Istorija stvaranja periodnog sistema elemenata. Periodični Mendeljejev zakon, suština i istorija otkrića

Devetnaesto stoljeće u historiji čovječanstva je stoljeće u kojem su reformirane mnoge nauke, uključujući hemiju. U to se vrijeme pojavio Mendelejevljev periodični sistem, a s njim i periodični zakon. Upravo je on postao osnova moderna hemija... Periodni sistem D. I. Mendeleejeva je sistematizacija elemenata koja utvrđuje zavisnost hemijskih i fizička svojstva o strukturi i naboju atoma materije.

istorija

Početak časopisa postavila je knjiga "Korelacija svojstava sa atomskom težinom elemenata", napisana u trećoj četvrtini 17. veka. Odražavao je osnovne koncepte poznatog hemijski elementi (u to vrijeme bilo ih je samo 63). Pored toga, mnogi od njih su imali pogrešne atomske mase. To je u velikoj mjeri ometalo otkriće D.I. Mendeleeva.

Dmitrij Ivanovič započeo je svoj rad upoređivanjem svojstava elemenata. Prije svega, uzeo je hlor i kalijum, a tek onda prešao na rad s alkalnim metalima. Naoružan posebnim kartama na kojima su bili prikazani hemijski elementi, on je više puta pokušavao sastaviti ovaj "mozaik": položio ga je na svoj sto u potrazi za potrebnim kombinacijama i slučajnostima.

Nakon mnogo truda, Dmitrij Ivanovič je ipak pronašao obrazac koji je tražio i rasporedio elemente u periodične redove. Kao rezultat toga, primivši prazne ćelije između elemenata, naučnik je shvatio da ruski istraživači ne znaju sve hemijske elemente i da bi on trebao dati ovom svijetu znanje u polju hemije koje još nije dalo njegovi prethodnici.

Svima je poznat mit da se Mendeljejev u snu pojavio periodni sistem i on je elemente iz memorije prikupio u jedinstveni sistem. Ovo je, grubo rečeno, laž. Činjenica je da je Dmitrij Ivanovič dugo i koncentrirano radio na svom poslu i bilo je to vrlo iscrpljujuće za njega. Dok je radio na sistemu elemenata, Mendelejev je jednom zaspao. Kad se probudio, shvatio je da nije dovršio sto, već je nastavio popunjavati prazne ćelije. Njegov poznanik, izvjesni Inostrantsev, univerzitetski nastavnik, zaključio je da je Mendeleev sanjao stol u snu i proširio ovu glasinu među svojim učenicima. Tako se pojavila ova hipoteza.

poznat

Hemijski elementi Mendelejeva odraz su periodičnog zakona koji je stvorio Dmitrij Ivanovič u trećoj četvrtini 19. veka (1869). Bilo je 1869. godine na sastanku ruske hemijske zajednice, pročitana je Mendelejeva obavijest o stvaranju određene strukture. Iste godine objavljena je knjiga "Osnovi hemije" u kojoj je prvi put objavljen Mendelejevljev periodični sistem hemijskih elemenata. A u knjizi "Prirodni sistem elemenata i njegova upotreba za ukazivanje na kvalitete neotkrivenih elemenata" DI Mendeleev je prvi put spomenuo koncept "periodičnog zakona".

Struktura i pravila za postavljanje elemenata

Prve korake u stvaranju periodičnog zakona napravio je Dmitrij Ivanovič davne 1869. - 1871. Godine, u to je vrijeme naporno radio na utvrđivanju zavisnosti svojstava ovih elemenata od mase njihovog atoma. Moderna verzija je dvodimenzionalna tablica elemenata.

Položaj elementa u tablici ima određeno kemijsko i fizičko značenje. Prema položaju elementa u tablici možete saznati koju valenciju ima, odrediti druge hemijske karakteristike. Dmitrij Ivanovič pokušao je uspostaviti vezu između elemenata, sličnih po svojstvima i različitih.

Klasifikaciju tada poznatih hemijskih elemenata temeljio je na valenciji i atomskoj masi. Upoređujući relativna svojstva elemenata, Mendeleev je pokušao pronaći obrazac koji će kombinirati sve poznate hemijske elemente u jedan sistem. Raspoređujući ih na osnovu povećanja atomskih masa, on je i dalje postizao periodičnost u svakom od redova.

Dalji razvoj sistema

Periodni sustav, koji se pojavio 1969. godine, dorađivan je više puta. Pojavom plemenitih plinova 1930-ih bilo je moguće identificirati najnoviju ovisnost elemenata - ne o masi, već o serijskom broju. Kasnije je bilo moguće ustanoviti broj protona u atomskim jezgrima, a ispostavilo se da se podudara s rednim brojem elementa. Naučnici XX vijeka proučavali su elektroniku, a ispostavilo se da ona također utječe na frekvenciju. To je uvelike promijenilo ideju o svojstvima elemenata. Ova se stavka odrazila u kasnijim izdanjima periodični sistem Mendeleev. Svako novo otkriće svojstava i karakteristika elemenata organsko se uklapa u tablicu.

Karakteristike periodnog sistema Mendelejeva

Periodni sustav podijeljen je na razdoblja (7 linija vodoravno poredanih), koja su pak podijeljena na velika i mala. Razdoblje započinje alkalnim metalom, a završava elementom nemetalnih svojstava.
Tabela Dmitrija Ivanoviča vertikalno je podijeljena u grupe (8 stupaca). Svaka od njih u periodičnom sistemu sastoji se od dvije podskupine, i to glavne i sekundarne. Nakon dugih sporova, na prijedlog DI Mendeleeva i njegovog kolege U. Ramzaija, odlučeno je da se uvede takozvana nulta skupina. Uključuje inertne plinove (neon, helij, argon, radon, ksenon, kripton). 1911. godine predloženo je znanstveniku F. Soddyju da u periodni sustav smjesti nerazlučive elemente, takozvane izotope - za njih su dodijeljene zasebne ćelije.

