Періодичний закон і періодична система хімічних елементів. Залежність властивостей елементів та їхніх сполук від положення у періодичній таблиці

Урок 14. Періодичний закон і періодична система хімічних елементів. Залежність властивостей елементів та їхніх сполук від положення у періодичній таблиці

---

Мета уроку: навчитися користуватися різними варіантами періодичної таблиці хімічних елементів, аналізувати закономірності зміни властивостей хімічних елементів, використовуючи періодичну таблицю, прогнозувати властивості сполук хімічних елементів.

Очікувані результати для вчителя:

Очікувані результати для учнівства:

Ключові слова

• періодична таблиця хімічних елементів
• властивості хімічних елементів та їх сполук

План уроку

1. Робота за картками, виготовленими учнями вдома (5 хв.).
2. Актуалізація опорних знань та вмінь (3 хв.).
3. Мотивація (3 хв.).
4. Пригадування основної інформації про періодичний закон і періодичну систему хімічних елементів. (12 хв.). 
5. Досліджуємо закономірності періодичної таблиці (18 хв.).
6. Рефлексія (4 хв.).

---

Дружня порада для вчителя

Тривалість 5 хв.

Якщо після попереднього уроку учні виконали Д/З (принесли картки із записом нукліда, електронною конфігурацією в основному та збудженому станах (якщо такий можливий) та електронно-графічними формулами в основному і за можливості у збудженому станах), то із підготовленим набором карток можна попрацювати на початку уроку в парах або групах. Групи мають обмінятися картками, вчитель їх перемішує, щоб серед учасників не було тих, хто знає відповіді, бо готував ці картки.

Можна оцінити роботу груп, звертати увагу чи не знайшли учасники груп помилки у виготовлених картках. Як додаткове завдання: можна запропонувати записати як утворюється  йон та скласти його електронну конфігурацію і т.п.

У групах учні працюють за виготовленими картками: увідповіднюють нуклід із його електронною конфігурацією (основний та збуджений стан), електронно-графічними формулами в основному та збудженому станах. Перевіряють чи нема помилок у виготовлених картках. 

---

Дружня порада для вчителя

Тривалість: до 3 хв.

Можна розробити власну інтерактивну вправу або провести будь-яку діяльність, яка буде актуальною для введення у тему. Або ж об’єднати перший і другий етапи уроку. 

Пригадуємо інформацію з попередніх класів, тем, виконуючи інтерактивну вправу: https://learningapps.org/display?v=putokx02a19

---

Дружня порада для вчителя

Тривалість: 3 хв.

Вчитель задає учням проблемне питання на початку введення у тему уроку. Очікуємо і записуємо версії учнів, дискутуємо, наводимо аргументи «за» і «проти», висловлених учнями версій. Краще, щоб у роботу включилися усі учні класу, а не дискусія звелася до окремих учнів і вчителя. 

Ця ідея може лягти в основу проєкту за бажанням (учні можуть виконати проєкт впродовж певного проміжку часу, в т.ч. порівняти власні думки із думками родичів, науковців, ШІ тощо). 

Учитель спостерігає чи буде висловлена кимось із учнів версія про періодичну таблицю хімічних елементів. Якщо ні – то не варто на цьому етапі висловлювати самостійно цю версію, а повернутися до цього ж питання в кінці уроку.

Поміркуйте, що із надбань людства і науки варто було б залишити у спадок наступним поколінням, якщо раптом все на планеті Земля щезне в одну мить?

---

Дружня порада для вчителя

Тривалість: 12 хв.

Можна організувати роботу учнів у 3 групах (груп може бути більше, тоді завдання буде повторюватися), роздати групам різні варіанти періодичної таблиці і попросити проаналізувати самостійно та записати:

1. Вказати варіант періодичної таблиці
2. Кількість груп
3. Чи виокремлюють підгрупи 
4. Кількість періодів
5. Чи є кольорові позначення і що вони означають
6. Де розміщуються неметалічні та металічні хімічні елементи
7. Як змінюються неметалічні/ металічні властивості елементів у групах, періодах.
8. Чи наведено у таблиці формули вищих оксидів та гідридів

Питання можна змінювати в залежності від підготовки класу (можна одразу додати запитання щодо закономірностей зміни електронегативності, радіусу атома, сили притягання електронів до ядра, здатності віддавати/приймати електрони  тощо).

