Урок 29. «Новая система химической философии» Д. Дальтона
Предмет: Естествознание, 10 класс

Конспект урока

Естествознание, 10 класс

Урок 29. «Новая система химической философии» Д. Дальтона

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме: Чем отличается атомная теория Д. Дальтона от предшествующих ей вариантов атомистики? Что понимал Д.Дальтон под «относительным атомным весом», какому современному понятию соответствует содержание данного термина? Какое влияние на последующее развитие естествознания оказали работы Дальтона?

Глоссарий по теме:

Химический элемент – совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра.

Атом – мельчайшая частица химического элемента, стоящая из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженной электронной оболочки.

Молекула – мельчайшая частица вещества, обладающая его химическими свойствами.

Относительная атомная масса – отношение массы атома данного элемента к одной атомной единице массы. 1 атомная единица массы (а.е.м.) составляет 1/12 массы атома углерода 12С (1,66∙10-27 кг).

Стехиометрия (от греч. stoicheion – первоначало, элемент; metreo – измеряю) – система законов, правил и терминов, обосновывающих расчёты состава веществ и количественных соотношений между массами (объемами) веществ в химических реакциях.

Основная и дополнительная литература по теме урока:

1.	Естествознание. 10 класс: учебник для общеобразоват. организаций: базовый уровень / И.Ю. Алексашина, К.В. Галактионов, И.С. Дмитриев, А.В. Ляпцев и др. / под ред. И.Ю. Алексашиной. – 3-е изд. – М.: Просвещение, 2017. – С. 137-139.

2. Савинкина Е.В. История химии. Элективный курс: Учебное пособие / Е.В. Савинкина, Г.П. Логинов, С.С. Плоткин. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. – С. 35-44.

3. Энциклопедия для детей. Том 17. Химия / Глав. ред. В.А. Володин. – М.: Аванта+, 2000. – С. 27-28.

Открытые электронные ресурсы по теме урока:

Левченков С.И. Период количественных законов // Краткий очерк истории химии: Учебное пособие для студентов химфака РГУ. URL:

http://www.physchem.chimfak.rsu.ru/Source/History/Sketch_4.html

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Использование количественных методов изучения веществ приводит к ряду важных открытий: закон сохранения массы, закон постоянства состава вещества, закон кратных отношений, закон объемных отношений и др. Так, ещё в конце XVIII века немецкий химик Иеремия Вениамин Рихтер (1762 – 1807) ввёл понятие стехиометрии и показал, что элементы соединяются в определенных соотношениях. В начале XIX века французский учёный Джозеф Луи Пруст (1754 – 1826) на основе количественных исследований состава множества природных и синтетических веществ открывает закон постоянства состава вещества. Количественно исследуя составы многих веществ, английский физик и химик Джон Дальтон (1766 – 1844) формулирует закон кратных отношений. В ходе измерений объемов различных газов и продуктов их взаимодействия французский физик и химик Жозеф Луи Гей-Люссак (1778 – 1850) открывает закон объёмных отношений. В начале XIX века итальянский учёный Амедео Авогадро (1776 – 1856) формулирует закон о постоянстве числа молекул, содержащихся в одинаковых объемах разных газов. Все эти открытия основывались на представлениях о дискретном строении вещества и существовании в природе конечного числа элементов, обладающих определённым набором свойств, которые можно определить химическим путем.

Следует сказать, что к началу XIX века объяснение строения и свойств веществ основывалось на двух принципиально разных подходах – элементаризме и атомистике. Приверженцы взглядов дискретного строения вещества пытались связать свойства веществ с геометрическими и механическими характеристиками атомов. Сторонники элементаризма свойства объясняли наличием в теле некоторых элементарных начал (элементы Аристотеля или первоначала Парацельса). Представление об элементах постепенно трансформировалось. Так Лавуазье (1743 – 1794) под элементами понимал «простое тело», неразложимое в ходе химических процессов и обладающее рядом свойств, которые можно определить методами химического анализа. Первый перечень таких элементов был им приведен в «Таблице простых тел», вошедшей в его знаменитый учебник по химии.

Объединить атомистику и элементаризм в единое учение удалось английскому учёному Джону Дальтону.

Главной трудностью на пути создания нового атомного учения было найти такое свойство атома, которое можно измерить, но которое оставалось бы неизменным в ходе агрегатных переходов и химических процессов. Таким свойством атома Дальтон выбрал относительный атомный вес, таким образом, он ввел в научный язык хорошо Вам известное понятие («относительная атомная масса»). Так как абсолютный вес атома измерить было невозможно, за единицу им была принята масса самого легкого элемента водорода. Свою теорию Д. Дальтон изложил в двухтомном труде «Новая система химической философии», который был опубликован в 1808 – 1810 гг.

