Періодична система Менделєєва: схожі властивості елементів головної групи на прикладі групи 2

Дослідження деяких властивостей хімічного елемента

Хімічні елементи можуть бути згруповані разом завдяки їхнім схожим властивостям, характерним для елементів у групі. Ці елементи розташовані в періодичній таблиці по горизонталі в групах. Ця класифікація має важливе значення: за властивостями попередніх членів групи можна передбачити основні властивості наступних елементів у групі.

У цьому експерименті досліджуються властивості елементів магнію та кальцію і доводиться, що елементи однієї й тієї самої групи мають однакові хімічні властивості.

попередні знання

• Кожен хімічний елемент має характерні властивості. Елементи зі схожими властивостями можна об'єднати в групи в періодичній таблиці елементів.
• Учні мають бути знайомі з основними закономірностями періодичної таблиці, такі як збільшення маси в межах групи, та загальними тенденціями в характері зміни окисних потенціалів простих речовин залежно від атомного номера елемента.

Принцип

• Експериментально визначені властивості магнію і кальцію дуже схожі, оскільки вони мають подібну атомну структуру. Тому обидва елементи віднесені до другої групи періодичноїсистеми Менделєєва.
• Це стосується не тільки магнію і кальцію, всі елементи в одній групі мають подібні властивості і подібну атомну структуру.

Мета навчання

Завдання

• Досліджувані властивості магнію і кальцію дуже ідентичні, а елементи мають схожу атомну структуру і тому можуть бути віднесені до однієї групи в періодичній системі Менделєєва.
• Оскільки реакції, проведені в цьому експерименті, протікають швидше з кальцієм, ніж з магнієм, атомна маса впливає на швидкість реакції.

• Елементи магній і кальцій досліджуються на предмет їхніх властивостей. Для цього їх нагрівають над газовим пальником. Учні мають оцінити та порівняти швидкість реакції та отримані результати. Крім того, досліджується вплив елементів на індикатор фенолфталеїну та виділяється газоподібний водень.
• Після цього учні мають зробити обґрунтовані припущення щодо того, як ці реакції можуть відбуватися з елементом стронцієм.

• Під час нагрівання магнію і кальцію, серед іншого, виділяється багато енергії у вигляді світла. Не дивіться прямо в полум'я!
• Одягніть захисні окуляри!
• Водень реагує вибухонебезпечно!
• Перед використанням газового пальника всі потенційні джерела займання мають бути видалені!
• До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів під час викладання природничих наук.
• Правила роботи з небезпечними хімічними речовинами наведено у відповідних паспортах безпеки.

Періодична таблиця елементів як структурний елемент для розуміння хімічних речовин

У 1869 року два хіміки Дмитро Менделєєв і Лотар Мейєр розробили Періодичну систему елементів (ПСЕ). Те, що багатьом учням здається заплутаним і нудним набором літер, насправді є впорядкованою системою класифікації всіх відомих хімічних елементів. Вона передбачає розподіл елементів на групи. Хоча кожен елемент має специфічні властивості, різні елементи часто схожі за своїми властивостями та атомною будовою і тому можуть бути віднесені до однієї групи. Періодична таблиця хімічних елементів також показує різні тенденції в структурі та поведінці хімічних елементів і, таким чином, служить орієнтиром для кожного хіміка.

У цьому експерименті учні досліджують властивості магнію та кальцію.

• Нагрійте магній і кальцій, додайте їх до розчину фенолфталеїну і отримайте газ.
• Запишіть свої спостереження, отримані під час нагрівання обох металів і порівняйте в таблиці властивості до та після нагрівання хімічних речовин.
• Запишіть свої спостереження за реакцією металів у воді, поясніть, які реакції відбулися, і порівняйте ці два метали.
• Зробіть припущення про співставні (подібні) властивості елемента стронцію.

Порядок розташування магнію та кальцію в періодичній таблиці.

• Зберіть хімічний штатив з основи штатива і штативного стрижня, як показано на рисунках угорі ліворуч і праворуч.
• Прикріпіть до штативного стрижня кільце штатива (рис. внизу ліворуч) і помістіть на нього дротяну сітку (рис. внизу праворуч).
• Перевірте штатив на міцність і стійкість.
• Завжди встановлюйте штатив тільки на рівній поверхні.

• Розташуйте установку в центрі робочого місця і помістіть пальник під кільце на штативі. Відрегулюйте висоту таким чином, щоб гаряча зона полум'я пальника досягала дротяної сітки.
• Перед використанням газового пальника усуньте всі потенційні джерела займання.
• Помістіть чотири пробірки в штатив для пробірок (рис. ліворуч).
• Встановлюйте штатив для пробірок тільки на рівну поверхню.

• Покладіть кілька маленьких шматочків магнієвої стрічки в одну порцелянову випарну чашку (рис. зверху ліворуч), а в іншу - зерна кальцію на кінчику шпателя. Подивіться на метали і зверніть увагу на їхній зовнішній вигляд.
• Помістіть випарну чашку зі шматочками магнію на дротяну сітку (рис. вгорі праворуч), увімкніть пальник і нагрійте цю чашку знизу. Увага! Метал вступить в реакцію лише через деякий час, але він буде дуже бурхливо реагувати!
• Після короткого охолодження дістаньте випарну чашку з дротяної сітки за допомогою тигельних щипців і помістіть її на стіл так, щоб це не заважало проведенню решти експерименту. Тепер нагрійте випарну чашку з зернами кальцію в такий самий спосіб.

• Заповніть пробірку наполовину водою (рис. вгорі ліворуч), помістіть її назад у штатив для пробірок (рис. вгорі праворуч).
• Додайте в пробірку 5 крапель фенолфталеїну за допомогою піпетки (мал. унизу ліворуч), а потім зерна кальцію на половині кінчика шпателя (мал. праворуч унизу).
• Візьміть шматок магнієвої стрічки і покладіть його в другу пробірку, наповнену також наполовину водою і фенолфталеїном (див. вище).

• Наповніть пластмасову ванночку наполовину водою (рис. вище).
• Потім повністю заповніть водою дві невикористані пробірки.
• Помістіть ці пробірки в ванночку у перевернутому вигляді так, щоб вода не витікала (притисніть великим пальцем!) ( рис. нижче).
• Працюйте дуже обережно, щоб вода не витікала. За необхідності зверніться за допомогою до викладача.

Запишіть свої спостереження під час нагрівання металів!

Властивості металів перед нагріванням

Властивості металів після нагрівання

Сформулюйте обґрунтоване припущення, чи має елемент стронцій подібні властивості і чим можуть відрізнятися реакції магнію та кальцію!