Uprkos vjernosti i tačnosti periodičnog sistema, naučno društvo dugo nije želio priznati ovo otkriće. Mnogi veliki naučnici ismijavali su aktivnosti D. I. Mendelejeva i vjerovali da je nemoguće predvidjeti svojstva elementa koji još nije otkriven. Ali nakon što su otkriveni navodni hemijski elementi (a to su, na primjer, skandij, galij i germanij), Mendelejev sistem i njegov periodični zakon postali su nauka o hemiji.

Tabela u moderno doba

Mendelejevljev periodni sistem elemenata osnova je za većinu hemijskih i fizičkih otkrića povezanih sa atomsko-molekularnom naukom. Savremeni koncept elementa formiran je upravo zahvaljujući velikom naučniku. Pojava Mendelejeva periodnog sistema dovela je do dramatičnih promjena u konceptu različitih jedinjenja i jednostavnih supstanci. Stvaranje periodičnog sistema od strane naučnika imalo je ogroman utjecaj na razvoj hemije i svih susjednih nauka.

U svom radu 1668. godine Robert Boyle je dao listu nerastvorljivih hemijskih elemenata. Tada ih je bilo samo petnaest. Istodobno, znanstvenik nije tvrdio da, pored elemenata koje je on naveo, više ne postoji i pitanje njihovog broja ostalo je otvoreno.

Sto godina kasnije, francuski kemičar Antoine Lavoisier sastavio je novu listu elemenata poznatih nauci. U njegov registar bilo je uključeno 35 hemikalija, od kojih su 23 kasnije prepoznate kao isti nerazgradivi elementi.

Potragu za novim elementima provodili su kemičari širom svijeta i napredovao je prilično uspješno. Odlučujuću ulogu u ovom pitanju imao je ruski kemičar Dmitrij Ivanovič Mendeljejev: upravo je on došao na ideju o mogućnosti postojanja odnosa između atomske mase elemenata i njihovog mjesta u „hijerarhiji“ . Prema njegovim riječima, "potrebno je tražiti ... korespondenciju između pojedinačnih svojstava elemenata i njihovih atomskih težina."

Upoređujući tada poznate hemijske elemente, Mendeleev je, nakon kolosalnog rada, na kraju otkrio tu zavisnost, opću pravilnu vezu između pojedinih elemenata, u kojoj se oni pojavljuju kao jedinstvena cjelina, gdje svojstva svakog elementa nisu nešto što postoji samo po sebi , ali periodično i pravilno ponavljajući fenomen.

Tako je u februaru 1869. formulisano periodični zakon Mendelejeva... Iste godine, 6. marta, objavljen je izvještaj D.I. Mendelejeva, pod naslovom "Korelacija svojstava sa atomskom težinom elemenata" predstavio je N.A. Menšutkin na sastanku Rusa hemijsko društvo.

Iste godine publikacija se pojavila u njemačkom časopisu "Zeitschrift für Chemie", a 1871. u časopisu "Annalen der Chemie" objavljena je detaljna publikacija D.I. Mendeleev posvetio svom otkriću - "Die periodische Gesetzmässigkeit der Elemente" (Periodična pravilnost hemijskih elemenata).

Izrada periodnog sistema

Uprkos činjenici da je Mendelejeva ideja nastala u prilično kratkom vremenskom periodu, on dugo nije mogao formulirati svoje zaključke. Bilo mu je važno da svoju ideju predstavi u obliku jasne generalizacije, strogog i vizualnog sistema. Kao što je jednom rekao i D.I. Mendeleev u intervjuu sa profesorom A.A. Inostrantsev: "Sve mi je uspjelo u glavi, ali ne mogu to izraziti u tabeli."

Prema biografima, nakon ovog razgovora naučnik je tri dana i tri noći radio na stvaranju stola, bez odlaska u krevet. Prstima je prstom različite opcije, u kojem bi se elementi mogli kombinirati za organiziranje u tablicu. Posao je zakomplicirala činjenica da su u vrijeme stvaranja periodičnog sistema nauci bili poznati daleko od svih hemijskih elemenata.

U 1869-1871. Mendeleev je nastavio razvijati ideje periodičnosti koje je izlagala i prihvatala naučna zajednica. Jedan od koraka bio je uvođenje koncepta mjesta elementa u periodnom sustavu kao skupa njegovih svojstava u usporedbi sa svojstvima ostalih elemenata.

Na osnovu toga, kao i na osnovu rezultata dobijenih tokom proučavanja redosleda promena u oksidima koji formiraju staklo, Mendeleev je ispravio vrednosti atomskih masa 9 elemenata, uključujući berilij, indijum , uranijum i drugi.

Tokom rada D.I. Mendeleev je pokušao popuniti prazne ćelije tablice koju je sastavio. Kao rezultat toga, 1870. predvidio je otkriće elemenata u to vrijeme nepoznatih nauka. Mendeleev je izračunao atomske mase i opisao svojstva tri elementa koja tada još nisu bila otkrivena:

• "ekaaluminium" - otvoren 1875. godine, nazvan galijum,
• "ekabora" - otvorena 1879. godine, nazvana skandij,
• "ekasilitsiya" - otvorena 1885. godine, nazvana Njemačka.

Njegova sljedeća ostvarena predviđanja su otkriće još osam elemenata, uključujući polonij (otkriven 1898. godine), astatin (otkriven 1942.-1943.), Tehnecij (otkriven 1937.), renij (otvoren 1925.) i Francuska (otvoren 1939.).

1900. godine, Dmitrij Ivanovič Mendelejev i William Ramsay došli su do zaključka da je u periodični sistem neophodno uključiti posebne elemente nulte grupe. Danas se ti elementi nazivaju plemenitim plinovima (do 1962. godine ti plinovi su se nazivali inertnim plinovima).

