Periodinės elementų lentelės sukūrimo istorija. Periodinio Mendelejevo dėsnis, esmė ir atradimų istorija

XIX amžius žmonijos istorijoje yra amžius, per kurį buvo reformuoti daugybė mokslų, įskaitant chemiją. Būtent tuo metu atsirado periodinė Mendelejevo sistema, o kartu su ja - ir periodinė teisė... Tai jis tapo pagrindu šiuolaikinė chemija... D. I. Mendelejevo periodinė lentelė yra elementų sisteminimas, nustatantis cheminių ir fizinės savybės dėl materijos atomo struktūros ir krūvio.

Istorija

Periodinio leidinio pradžią padėjo knyga „Savybių koreliacija su elementų atominiu svoriu“, parašyta XVII amžiaus trečiame ketvirtyje. Tai atspindėjo pagrindines žinomo sampratas cheminiai elementai (tuo metu jų buvo tik 63). Be to, daugelio jų atominės masės buvo nustatytos neteisingai. Tai labai trukdė atrasti D.I.Mendelejevą.

Dmitrijus Ivanovičius savo darbą pradėjo lygindamas elementų savybes. Visų pirma jis paėmė chlorą ir kalį ir tik tada pradėjo dirbti su šarminiais metalais. Ginkluotas specialiomis kortelėmis, ant kurių buvo pavaizduoti cheminiai elementai, jis ne kartą bandė surinkti šią „mozaiką“: padėjo ją ant savo stalo ieškodamas reikalingų derinių ir sutapimų.

Po didelių pastangų Dmitrijus Ivanovičius vis dėlto surado ieškomą modelį ir išdėstė elementus periodinėmis eilėmis. Todėl gavęs tuščias ląsteles tarp elementų, mokslininkas suprato, kad Rusijos tyrėjai nežino visų cheminių elementų ir kad būtent jis turėtų suteikti šiam pasauliui chemijos srities žinių, kurių dar nebuvo davę jo pirmtakai.

Visi žino mitą, kad periodinė lentelė Mendelejevui pasirodė sapne, ir jis surinko elementus iš atminties į vieną sistemą. Tai, grubiai tariant, melas. Faktas yra tas, kad Dmitrijus Ivanovičius ilgai ir susikaupęs dirbo savo darbą, ir tai jam buvo labai sekinanti. Dirbdamas prie elementų sistemos, Mendelejevas kartą užmigo. Pabudęs suprato, kad neužbaigė stalo, o toliau pildė tuščias langelius. Jo pažįstamas, tam tikras universiteto dėstytojas Inostrancevas nusprendė, kad Mendelejevas sapne sapnavo stalą ir paskleidė šį gandą savo studentams. Taip atsirado ši hipotezė.

Šlovė

Cheminiai Mendelejevo elementai atspindi periodinį įstatymą, kurį Dmitrijus Ivanovičius sukūrė XIX amžiaus trečiajame ketvirtyje (1869). Būtent 1869 m. Rusijos chemikų bendruomenės susirinkime buvo perskaitytas Mendelejevo pranešimas apie tam tikros struktūros sukūrimą. Tais pačiais metais buvo išleista knyga „Chemijos pagrindai“, kurioje pirmą kartą buvo išleista periodinė Mendelejevo cheminių elementų sistema. O knygoje „Natūrali elementų sistema ir jos naudojimas nenurodytų elementų savybėms nurodyti“ DI Mendelejevas pirmą kartą paminėjo „periodinės teisės“ sąvoką.

Elementų struktūra ir taisyklės

Pirmuosius periodinio įstatymo sukūrimo žingsnius Dmitrijus Ivanovičius žengė dar 1869–1871 m., Tuo metu jis sunkiai dirbo nustatydamas šių elementų savybių priklausomybę nuo jų atomo masės. Šiuolaikinė versija yra elementai, apibendrinti dvimatėje lentelėje.

Elemento padėtis lentelėje turi tam tikrą cheminę ir fizinę prasmę. Pagal elemento vietą lentelėje galite sužinoti jo valentingumą, nustatyti kitas chemines savybes. Dmitrijus Ivanovičius bandė nustatyti ryšį tarp elementų, panašių savybėmis ir skirtingų.

Tuo metu žinomų cheminių elementų klasifikaciją jis grindė valencija ir atomine mase. Lygindamas santykines elementų savybes, Mendelejevas bandė rasti modelį, kuris sujungtų visus žinomus cheminius elementus į vieną sistemą. Išdėstęs juos pagal atominės masės padidėjimą, jis vis tiek pasiekė periodiškumą kiekvienoje eilutėje.