Основные положения атомной теории, которую создал Д. Дальтон, можно кратко сформулировать следующим образом:

Все вещества состоят из большого числа мельчайших атомов («простых» или «сложных»).
Атомы одного вещества абсолютно одинаковые.
Атомы различных элементов различны и способны соединяться друг с другом в определенных соотношениях, образуя «сложные атомы».
Простые атомы неделимы и неизменны. В ходе химических процессов «простые атомы» не изменяются, а только перегруппировываются, образуя другие «сложные атомы»
Главной характеристикой атомов является их вес (масса).

При определении атомных весов различных элементов Д. Дальтон пользовался как экспериментальными данными других исследователей, так и результатами собственных экспериментов и вычислений. Изучая составы различных газовых смесей для определения относительных атомных весов разных элементов, Дальтон столкнулся с проблемой определения числа атомов, входящих в состав молекулы (учёный называл молекулы «сложными атомами»). Чтобы выйти из этой ситуации учёный вводит «правило простоты». Согласно этому правилу, если два элемента образуют только одно соединение, его состав должен быть простейшим – молекула содержит по одному атому каждого элемента. Тогда вода должна иметь состав НО, аммиак – NH и т.д. Неправильное определение состава этих и других веществ стало причиной того, относительные атомные веса элементов, полученные учёным значительно отличаются от современных значений.

Несмотря на ошибочность полученной шкалы относительных атомных весов и несовершенства новой атомной теории Д. Дальтон совершил настоящий прорыв в науке. Рассматривая его теорию с современных позиций, можно увидеть, что учёный понимал элемент как атомы одного вида, с определенными атомными весами, а каждый атом – это атом определенного химического элемента. Иными словами, атомы различных химических элементов не одинаковы по своим свойствам и по их массам, тогда как все атомы одного и того же вещества совершенно одинаковы.

Таким образом, благодаря работам Д. Дальтона атомистические идеи и представления об элементах, претерпев долгое историческое развитие, были объединены в единое учение. Созданная учёным атомная теория, в которой он ввел фундаментальное понятие относительного атомного веса – первый количественный параметр, характеризующий атом, послужила теоретической базой для дальнейшего развития химии и физики.

Резюме теоретической части.

Использование в конце XVIII – начале XIX вв. количественных методов изучения веществ приводит к ряду важных открытий в физике и химии: закон сохранения массы, закон постоянства состава вещества, закон кратных отношений, закон объемных отношений и др.
Д. Дальтоном было введено фундаментальное понятие относительного атомного веса – первый количественный параметр, характеризующий атом, и осуществлена попытка определить их экспериментально.
Основные положения атомной теории Д. Дальтона:
Все вещества состоят из большого числа мельчайших атомов («простых» или «сложных»).
Атомы одного вещества абсолютно одинаковые.
Атомы различных элементов различны и способны соединяться друг с другом в определенных соотношениях, образуя «сложные атомы».
Простые атомы неделимы и неизменны. В ходе химических процессов «простые атомы» не изменяются, а только перегруппировываются, образуя другие «сложные атомы».
Главной характеристикой атомов является их вес (масса).
Атомистические идеи и представления об элементах, претерпев долгое историческое развитие, были объединены Д. Дальтоном в единое учение, которое послужило теоретической базой для создания атомно-молекулярного учения, дальнейшего развития химии и физики.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля:

1. Укажите верные утверждения:

Утверждение

Правильный ответ и пояснение

А. Дальтон понимал элемент как атомы одного вида, с определенной атомной массой.

Правильное утверждение. Под элементами Дальтон понимал одинаковые «простые атомы», обладающие одинаковым весом.

Б. Дальтон правильно определил относительные атомные массы известных на тот момент элементов.

Неправильное утверждение. Неправильно определив состав многих веществ, Дальтон получил ошибочные данные об относительных массах элементов.

В. Дальтон ввёл в науку первую количественную характеристику атома.

Правильное утверждение. Дальтон ввёл фундаментальное понятие относительного атомного веса – первый количественный параметр, характеризующий атом.

Правильный ответ: А, В.

2. Установление соответствие между элементами двух множеств. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго.

Формулировка закона

Название закона

Вещества, независимо от нахождения в природе и способа получения имеют один и тот же состав.

Закон Авогадро

В одинаковых объёмах различных газов при одинаковых условиях (температуре и давлении) содержится одинаковое число молекул.

Закон сохранения массы вещества

Масса веществ, вступивших в химическую реакцию, равна массе веществ, образовавшихся в результате химической реакции.

Закон постоянства состава вещества

Правильный ответ:

Формулировка закона

Название закона

Вещества, независимо от нахождения в природе и способа получения имеют один и тот же состав.

Закон постоянства состава вещества

В одинаковых объёмах различных газов при одинаковых условиях (температуре и давлении) содержится одинаковое число молекул.

Закон Авогадро

Масса веществ, вступивших в химическую реакцию, равна массе веществ, образовавшихся в результате химической реакции.

Закон сохранения массы вещества