Načelo organizacije periodičnog sistema

U svom stolu D.I. Mendelejev je kemijske elemente poredao u redove po redoslijedu povećanja njihove mase, odabirući dužinu redova na takav način da hemijski elementi u jednom stupcu imaju slična hemijska svojstva.

Plemeniti plinovi - helij, neon, argon, kripton, ksenon i radon - nerado reagiraju s drugim elementima i pokazuju malu hemijsku aktivnost te su stoga u najdesnijem stupcu.

Suprotno tome, elementi krajnjeg lijevog stuba - litij, natrijum, kalijum i drugi burno reagiraju s drugim supstancama, proces je eksplozivan. Elementi u drugim stupcima tablice ponašaju se slično - unutar stupca ta su svojstva slična, ali se razlikuju pri premještanju iz jednog stupca u drugi.

Periodni sistem u svojoj prvoj verziji jednostavno je odražavao stanje stvari koje postoje u prirodi. U početku tabela ni na koji način nije objasnila zašto bi to trebalo biti slučaj. Tek pojavom kvantne mehanike postalo je jasno pravo značenje rasporeda elemenata u periodnom sustavu.

U prirodi se nalaze hemijski elementi do urana (sadrži 92 protona i 92 elektrona). Počev od broja 93 postoje umjetni elementi stvoreni u laboratorijskim uvjetima.

sažetak

„Istorija otkrića i potvrde periodičnog zakona D.I. Mendeleev "

Sankt Peterburg 2007

Uvod

Periodični zakon D.I. Mendelejev je temeljni zakon koji uspostavlja periodičnu promjenu svojstava hemijskih elemenata u zavisnosti od povećanja naboja jezgara njihovih atoma. Otkrio D.I. Mendeljejev u februaru 1869. godine, kada se upoređuju svojstva svih elemenata poznatih u to vrijeme i vrijednosti njihovih atomskih masa (težina). Mendeleev je prvi put upotrijebio izraz "periodični zakon" u novembru 1870, a u oktobru 1871. dao je konačnu formulaciju Periodičnog zakona: "... svojstva elemenata, a samim tim i svojstva jednostavnih i složenih tijela koja oni formiraju, periodično su zavisno od njihove atomske težine. " Grafički (tabelarni) izraz periodičnog zakona je periodični sistem elemenata koji je razvio Mendeleev.

1. Pokušaji drugih naučnika da izvedu periodični zakon

Periodični sistem ili periodična klasifikacija elemenata bio je od velike važnosti za razvoj anorganske hemije u drugoj polovini 19. veka. Ovo je značenje u današnje vrijeme kolosalno, jer je sam sistem, kao rezultat proučavanja problema strukture materije, postepeno stekao onaj stepen racionalnosti koji se nije mogao postići znajući samo atomske težine. Prijelaz s empirijske pravilnosti na zakon krajnji je cilj svake naučne teorije.

Potraga za osnovom za prirodnom klasifikacijom hemijskih elemenata i njihova sistematizacija započela je mnogo prije otkrića Periodnog zakona. Poteškoće s kojima su se susreli prirodnjaci koji su prvi radili na ovom području uzrokovane su nedostatkom eksperimentalnih podataka: početkom 19. vijeka. broj poznatih hemijskih elemenata još uvijek je bio premalen, a prihvaćene vrijednosti atomskih masa mnogih elemenata bile su netačne.

Osim pokušaja Lavoisiera i njegove škole da klasificiraju elemente na osnovu kriterija analogije u kemijskom ponašanju, prvi pokušaj periodične klasifikacije elemenata pripada Döbereineru.

Doebereinerove trijade i prvi sustavi elemenata

1829. njemački kemičar I. Döbereiner pokušao je sistematizirati elemente. Primijetio je da se neki elementi, slični svojim svojstvima, mogu kombinirati u tri skupine, koje je nazvao trijade: Li - Na - K; Ca - Sr - Ba; S - Se - Te; P - As - Sb; Cl - Br - I.

Suština predloženog zakon o trijadi Döbereiner je bio da je atomska masa srednjeg elementa trijade bliska polovičnoj sumi (aritmetičkoj sredini) atomskih masa dva ekstremna elementa trijade. Iako Döbereiner, naravno, nije uspio razbiti sve poznate elemente u trijade, zakon trijada jasno je ukazivao na prisustvo veze između atomske mase i svojstava elemenata i njihovih spojeva. Svi daljnji pokušaji sistematizacije temeljili su se na rasporedu elemenata u skladu s njihovim atomskim masama.

Doebereinerove ideje razvio je L. Gmelin, koji je pokazao da je odnos između svojstava elemenata i njihovih atomskih masa mnogo složeniji od trijada. 1843. Gmelin je objavio tablicu u kojoj su kemijski slični elementi bili poredani u grupe u rastućem redoslijedu povezivanja (ekvivalentnih) utega. Elementi su činili trijade, kao i tetrade i pentade (grupe od četiri i pet elemenata), a elektronegativnost elemenata u tablici postupno se mijenjala od vrha do dna.

1850-ih. M. von Pettenkofer i J. Dumas predložili su tzv. diferencijalni sistemi usmjereni na prepoznavanje općih obrazaca u promjeni atomske težine elemenata, koje su detaljno razvili njemački kemičari A. Strecker i G. Čermak.

Početkom 60-ih godina XIX vijeka. pojavilo se nekoliko djela odjednom, koja su neposredno prethodila Periodičnom zakonu.

