Параллели между двумя ведущими теориями химии - Периодическим законом и Периодической системой химических элементов Д.И. Менделеева и теорией химического строения органических соединений А.М. Бутлерова

Тарасова Нелли Степановна, учитель химии

Статья отнесена к разделам: Преподавание химии | Внеклассная работа

Цели:

• Сравнить жизнь и деятельность двух великих русских ученых и найти общее в судьбе, научных теориях, значении для науки
• Почувствовать гордость за нашу Русскую землю, подаривших миру этих великих людей.
• Развитие исследовательских навыков, творческих способностей.

А.М. Бутлеров – один из величайших русских ученых, он русский и по ученому образованию, и по оригинальности трудов.

(Д.И.Менделеев)

“… я люблю свою страну, как мать, а свою науку – как дух, который благословляет, освещает и объединяет все народы для блага и мирного развития духовных и материальных богатств”.

(Д.И.Менделеев)

При изучении этого раздела мы с учащимися выбрали форму защиты учебных проектов.

Защита учебного проекта включает в себя написание реферата и его презентацию другим участникам.

Подготовка конференции включала несколько этапов:

1. Выбор темы учебного проекта.
2. Написание реферата.
3. Защита проекта.

Темы рефератов:

• Дмитрий Иванович Менделеев – гениальный русский химик.
• Александр Михайлович Бутлеров – величайший русский ученый.

Литература:

1. Гроссе Э. Химия для любознательных. 1987 г.
2. Тищенко В.Е., Младенцев М.Н. Дмитрий Иванович Менделеев, его жизнь и деятельность (Университетский период) 1861-1890 М. 1993 г.
3. Дмитриев И.С. “Особая миссия Менделеева – Аргументы и факты, Санкт-Петербургский университет” 1996 г.
4. Стариков В.И. “Д.И. Менделеев” 1984 г. Свердловск.
5. Макареня А.А. “Менделеев в Петербурге” Лениздат. 1982 г.

На первом этапе подготовки учащимся дается примерный перечень тем для работы:

• Годы жизни. Место рождения. Семья. Увлечение.
• Личностные качества.
• Совместная деятельность
• Предпосылки.
• История открытия.
• Научные теории
• Триумф.
• Основные направления развития двух теорий.
• Философские законы развития.
• Значение

П этап – этап самостоятельной работы учащихся с учебником и дополнительной литературой.

Ш этап – обмен информацией, запись учащимися основного содержания в тетрадь.

Годы жизни. Место рождения Семья. Увлечения.

Бутлеров Александр Михайлович 1828-1886 гг.

Менделеев Дмитрий Иванович 1834-1907 гг

Выступления учащихся в тезисах:

Бутлеров А.М. – родился 15 сентября 1828 г. в городе Чистоноле Казанской губернии. Отец Бутлерова, Михаил Васильевич, участник Отечественной войны 1812 года, после отставки в чине подполковника жил в родовом селе Бутлеровка; мать Софья Александровна, скончалась в 19 лет, через несколько дней после рождения сына. Воспитанный отцом, человеком образованным, Саша во всем хотел походить на него.

Учился Бутлеров в частном пансионе, потом в первой Казанской гимназии. В 10 лет хорошо владел французским и немецким языками, занимался химическими опытами (один из них закончился взрывом, и преподаватели пансиона отправили провинившегося в карцер, повесив ему на грудь дощечку с надписью “великий химик”, собирал коллекции растений и насекомых.

В 1846 г. Александр заболел тифом и чудом выжил, а вот заразившийся от него отец скончался. Бутлерову было 18 лет, учился он на естественном отделении Казанского университета.

Менделеев Д.И . – родился в Сибири, в городе Тобольске. 8 февраля 1834 года семнадцатым и последним ребенком в семье Ивана Павловича Минделеева, директора Тобольской гимназии. В том же году отец Д.И. Минделеева ослеп. Когда Дмитрию было 13 лет – умер отец и все заботы о семье перешли к матери, Марии Дмитриевне, женщине выдающегося ума и энергии. Она успевала одновременно вести небольшой стеклянный завод и заботиться о детях, которым дала прекрасное по тому времени образование. Она умерла в 1850 г. Менделеев сохранил до конца своих дней благодарную о ней память.