Tolesnis sistemos tobulinimas

Periodinė lentelė, pasirodžiusi 1969 m., Buvo ne kartą tobulinta. 1930-aisiais atsiradus kilnioms dujoms, buvo galima nustatyti naujausią elementų priklausomybę - ne nuo masės, o nuo serijos numerio. Vėliau pavyko nustatyti protonų skaičių atominiuose branduoliuose ir paaiškėjo, kad jis sutampa su eiliniu elemento skaičiumi. XX amžiaus mokslininkai studijavo elektroninę medžiagą.Paaiškėjo, kad tai turi įtakos ir dažniui. Tai labai pakeitė elementų savybių idėją. Šis punktas atsispindėjo vėlesniuose periodinės Mendelejevo lentelės leidimuose. Kiekvienas naujas elementų savybių ir ypatybių atradimas organiškai telpa į lentelę.

Mendelejevo periodinės lentelės charakteristikos

Periodinė lentelė yra padalinta į periodus (7 horizontaliai išdėstytos eilutės), kurie, savo ruožtu, yra suskirstyti į didelius ir mažus. Laikotarpis prasideda šarminiu metalu ir baigiasi nemetalinių savybių turinčiu elementu.
Dmitrijaus Ivanovičiaus lentelė vertikaliai suskirstyta į grupes (8 stulpeliai). Kiekvienas iš jų periodinėje sistemoje susideda iš dviejų pogrupių, būtent - pagrindinio ir antrinio. Po ilgų ginčų DI Mendelejevo ir jo kolegos U. Ramzai siūlymu buvo nuspręsta įvesti vadinamąją nulio grupę. Tai apima inertines dujas (neoną, helį, argoną, radoną, ksenoną, kriptoną). 1911 m. Mokslininkui F. Soddy buvo pasiūlyta į periodinę lentelę įdėti niekuo neišsiskiriančius elementus, vadinamuosius izotopus - jiems buvo skirtos atskiros ląstelės.

Nepaisant periodinės sistemos ištikimybės ir tikslumo, mokslo draugija ilgą laiką nenorėjo pripažinti šio atradimo. Daugelis puikių mokslininkų išjuokė DI Mendelejevo veiklą ir manė, kad neįmanoma numatyti dar neatrasto elemento savybių. Tačiau atradus tariamus cheminius elementus (pavyzdžiui, skandį, gallį ir germanį), Mendelejevo sistema ir periodinis jo dėsnis tapo chemijos mokslu.

Stalas šiais laikais

Mendelejevo periodinė elementų lentelė yra daugumos cheminių ir fizinių atradimų, susijusių su atominiu-molekuliniu mokslu, pagrindas. Šiuolaikinė elemento samprata buvo suformuota būtent didžiojo mokslininko dėka. Atsiradus periodinei Mendelejevo lentelei, radikaliai pasikeitė įvairių junginių ir paprastų medžiagų samprata. Mokslininkų sukurta periodinė sistema turėjo didžiulę įtaką chemijos ir visų šalia jos esančių mokslų raidai.

Savo darbe 1668 m. Robertas Boyle'as pateikė neišardomų cheminių elementų sąrašą. Tuo metu jų buvo tik penkiolika. Tuo pačiu metu mokslininkas neteigė, kad, be jo išvardytų elementų, nebėra ir jų skaičiaus klausimas liko atviras.

Po šimto metų prancūzų chemikas Antoine'as Lavoisier'is sudarė naują mokslui žinomų elementų sąrašą. Į jo registrą buvo įtrauktos 35 cheminės medžiagos, iš kurių 23 vėliau buvo pripažintos tais pačiais neskaidančiais elementais.

Naujų elementų paiešką atliko viso pasaulio chemikai ir ji gana sėkmingai progresavo. Lemiamą vaidmenį šiuo klausimu atliko rusų chemikas Dmitrijus Ivanovičius Mendelejevas: būtent jis sugalvojo galimybę egzistuoti santykį tarp elementų atominės masės ir jų vietos „hierarchijoje“. Jo paties žodžiais, „reikia ieškoti ... atitikties tarp atskirų elementų savybių ir jų atominės masės“.

Palyginęs tuo metu žinomus cheminius elementus, Mendelejevas, atlikęs didžiulį darbą, galų gale atrado tą priklausomybę, bendrą reguliarų ryšį tarp atskirų elementų, kuriame jie pasirodo kaip viena visuma, kur kiekvieno elemento savybės nėra kažkas, kas egzistuoja savaime, bet periodiškai ir teisingai pasikartojantis reiškinys.

Taigi buvo suformuluotas 1869 m. Vasario mėn periodinis Mendelejevo dėsnis... Tais pačiais metais, kovo 6 d., Parengta ataskaita, kurią parengė D.I. Mendelejevą pavadinimu „Savybių koreliacija su elementų atomine mase“ pateikė N.A. Menšutkinas ruso susitikime chemijos visuomenė.