Spirala de Chancourtois

A. de Chancourtois je sve hemijske elemente poznate u to vrijeme rasporedio u jedan redoslijed povećanja njihove atomske mase i nanio rezultirajuće serije na površinu cilindra duž linije koja izlazi iz njegove baze pod uglom od 45 ° u odnosu na osnovnu ravninu (tzv zemljana spirala). Pri odmotavanju površine cilindra pokazalo se da vertikalne linije paralelne osi cilindra sadrže hemijske elemente sličnih svojstava. Dakle, litijum, natrijum, kalijum pali su na jednu vertikalu; berilij, magnezijum, kalcijum; kiseonik, sumpor, selen, telur itd. Nedostatak de Chancourtoisove spirale bila je činjenica da su na istoj liniji pronađeni elementi potpuno različitog hemijskog ponašanja sa elementima bliskim po svojoj hemijskoj prirodi. Mangan je spadao u skupinu alkalnih metala, a titan, koji s njima nema nikakve veze, u skupinu kiseonika i sumpora.

Newlandska tablica

Engleski naučnik J. Newlands 1864. objavio je tablicu elemenata koji odražavaju predloženo zakon o oktavama ... Newlands je pokazao da su u nizu elemenata poredanih u rastućem redoslijedu atomskih težina, svojstva osmog elementa slična svojstvima prvog. Newlands je nastojao da ova ovisnost, što je zaista slučaj sa svjetlosnim elementima, postane univerzalna. U njegovoj su tablici slični elementi bili smješteni u vodoravnim redovima, ali elementi sa potpuno različitim svojstvima često su bili u istom redu. Pored toga, Newlands je morao primiti dva elementa u neke ćelije; konačno, tablica nije sadržavala prazne prostore; kao rezultat, zakon oktave primljen je s krajnjim skepticizmom.

Stolovi Odling i Meier

Iste 1864. godine pojavio se prvi stol njemačkog kemičara L. Meyera; obuhvaćao je 28 elemenata raspoređenih u šest stupaca prema njihovim valencijama. Meyer je namjerno ograničio broj elemenata u tablici kako bi naglasio prirodnu (slično Döbereinerovim trijadama) promjenu atomske mase u nizu sličnih elemenata.

1870. objavljeno je Meyerovo djelo, koje sadrži novu tablicu pod nazivom "Priroda elemenata u funkciji njihove atomske težine", koja se sastojala od devet vertikalnih stupaca. Slični elementi bili su smješteni u vodoravnim redovima tablice; neke ćelije Meyer je ostavio prazne. Tablicu je pratio grafikon zavisnosti zapremine atoma elementa od atomske težine, koji je imao karakterističan oblik pilastog oblika, savršeno ilustrirajući izraz "periodičnost" koji je u to vrijeme već predložio Mendeleev.

2. Šta je učinjeno prije dana velikog otkrića

Preduvjete za otkriće periodičnog zakona treba potražiti u knjizi D.I. Mendeleev (u daljem tekstu DI) "Osnovi hemije". Prva poglavlja drugog dijela ove knjige D.I. napisao je početkom 1869. godine, prvo poglavlje bilo je posvećeno natrijumu, drugo - njegovim analogima, 3. - toplotni kapacitet, 4. - zemnoalkalijskim metalima. Do dana otkrića periodičnog zakona (17. februara 1869.), on je vjerovatno već uspio postaviti pitanje odnosa takvih polarnih suprotnih elemenata kao što su alkalni metali i halogenidi, koji su međusobno bili bliski po svojoj atomskosti ( valencija), kao i pitanje o odnosu samih alkalnih metala u smislu njihove atomske težine. Približio se pitanju konvergencije i usporedbe dviju skupina polarnih suprotnih elemenata u smislu atomske težine njihovih članova, što je zapravo već značilo napuštanje principa raspodjele elemenata njihovom atomskošću i prijelaz na princip njihove distribucije atomskim težinama. Ovaj prijelaz nije bio priprema za otkriće periodičnog zakona, već već početak samog otkrića

Početkom 1869. godine značajan dio elemenata kombiniran je u zasebne prirodne grupe i porodice na osnovu zajedničkih hemijskih svojstava; zajedno s tim, drugi dio njih bio je raštrkan, izoliran odvojenim elementima koji nisu kombinirani u posebne grupe. Sljedeće se smatralo čvrsto utvrđenim:

- grupa alkalnih metala - litijum, natrijum, kalijum, rubidijum i cezijum;

- grupa zemnoalkalijskih metala - kalcijum, stroncijum i barijum;

- grupa kiseonika - kiseonik, sumpor, selen i telur;

- grupa azota - azot, fosfor, arsen i antimon. Uz to, ovdje se često dodavao bizmut, a vanadij se smatrao nepotpunim analogom dušika i arsena;

- grupa ugljenika - ugljenik, silicijum i kalaj, a titanijum i cirkonij smatrani su nepotpunim analogima silicija i kalaja;

- grupa halogena (halogena) - fluor, klor, brom i jod;

- bakarna grupa - bakar i srebro;

- grupa cinka - cink i kadmijum

- porodica gvožđa - gvožđe, kobalt, nikal, mangan i hrom;

- porodica platinskih metala - platina, osmijum, iridijum, paladijum, rutenij i rodijum.

Situacija je bila složenija s takvim elementima kojima se moglo pripisati različite grupe ili porodice:

- olovo, živa, magnezijum, zlato, bor, vodik, aluminijum, talij, molibden, volfram.

Pored toga, poznat je niz elemenata čija su svojstva još uvijek nedovoljno proučena:

- porodica retkih zemaljskih elemenata - itrijum, "erbijum", cerijum, lantan i "didim";

- niobijum i tantal;

- berilij;

3. Dan velikog otkrića

DI. bio vrlo svestran naučnik. Dugo su ga zanimala pitanja. poljoprivreda... Najbliže je učestvovao u aktivnostima Slobodnog ekonomskog društva u Sankt Peterburgu (VEO), čiji je član bio. VEO je organizovao zanatsko proizvodnju sira u brojnim sjevernim provincijama. Jedan od pokretača ovog pothvata bio je N.V. Vereshchagin. Krajem 1868. godine, tj. dok je D.I. završio izdanje. 2 svoje knjige, Vereshchagin se obratio VEO-u sa zahtevom da pošalje nekoga iz Društva kako bi na licu mesta pregledao rad zanatskih sirana. D.I. je izrazio svoj pristanak na takvo putovanje. U decembru 1868. istraživao je brojne zanatske sirane u provinciji Tver. Za popunjavanje ankete bilo je potrebno dodatno službeno putovanje. Polazak je zakazan za 17. februara 1869. godine.