Учился Д.И. Менделеев в Главном педагогическом институте в Петербурге у выдающихся учителей, умевших вызвать глубокий интерес к науке. Это были лучшие научные силы, того времени, академики и профессора Петербургского университета, такие, как математик М.В. Остроградский, физик Э.Х. Ленц, химик А.А. Воскресенский.

В 23 года от роду Д.И. Менделеев защитил диссертацию на степень магистра и стал доцентом Петербургского университета, где читал сначала неорганическую, а затем органическую химию.

В 1865 году он защитил диссертацию “О соединении спирта с водой” на степень доктора химии и через два года становится во главе кафедры неорганической (общей) химии.

Личностные качества.

А.М. Бутлерова

По свидетельству современников, Бутлеров был одним из лучших лекторов своего времени: он безраздельно владел аудиторией благодаря ясности и строгости изложения, которые сочетались у него с образностью языка.

Умение отдыхать – и в студенческие и в зрелые годы помогало Александру Михайловичу самозабвенно работать.

Общительный и дружелюбный, готовый к шутке и спору, скромный и трудолюбивый – таким запомнили Бутлерова многочисленные друзья, коллеги и ученики.

Д.И.Менделеева

Д.И. Менделеев обладал удивительно ясным химическим мышлением, он всегда ясно представлял конечные цели своей творческой работы: предвидение и пользу.

Это был могучий человек, потому что сделанное им под силу только гиганту, благодаря крепости духа, уверенности в том, что дело его необходимо.

Д.И. Менделеев – настоящий патриот. Это человек, любящий свою родину, страну, где родился. Он своей работой, всей своей жизнью способствовал благу и процветанию своей родины. Дмитрий Иванович – классический пример патриота России.

Обоих ученых отличали от других химиков:

• Энциклопедичность химических знаний;
• Умение анализировать и обобщать факты;
• Научное прогнозирование;
• Русский менталитет и русский патриотизм.

Совместная деятельность.

Весной 1868 г. по инициативе знаменитого химика Менделеева Александра Михайловича Бутлерова пригласили в Петербургский университет, где он начал читать лекции и получил возможность организовать частную химическую лабораторию. Бутлеров разработал новую методику обучения студентов, предложив ныне повсеместно принятый лабораторный практикум.

Сохранились сведения о совместной преподавательской работе Бутлерова и Менделеева на кафедре химии Петербургского университета:

- неоднократно Д.И. Менделеев и А.М. Бутлеров принимали вместе экзамены по химии.

- совместно участвовали в работе совета по защите диссертаций.

- в их отношениях была и взаимная поддержка и практика заблуждений.

В 1861 г. Бутлеров излагает свою теорию строения органических соединений, и, любопытное совпадение

- в том же году Менделеев публикует две работы, целиком посвященные органической химии. Выходит его учебник “Органическая химия”, через два года появляется второе издание. За свой труд Д.И. Менделеев удостаивается Демидовской премии – высшей научной награды России того времени.

Предпосылки периодического закона:

Ко времени открытия Периодического закона было известно 63 элемента и описаны свойства их многочисленных соединений.

Работы ученых – предшественников Д.И. Менделеева: классификация Берцелиуса, триады Деберейнера, спираль Шанкуртуа, октавы Ньюлендса, таблица Мейера.

Съезд химиков в Карлсруэ, когда окончательно утвердилось атомно-молекулярное учение.

Предпосылки теории химического строения:

Известны сотни тысяч органических соединений, состоящих из углерода, водорода, кислорода, реже – азота, фосфора и серы.

Работы предшественников А.М. Бутлерова: введение термина радикал и теории радикалов; теория типов; введение термина “изометрия”; Франкланд и Кекуле утвердили понятие о валентности элементов; Кекуле развил представление о четырех-валентности углерода; Канницаро уточнил атомные и молекулярные массы.

Оба признавали заслуги Берцелиуса как разработчика первооснов классификации.

История открытия Периодического закона и теории строения.

Д.И. Менделеев и А.М. Бутлеров обобщили накопленный фактологический материал и дополнив его, положили в основу своих трудов.

Обе работы похожи тем, что авторство их неоднократно приписывалось западным химикам.

Однако Д.И. Менделеев расположил элементы в ряд по возрастанию атомного веса.

Главная особенность таблицы Д.И. Менделеева в том, что в вертикальных рядах размещены химически сходные элементы: литий и натрий, бериллий и магний, фтор и хлор, кислород и сера. При таком расположении ясно проявилась периодичность свойств у химических элементов. Так было сделано величайшее открытие эпохи.

