Periodinės lentelės principas. Periodinio dėsnio ir periodinės elementų lentelės atradimo istorija

Čia skaitytojas ras informacijos apie vieną svarbiausių kada nors žmogaus atrastų dėsnių mokslo srityje - periodinį Dmitrijaus Ivanovičiaus Mendelejevo dėsnį. Susipažinsite su jo prasme ir įtaka chemijai, bus atsižvelgta į periodinio įstatymo bendrąsias nuostatas, ypatybes ir detales, atradimų istoriją ir pagrindines nuostatas.

Kas yra periodinis dėsnis

Periodinis įstatymas yra pagrindinio pobūdžio natūralus įstatymas, kurį pirmą kartą atrado D.I. Mendelejevas dar 1869 m., O pats atradimas įvyko dėl kai kurių savybių palyginimo cheminiai elementai ir tuo metu žinomos atomo masės vertės.

Mendelejevas teigė, kad pagal jo dėsnį paprasti ir sudėtingi kūnai bei įvairūs elementų junginiai priklauso nuo jų periodinio tipo priklausomybės ir nuo jų atomo svorio.

Periodinis dėsnis yra unikalus savo pobūdžiu ir taip yra dėl to, kad jis nėra išreikštas matematinėmis lygtimis, skirtingai nuo kitų pagrindinių gamtos ir visatos dėsnių. Jis grafiškai išreikštas periodinėje cheminių elementų lentelėje.

Atradimų istorija

Periodinio įstatymo atradimas įvyko 1869 m., Tačiau bandymai susisteminti visus žinomus „x-kie“ elementus prasidėjo dar prieš tai.

Pirmą kartą bandė sukurti tokią sistemą 1829 m. IV Debereineris. Visus jam žinomus cheminius elementus jis suskirstė į trijules, susijusias su pusės šios trijų komponentų grupės atominių masių sumos artumu. Sekdamas Debereineriu, buvo bandytas sukurti unikalią A. de Chancourtois'o elementų klasifikavimo lentelę, jis savo sistemą pavadino „žemės spirale“, o po jo Newlands oktavą sudarė Jonas Newlandsas. 1864 m. Beveik tuo pačiu metu Williamas Aldingas ir Lotharas Meyeris paskelbė lenteles, sukurtas nepriklausomai vienas nuo kito.

Periodinis įstatymas buvo pateiktas mokslo bendruomenei peržiūrėti 1869 m. Kovo 8 d., Ir tai įvyko per Rusijos X-osios draugijos susirinkimą. Apie savo atradimą Mendelejevas Dmitrijus Ivanovičius paskelbė visų akivaizdoje, tais pačiais metais buvo išleistas Mendelejevo vadovėlis „Chemijos pagrindai“, kuriame pirmą kartą buvo parodyta jo sukurta periodinė lentelė. Po metų, 1870 m., Jis parašė straipsnį ir atidavė RFC peržiūrėti, kur pirmą kartą buvo vartojama periodinio įstatymo sąvoka. 1871 m. Mendelejevas išsamiai aprašė savo zn garsiajame straipsnyje apie periodinį cheminių elementų dėsnį.

Neįkainojamas indėlis į chemijos plėtrą

Periodinio įstatymo reikšmė yra nepaprastai didelė viso pasaulio mokslo bendruomenei. Taip yra dėl to, kad jo atradimas suteikė galingą impulsą tiek chemijos, tiek kitų gamtos mokslų, pavyzdžiui, fizikos ir biologijos, plėtrai. Elementų tarpusavio ryšys su jų kokybinėmis cheminėmis ir fizinėmis savybėmis buvo atviras, tai taip pat leido suprasti visų elementų konstrukcijos esmę pagal vieną principą ir paskatino šiuolaikiškai suformuluoti sąvokas apie cheminius elementus, sukonkretinti žinias apie sudėtingos ir paprastos struktūros medžiagų sąvoką.

Periodinio dėsnio naudojimas leido išspręsti cheminių medžiagų prognozavimo problemą, nustatyti žinomų cheminių elementų elgesio priežastis. Atominė fizika, įskaitant branduolinę energetiką, tapo įmanoma dėl to paties įstatymo. Savo ruožtu šie mokslai leido išplėsti šio įstatymo esmės akiratį ir gilintis į jo supratimą.

Cheminės periodinės lentelės elementų savybės

Tiesą sakant, cheminius elementus sieja savybės, būdingos jiems laisvoje atomo ir jono būsenoje, solvatoje ar hidratuotoje, paprastoje medžiagoje ir tokioje formoje, kad gali susidaryti daugybė jų junginių. Tačiau x savybės paprastai susideda iš dviejų reiškinių: laisvoje būsenoje esančiam atomui būdingos savybės ir paprasta medžiaga. Daugelis jų tipų priklauso šiai savybei, tačiau svarbiausi yra šie:

1. Atominė jonizacija ir jos energija, priklausomai nuo elemento padėties lentelėje, jo eilės skaičiaus.
2. Energinis atomo ir elektrono santykis, kuris, kaip ir atominė jonizacija, priklauso nuo elemento vietos periodinėje lentelėje.
3. Atomo elektronegatyvumas, kuris nėra pastovus, bet gali kisti priklausomai nuo įvairių veiksnių.
4. Atomų ir jonų spinduliai - čia paprastai naudojami empiriniai duomenys, kurie siejami su elektronų bangų pobūdžiu judėjimo būsenoje.
5. Paprastų medžiagų atomizavimas - elemento reaktyvumo galimybių aprašymas.
6. Oksidacijos būsena yra formali charakteristika, tačiau ji atrodo kaip viena iš svarbiausių elemento savybių.
7. Paprastų medžiagų oksidacijos potencialas yra medžiagos potencialo veikimo vandeniniuose tirpaluose matavimas ir nurodymas, taip pat redoksinių savybių pasireiškimo lygis.