Odobrenje atomsko-molekularne teorije na prijelazu iz XIIX u XIX vijek praćeno je brzim porastom broja poznatih hemijskih elemenata. Samo u prvoj deceniji 19. vijeka otkriveno je 14 novih elemenata. Rekorder među otkrivačima bio je engleski kemičar Humphrey Devi, koji je za godinu dana, koristeći elektrolizu, dobio 6 novih jednostavnih supstanci (natrijum, kalijum, magnezijum, kalcijum, barij, stroncij). A do 1830. godine broj poznatih elemenata dosegao je 55.

Postojanje toliko mnogo elemenata, heterogenih po svojim svojstvima, zbunilo je kemičare i zahtijevalo je poredak i sistematizaciju elemenata. Mnogi naučnici tragaju za obrascima na listi elemenata i postigli su određeni napredak. Tri su najznačajnija djela koja su osporila prioritet otkrića periodičnog zakona D.I. Mendeleev.

Mendelejev je formulisao periodični zakon u obliku sljedećih osnovnih odredbi:

• 1. Elementi poredani prema atomskoj težini predstavljaju različitu periodičnost svojstava.
• 2. Trebali bismo očekivati \u200b\u200botkriće još mnogo nepoznatih jednostavnih tijela, na primjer elemenata sličnih Al i Si atomske težine 65 - 75.
• 3. Vrijednost atomske težine elementa ponekad se može ispraviti poznavanjem njegove analogije.

Neke se analogije otkrivaju veličinom težine njihovog atoma. Prva pozicija bila je poznata i prije Mendelejeva, ali upravo joj je on dao karakter univerzalnog zakona, predviđajući na njenoj osnovi postojanje još neotkrivenih elemenata, mijenjajući atomske težine niza elemenata i raspoređujući neke elemente u tablice, uprkos njihovim atomskim težinama, ali u potpunosti u skladu sa njihovim svojstvima (uglavnom valencijom). Ostatak odredbi otkrio je samo Mendeleev i logične su posljedice periodičnog zakona. Ispravnost ovih posljedica potvrđena je mnogim eksperimentima u naredne dvije decenije i omogućila je da se o periodičnom zakonu govori kao o strogom zakonu prirode.

Koristeći ove odredbe, Mendeleev je sastavio svoju verziju periodnog sistema. Prvi nacrt tablice elemenata pojavio se 17. februara (1. marta novi stil) 1869.

A 6. marta 1869. godine profesor Menshutkin je službeno objavio otkriće Mendelejeva na sastanku Ruskog hemijskog društva.

Sljedeće priznanje stavljeno je u usta naučniku: vidim u snu tablicu u kojoj su svi elementi poredani po potrebi. Probudio sam se, odmah to zapisao na papir - samo na jednom mjestu je naknadni dodatak bio neophodan ”. Kako su jednostavne legende! Trebalo je više od 30 godina života naučnika da se razvije i dopuni.

Proces otkrića periodičnog zakona je poučan i sam Mendelejev je o tome govorio ovako: „Nehotice se pojavila ideja da mora postojati veza između mase i hemijskih svojstava.

A budući da se masa supstance, iako ne apsolutna, već samo relativna, konačno izražava u obliku težina atoma, tada je potrebno potražiti funkcionalnu podudarnost između pojedinačnih svojstava elemenata i njihovih atomskih težina. Ali traženje nečega, čak i gljiva ili neke vrste ovisnosti, ne može biti drugačije nego traženje i pokušavanje.

Tako sam počeo odabirati, zapisujući na zasebne kartice elemente sa svojim atomskim težinama i osnovnim svojstvima, sličnim elementima i bliskim atomskim težinama, što je brzo dovelo do zaključka da su svojstva elemenata periodično ovisna o njihovoj atomskoj težini, štoviše, sumnjajući mnogo nejasnoća, nisam ni minute sumnjao u općenitost zaključka, jer je nemoguće priznati nesreću ”.

U prvom periodičnom sustavu svi elementi do kalcijuma uključujući i isti su kao u modernoj tablici, osim plemenitih plinova. To se vidi iz fragmenta stranice iz članka D.I. Mendelejeva, koji sadrži periodni sustav elemenata.

Ako polazimo od principa povećanja atomske težine, tada bi sljedeći elementi nakon kalcijuma trebali biti vanadij, hrom i titan. Ali Mendeleev je stavio upitnik nakon kalcijuma, a zatim i titana, mijenjajući njegovu atomsku težinu sa 52 na 50.

Nepoznatom elementu, označenom upitnikom, dodijeljena je atomska težina A \u003d 45, što je aritmetička sredina između atomskih težina kalcijuma i titana. Tada je između cinka i arsena Mendelejev ostavio prostora za dva elementa koja još nisu otkrivena. Uz to, stavio je telur ispred joda, iako ovaj ima manju atomsku težinu. Ovim rasporedom elemenata svi vodoravni redovi u tablici sadržavali su samo slične elemente, a periodičnost promjena svojstava elemenata se jasno pokazala. U naredne dvije godine Mendeleev je značajno poboljšao sistem elemenata. 1871. objavljeno je prvo izdanje udžbenika Dmitrija Ivanoviča "Osnovi hemije", u kojem je periodični sistem predstavljen u gotovo modernom obliku.

