Министерство образования и науки Российской Федерации
Вятский Государственный Университет
Естественно-географический факультет
РЕФЕРАТ
на тему: «Химия и периодическая система элементов»
Выполнил(а):
_______________
Проверил:
_______________
Киров 2014
Содержание:
Введение 3
1 Роль химии в промышленности и сельском хозяйстве 4
1.1 Использование минеральных удобрений 4
1.2 Роль регуляторов роста растений 5
1.3 Роль химии в животноводстве 6
2 Открытие периодического закона 7
3. Периодическая система элементов 8
Заключение 10
Список использованных источников: 11
Введение
Химия представляет собой естественную науку, которая изучает состав, свойства и превращения веществ, а также явления, которые сопровождают эти превращения. Как точная наука, химия зародилась еще во времена полного господства флогистонной теории. Более точное время ее возникновения, это середина 18 века, тот период, когда великим русским ученым был сформулирован закон сохранения веса. Ломоносов дает такое определение химии: «Химическая наука рассматривает свойства и изменения тел... состав тел... объясняет причину того, что с веществами при химических превращениях происходит». Более точное определение химии позднее дает другой русский ученый — Дмитрий Иванович Менделеев: «Химия — это учение об элементах и их соединениях».
Химия имеет прочную связь с такими естественными науками как: физика, биология, геология. Также химия имеет связь с различными отраслями науки и техники. Наиболее важные разделы в современной химии, это: неорганическая химия, органическая химия, химия полимеров, коллоидная химия, аналитическая химия и другие. Объект изучения химии — вещества. Они подразделяются на смеси и чистые вещества. Чистые вещества, в свою очередь, подразделяются на простые и сложные. Простых веществ науке известно более четырех сот, а сложных — во много раз больше: из них несколько сот тысяч относятся к неорганическим, и несколько миллионов к органическим.
Актуальность избранной темы реферата заключается в раскрытии темы величайшего достижения химической науки, основы современной химии — периодического закона и периодической системы элементов.
Цель данной работы — рассмотреть, какой ролью обладает химия в современном мире, и показать, как устроена период. система элементов . Для достижения поставленной цели необходимо ответить на следующие вопросы:
- Что изучает химия? Какова ее роль в промышленности с сельском хозяйстве? История открытия периодического закона Какова структура и основные особенности периодической системы элементов .
1 Роль химии в промышленности и сельском хозяйстве
С древних времен человек применяет химию в своей практической деятельности. Еще в древнем мире появились такие ремесла, основу которых составляют химические процессы: получение керамики, различных красителей, металлов, стекла. В настоящее время одной из крайне важных ролей обладают химические продукты и процессы для энергетики, которая используется энергию химических реакций. Для целей энергетики применяются различные продукты получившиеся от переработки нефти (бензин, керосин, мазут), торф, каменный и бурый уголь, сланцы. Исходя из факта уменьшения природных запасов нефти промышленность постепенно стала переходить на выработку синтетического топлива методом хим. переработки природного сырья и производственных отходов.
Становление и дальнейшее развитие множества отраслей промышленности имеет прочную связь с химической наукой. К примеру, наиболее крупные отрасли экономики, в которых активно используются химические продукты и процессы: металлургия, машиностроение, транспорт, пищевая промышленность, легкая промышленность, электроника, пром. строительных материалом и пр. Также во многих отраслях часто используются химические методы, к примеру, защита металлов от проявления коррозии и катализ (ускорение процессов). Помимо этого, химия имеет важное значение в развитии фармацевтической промышленности, т. к., основную долю всех лекарственных препаратов сегодня получают синтетическим путем.
Сельское хозяйство и наука химия неразрывно связаны. В с/х используются минеральные удобрения, регуляторы роста растений, средства защиты растений от различного вида вредителей, консерванты к кормам для животных и различные химические добавки. В результате применения хим. методов в сельском хозяйстве появились такие смежные науки, как например: агрохимия и биотехнология.
1.1 Использование минеральных удобрений
Повышение уровня плодородия почв напрямую зависит от использования минеральных удобрений в сочетании с системой агротехнических мероприятий. На сегодняшний день в общем балансе вносимых в почву подпиточных веществ на долю минеральных удобрений приходится около 62%. Конкретные минеральные удобрения используют исходя из уровня плодородия почвы, произрастающих ранее на этой почве культур и особенностей их сортов.