Vidinio ir antrinio tipo elementų periodiškumas

Periodinis dėsnis suteikia suprasti dar vieną svarbų gamtos komponentą - vidinį ir antrinį periodiškumą. Minėtos atominių savybių tyrimo sritys iš tikrųjų yra daug sudėtingesnės, nei galima pagalvoti. Taip yra dėl to, kad lentelės elementai s, p, d keičia savo kokybines charakteristikas, priklausomai nuo padėties laikotarpyje (vidinio charakterio periodiškumas) ir grupės (antrinio pobūdžio periodiškumas). Pavyzdžiui, vidinį elemento s perėjimo iš pirmosios grupės į aštuntąjį į p elementą procesą lydi minimalaus ir maksimalaus taškai jonizuoto atomo energijos linijos kreivėje. Šis reiškinys parodo vidinį atomo savybių pokyčių periodiškumo pagal poziciją laikotarpyje.

Rezultatas

Dabar skaitytojas aiškiai supranta ir apibrėžia, kas yra periodinis Mendelejevo dėsnis, suvokia jo svarbą žmogui ir įvairių mokslų raidai, turi idėją apie savo šiuolaikines pozicijas ir atradimų istoriją.

Žymaus sovietinio chemijos istoriko NF Figurovsky knygoje "Esė apie bendrą chemijos istoriją. Klasikinės chemijos raida XIX a." (M., Nauka, 1979). pagrindiniai 63 cheminių elementų atradimo laikotarpiai nuo seniausių laikų iki 1869 m. - Dmitrijaus Ivanovičiaus Mendelejevo (1834–1907) įkūrimo metai Periodinio dėsnio:

1. Seniausias laikotarpis (nuo V tūkstantmečio pr. Kr. Iki 1200 m. Po Kristaus).

Šiam ilgam laikotarpiui priklauso žmogaus pažintis su 7 senovės metalais - auksu, sidabru, variu, švinu, alavu, geležimi ir gyvsidabriu. Be šių elementarių medžiagų, senovėje buvo žinoma siera ir anglis, kurios natūraliai atsiranda laisvoje būsenoje.

2. Alcheminis laikotarpis.

Šiuo laikotarpiu (nuo 1200 iki 1600 m.) Buvo nustatyta, kad egzistuoja keli elementai, izoliuoti arba alcheminių metalų perdavimo būdų paieškų procese, arba amatininkų-metalurgų atliekamų metalų gamybos ir įvairių rūdų apdorojimo procesuose. Tai apima arseną, stibį, bismutą, cinką, fosforą.

3. Techninės chemijos atsiradimo ir raidos laikotarpis (XVII a. Pabaiga - 1751 m.).

Šiuo metu, atlikus praktinį įvairių metalų rūdų charakteristikų tyrimą ir įveikiant sunkumus, kylančius išgaunant metalus, taip pat atradimus mineraloginių ekspedicijų procese, buvo nustatyta platinos, kobalto, nikelio egzistavimas.

4. Chemijos-analizės laikotarpio pirmasis etapas vystantis chemijai (1760–1805). Per šį laikotarpį, naudojant kokybines ir svorio kiekybines analizes, buvo atrasta daugybė elementų, kai kurie iš jų buvo tik „žemės“ pavidalu: magnis, kalcis (nustatant skirtumą tarp kalkių ir magnezijos), manganas, baris (baritas), molibdenas, volframas, telūras, uranas (oksidas), cirkonis (žemė), stroncis (žemė), titanas (oksidas), chromas, berilis (oksidas), itris (žemė), tantalas (žemė), ceris (žemė), fluoras (vandenilio fluorido rūgštis), paladis, rodis, osmis ir iridis.

5. Pneumatinės chemijos etapas. Tuo metu (1760–1780) buvo atrasti dujiniai elementai - vandenilis, azotas, deguonis ir chloras (pastarasis buvo laikomas kompleksine medžiaga - oksiduota druskos rūgštis iki 1809 m.).

6. Elementų gavimo laisvoje būsenoje elektrolizės etapas (G. Davy, 1807-1808) ir cheminėmis priemonėmis: kalis, natris, kalcis, stroncis, baris ir magnis. Tačiau visi jie anksčiau buvo žinomi kaip „nuolatinės ugnies“ (kaustinės) šarmos ir šarminės žemės arba minkštosios šarmos.

7. Antrasis cheminės-analitinės chemijos raidos laikotarpio etapas (1805-1850).Tuo metu tobulinant kiekybinės analizės metodus ir kuriant sisteminę kokybinės analizės kursą, boras, ličio, kadmio, seleno, silicio, bromo, aliuminio, jodo, torio, vanadžio, lantano (žemės), erbio (žemės), terbio (žemės) ), rutenio, niobio.

8. Elementų atradimo naudojant spektrinę analizę laikotarpis, iškart po šio metodo sukūrimo ir įdiegimo praktikoje (1860–1863): cezis, rubidis, tallis ir indis “.

Kaip žinote, pirmąją chemijos istorijos „Paprastų kūnų lentelę“ A. Lavoisier sudarė 1787 m. Visos paprastos medžiagos buvo suskirstytos į keturias grupes: „I. Visose trijose gamtos karalystėse pateiktos paprastos medžiagos, kurias galima laikyti kūnų elementais: 1) lengvas, 2) kaloringas, 3) deguonis, 4) azotas, 5) vandenilis. II. Paprastos nemetalinės medžiagos, kurios oksiduojasi ir suteikia rūgščių: 1) stibis, 2) fosforas, 3) akmens anglis, 4) murano rūgšties radikalas, 5 ) fluoro rūgšties radikalas, 6) boro rūgšties radikalas. III. Paprastos metalinės medžiagos, kurios oksiduojasi ir suteikia rūgščių: 1) stibis, 2) sidabras, 3) arsenas, 4) bismutas, 5) kobaltas, 6) varis, 7) alavas, 8) geležis, 9) manganas, 10) gyvsidabris, 11) molibdenas, 12) nikelis, 13) auksas, 14) platina, 15) švinas, 16) volframas, 17) cinkas. IV. Paprastos medžiagos, druskos formavimo ir žemės: 1 ) kalkės (kalkinė žemė), 2) magnezija (magnio sulfato pagrindas), 3) baritas (sunkioji žemė), 4) aliuminio oksidas (molis, aliuminio žemė), 5) silicio dioksidas (silicinė žemė) ".