U tablici je formirano 8 grupa elemenata, brojevi grupa označavaju najveću valenciju elemenata onih serija koje su uključene u ove grupe, a razdoblja se približavaju modernim, podijeljena u 12 redova. Sada svako razdoblje započinje aktivnim alkalnim metalom i završava tipičnim nemetalnim halogenom.Druga verzija sistema omogućila je Mendeleevu da predvidi postojanje ne 4, već 12 elemenata i, izazivajući naučni svijet, opisuje svojstva tri nepoznata elementa s nevjerovatnom tačnošću, koje je nazvao ekabor (eka na sanskrtu znači "ista stvar"), ekaaluminium i ekasilicium. (Galija je drevno rimsko ime za Francusku). Naučnik je uspio izolirati ovaj element u najčišćem obliku i proučiti njegova svojstva. I Mendeleev je vidio da se svojstva galijuma podudaraju sa svojstvima eka-aluminijuma koje je on predvidio, i rekao Lecoqu de Boisbaudranu da je pogrešno izmjerio gustinu galija koja bi trebala biti jednaka 5,9-6,0 g / cm3 umjesto 4,7 g / cm3. Zaista, preciznija mjerenja rezultirala su tačnom vrijednošću od 5.904 g / cm3. Konačno priznanje periodičnog zakona D.I. Mendeleev je postignut nakon 1886. godine, kada je njemački kemičar K. Winkler, analizirajući srebrnu rudu, dobio element koji je nazvao germanij. Ispada ekazično.

Periodni zakon i periodni sistem elemenata.

Periodični zakon je jedan od najvažnijih zakona hemije. Mendeleev je to vjerovao glavna karakteristika element je njegova atomska masa. Stoga je sve elemente rasporedio u jedan red redom povećanja atomske mase.

Ako uzmemo u obzir brojne elemente od Li do F, možemo vidjeti da su metalna svojstva elemenata oslabljena, a nemetalna svojstva poboljšana. Svojstva elemenata u nizu od Na do Cl mijenjaju se slično. Sljedeći znak K, poput Li i Na, tipičan je metal.

Najveća valencija elemenata raste od I y Li do V y N (kiseonik i fluor imaju konstantnu valenciju, odnosno II i I) i od I y Na do VII y Cl. Sljedeći element K, poput Li i Na, ima valenciju I. U nizu oksida od Li2O do N2O5 i hidroksida od LiOH do HNO3, osnovna svojstva su oslabljena i kisela svojstva intenzivirati. Svojstva oksida se slično mijenjaju u rasponu od Na2O i NaOH do Cl2O7 i HClO4. Kalijum oksid K2O, poput litijuma i natrijuma oksidi Li2O i Na2O, glavni je oksid, a kalijum hidroksid KOH, poput litijuma i natrijuma hidroksidi LiOH i NaOH, tipična je baza.

Oblici i svojstva nemetala od CH4 do HF i od SiH4 do HCl slično se mijenjaju.

Takva priroda svojstava elemenata i njihovih spojeva, koja se uočava s porastom atomske mase elemenata, naziva se periodičnom promjenom. Svojstva svih hemijskih elemenata periodično se mijenjaju s porastom atomske mase.

Ova periodična promjena naziva se periodična ovisnost svojstava elemenata i njihovih spojeva o veličini atomske mase.

Stoga je D.I. Mendelejev je zakon koji je otkrio formulirao na sljedeći način:

· Svojstva elemenata, kao i oblici i svojstva spojeva elemenata, periodično su zavisni od vrijednosti atomske mase elemenata.

Mendeleev je rasporedio periode elemenata jedan pod drugim i kao rezultat sastavio je periodni sistem elemenata.

Rekao je da je tablica elemenata plod ne samo njegovog vlastitog rada, već i napora mnogih kemičara, među kojima je posebno istaknuo "utvrđivače periodičnog zakona" koji su otkrili elemente koje je predvidio.

Trebalo je mnogo godina napornog rada hiljada i hiljada kemičara i fizičara da stvore moderan stol. Da je Mendelejev sada živ, on bi, gledajući modernu tablicu elemenata, mogao ponoviti riječi engleskog kemičara J. W. Mellora, autora klasične enciklopedije anorganske i teorijske hemije u 16 tomova. Završivši svoj rad 1937. godine, nakon 15 godina rada, sa zahvalnošću je na naslovnoj stranici napisao: „Posvećen redovima ogromne vojske hemičara. Njihova imena su zaboravljena, njihova djela ostaju "...

Periodni sistem je klasifikacija hemijskih elemenata kojom se utvrđuje zavisnost različitih svojstava elemenata o naboju atomske jezgre. Sistem je grafički izraz periodičnog zakona. Od oktobra 2009. godine poznato je 117 hemijskih elemenata (sa serijskim brojevima od 1 do 116 i 118), od kojih se 94 nalazi u prirodi (neki su samo u tragovima). Ostatak23 dobiven je umjetno kao rezultat nuklearnih reakcija - ovo je proces transformacije atomskih jezgara koji se događa tijekom njihove interakcije s elementarnim česticama, gama kvantima i međusobno, što obično dovodi do oslobađanja kolosalnih količina energije. Prvih 112 elemenata imaju trajna imena, a ostali su privremeni.

Otkriće 112. elementa (najtežeg od službenih) prepoznala je Međunarodna unija čiste i primenjene hemije.