Основным удобрением в сельском хозяйстве служат минеральные удобрения, которые вносятся в строки в период сева и подкормки растений в период вегетации. При этом туки вносят в разные слои почвы и в разные периоды времени. Преследуя цель уменьшения потерь элемента азота в почве применяется ингибитор нитрификации — нитрапирин. В случае внесения повышенных доз туков он дает прирост в урожае сахарной свеклы на 9%, кукурузы на силос — на 15% (на примере хозяйств Богородчанского и Городенковского районов). Также в хозяйствах может использоваться значительная доля жидких удобрений, например, аммиака, который содержит в себе 82,3% вещества азота.
1.2 Роль регуляторов роста растений
Регуляторы роста растений представляют собой вещества, которые оказывают влияние на процессы роста и развития растений. В настоящее время регуляторы роста растений применяются в следующих основных областях:
- Возвращает к жизни ослабленные и омолаживает старые растения, за счет стимулирующего воздействия на побегообразование и корневую систему; Оказывает восстанавливающее действие на поврежденные растения после перенесенных стрессов, например, в следствии пересадки; Вызывает процесс раннего и обильного цветения, интенсивное окрашивание листьев за счет усиления синтеза хлорофилла и др. пигментов; Индуцирует высокую сопротивляемость к фитопатогенам различного вида вредителей, и неблагоприятным условиям выращивания; Вызывает нарастание вегетативной массы; Активизирует ферментативную и гормональную системы растения; и т. д.
Осуществление процесса стимуляции собственного иммунитета растений позволяет индуцировать у растений хорошую устойчивость к различным болезням грибного, бактериального и вирусного происхождения, и к другим неблагоприят. фкторам среды, например, к засухе, низко-и выскотемпературным стрессам.
Регуляторы роста дают возможность в серьезной степени уменьшить кратность обработки посевов фунгицидами во время вегетации. Вызывать дополнительный прирост необходимо благодаря внесению макро-и микроудобрений, результирующих продуктов микробиологического синтеза.
1.3 Роль химии в животноводстве
К основным щелочным макроэлементам относятся: кальций, натрий, калий, магний; а к кислотным: фосфор, сера, хлор.
- Кальций содержится в составе костей (97% от общего содержания в организме) в виде фосфорнокислых и углекислых солей. Кальций оказывает стимулирующее воздействие на деятельность сердца и участвует в процессе обеспечения сокращения мышц и циркуляции крови, активизирует некоторые ферменты, дает возможность вывода воды из организма. При недостатке кальция в организме происходит нарушение хода образования костей, сдерживание роста у молодняка; Калий находится в организме в составе хлористых, фосфорных, сернокислых и углекислых солей в клетках всех тканей. Самое большое его кол-во находится в мышцах, в сердце, мозге и эритроцитах крови. В случае недостатка этого элемента у животного происходит замедление роста, падение аппетита и уменьшение производительности; Магний входит в состав костей, мягкой ткани и клеточной ткани. Нехватка магния лучше всего проявляется в момент изгнания животных с пастбища, или при кормлении их силосом и корнеплодами. Фосфор у животных по большей части находится в костях (80%), и 20% - в мягких тканях и жидкостях организма. Он имеет важную роль во всех энергетических процессах, обмен фосфора прочно связан с обменом витамина D и элемента кальция. При недостатке фосфора у животных наблюдается ухудшение аппетита, снижение выработки молока, разрушение костей и зубов, спад производительности. Сера обладает большой роль в обмене веществ в организме животных, т. к. она входит в состав многих белков. Придефиците серы наблюдается анорексия, потеря веса, вялость. Натрий и хлор принимают участие в процессах поддержания кислотно-щелочного баланса, и осмотического равновесия в организме. Внеклеточные жидкости главным образом содержат ионы натрия и хлора. К признакам нехватки натрия относятся неспецифичные вкусовые извращения, снижение аппетита, замедление роста и снижение выработки молока.
2 Открытие периодического закона
После формирования химической науки понятия об атомах, начались попытки создания систематики химических элементов. Над этим крайне важным для химии вопросом работали многие ученые, начиная с Доберейнера (1817 год). Успехом в этом исследовании увенчались лишь попытки русского ученого Дмитрия Ивановича Менделеева. Работы его предшественников отличались от его исследования тем, что у них отсутствовало главное — единое теоретическое обобщение.
Первый вариант периодической таблицы был опубликован в 1869 году. В качестве основной характеристики атома при построении периодической системы была принята его атомная масса. Открытый закон назвал «законом периодичности» и сформулировал его следующим образом: «Свойства простых тел, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины атомных весов элементов». В соответствии с данным законом впоследствии была составлена периодическая система элементов. Весь ряд элементов, расположенных в порядке возрастания атомных масс, Д. Менделеев разбивает на периоды. Внутри каждого из периодов закономерно изменяются свойства элементов, например, от щелочного металла до галогена.