Ši lentelė sudarė pagrindą cheminei nomenklatūrai, kurią sukūrė Lavoisier. D. Daltonas į mokslą pristatė svarbiausią kiekybinę cheminių elementų atomų charakteristiką - santykinį atomų svorį arba atominę masę.

Ieškodami cheminių elementų atomų savybių modelių, mokslininkai pirmiausia atkreipė dėmesį į atominio svorio kitimo pobūdį. 1815-1816 m. Anglų chemikas W. Prautas (1785-1850) „Annals of Philosophy“ paskelbė du anoniminius straipsnius, kuriuose buvo išreikšta ir pagrįsta idėja, kad visų cheminių elementų atomų svoris yra sveikasis skaičius (t. Y. Vandenilio atominės masės kartotiniai, kurie tada buvo imami vienetas): "Jei nuomonės, kurias nusprendėme išreikšti, yra teisingos, tada galime beveik manyti, kad pirmykštė senolių materija yra įkūnyta vandenilyje ...". Prouto hipotezė buvo labai viliojanti ir sukėlė daug eksperimentinių tyrimų, kad būtų galima kuo tiksliau nustatyti cheminių elementų atomų svorį.

1829 m. Vokiečių chemikas I. Debereiner (1780–1849) palygino panašių cheminių elementų: ličio, kalcio, chloro, sieros, mangano, natrio, stroncio, bromo, seleno, chromo, kalio, bario, jodo, teliro, Geležies ir nustatė, kad vidurinio elemento atominė masė yra lygi kraštutinių elementų atominės masės pusei sumos. Naujų triadų paieškos paskatino L. Gmeliną (1788–1853) - visame pasaulyje žinomo žinyno apie chemiją vadovą - sukurti daugybę panašių elementų grupių ir sukurti savo klasifikaciją.

60-aisiais. XIX amžiuje mokslininkai pradėjo lyginti tarpusavyje chemiškai panašių elementų grupes. Taigi Paryžiaus kasyklų mokyklos profesorius A. Chancourtois (1820–1886) visus cheminius elementus ant cilindro paviršiaus išdėstė jų atominės masės didėjimo tvarka taip, kad gautų „spiralę“. Naudojant šį išdėstymą, panašūs elementai dažnai nukrito ant tos pačios vertikalios linijos. 1865 m. Anglų chemikas D. Newlandsas (1838–1898) paskelbė lentelę, kurioje buvo 62 cheminiai elementai. Elementai buvo išdėstyti ir sunumeruoti didėjančia atominių masių tvarka.

Newlandsas naudojo numeraciją, kad pabrėžtų, jog kas septyni elementai kartojasi cheminių elementų savybės. 1866 m. Londono chemijos draugijos diskusijoje apie naująjį Newlandso straipsnį (jo nerekomenduota skelbti) profesorius J. Fosteris sarkastiškai paklausė: „Ar bandėte išdėstyti elementus abėcėlės tvarka pagal jų pavadinimus ir ar pastebėjote jų nauji modeliai? "

1868 m. Anglų chemikas W. Aldingas (1829–1921) pasiūlė lentelę, kuri, autoriaus nuomone, pademonstravo natūralų visų elementų ryšį.

1864 m. Vokiečių profesorius L. Mayeris (1830-1895) sudarė 44 cheminių elementų lentelę (iš žinomų 63).

Vertindamas šį laikotarpį, DI Mendelejevas rašė: „Nėra nė vieno bendro gamtos dėsnio, kuris būtų pagrįstas vienu metu, prieš jo patvirtinimą visada yra daugybė nuojautų, o įstatymas pripažįstamas ne tada, kai jis yra visiškai įgyvendintas visa prasme, bet tik patvirtinus jo padarinius eksperimentais, kuriuos gamtos mokslininkai turi pripažinti aukščiausia savo samprotavimų ir nuomonių valdžia “.

1868 m. DI Mendelejevas pradėjo dirbti kurse „Chemijos pagrindai“. Norint logiškiausiai išdėstyti medžiagą, reikėjo kažkaip suklasifikuoti 63 cheminius elementus. Pirmąją periodinės cheminių elementų lentelės versiją 1869 m. Kovo mėn. Pasiūlė D. I. Mendelejevas.

Po dviejų savaičių ruso susitikime chemijos visuomenė Buvo perskaityta Mendelejevo ataskaita „Savybių koreliacija su elementų atomine mase“, kurioje buvo aptarti galimi cheminių elementų klasifikavimo principai:

1) jų santykis su vandeniliu (hidridų formulės); 2) jų santykis su deguonimi (didesnių deguonies oksidų formulės); 3) pagal valentingumą; 4) pagal atominės masės vertę.

Per ateinančius metus (1869–1871) Mendelejevas studijavo ir dar kartą patikrino tuos modelius ir „neatitikimus“, kurie buvo pastebėti pirmojoje „Elementų sistemos“ versijoje. Apibendrindamas šį darbą, DI Mendelejevas rašė: „Didėjant atomo svoriui, elementai pirmiausia turi vis daugiau ir daugiau kintančių savybių, o vėliau šios savybės vėl kartojamos nauja tvarka, nauja eilute ir daugybe elementų bei ta pačia seka. Todėl periodiškumo dėsnį galima suformuluoti taip: "Elementų savybės, taigi ir jų suformuotų paprastų ir sudėtingų kūnų savybės, periodiškai priklauso (ty teisingai pakartokite) nuo jų atominės masės." gamta netoleruoja išimčių ... Įstatymo tvirtinimas galimas tik išvedant iš jo pasekmes, kurios be jo neįmanomos ir netikėtos, ir pateisinant tas pasekmes bei eksperimentinį patikrinimą. Štai kodėl, savo ruožtu, pamatęs periodinį įstatymą (1869-1871) tai turi tokias logiškas pasekmes, kurios gali parodyti, ar tai tiesa, ar ne. Tai apima neatrastų elementų savybių numatymą ir daugelio atominių masių koregavimą. tuo metu buvo nedaug išnagrinėtų elementų ... Reikia vieno dalyko - arba laikyti periodinį dėsnį tikru iki galo ir sudaryti naują cheminių žinių įrankį, arba jį atmesti “.