Tais pačiais metais leidinys pasirodė vokiečių žurnale „Zeitschrift für Chemie“, o 1871 m. - žurnale „Annalen der Chemie“ išsamus D.I. Mendelejevas, atsidavęs savo atradimui - „Die periodische Gesetzmässigkeit der Elemente“ (periodinis cheminių elementų dėsningumas).

Periodinės lentelės kūrimas

Nepaisant to, kad Mendelejevo idėja buvo suformuota per gana trumpą laiką, jis negalėjo ilgai suformuluoti savo išvadų. Jam buvo svarbu pateikti savo idėją aiškaus apibendrinimo, griežtos ir vizualios sistemos pavidalu. Kaip kadaise sakė pats D. I.. Mendelejevas pokalbyje su profesoriumi A.A. Inostrancevas: „Mano galva viskas pavyko, bet aš negaliu to išreikšti lentelėje“.

Anot biografų, po šio pokalbio mokslininkas tris dienas ir tris naktis dirbo kurdamas stalą, nemiegodamas. Jis pirštuojo skirtingų variantų, kuriame elementus būtų galima sujungti ir sudėlioti į lentelę. Darbą apsunkino tai, kad kuriant periodinę sistemą mokslui buvo žinomi toli gražu ne visi cheminiai elementai.

1869-1871 m. Mendelejevas toliau plėtojo mokslo bendruomenės pateiktas ir priimtas periodiškumo idėjas. Vienas iš žingsnių buvo įvesti elemento vietos periodinėje lentelėje sampratą, kaip jo savybių rinkinį, palyginti su kitų elementų savybėmis.

Remiantis tuo ir rezultatais, gautais tiriant stiklo formavimo oksidų pokyčių seką, Mendelejevas pakoregavo 9 elementų, įskaitant berilį, indį, uraną ir kitus, atomines mases.

Darbo metu D.I. Mendelejevas bandė užpildyti tuščias jo sudarytos lentelės langelius. Dėl to 1870 m. Jis numatė mokslui nežinomų elementų atradimą. Mendelejevas apskaičiavo atomines mases ir aprašė trijų dar neatrastų elementų savybes:

• „ekaaluminium“ - atidarytas 1875 m., pavadintas gallium,
• „ekabora“ - atidaryta 1879 m., pavadinta skandumu,
• „ekasilicia“ - atidaryta 1885 m., pavadinta Vokietija.

Kitos jo realizuotos prognozės yra dar aštuonių elementų, įskaitant polonį (atrastas 1898 m.), Astatiną (atrastas 1942–1943 m.), Technecį (atrastas 1937 m.), Renį (atidarytas 1925 m.) Ir Prancūziją (atidarytas), atradimas. 1939 m.).

1900 m. Dmitrijus Ivanovičius Mendelejevas ir Williamas Ramsay padarė išvadą, kad būtina į periodinę sistemą įtraukti specialius, nulinės grupės elementus. Šiandien šie elementai vadinami tauriosiomis dujomis (iki 1962 m. Šios dujos buvo vadinamos inertinėmis dujomis).

Periodinės sistemos organizavimo principas

Jo lentelėje D.I. Mendelejevas išdėstė cheminius elementus eilėmis jų masės didinimo tvarka, pasirinkdamas eilučių ilgį taip, kad vienos kolonos cheminiai elementai turėtų panašias chemines savybes.

Tauriosios dujos - helis, neonas, argonas, kriptonas, ksenonas ir radonas - nenoriai reaguoja su kitais elementais ir pasižymi mažu cheminiu aktyvumu, todėl yra dešiniajame dešiniajame stulpelyje.

Priešingai, kairiosios kolonos elementai - ličio, natrio, kalio ir kiti - smarkiai reaguoja su kitomis medžiagomis, procesas yra sprogus. Kitų lentelės stulpelių elementai elgiasi panašiai - stulpelyje šios savybės yra panašios, tačiau juda iš vieno stulpelio į kitą.

Pirmoje periodinėje lentelėje tiesiog atspindėta gamtoje esanti padėtis. Iš pradžių lentelėje niekaip nepaaiškinta, kodėl taip turėtų būti. Tik atsiradus kvantinei mechanikai paaiškėjo tikroji elementų išdėstymo periodinėje lentelėje prasmė.

