровнях (электронных слоях) сходных электронных структур атомов.

Возникают учебные проблемы: 1. Почему электронные структуры атомов элементов изменяются периодически? 2. Почему одни электронные слои атомов являются завершенными, другие — незавершенными?

Разрешить данные проблемы помогут следующие вопросы:

1. Характеристика движения электрона как непрерывного, идущего с колоссальной скоростью, подчиненного законам микромира, отражающего двойственную природу электрона.

2. Представление о пути, описываемом электреном, как расплывчатом электронном облаке, о вероятности нахождения его oтносительно ядра, о разной плотности электронного облака.

3. Понятие об oрбитали, включающее представления о форме электронного облака и его ориен - тации в пространстве, о собственном направлении движения электрона.

4. Энергетические характеристики состояния электронов в атоме.

5. Принципы заполнения электронных уровней.

6. Строение атома и периодический закон, периодическая система химических элементов .

Узловым понятием системы знаний о периодичности является химический элемент. Заряд ядра атома выделяется как сущест­венная характеристика элемента. Из нее выводится другая важ­ная характеристика —порядковый номер элемента.

Обобщенной характеристикой элемента является его место в периодической системе Необходимо, чтобы эти характеристики учащиеся четко усвоили. С учетом последней уточняется формулировка периоди­ческого закона:

Свойства элементов, а также формы и свойства их соедине­-
ний находятся в периодической зависимости от заряда ядра
атомов элементов.

Обобщение полученных знаний направляется на раскрытие общей структуры периодической системы и принципов ее по­строения. Особое внимание уделяется отражаемым в ней периодическим закономерностям, знание которых позволяет затем широ­ко использовать в обучении их эвристические функции. Поэтому важно «обнажить» эти закономерности с помощью их графическо­го обобщения.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7