Per 1872-1874 m. Mendelejevas ėmė spręsti kitas problemas, o cheminėje literatūroje beveik nebuvo paminėtas periodinis įstatymas.

1875 m. Prancūzų chemikas L. de Boisbaudranas pranešė, kad studijuodamas cinko mišinį spektroskopiškai atrado jame naują elementą. Jis gavo šio elemento druskas ir nustatė jo savybes. Prancūzijos garbei jis pavadino naująjį elementą gallium (kaip senovės romėnai vadino Prancūziją). Palyginkime, ką prognozavo D. I. Mendelejevas ir ką rado L. de Boisbaudranas:

Pirmajame L. de Boisbaudran pranešime nustatyta, kad gallio savitasis svoris yra 4,7. DI Mendelejevas jam nurodė savo klaidą. Atidžiau matuojant, gallio savitasis svoris buvo 5,96.

1879 m. Pasirodė švedų chemiko L. Nilssono (1840-1899) pranešimas apie naujo cheminio elemento - skandio - atradimą. L. Nilssonas skandį priskyrė retųjų žemių elementams. P.T.Kleve'as L. Nilssonui nurodė, kad skandio druskos yra bespalvės, jo oksidas netirpsta šarmuose ir kad skandis yra ekaboras, prognozuojamas D. I. Mendelejevo. Palyginkime jų savybes.

Analizuodamas naują mineralą 1886 m. Vasario mėn., Vokiečių profesorius K. Winkleris (1838–1904) atrado naują elementą ir laikė jį stibio ir arseno analogu. Kilo diskusija. K. Winkleris sutiko, kad jo atrastas elementas yra D. I. Mendelejevo numatytas ekosilicis. K. Winkleris šį elementą pavadino germaniu.

Taigi, chemikai tris kartus patvirtino, kad egzistuoja cheminiai elementai, kuriuos numatė Mendelejevas. Be to, būtent šių elementų savybės, kurias numatė Mendelejevas, ir jų vieta periodinėje lentelėje leido ištaisyti klaidas, kurias eksperimentatoriai padarė nesąmoningai. Tolimesnis vystymas chemija vyko tvirtu periodinio dėsnio pagrindu, kuris XIX a. 80-aisiais. visų mokslininkų buvo pripažinta vienu svarbiausių gamtos dėsnių. Taigi svarbiausia bet kurio cheminio elemento charakteristika yra jo vieta periodinėje D. I. Mendelejevo lentelėje.

30.09.2015

Pasaulio istorijoje yra daugybė atradimų, kurių dėka atsirado mokslas naujas lygis plėtrą, žengiant į kitą turą jų žiniomis. Šie revoliuciniai laimėjimai visiškai ar iš dalies pakeitė požiūrį į išsikeltų uždavinių sprendimą ir taip pat privertė plačiau atskleisti mokslinis taškas vaizdas į vykstančius dalykus.

Periodinio įstatymo atidarymo data laikoma 1896 m. Savo įstatyme D.I. Mendelejevas verčia kitaip pažvelgti į elementų išsidėstymą sistemoje, įrodydamas, kad elementų savybės, jų formos, šių elementų junginių savybės, jų susidarančių medžiagų, nesvarbu, paprastų ar sudėtingų, savybės priklauso nuo atominės masės. Beveik iš karto jis išleido pirmąją knygą „Chemijos pagrindai“, be visko, buvo atspausdinta periodinė lentelė.

Įstatymui buvo daug prielaidų, jis atsirado ne nuo nulio, jo atsiradimui buvo pritaikyta daug įvairių mokslininkų darbų. Chemijos raida XIX amžiaus aušroje sukėlė daug sunkumų, nes kai kurie elementai dar nebuvo atrasti, o jau žinomų medžiagų atominės masės buvo neteisingos. Pirmieji šio amžiaus dešimtmečiai buvo pažymėti tokiais pagrindinių chemijos dėsnių atradimais, tarp kurių yra proporcijų ir tūrių, Dulongo, Petito ir kiti dėsniai.

Šie atradimai tapo įvairių eksperimentinių tyrimų kūrimo pagrindu. Bet vis dėlto dauguma nesutarimų tarp mokymų sukėlė painiavą apibrėžiant atominius svorius, dėl kurių, pavyzdžiui, vandenį tuo metu vaizdavo 4 formulės. Ginčams išspręsti nutarta sušaukti kongresą, į kurį buvo pakviesti garsūs chemikai. Tai įvyko 1860 m., Kur Canizzaro perskaitė pranešimą apie atominę-molekulinę teoriją. Mokslininkams taip pat pavyko pasiekti atomo, molekulės ir ekvivalento vienybę.

Paprastų medžiagų lentelę, kurią Lavoisier pasiūlė dar 1787 m., Sudarė tik 35 elementai, o XIX a. Pabaigoje jų skaičius jau buvo 63. Daugelis mokslininkų taip pat bandė rasti elementų savybių ryšį, kad teisingiau apskaičiuotų atominę masę. Šia linkme didžiulę sėkmę pasiekė chemikas Debereineris, sukūręs trijų dėsnį. J.B Dumas ir M.I. Pettenekoferis sėkmingai atrado homologines serijas, išreikšdamas tas pačias prielaidas apie santykių tarp atominių svorių teisingumą.

