Теоретическое обоснование. Теориодический закон Д.И. Менделеева был открыт в 1869г

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К лабораторным работам по дисциплине

«Геохимия»

Для студентов специальности

130304.65 «Геология нефти и газа»

Ставрополь, 2009

Составители:

Бедина Р.М.

Туманова Е.Ю.

Стерленко З.В.

Рецензент: Вобликов Б.Г

СОДЕРЖАНИЕ

Лабораторная работа 1 Химическая таблица Д. И. Менделеева и геохимические свойства элементов в земной коре Лабораторная работа 2 Виды и методы геохимического анализа   Лабораторная работа 3 Геохимические классификации химических элементов Лабораторная работа 4 Геохимические особенности поведения элементов в магматических процессах

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1

Химическая таблица Д. И. Менделеева и геохимические свойства элементов в земной коре

Цель и содержание. Закрепление знаний на тему "Периодическая система Д.И, Менделеева" и подготовка студентов к выполнению лабораторных работ по геохимической классификации химических элементов.

Теоретическое обоснование. Теориодический закон Д.И. Менделеева был открыт в 1869г.

Факт существования семейств сходных элементов поставил перед Д.И. Менделеевым задачу найти связь между элементами, даже относящиеся к разным семействам. За основу сравнения элементов Д.И. Менделеев принял их относительные атомные массы как "коренное" постоянное свойство их атомов.

Расположив все химические элементы в порядке возрастания относительных атомных масс, начиная с водорода – элемента с наименьшей атомной массой. Пронумеровав элементы в том порядке, в котором они разместились в ряду, каждый химический элемент получил свой номер, который назвали порядковым номером этого элемента.

Ряды элементов, в пределах которых свойства изменяются последовательно, как, например, ряд из восьми элементов от лития до неона или от натрия до аргона (начинающийся щелочным металлом и заканчивающийся инертным элементом), Менделеев назвал периодами. Периоды, в свою очередь, подразделяются на малые (первый, второй, третий) и большие (четвертый, пятый, шестой). Номер периода показывает, сколько электронных слоев имеют атомы элементов этого периода.

Разделив все элементы на периоды, и располагая один период под другим так, чтобы сходные по свойствам и типу образуемых соединений элементы приходились друг под другом, Менделеев составил таблицу, названную им периодической системой элементов по группам и рядам. Она состоит из десяти горизонтальных рядов и восьми вертикальных столбцов, или групп. В восьмом ряду после лантана идут четырнадцать элементов, называемых лантаноидами (или лантанидами), которые чрезвычайно сходны с лантаном и между собой. Ввиду этого сходства, обусловленного особенностью строения их атомов, лантаноиды обычно помещают вне общей таблицы, лишь в клетке для лантана их положение в системе. Десятый ряд, составляющий седьмой период, - пока незаконченный, - период, содержит девятнадцать элементов, из которых первый и последние тринадцать получены лишь сравнительно недавно искусственным путем. Следующие за актинием четырнадцать элементов сходны по строению их атомов с актинием: поэтому их под названием актиноиды (или актиниды) помещают, подобно лантаноидам, вне общей таблицы. Номер группы показывает количество свободных электронов на внешнем энергетическом уровне.

В рядах, например, от лития до неона одинаково изменяются свойства с возрастанием относительной атомной массы, а именно:

1) ослабляются металлические свойства;

2) усиливаются неметаллические свойства;

3) изменяются свойства соединений элементов: от основных через амфотерные к кислотным.

В периодах наблюдается обратная зависимость.

Начиная с четвертого периода каждую группу периодической системы можно разбить на две подгруппы: «четную», состоящую из элементов верхних рядов, и «нечетную», образованную элементами нижних рядов. Элементы малых периодов Менделеев назвал типическими. Типические элементы расположены в главной подгруппе, а другие, – элементы нечетных рядов, сдвинутые вправо, расположены в побочной подгруппе. У атомов элементов главных подгрупп число электронов в наружном электронном слое совпадает с номером группы. В каждой главной подгруппе с возрастанием порядкового номера элементов металлические свойства усиливаются, а неметаллические ослабевают.

Если наружный слой содержит наибольшее число электронов, какое может вместить, он называется завершенным, а если меньше – незавершенным. Распределение электронов в различных слоях атомов в сокращенном варианте показано в таблице 1.

Таблица1-Распределение электронов в различных оболочках атомов

Максимально возможное число электронов в каждом слое равно 2n², где n- номер оболочки, в К-оболочке – не больше 2, в L-оболочке не больше 8, в М-оболочке не больше 18 и т. д.

Состояние электронов в атоме можно представить в виде модели. Каждый электрон в атоме движется около ядра. Электроны, облака которых имеют шаровидную форму, как электронное облако атома водорода, называют s – электронами. Электроны, облака которых имеют форму вытянутой восьмерки, называются p – электронами. Электроны, облака которых имеют форму двух взаимно перпендикулярных восьмерок, называются d – электронами и т. д.

Таким образом, в периодической системе свойства элементов, их атомная масса, валентность, химический характер изменяются в известной последовательности, как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях. Место элемента в таблице определяется, следовательно, его свойствами, и, наоборот, каждому месту соответствуют элемент, обладающий определенной совокупностью свойств. Поэтому, зная положение элемента в таблице, можно довольно точно указать его свойства.

Аппаратура и материалы Таблицы, графики, рисунки.

Мероприятия по технике безопасности не предусматриваются

Методика и порядок выполнения работы

Задание.

В качестве объекта изучения избирается химический элемент системы Менделеева, который предлагается студенту.

По периодической системе Менделеева:

1.Охарактеризовать положение химического элемента в периодической системе Менделеева.(период, группа, подгруппа, атомный номер, атомный вес, электронная формула)

По справочнику по геохимии:

2. Дать характеристику ионного радиуса, потенциалов ионизации атомов и ионов, термические свойства элементов (температуры плавления, кипения, удельная теплоемкость.).

Используя таблицу Менделеева:

3.Дать характеристику 1.2.3 периодов.

4. Дать характеристику 4.5.6. периодов.

5. Какие элементы называются переходными и почему? Перечислите их.

Используя таблицы приложения справочника по геохимии:

6.Как изменяется ионный радиус элементов в направлениях:

а) слева на право - от натрия к аргону

б) сверху вниз - от углерода до свинца

в) по диагонали - от лития к рению.

Сделайте общий вывод – в каком направлении отмечается рост ионных радиусов и почему?

Содержание и форма отчета

Приведите цель работы, дайте краткое теоретическое обоснование, и приложите писменные ответы на предложенные задания.

При защите работы студент должен представить отчет о выполненнойработе, ответить на контрольные вопросы.

Вопросы для защиты работы

1. Дать характеристику ионного радиуса, потенциалов ионизации атомов и ионов, термические свойства элементов

2. Какие элементы называются переходными и почему?

3. Как изменяется ионный радиус элементов

Литература:[1. 2. 3]