Розглянемо довгий, напівдовгий та короткий варіанти періодичної таблиці хімічних елементів

Дружня порада для вчителя

Після аналізу варіанту періодичної таблиці кожна група презентує і пояснює іншим на своєму варіанті періодичної таблиці відповіді на поставлені запитання. Можливо учні додадуть ще певні закономірності, на які вони звернули увагу. 

Чи помітили ви у якому порядку розміщені хімічні елементи у періодичній таблиці?

Чи є певні відхилення у побаченій вами закономірності розміщення хімічних елементів? Якщо так, то наведіть приклади.

Що є визначальною характеристикою атома хімічного елемента? 

Пригадаємо (або сформулюємо) періодичний закон:

Формулювання Д.І. Менделєєва	Сучасне формулювання
Властивості простих тіл, а також форми і властивості сполук елементів перебувають у періодичній залежності від величин атомних мас елементів	Властивості елементів перебувають у періодичній залежності від заряду атомного ядра

Періодичність змін властивостей хімічних елементів у групі та періоді Періодичної таблиці:

У групах зверху униз	1. Число валентних електронів не змінюється  2. Число енергетичних рівнів збільшується 3. Збільшується стрибкоподібно заряд ядра атома 4. Збільшується радіус атома 5. Зменшується сила притягання електронів до ядра 6. Збільшується здатність віддавати електрони 7. Послаблюється електронегативність8. Посилюються металічні властивості
У періодах зліва направо	1. Збільшується число валентних електронів  2. Не змінюється число енергетичних рівнів 3. Збільшується монотонно заряд ядра атома 4. Зменшується радіус атома 5. Збільшується електронегативність 6. Посилюються неметалічні властивості

Дружня порада для вчителя

Учні можуть відповісти, що у порядку зростання відносних атомних мас хімічних елементів. У такому разі, якщо вони самі не побачать виключень, то зверніть їх увагу, наприклад, на відносні атомні маси Аргону та Калію. 

Отже, хімічні елементи розміщені не у порядку зростання їх відносних атомних мас, а у порядку зростання заряду ядра атома. Отже, визначальною характеристикою атома є заряд його ядра.

Аналізуємо властивості металічних елементів та утворених ними простих речовин:

Металічні елементи	Метали (прості речовини)
1. Розташування у ПСХЕ – ліва частина таблиці від діагоналі B – At 2. Мають порівняно великі розміри атомів і віддалено розміщені валентні електрони  3. Число валентних електронів 1-3, які можуть віддавати 4. Виявляють відновні властивості	1. Мають металічні кристалічні ґратки  2. Мають металічний тип хімічного зв’язку 3. Мають спільні фізичні властивості: добру електро- і теплопровідність, металічний блиск, пластичність (ковкість), переважно високу твердість. 4. За нормальних умов перебувають у твердому агрегатному стані (крім ртуті)

Аналізуємо властивості неметалічних елементів та утворених ними простих речовин:

Неметалічні елементи	Неметали (прості речовини)
1. Розташування у ПСХЕ – права верхня частина від діагоналі B – At  2. Мають порівняно невеликі радіуси атомів 3. Легко приєднують електрони, виявляючи окисні властивості, оскільки до завершення електронного рівня їм не вистачає 1–4 електронів 4. Утворюють ковалентні зв’язки у сполуках з не-металами і йонні — у сполуках з металами	1. Мають ковалентний неполярний тип зв’язку 2. Тверді речовини-неметали мають два типи кристалічних ґраток:а) молекулярні (галогени, халькогени, інертні гази);б) атомні (алмаз, графіт, силіцій, бор тощо). 3. Відрізняються фізичними властивостями (агрегатним станом, температурою плавлення, кольором тощо)

---

Дружня порада для вчителя

Тривалість: 18хв.