Kol vieni skaičiavo atomų svorį, kiti bandė sutvarkyti periodinę sistemą. Chemikas Odlingas siūlo 57 elementų lentelę, suskirstytą į 17 grupių, toliau chemikas de Chancourtas bando viską pavaizduoti geometrine formule. Kartu su varžtų sistema „Newlands“ taip pat turi stalą. Be to, tarp tyrėjų verta atkreipti dėmesį į Meyerį, kuris 1864 metais išleido knygą su lentele, susidedančia iš 44 elementų. Po D.I. Mendelejevas paskelbė savo „Periodinį įstatymą ir sistemą“, chemikas Maye ilgą laiką teigė, kad jis yra atradimo prioritetas.

Visos šios prielaidos sudarė atradimo pagrindą, o pats Mendelejevas, praėjus porai dešimtmečių po jo atradimo, teigė, kad apie sistemą galvojo beveik 20 metų. Visas pagrindines įstatymo išvadas ir nuostatas jis padarė raštuose iki 1871 m. Pabaigos. Jis nustatė, kad skaitinės atomų masių vertės yra tam tikro modelio, o elementų savybės yra tik tarpiniai duomenys, kurie priklauso nuo dviejų gretimų elementų viršuje ir apačioje, o tuo pačiu ir nuo dviejų periodo elementų dešinėje ir kairėje.

Vėliau D.I. Mendelejevas savo atradimą turėjo įrodyti ne vienerius metus. Jo pripažinimas įvyko tik daug vėliau, kai sėkmingai buvo atrastas germanis, skandis, galis. XIX amžiaus pabaigoje dauguma mokslininkų pripažino šį įstatymą vienu iš pagrindinių gamtos dėsnių. Laikui bėgant, 20 amžiaus pradžioje periodinėje lentelėje įvyko nedideli pokyčiai, susidarė nulinė grupė su inertinėmis dujomis, o retųjų žemių metalai buvo vienoje ląstelėje.

Periodinio įstatymo atradimas [VIDEO]

Įvadas

Periodinis dėsnis ir periodinė cheminių elementų lentelė D. I. Mendelejevui - pagrindas šiuolaikinė chemija... Jie remiasi tokiais moksliniais dėsniais, kurie atspindi gamtoje realiai egzistuojančius reiškinius, todėl niekada nepraras savo reikšmės.

Periodinis įstatymas ir jo pagrindu atlikti atradimai įvairiose gamtos mokslų ir technologijų srityse yra didžiausias žmogaus proto triumfas, vis gilesnio skverbimosi į giliausias gamtos paslaptis įrodymas, sėkmingas gamtos transformavimas žmogaus labui.

„Retai pasitaiko, kad mokslinis atradimas pasirodo esąs kažkas visiškai netikėto, beveik visada to tikimasi, tačiau kitoms kartoms, kurios naudoja patvirtintus atsakymus į visus klausimus, dažnai sunku įvertinti, kokius sunkumus tai kainavo jų pirmtakams. DI. Mendelejevas.

Tikslas: Apibūdinti periodinės sistemos sampratą ir periodinį elementų dėsnį, periodinį dėsnį ir jo pagrindimą, apibūdinti periodinės sistemos struktūras: pogrupius, periodus ir grupes. Studijuokite periodinio dėsnio ir periodinės elementų sistemos atradimo istoriją.

Uždaviniai: Apsvarstykite periodinio dėsnio ir periodinės sistemos atradimo istoriją. Pateikite periodinio dėsnio ir periodinės sistemos apibrėžimą. Išanalizuokite periodinį dėsnį ir jo pagrindimą. Periodinės sistemos struktūra: pogrupiai, periodai ir grupės.

Periodinio dėsnio ir periodinės cheminių elementų lentelės atradimo istorija

Atominės-molekulinės teorijos patvirtinimas XIIX-XIX amžių sandūroje sparčiai padidėjo žinomų cheminių elementų skaičiumi. Vien per pirmąjį XIX amžiaus dešimtmetį buvo atrasta 14 naujų elementų. Rekordininkas tarp atradėjų buvo anglų chemikas Humphrey Devi, kuris per vienerius metus, naudodamas elektrolizę, gavo 6 naujas paprastas medžiagas (natris, kalis, magnis, kalcis, baris, stroncis). 1830 m. Žinomų elementų skaičius pasiekė 55.

Tiek daug elementų, nevienodų savo savybėmis, egzistavo, todėl chemikai suglumino ir reikalavo elementų eiliškumo ir sisteminimo. Daugelis mokslininkų ieškojo modelių elementų sąraše ir padarė tam tikrą pažangą. Yra trys reikšmingiausi darbai, kurie ginčijo periodinio įstatymo atradimo D.I prioritetą. Mendelejevas.

1860 m. Įvyko pirmasis tarptautinis chemijos kongresas, po kurio paaiškėjo, kad pagrindinė cheminio elemento savybė yra jo atominė masė. Prancūzų mokslininkas B. De Chancourtois 1862 m. Pirmą kartą išdėstė elementus didėjančia atominių svorių tvarka ir padėjo juos spirale aplink cilindrą. Kiekviename spiralės posūkyje buvo 16 elementų, panašūs elementai, kaip taisyklė, pateko į vertikalias kolonas, nors buvo pastebėti dideli neatitikimai. De Chancourtois darbas liko nepastebėtas, tačiau jo idėja rūšiuoti elementus didėjančia atominių svorių tvarka pasirodė esanti vaisinga.

Ir po dvejų metų, vadovaudamasis šia idėja, anglų chemikas Johnas Newlandsas išdėstė elementus lentelės pavidalu ir pastebėjo, kad elementų savybės periodiškai kartojasi kas septynis skaičius. Pavyzdžiui, chloras yra panašus į fluoro savybes, kalis - į natrį, selenas - į sierą ir kt. Newlandsas šį modelį pavadino „oktavų dėsniu“, praktiškai lenkiančiu laikotarpio sampratą. Tačiau Newlandsas reikalavo, kad laikotarpio ilgis (lygus septyniems) nepakistų, todėl jo lentelėje pateikiami ne tik teisingi modeliai, bet ir atsitiktinės poros (kobalto - chloro, geležies - sieros ir anglies - gyvsidabrio).