Najstabilniji od poznatih izotopa ovog elementa ima poluživot 34 sekunde. Početkom juna 2009. nosi neslužbeni naziv ununbium, prvi put je sintetizovan u februaru 1996. godine u akceleratoru teških jona u Institutu za teške jone u Darmstadtu. Otkrivači imaju pola godine da predlože novo službeno ime za dodavanje na sto (već su predložili Wickshausius, Helmholtz, Venusius, Frisch, Strassmannii i Heisenbergii). Trenutno poznati transuranski elementi s brojevima 113-116 i 118, dobijeni u Zajedničkom institutu za nuklearna istraživanja u Dubni, ali još uvijek nisu službeno priznati. Češći od ostalih su 3 oblika periodnog sistema: "kratki" (kratki period), "dugi" (dugi period) i "superdugi". U "predugoj" verziji svako razdoblje zauzima točno jedan redak. U "dugoj" verziji, lantanidi (porodica od 14 hemijskih elemenata sa serijskim brojevima 58-71, koja se nalazi u VI periodu sistema) i aktinidi (porodica radioaktivnih hemijskih elemenata koji se sastoje od aktinijuma i 14 sličnih hemijska svojstva) uklonjen iz opšteg stola, čineći ga kompaktnijim. U "kratkom" zapisu, pored ovog, četvrti i naredni periodi zauzimaju po 2 reda; simboli elemenata glavne i sekundarne podskupine poravnati su u odnosu na različite ivice ćelija. Kratki oblik tablice, koji sadrži osam grupa elemenata, formalno je ukinuo IUPAC 1989. godine. Uprkos preporuci da se koristi dugi obrazac, kratki obrazac se i nakon toga nastavio citirati u velikom broju ruskih priručnika i priručnika. Kratki oblik potpuno je isključen iz moderne strane literature, već se koristi dugački. Neki istraživači povezuju ovu situaciju, uključujući naizgled racionalnu kompaktnost kratkog oblika tabele, kao i sa stereotipnim razmišljanjem i ne percepcijom modernih (međunarodnih) informacija.

Teodor Seaborg je 1969. godine predložio prošireni periodni sistem elemenata. Niels Bohr je razvio lestvičasti (piramidalni) oblik periodičnog sistema.

Postoje mnogi drugi, rijetko ili nikako korišteni, ali vrlo originalni, načini grafičkog prikaza Periodnog zakona. Danas postoji nekoliko stotina varijanti tablice, dok naučnici predlažu sve više i više novih varijanti.

Periodični zakon i njegovo obrazloženje.

Periodični zakon omogućio je da se u sistem unese i generalizira ogromna količina naučnih informacija u hemiji. Ova funkcija zakona obično se naziva integrativnom. Posebno se jasno očituje u strukturiranju naučnog i obrazovnog materijala iz hemije.

Akademik A.E.Fersman rekao je da je sistem kombinirao svu hemiju u jedinstvenu prostornu, hronološku, genetsku, energetsku vezu.

Integrativna uloga Periodičnog zakona očitovala se i u činjenici da su neke podatke o elementima, koji navodno ispadaju iz opštih zakona, verifikovali i pročistili i sam autor i njegovi sledbenici.

To se dogodilo sa karakteristikama berilija. Prije Mendelejeva rada smatran je trovalentnim analogom aluminijuma zbog njihove takozvane dijagonalne sličnosti. Dakle, u drugom periodu postojala su dva trovalentna elementa i niti jedan dvovalentni. U ovoj je fazi Mendelejev posumnjao na grešku u proučavanju svojstava berilija, pronašao je rad ruskog kemičara Avdeeva, koji je tvrdio da je berilij dvovalentan i da ima atomsku težinu 9. Rad Avdeeva ostao je neprimijećen naučnim svijetu, autor je rano umro, očigledno je dobio trovanje izuzetno otrovnim spojevima berilija. Rezultati istraživanja Avdeeva utvrđeni su u nauci zahvaljujući Periodičnom zakonu.

Takve promjene i poboljšanja vrijednosti i atomskih težina i valencija izvršio je Mendeleev za još devet elemenata (In, V, Th, U, La, Ce i tri druga lantanida).

Još deset elemenata imalo je samo ispravljene atomske težine. I sva su ta pojašnjenja naknadno potvrđena eksperimentalno.

Prediktivna (prediktivna) funkcija Periodnog zakona dobila je najupečatljiviju potvrdu u otkrivanju nepoznatih elemenata sa serijskim brojevima 21, 31 i 32.

Njihovo postojanje je u početku bilo predviđeno na intuitivnoj razini, ali s formiranjem sistema, Mendeleev je mogao izračunati njihova svojstva s visokim stupnjem tačnosti. Dobro poznata priča otkriće skandijuma, galijuma i germanija bilo je trijumf Mendelejeva otkrića. Sva predviđanja je davao na osnovu vlastitog otvorenog univerzalnog zakona prirode.

Ukupno je Mendeleev predvidio dvanaest elemenata. Od samog početka Mendeleev je naglasio da zakon opisuje svojstva ne samo samih hemijskih elemenata, već i mnogih njihovih spojeva. Da bismo to potvrdili, dovoljno je dati sljedeći primjer. Od 1929. godine, kada je akademik P. L. Kapitsa prvi put otkrio nemetalnu provodljivost germanija, razvoj teorije poluprovodnika započeo je u svim zemljama svijeta.

Odmah je postalo jasno da elementi s takvim svojstvima zauzimaju glavnu podskupinu IV grupe.

Vremenom je postalo jasno da bi spojevi elemenata smješteni u periodima podjednako udaljenim od ove grupe trebali imati poluvodička svojstva u većoj ili manjoj mjeri (na primjer, sa opšta formula tip AzV).

To je odmah učinilo potragu za novim praktično važnim poluprovodnicima ciljanom i predvidljivom. Gotovo sva moderna elektronika temelji se na takvim spojevima.

Važno je napomenuti da su predviđanja u Periodnom sustavu napravljena čak i nakon njegovog univerzalnog prihvaćanja. 1913. god.

Moseley je otkrio da se valne dužine X-zraka koje primaju antikatode od različitih elemenata prirodno mijenjaju ovisno o rednom broju dodijeljenom elementima u Periodnom sustavu. Eksperiment je potvrdio da serijski broj elementa ima izravno fizičko značenje.