Периодическая система элементов представляет собой графическое (табличное) изображение периодического закона. Группы периодической системы объединяют элементы по признаку химического сходства. Из них восьмая включает в себя инертные газы, а триады содержат только элементы, относящиеся к большим периодам. В каждой из остальных групп за относящимися к малым периодам элементами следует две подгруппы элементов больших периодов. Дмитрий Менделеев до конца жизни работал над усовершенствованием период. системой элементов. Исходя из период. закона и периодической системы элементов Менделеев заключил о существовании новых и не открытых в то время элементов; св-ва 3-х из них он подробнейшим образом описал и дал им условные названия: экабор, экаалюминий, экасилиций. Характеристики каждого из элементов Менделеев определял, руководствуясь свойствами атомоаналогов (так он именовал элементы, которые окружали данный элемент в период. системе). К примеру, атомная масса элемента магний вычислялась как средний арифметический коэффициент атомных масс атомоаналогов:
Такие несложные приемы использовал при определении физических свойств.
3. Периодическая система элементов
На сегодняшний день существует более 500 вариантов изображений периодической системы. Короткий вариант системы слагается из периодов, рядов и групп. По горизонтали располагаются 7 периодов, 3 из которых — малые, а 4 — большие. В 1-ом периоде располагаются 2 элемента, во 2-ом и 3-ем по 8 элементов, в 4-ом и 5-ом — по 18 элементов, в 6-м — по 32, в 7-ом — по 21. Каждый из периодов, исключая первый, начинается с щелочного металла и заканчивается благородным газом. Элементы период. системы пронумерованы в таком порядке, в котором они следуют друг за другом. Химические элементы 2-го и 3-го периодов назвал типическими. Их свойства меняются от типичного металла до благородного газа. Закономерно изменяются в периодах и формы соединений элементов. Система имеет 10 рядов, каждый малый период состоит из 1-го ряда, каждый большой период — из двух рядов: четного (верхнего) и нечетного (нижнего). В четных рядах больших периодов (4, 6, 8, 10) располагаются одни металлы, и св-ва элементов в ряду слева направо изменяются слабо. В нечетных рядах больших периодов (5, 7, 9) свойства элементов в ряду слева направо изменяются как у типических элементов. Главным признаком, по которому элементы больших периодов разделены на 2 ряда, является их степень окисления. В 6-ом периоде вслед за ланталом расходятся 14 элементов с порядковыми номерами 58-71, называемые лантаноидами. Химические характеристики лантаноидов очень сходны, к примеру, все они являются реакционно-способными металлами, реагирующими с водой с последующим образованием гидроксида и водорода. В 7-ом периоде 14 элементов с порядковыми номерами 90-103 составляют семейство актиноидов.
По вертикали в период. системе расположено 8 групп. Номер группы связан со степенью окисления элементов, проявляемый ими в соединениях. Каждая группа делится в свою очередь на 2 подгруппы — главную и побочную, что подчеркивается смещением одних вправо, в других влево. Химические свойства элементов главных и побочных подгрупп сильно различаются. Например, в VII группе главную подгруппу составляют неметаллы F, Cl, Br, I, At, побочную — металлы Mn, Te, Re. Таким образом, подгруппы объединяют наиболее сходные между собой элементы. Все элементы, кроме гелия, неона и аргона, образуют кислородные соединения. Элементы главных подгрупп, начиная с IV группы, образуют газообразные водородные соединения. Длинная форма период. системы элементов также содержит 7 периодов и 18 групп.
Ниже приведён длинный вариант (длиннопериодная форма), утверждённый Международным союзом теоретической и прикладной химии (IUPAC) в качестве основного.
Заключение
Сущность открытия Менделеева заключалась в том, что с ростом атомной массы химических элементов их свойства меняются не монотонно, а периодически. После определённого количества разных по свойствам элементов, расположенных по возрастанию атомного веса, свойства начинают повторяться. Например, натрий похож на калий, фтор похож на хлор, а золото похоже на серебро и медь. Разумеется, свойства не повторяются в точности, к ним добавляются и изменения.
В данной работе был раскрыт ряд вопросов, касающихся химической науки и ее основы — периодического закона и периодической системы элементов . Была показана роль химии в промышленности и в сельском хозяйстве (применение минеральных удобрений, регуляторов роста растений, роль химии в животноводстве)