Tačiau 1870 m. Vokiečių mokslininkas Lotharas Meyeris nubrėžė elementų atominio tūrio priklausomybę nuo jų atominės masės ir nustatė aiškią periodinę priklausomybę, o laikotarpio trukmė nesutapo su oktavų dėsniu ir buvo kintama.

Visi šie darbai turi daug bendro. De Chancourtois, Newlandsas ir Meyeris atrado elementų savybių pokyčių periodiškumo pasireiškimą, atsižvelgiant į jų atominę masę. Bet jie negalėjo sukurti vienos periodiškos visų elementų sistemos, nes daugelis elementų nerado savo vietos atrastuose dėsniuose. Šie mokslininkai taip pat nepadarė rimtų išvadų iš savo stebėjimų, nors manė, kad daugybė elementų atomų masės santykių yra tam tikro bendro dėsnio apraiška.

Šį bendrą dėsnį 1869 metais atrado didysis rusų chemikas Dmitrijus Ivanovičius Mendelejevas. Mendelejevas suformulavo periodinį įstatymą pateikdamas šias pagrindines nuostatas:

1. Pagal atominę masę surikiuoti elementai rodo aiškų savybių periodiškumą.

2. Turėtume tikėtis, kad bus atrasta daug daugiau nežinomų paprastų kūnų, pavyzdžiui, elementų, panašių į Al ir Si, kurių atominė masė yra 65 - 75.

3. Elemento atominės masės dydį kartais galima pataisyti žinant jo analogiją.

Kai kurias analogijas atskleidžia jų atomo svorio dydis. Pirmoji pozicija buvo žinoma dar prieš Mendelejevą, tačiau būtent jis suteikė jai visuotinio dėsnio pobūdį, pagal jį numatydamas dar neatrastų elementų egzistavimą, keisdamas daugelio elementų atomų svorį ir išdėstydamas kai kuriuos elementus lentelėje, nepaisant jų atominės masės, tačiau visiškai atsižvelgdamas į jų savybes (daugiausia dėl valentingumo). Likusias nuostatas atrado tik Mendelejevas ir yra logiškos periodinio įstatymo pasekmės

Šių pasekmių teisingumas buvo patvirtintas daugeliu eksperimentų per ateinančius du dešimtmečius ir leido kalbėti apie periodinį įstatymą kaip apie griežtą gamtos dėsnį.

Naudodamasis šiomis nuostatomis, Mendelejevas sudarė savo periodinės elementų lentelės versiją. Pirmasis elementų lentelės juodraštis pasirodė 1869 m. Vasario 17 d. (Kovo 1 d. Naujas stilius).

1869 m. Kovo 6 d. Profesorius Menšutkinas oficialiai paskelbė apie Mendelejevo atradimą Rusijos chemijos draugijos susirinkime.

Į mokslininko burną buvo įdėta tokia išpažintis: sapne matau lentelę, kurioje visi elementai išdėstyti pagal poreikį. Pabudau, iškart užrašiau ant popieriaus lapo - tik vienoje vietoje vėliau buvo reikalinga pataisa “. Kaip paprastos legendos! Prireikė daugiau nei 30 metų mokslininko gyvenimo, kad jį kurtume ir taisytume.

Periodinio dėsnio atradimo procesas yra pamokantis ir pats Mendelejevas apie tai kalbėjo taip: „Nevalia kilo mintis, kad tarp masinių ir cheminių savybių turi būti ryšys. Kadangi medžiagos masė, nors ir ne absoliuti, o tik santykinė, galiausiai išreiškiama atomų masės pavidalu, tuomet reikia ieškoti funkcinės atitikties tarp atskirų elementų savybių ir jų atominių masių. Bet ko nors ieškoti, net grybų ar kokios nors priklausomybės, negali būti kitaip, kaip tik ieškant ir bandant. Taigi aš pradėjau atrinkti, rašydamas ant atskirų kortelių elementus su jų atominiais svoriais ir pagrindinėmis savybėmis, panašiais elementais ir artimais atominiais svoriais, o tai greitai padarė išvadą, kad elementų savybės periodiškai priklauso nuo jų atominės masės, be to, abejoju. daug neaiškumų, nė minutės neabejojau išvados bendrumu, nes neįmanoma pripažinti avarijos “.

Pirmoje periodinėje lentelėje visi elementai iki kalcio imtinai yra tokie patys kaip šiuolaikinėje lentelėje, išskyrus tauriųjų dujų. Tai matyti iš D.I. straipsnio puslapio fragmento. Mendelejevas, kuriame yra periodinė elementų lentelė.

Jei remiamės didėjančiu atominės masės principu, tai kiti elementai po kalcio turėjo būti vanadis (A \u003d 51), chromas (A \u003d 52) ir titanas (A \u003d 52). Bet Mendelejevas uždėjo klaustuką po kalcio ir tada padėjo titaną, pakeisdamas jo atominę masę nuo 52 iki 50. Nežinomam elementui, nurodytam klaustuku, buvo priskirta atominė masė A \u003d 45, tai yra kalcio ir titano atominės masės aritmetinis vidurkis. Tada tarp cinko ir arseno Mendelejevas paliko vietą dviem dar neatrastiems elementams. Be to, prieš jodą jis pastatė telūrą, nors pastarojo atominė masė yra mažesnė. Taikant šį elementų išdėstymą, visose horizontaliose lentelės eilutėse buvo tik panašūs elementai, o elementų savybių pokyčių periodiškumas aiškiai pasireiškė.

Per ateinančius dvejus metus Mendelejevas žymiai patobulino elementų sistemą. 1871 m. Buvo išleistas pirmasis Dmitrijaus Ivanovičiaus vadovėlio „Chemijos pagrindai“ leidimas, kuriame periodinė sistema pateikiama beveik šiuolaikine forma. Lentelėje buvo suformuotos 8 elementų grupės, grupių numeriai rodo didžiausią tų serijų elementų, kurie yra įtraukti į šias grupes, valentingumą, o laikotarpiai tampa artimesni šiuolaikiniams, suskirstyti į 12 eilučių. Kiekvienas laikotarpis prasideda aktyviu šarminiu metalu ir baigiasi tipišku nemetalo halogenu.