Tek kasnije su serijski brojevi povezani s vrijednošću pozitivnog naboja jezgre. Ali Moseleyev zakon omogućio je da se eksperimentalno odmah potvrdi broj elemenata u periodima i istovremeno predvidi mjesta hafnijuma (br. 72) i renija (br. 75) koja do tada još nisu bila otkrivena.

Dugo se vodio spor: aertne gasove rasporediti u nezavisnu nultu grupu elemenata ili ih smatrati glavnom podskupinom VIII grupe.

Na temelju položaja elemenata u Periodnom sustavu, teoretski kemičari predvođeni Linusom Paulingom dugo sumnjaju u potpunu kemijsku pasivnost inertnih plinova, direktno ukazujući na moguću stabilnost njihovih fluorida i oksida.

Ali tek je 1962. američki kemičar Neil Bartlett prvi put provodio reakciju platina heksafluorida s kisikom u najobičnijim uvjetima, dobivajući ksenon heksafluoroplatinat XePtF ^, nakon čega slijede drugi plinski spojevi, koji se sada ispravnije nazivaju plemenitim i nisu inertnim .

Periodični zakon Dmitrija Ivanoviča Mendelejeva jedan je od temeljnih zakona prirode koji povezuje zavisnost svojstava hemijskih elemenata i jednostavnih supstanci sa njihovim atomskim masama. Trenutno je zakon pročišćen, a zavisnost svojstava objašnjava se nabojem atomske jezgre.

Zakon je otkrio ruski naučnik 1869. godine. Mendelejev ga je predstavio naučnoj zajednici u izvještaju na kongresu Ruskog hemijskog društva (izvještaj je sačinio drugi naučnik, budući da je Mendelejev bio prisiljen hitno napustiti po uputama Slobodnog ekonomskog društva iz Sankt Peterburga). Iste godine objavljen je udžbenik "Osnovi hemije", koji je za studente napisao Dmitrij Ivanovič. U njemu je znanstvenik opisao svojstva popularnih spojeva, a također je pokušao dati logičnu sistematizaciju hemijskih elemenata. Takođe je prvi put predstavila tabelu sa periodično lociranim elementima kao grafičku interpretaciju periodičnog zakona. U svim narednim godinama Mendeleev je poboljšao svoj sto, na primjer, dodao je stupac inertnih plinova, koji su otkriveni 25 godina kasnije.

Naučna zajednica nije odmah prihvatila ideje velikog ruskog hemičara, čak ni u Rusiji. Ali nakon što su otkrivena tri nova elementa (galij 1875., skandij 1879. i germanij 1886.) koje je Mendelejev predvidio i opisao u svom poznatom govoru, periodični zakon je prepoznat.

• To je univerzalni zakon prirode.
• Tabela koja grafički predstavlja zakon uključuje ne samo sve poznate elemente, već i one koji su do sada otkriveni.
• Sva nova otkrića nisu utjecala na relevantnost zakona i tabele. Tabela se poboljšava i mijenja, ali njena suština je ostala nepromijenjena.
• Dopušteno da pojasni atomske težine i druge karakteristike nekih elemenata, da predvidi postojanje novih elemenata.
• Hemičari su dobili pouzdane savjete o tome kako i gdje tražiti nove elemente. Pored toga, zakon omogućava, s velikim stepenom vjerovatnoće, unaprijed utvrditi svojstva elemenata koji još nisu otkriveni.
• Odigrao je veliku ulogu u razvoju anorganske hemije u 19. stoljeću.

Istorija otkrića

Postoji lijepa legenda da je Mendeleev u snu vidio svoj stol, a ujutro se probudio i zapisao. Zapravo, ovo je samo mit. I sam naučnik je mnogo puta rekao da je 20 godina svog života posvetio stvaranju i poboljšanju periodnog sistema.

Sve je počelo s činjenicom da je Dmitrij Ivanovič odlučio da napiše udžbenik o anorganskoj hemiji za studente, u kojem će sistematizovati svo znanje poznato u tom trenutku. I naravno, oslanjao se na dostignuća i otkrića svojih prethodnika. Njemački je kemičar Döbereiner prvi put skrenuo pažnju na odnos između atomskih težina i svojstava elemenata, koji je pokušao da mu poznate elemente razbije na trijade sa sličnim svojstvima i težinama poštujući određeno pravilo. U svakoj trojci srednji element imao je težinu blizu aritmetičke sredine dva najudaljenija elementa. Naučnik bi tako mogao formirati pet grupa, na primjer Li - Na - K; Cl - Br - I. Ali to su bili daleko od svih poznatih elemenata. Osim toga, trostruki elementi očito nisu iscrpili popis elemenata sa sličnim svojstvima. Pokušaje da se pronađe općeniti obrazac poduzeli su kasnije Nijemci Gmelin i von Pettenkofer, Francuzi J. Dumas i de Chancourtois, te engleski Newlands i Odling. Najdalje je napredovao njemački naučnik Meyer, koji je 1864. sastavio tablicu vrlo sličnu periodnom sustavu, ali je sadržavao samo 28 elemenata, dok su 63 bila već poznata.

Za razliku od svojih prethodnika, Mendeleev je uspio sastaviti tablicu koja uključuje sve poznate elemente smještene prema određenom sistemu. Istovremeno je neke ćelije ostavio prazne, grubo izračunavajući atomske težine nekih elemenata i opisujući njihova svojstva. Uz to, ruski naučnik imao je hrabrosti i predviđanja da izjavi da je zakon koji je otkrio univerzalni zakon prirode i nazvao ga "periodičnim zakonom". Rekavši "a", otišao je dalje i ispravio atomske težine elemenata koji se nisu uklapali u tablicu. Pomnim uvidom, pokazalo se da su njegove ispravke bile tačne, a otkrivanje hipotetičkih elemenata koje je on opisao postalo je konačna potvrda istinitosti novog zakona: praksa je dokazala valjanost teorije.