Научные теории:

Теория периодичности.

Периодический закон и периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева.

Теория строения.

Теория строения органических соединений А.М. Бутлерова.

Обе ведущие теории современной химии были созданы великими русскими учеными и составляют вклад отечественной химии в мировую химическую науку. Обе теории прошли испытание временем и блестяще его выдержали, развиваясь и обогащаясь современными открытиями в химии.

Д.И. Менделеев предсказывает, описывает и указывает пути открытия еще неизвестных науке галлия, скандия и германия, назвав их экабор, экаалюминий, экасилиций.

Менее чем через шесть лет предсказания Д.И. Менделеева подтвердились. Жизнь продолжала проверять менделеевский закон на прочность.

Триумф.

Наконец пришло время триумфа. В 1875 г. был открыт галлий, 1879 г. – скандий, 1886 г. – германий. Существование в природе более 10 элементов предсказал Д.И. Менделеев.

Триумфом теории химического строения органических соединений Бутлерова явилось правильное объяснение на основе этой теории явлений изометрии.

В 1864-1866 годах выходит из печати тремя выпусками книга Бутлерова “Введение к полному изучению органической химии”. Этот вдохновенный труд был откровением Бутлерова – химика экспериментатора и философа, перестроившего весь накопленный наукой материал по принципу химического строения.

Книга Бутлерова вызвала настоящую революцию в химической науке. Она стала путеводной звездой в громадном большинстве исследований в области органической химии. Вышли издания почти на всех европейских языках.

Основные направления развития двух теорий :

Развитие обоих теорий происходит по философским законам (по спирали): формулировки положений корректируются в связи с новейшими научными открытиями, однако суть их остается прежней.

Философские законы развития:

Свойства химических элементов зависят от:

- их относительных масс,

- зарядов их атомных ядер;

- периодичности в изменении внешних электронных слоев атомов;

Свойства органических веществ зависят от:

- их химического строения,

- их пространственного строения,

- их электронного строения.

Значение:

Периодический закон оказался могучим научным орудием исследования, т.к. все дальнейшие поиски элементов осуществлялись с помощь этого закона.

Периодический закон является всеобщим законом природы, т.к. все физические и химические свойства вещества определяются строением атомов.

Созданная Д.И. Менделеевым на основе периодического закона периодическая система химических элементов играет роль путеводной звезды в развитии химии, физики и всего естествознания.

Последующее развитие атомной физики, открытие строения атомов позволили раскрыть причины периодичности в свойствах химических элементов, открытой Д.И. Менделеевым.

Создание теории химического строения органических веществ сыграло важнейшую роль в развитии органической химии. Из науки описательной она превращается в науку созидательную, синтезирующую, появилась возможность судить о взаимном влиянии атомов в молекулах различных веществ.

Теория химического строения создала предпосылки для объяснения и прогнозирования различных видов изомерии органических молекул, а также направлений и механизмов протекания химических реакций.

На основе этой теории химики создают вещества, которые заменяют природные, а иногда и превосходят по свойствам (каучуки, пластмассы, красители).

В обеих теориях так много общего в путях их становления, направлениях развития, общее в прогностической роли, общенаучном значении.

Завещание Д.И. Менделеева.

“Периодическому закону будущее не грозит разрушением, а лишь развитие и надстройки обещаются”.

Завещание А.М.Бутлерова.

“… когда мы будем знать ближе натуру химической энергии, самый род атомного движения – когда законы механики получат и здесь приложение, тогда учение о химическом строении падет, … чтобы войти в низменном виде в круг новых, более широких воззрений.”

“Менделеев и Бутлеров! Это два титана, которые держат на своих плечах восточный портал всемирного интернационального здания химии” - так высоко оценил заслуги ученых академик А.Е. Арбузов на Менделеевском съезде проходившем в Казани в 1928 году.

Итак рассмотрены все вопросы плана. В тетрадях у учащихся записана важнейшая информация по данной теме.

Много дополнительной информации они услышали.

Проведение научно-практической конференции, посвященной изучению жизни и деятельности, выдающихся русских ученых Дмитрия Ивановича Менделеева и Александра Михайловича Бутлерова воспитывает у учащихся чувство гордости за свою страну и развивает интерес к изучаемому предмету