Antroji sistemos versija leido Mendelejevui numatyti ne 4, o 12 elementų egzistavimą ir, metant iššūkį mokslo pasauliui, nuostabiu tikslumu aprašė trijų nežinomų elementų, kuriuos jis pavadino ekaboru (eksa sanskrito kalba reiškia „tas pats“), ekaaluminio ir ekasilicono savybes. ... Šiuolaikiniai jų pavadinimai yra Se, Ga, Ge.

Vakarų mokslo pasaulis iš pradžių skeptiškai žiūrėjo į Mendelejevo sistemą ir jos prognozes, tačiau viskas pasikeitė, kai 1875 m. Prancūzų chemikas P. Lecoqas de Boisbaudranas, tyrinėdamas cinko rūdos spektrus, atrado naujo elemento pėdsakus, kurį jis savo gimtinės (Gallijos) garbei pavadino galliu. - senovės romėniškas Prancūzijos pavadinimas)

Mokslininkui pavyko izoliuoti šį elementą gryniausia forma ir ištirti jo savybes. Ir Mendelejevas pamatė, kad galio savybės sutampa su jo numatytomis ekaaluminio savybėmis, ir informavo „Lecoq de Boisabaudran“, kad neteisingai matavo galio tankį, kuris turėtų būti lygus 5,9–6,0 g / cm3 vietoj 4,7 g / cm3. Iš tiesų, atlikus tikslesnius matavimus, teisinga 5,904 g / cm3 vertė.

1879 m. Švedų chemikas L. Nilssonas, atskirdamas retųjų žemių elementus, gautus iš mineralinio gadolinito, išskyrė naują elementą ir pavadino jį skandiu. Pasirodo, tai yra Mendelejevo numatytas ekaboras.

Galutinis periodinio įstatymo pripažinimas D.I. Mendelejevas buvo pasiektas po 1886 m., Kai vokiečių chemikas K. Winkleris, analizuodamas sidabro rūdą, gavo elementą, kurį pavadino germaniu. Pasirodo, kad tai yra ekologiškai.

Panaši informacija.

2.2. Periodinės lentelės sukūrimo istorija.

1867–68 žiemą Mendelejevas pradėjo rašyti vadovėlį „Chemijos pagrindai“ ir iškart susidūrė su sunkumais susistemindamas faktinę medžiagą. Iki 1869 m. Vasario vidurio, apmąstydamas vadovėlio struktūrą, jis pamažu priėjo prie išvados, kad paprastų medžiagų (ir tai yra laisvoje būsenoje esančių cheminių elementų egzistavimo forma) savybės ir atominės elementų masės yra sujungtos tam tikru modeliu.

Mendelejevas daug nežinojo apie savo pirmtakų bandymus išdėstyti cheminius elementus pagal jų atominės masės padidėjimą ir apie tai kylančius įvykius. Pavyzdžiui, jis beveik neturėjo informacijos apie Šancourtois, Newlands ir Meyer kūrybą.

Lemiamas jo minčių etapas įvyko 1869 m. Kovo 1 d. (Senojo stiliaus vasario 14 d.). Diena anksčiau Mendelejevas dešimčiai dienų parašė atostogų laišką tikrinti kooperatyvines sūrių gamyklas Tverės provincijoje: iš vieno laisvosios ekonominės draugijos lyderio A. I. Chodnevo jis gavo laišką su rekomendacijomis sūrio gamybai tirti.

Tą dieną Sankt Peterburge buvo debesuota ir šalta. Universiteto sode vėjyje girgždėjo medžiai su vaizdu į Mendelejevo buto langus. Dar gulėdamas lovoje, Dmitrijus Ivanovičius išgėrė puodelį šilto pieno, tada atsikėlė, nusiprausė ir nuėjo pusryčiauti. Jis buvo nuostabiai nusiteikęs.

Per pusryčius Mendelejevui kilo netikėta mintis: palyginti artimas įvairių cheminių elementų atomines mases ir jų chemines savybes. Negalvodamas du kartus, kitoje Chodnevo laiško pusėje jis užrašė chloro Cl ir kalio K simbolius, kurių atominės masės buvo gana artimos, atitinkamai lygios 35,5 ir 39 (skirtumas yra tik 3,5 vieneto). Tame pačiame laiške Mendelejevas nubrėžė kitų elementų simbolius, ieškodamas tarp jų panašių „paradoksalių“ porų: fluoro F ir natrio Na, bromo Br ir rubidžio Rb, jodo I ir cezio Cs, kurių masių skirtumas padidėja nuo 4,0 iki 5,0. ir tada iki 6.0. Tada Mendelejevas negalėjo žinoti, kad „neapibrėžtoje zonoje“ tarp akivaizdžių nemetalų ir metalų yra elementų - tauriųjų dujų, kurių atradimas dar labiau pakeis periodinę lentelę.

Po pusryčių Mendelejevas užsidarė savo kabinete. Jis išsitraukė nuo stalo šūsnį vizitinių kortelių ir ant jų galo pradėjo rašyti elementų simbolius ir pagrindines jų chemines savybes. Po kurio laiko namų ūkis išgirdo, kaip iš biuro pradėjo pasiekti: "O! Raguotas. Oho, koks raguotas! Aš nugalėsiu tuos. Aš nužudysiu!" Šie šaukimai reiškė, kad Dmitrijus Ivanovičius turėjo kūrybinį įkvėpimą. Mendelejevas korteles perkėlė iš vienos horizontalios eilės į kitą, vadovaudamasis atominės masės vertėmis ir paprastų medžiagų, kurias sudaro to paties elemento atomai, savybėmis. Vėl jam padėjo išsamios neorganinės chemijos žinios. Pamažu ėmė formuotis būsimos periodinės cheminių elementų lentelės išvaizda. Taigi, pirmiausia, tuometinėje tradicijoje, šalia anuometinės tradicijos, padėjo kortelę su elementu berilis Be (atominė masė 14) šalia aliuminio Al (atominė masė 27,4), laikydamas aliuminio analogą berilį. Tačiau tada, lygindamas chemines savybes, berilį uždėjo ant magnio Mg. Abejodamas tuo metu visuotinai pripažinta berilio atominės masės verte, jis ją pakeitė į 9,4 ir pakeitė berilio oksido formulę iš Be 2 O 3 į BeO (kaip ir magnio oksidas MgO). Beje, „pakoreguota“ berilio atominės masės vertė buvo patvirtinta tik po dešimties metų. Jis taip pat drąsiai elgėsi ir kitomis progomis.