Учні практикуються порівнювати радіуси атомів. 

Вчаться оперувати поняттями вищий оксид, гідрид елемента. 

Проводять порівняння зміни металічних/неметалічних властивостей елементів, основних/кислотних властивостей сполук, зміни температур кипіння/плавлення сполук, утворених елементами однієї групи.

1. У фрагменті таблиці хімічних елементів наведено радіуси атомів (r), нм (1∙10^-9м). Користуючись наведеними даними знайдіть закономірності у зміні радіуса атомів вздовж періоду (з ліва на право) і вздовж групи (з верху до низу):

Li 0,159	Be 0,104	B 0,077	C 0,06	N 0,049	O 0,048	F 0,036	Ne 0,032
Na 0,171	Mg 0,145	Al 0,118	Si 0,107	P 0,092	S 0,081	Cl 0,072	Ar 0,066
K 0,216	Ca 0,169	Ga 0,125	Ge 0,109	As 0,1	Se 0,092	Br 0,085	Kr 0,079

На основі встановленої закономірності, з’ясуйте знак (більше/менше):

r(Na) … r(Cs); r(Sr) … r(In); r(As) … r(Sb); r(Sn) … r(I); r(Cl) … r(Br) … r(I); r(As) … r(Bi); r(B) … r(Ga) … r(In); r(Li) … r(I); r(Ca) … r(Xe); r(Br) … r(Ca); r(Ra) … r(K); r(Si) … r(Cs); r(In) … r(Kr); r(Sb) … r(Cs); r(Te) … r(In); r(I) … r(Sn); r(Sn) … r(Ar); r(K) … r(Kr).

2. Вищий оксид елемента Х складу Х₂О₃ має відносну молекулярну масу 70. Встановіть Х та запишіть електронну конфігурацію частинки Х⁺³.
3. Встановіть формульну одиницю гідроксиду елементу R, вищий оксид якого має склад R₂О₅, а гідрид RН₃ з масовою часткою R в гідриді 82,35%. Який характер оксиду?
4. Розмістіть елементи в порядку посилення металічних властивостей атомів: Цезій, Барій, Германій, Стронцій, Кальцій.
5. Який гідроксид виявляє більш сильні основні властивості: Ca(OH)₂ або Ba(OH)₂; NaOH або КОН. Відповідь обґрунтуйте.
6. Відомо температури кипіння (t кип) та плавлення (t пл) бінарних гідридів сполук 16(VI) групи:

Сполука	H2O	H2S	H2Se	H2Te
t кип, °C	0,0	-85,54	-65,72	-51,0
t пл, °C	100	-60,35	-41,5	-1,8

Побудуйте графіки залежності протонного числа халькогенів і t_кип  та t_пл. На основі будови молекул спробуйте пояснити аномальний хід графіків. Спрогнозуйте температури кипіння і плавлення для H₂Po.

---

Дружня порада для вчителя

Тривалість: до 4 хв. 

Учні записують два правдиві твердження щодо періодичної таблиці та одне – хибне. По черзі демонструють один одному у парі аркуш із написаним твердженням. Завдання однокласника/однокласниці відповісти правда це чи хиба. 

За потреби вчитель може повернутися до проблемного питання, заданого на початку уроку.

Придумайте 2 правдиві факти і 1 хибний щодо періодичної таблиці, запишіть їх на окремих аркушах. У парах продемонструйте одне одному по черзі факт, записаний на аркуші та вислухайте думку однокласника/однокласниці. Обговоріть правда це чи хиба, у випадку сумнівів – покличте вчителя. 

---

Дружня порада для вчителя

Завдання передбачає, що учні опрацюють різні джерела інформації, зрозуміють внесок учених у розвиток уявлень щодо систематизації відомостей про хімічні елементи, дізнаються про наукові пошуки істини та важливість вмінь прогнозувати і передбачати властивості на основі виявлених закономірностей та спостережень.