Palaipsniui Dmitrijus Ivanovičius priėjo prie galutinės išvados, kad elementai, išsidėstę didėjančia jų atominių masių tvarka, rodo akivaizdų fizinių ir cheminės savybės... Visą dieną Mendelejevas dirbo su elementų sistema, trumpam pertraukėdamas žaisdamas su dukra Olga, papietauti ir pavakarieniauti.

1869 m. Kovo 1 d. Vakare jis perrašė savo sudarytą lentelę ir pavadinimu „Elementų sistemos, susijusios su jų atominiu svoriu ir cheminiu panašumu, patirtis“, jis išsiuntė ją į spaustuvę, padarydamas užrašus spausdintuvams ir nustatydamas datą „1869 m. Vasario 17 d.“ stilius).

Taip buvo atrastas periodinis dėsnis, kurio šiuolaikinė formuluotė yra tokia: Paprastų medžiagų savybės, taip pat elementų junginių formos ir savybės, periodiškai priklauso nuo jų atomų branduolių krūvio.

Mendelejevas daugeliui šalies ir užsienio chemikų išsiuntė atspausdintus lankstinukus su elementų lentele ir tik po to išvyko iš Sankt Peterburgo patikrinti sūrio.

Prieš išvykdamas jis dar spėjo organiniam chemikui ir būsimam chemijos istorikui NA Menshutkinui atiduoti straipsnio „Savybių koreliacija su elementų atominiu svoriu“ rankraštį - paskelbti Rusijos chemijos draugijos leidinyje ir komunikacijai artėjančiame draugijos susirinkime.

1869 m. Kovo 18 d. Menšutkinas, tuo metu buvęs visuomenės raštininku, Mendelejevo vardu padarė trumpą ataskaitą apie periodinį įstatymą. Iš pradžių ataskaita nesulaukė didelio chemikų dėmesio, o Rusijos chemijos draugijos prezidentas akademikas Nikolajus Zininas (1812–1880) pareiškė, kad Mendelejevas nedaro to, ką turėtų padaryti tikras tyrėjas. Tiesa, po dvejų metų, perskaitęs Dmitrijaus Ivanovičiaus straipsnį „Natūrali elementų sistema ir jų taikymas nurodant tam tikrų elementų savybes“, Zininas persigalvojo ir parašė Mendelejevui: „Labai, labai gerai, daug puikios konvergencijos, net smagu skaityti, Dievas jus palaimina eksperimentiniame jūsų išvadų patvirtinime. Nuoširdžiai jums atsidavęs ir jus labai gerbiantis N. Zininas ". Ne visus elementus Mendelejevas išdėstė didėjančios atominės masės tvarka; kai kuriais atvejais jis labiau vadovavosi cheminių savybių panašumu. Taigi kobalto Co atominė masė yra didesnė nei nikelio Ni, o tellūro Te - taip pat didesnė nei I jodo, tačiau Mendelejevas juos išdėstė tvarka Co - Ni, Te - I, o ne atvirkščiai. Priešingu atveju tellūras patektų į halogenų grupę, o jodas taptų seleno Se giminaičiu.

Žmonai ir vaikams. O gal jis žinojo, kad miršta, bet nenorėjo iš anksto trukdyti ir jaudintis šeimai, kurią mylėjo šiltai ir švelniai “. 5 val. 20 min. 1907 m. Sausio 20 d. Mirė Dmitrijus Ivanovičius Mendelejevas. Jis palaidotas Volkovskoje kapinėse Sankt Peterburge, netoli nuo motinos ir sūnaus Vladimiro kapų. 1911 m. Pirmaujančių Rusijos mokslininkų iniciatyva D.I. Mendelejevas, kur ...

Maskvos metro stotis, okeanografinių tyrimų laivas, 101-asis cheminis elementas ir mineralas - Mendelejevitas. Rusakalbiai mokslininkai-pokštininkai kartais klausia: „Argi Dmitrijus Ivanovičius Mendelejevas nėra žydas, skaudžiai keista pavardė, ar ne iš„ Mendel “pavardės? Atsakymas į šį klausimą yra labai paprastas: „Visi keturi Pavelo Maksimovičiaus Sokolovo sūnūs, ...

Licėjaus egzaminas, kurio metu senukas Derzhavinas palaimino jaunąjį Puškiną. Akademikas Yu.F. Fritzsche, žinomas organinės chemijos specialistas, turėjo galimybę atlikti skaitiklio vaidmenį. D. I. Mendelejevas baigė pagrindinį pedagoginį institutą 1855 m. Kandidato disertacija „Izomorfizmas, susijęs su kitais kristalinės formos santykiais su kompozicija“ tapo pirmuoju svarbiausiu jo moksliniu ...

Daugiausia skysčių kapiliarumo ir paviršiaus įtempimo klausimu, o laisvalaikio valandas praleido jaunų rusų mokslininkų rate: S.P. Botkinas, I.M. Sečenovas, I.A. Vyšnegradskis, A.P. Borodinas ir kiti. 1861 m. Mendelejevas grįžo į Sankt Peterburgą, kur universitete atnaujino paskaitas apie organinę chemiją ir išleido tą laiką nepaprastą vadovėlį: " Organinė chemija", ...