Скласти візуальну хронологію розвитку уявлень та ідей щодо створення періодичної таблиці хімічних елементів. Завдання: побудувати пряму, на якій відзначити роки, прізвища вчених, короткий опис ідеї, може бути малюнок (вклеєна роздруківка) щодо різних етапів становлення періодичної таблиці (до сьогодення). 

Урок 14. Періодичний закон і періодична система хімічних елементів. Залежність властивостей елементів та їхніх сполук від положення у періодичній таблиці

Робочий аркуш учнівства

---

Мета уроку: навчитися користуватися різними варіантами періодичної таблиці хімічних елементів, аналізувати закономірності зміни властивостей хімічних елементів, використовуючи періодичну таблицю, прогнозувати властивості сполук хімічних елементів.

Очікувані результати для учнівства:

Ключові слова

• періодична таблиця хімічних елементів
• властивості хімічних елементів та їх сполук

План уроку

1. Робота за картками, виготовленими учнями вдома (5 хв.).
2. Актуалізація опорних знань та вмінь (3 хв.).
3. Мотивація (3 хв.).
4. Пригадування основної інформації про періодичний закон і періодичну систему хімічних елементів. (12 хв.). 
5. Досліджуємо закономірності періодичної таблиці (18 хв.).
6. Рефлексія (4 хв.).

---

У групах учні працюють за виготовленими картками: увідповіднюють нуклід із його електронною конфігурацією (основний та збуджений стан), електронно-графічними формулами в основному та збудженому станах. Перевіряють чи нема помилок у виготовлених картках. 

---

Пригадуємо інформацію з попередніх класів, тем, виконуючи інтерактивну вправу: https://learningapps.org/display?v=putokx02a19

---

Поміркуйте, що із надбань людства і науки варто було б залишити у спадок наступним поколінням, якщо раптом все на планеті Земля щезне в одну мить?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

---

Розглянемо довгий, напівдовгий та короткий варіанти періодичної таблиці хімічних елементів

Чи помітили ви у якому порядку розміщені хімічні елементи у періодичній таблиці?

Чи є певні відхилення у побаченій вами закономірності розміщення хімічних елементів? Якщо так, то наведіть приклади.

Що є визначальною характеристикою атома хімічного елемента? 

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Пригадаємо (або сформулюємо) періодичний закон:

Формулювання Д.І. Менделєєва	Сучасне формулювання
Властивості простих тіл, а також форми і властивості сполук елементів перебувають у періодичній залежності від величин атомних мас елементів	Властивості елементів перебувають у періодичній залежності від заряду атомного ядра

Періодичність змін властивостей хімічних елементів у групі та періоді Періодичної таблиці:

У групах зверху униз	1. Число валентних електронів не змінюється  2. Число енергетичних рівнів збільшується 3. Збільшується стрибкоподібно заряд ядра атома 4. Збільшується радіус атома 5. Зменшується сила притягання електронів до ядра 6. Збільшується здатність віддавати електрони 7. Послаблюється електронегативність8. Посилюються металічні властивості
У періодах зліва направо	1. Збільшується число валентних електронів  2. Не змінюється число енергетичних рівнів 3. Збільшується монотонно заряд ядра атома 4. Зменшується радіус атома 5. Збільшується електронегативність 6. Посилюються неметалічні властивості

Аналізуємо властивості металічних елементів та утворених ними простих речовин:

Металічні елементи	Метали (прості речовини)
1. Розташування у ПСХЕ – ліва частина таблиці від діагоналі B – At 2. Мають порівняно великі розміри атомів і віддалено розміщені валентні електрони  3. Число валентних електронів 1-3, які можуть віддавати 4. Виявляють відновні властивості	1. Мають металічні кристалічні ґратки  2. Мають металічний тип хімічного зв’язку 3. Мають спільні фізичні властивості: добру електро- і теплопровідність, металічний блиск, пластичність (ковкість), переважно високу твердість. 4. За нормальних умов перебувають у твердому агрегатному стані (крім ртуті)

Аналізуємо властивості неметалічних елементів та утворених ними простих речовин:

Неметалічні елементи	Неметали (прості речовини)
1. Розташування у ПСХЕ – права верхня частина від діагоналі B – At  2. Мають порівняно невеликі радіуси атомів 3. Легко приєднують електрони, виявляючи окисні властивості, оскільки до завершення електронного рівня їм не вистачає 1–4 електронів 4. Утворюють ковалентні зв’язки у сполуках з не-металами і йонні — у сполуках з металами	1. Мають ковалентний неполярний тип зв’язку 2. Тверді речовини-неметали мають два типи кристалічних ґраток:а) молекулярні (галогени, халькогени, інертні гази);б) атомні (алмаз, графіт, силіцій, бор тощо). 3. Відрізняються фізичними властивостями (агрегатним станом, температурою плавлення, кольором тощо)

---

1. У фрагменті таблиці хімічних елементів наведено радіуси атомів (r), нм (1∙10^-9м). Користуючись наведеними даними знайдіть закономірності у зміні радіуса атомів вздовж періоду (з ліва на право) і вздовж групи (з верху до низу):

Li 0,159	Be 0,104	B 0,077	C 0,06	N 0,049	O 0,048	F 0,036	Ne 0,032
Na 0,171	Mg 0,145	Al 0,118	Si 0,107	P 0,092	S 0,081	Cl 0,072	Ar 0,066
K 0,216	Ca 0,169	Ga 0,125	Ge 0,109	As 0,1	Se 0,092	Br 0,085	Kr 0,079

На основі встановленої закономірності, з’ясуйте знак (більше/менше):

r(Na) … r(Cs); r(Sr) … r(In); r(As) … r(Sb); r(Sn) … r(I); r(Cl) … r(Br) … r(I); r(As) … r(Bi); r(B) … r(Ga) … r(In); r(Li) … r(I); r(Ca) … r(Xe); r(Br) … r(Ca); r(Ra) … r(K); r(Si) … r(Cs); r(In) … r(Kr); r(Sb) … r(Cs); r(Te) … r(In); r(I) … r(Sn); r(Sn) … r(Ar); r(K) … r(Kr).

2. Вищий оксид елемента Х складу Х₂О₃ має відносну молекулярну масу 70. Встановіть Х та запишіть електронну конфігурацію частинки Х⁺³.
3. Встановіть формульну одиницю гідроксиду елементу R, вищий оксид якого має склад R₂О₅, а гідрид RН₃ з масовою часткою R в гідриді 82,35%. Який характер оксиду?
4. Розмістіть елементи в порядку посилення металічних властивостей атомів: Цезій, Барій, Германій, Стронцій, Кальцій.
5. Який гідроксид виявляє більш сильні основні властивості: Ca(OH)₂ або Ba(OH)₂; NaOH або КОН. Відповідь обґрунтуйте.
6. Відомо температури кипіння (t кип) та плавлення (t пл) бінарних гідридів сполук 16(VI) групи:

Сполука	H2O	H2S	H2Se	H2Te
t кип, °C	0,0	-85,54	-65,72	-51,0
t пл, °C	100	-60,35	-41,5	-1,8

Побудуйте графіки залежності протонного числа халькогенів і t_кип  та t_пл. На основі будови молекул спробуйте пояснити аномальний хід графіків. Спрогнозуйте температури кипіння і плавлення для H₂Po.

---

Придумайте 2 правдиві факти і 1 хибний щодо періодичної таблиці, запишіть їх на окремих аркушах. У парах продемонструйте одне одному по черзі факт, записаний на аркуші та вислухайте думку однокласника/однокласниці. Обговоріть правда це чи хиба, у випадку сумнівів – покличте вчителя. 

---

Скласти візуальну хронологію розвитку уявлень та ідей щодо створення періодичної таблиці хімічних елементів. Завдання: побудувати пряму, на якій відзначити роки, прізвища вчених, короткий опис ідеї, може бути малюнок (вклеєна роздруківка) щодо різних етапів становлення періодичної таблиці (до сьогодення).