Cheminiai elementai iki urano (yra 92 protonai ir 92 elektronai) yra gamtoje. Nuo 93 numerio yra dirbtinių elementų, sukurtų laboratorijos sąlygomis.

abstraktus

„Periodinio D.I. atradimo ir patvirtinimo istorija. Mendelejevas "

Sankt Peterburgas 2007 m

Įvadas

Periodinis įstatymas D. I. Mendelejevas yra pagrindinis dėsnis, nustatantis periodinį cheminių elementų savybių pokytį, priklausomai nuo jų atomų branduolių krūvių padidėjimo. Atrado D.I. Mendelejevas 1869 m. Vasario mėn., Kai palygino visų tuo metu žinomų elementų savybes ir jų atominės masės (svorio) vertes. Pirmą kartą Mendelejevas vartojo terminą „periodinis įstatymas“ 1870 m. Lapkričio mėn., O 1871 m. Spalio mėn. Pateikė galutinę Periodinio įstatymo formuluotę: „... elementų savybės, taigi ir jų suformuotų paprastų ir sudėtingų kūnų savybės, periodiškai priklauso nuo jų atominės masės“. Grafinė (lentelinė) periodinio dėsnio išraiška yra Mendelejevo sukurta periodinė elementų sistema.

1. Kitų mokslininkų bandymai išvesti periodinį dėsnį

Periodinė elementų sistema arba periodinė elementų klasifikacija turėjo didelę reikšmę neorganinės chemijos raidai XIX amžiaus antroje pusėje. Ši reikšmė šiuo metu yra milžiniška, nes pati sistema, tyrinėdama materijos struktūros problemas, pamažu įgijo tokį racionalumo laipsnį, kurio nebuvo galima pasiekti žinant tik atominius svorius. Perėjimas nuo empirinio dėsningumo prie teisės yra pagrindinis bet kurios mokslinės teorijos tikslas.

Natūralaus cheminių elementų klasifikavimo ir jų sisteminimo pagrindo paieška buvo pradėta dar gerokai prieš Periodinio dėsnio atradimą. Pirmieji šioje srityje dirbę gamtos mokslininkai susidūrė su sunkumais dėl eksperimentinių duomenų trūkumo: XIX a. Pradžioje. žinomų cheminių elementų skaičius vis dar buvo per mažas, o priimtos daugelio elementų atominės masės vertės buvo netikslios.

Be Lavoisier ir jo mokyklos bandymų klasifikuoti elementus pagal cheminės elgsenos analogijos kriterijų, pirmasis bandymas periodiškai klasifikuoti elementus priklauso Döbereineriui.

Doebereinerio triados ir pirmosios elementų sistemos

1829 m. Vokiečių chemikas I. Döbereiner bandė susisteminti elementus. Jis pastebėjo, kad kai kuriuos elementus, panašius savo savybėmis, galima sujungti į tris grupes, kurias jis pavadino trijomis: Li - Na - K; Ca - Sr - Ba; S - Se - Te; P - As - Sb; Cl - Br - I.

Siūlomos esmės triados dėsnis Döbereinerį sudarė tai, kad trejeto vidurio elemento atominė masė buvo artima dviejų kraštinių trijų elementų atominių masių pusės sumai (aritmetiniam vidurkiui). Nors natūraliai Döbereineriui nepavyko suskaidyti visų žinomų elementų į triadas, trijų dėsnis aiškiai nurodė ryšį tarp atominės masės ir elementų bei jų junginių savybių. Visi tolesni bandymai sisteminti buvo pagrįsti elementų išdėstymu pagal jų atomines mases.

Doebereinerio idėjas sukūrė L. Gmelinas, kuris parodė, kad santykis tarp elementų savybių ir jų atominės masės yra daug sudėtingesnis nei triados. 1843 m. Gmelinas paskelbė lentelę, kurioje chemiškai panašūs elementai buvo išdėstyti grupėmis didėjančia jungiamųjų (lygiaverčių) masių tvarka. Elementai sudarė triadas, taip pat tetradas ir pentadas (keturių ir penkių elementų grupės), lentelės elementų elektronegatyvumas sklandžiai kinta iš viršaus į apačią.

1850-aisiais. M. von Pettenkoferis ir J. Dumas pasiūlė vadinamąjį. diferencinės sistemos, kuriomis siekiama nustatyti bendruosius elementų atominės masės pokyčio modelius, kuriuos išsamiai sukūrė vokiečių chemikai A. Streckeris ir G. Cermakas.

XIX amžiaus 60-ųjų pradžioje. iškart pasirodė keli darbai, kurie buvo iškart prieš periodinį įstatymą.

„Spiral de Chancourtois“

A. de Chancourtois visus tuo metu žinomus cheminius elementus išdėstė viena jų atomų masės didinimo seka ir gautas serijas pritaikė ant cilindro paviršiaus palei liniją, sklindančią iš jos pagrindo 45 ° kampu į pagrindo plokštumą (vadinamąją žemės spiralė). Išskleidus cilindro paviršių paaiškėjo, kad vertikaliose linijose, lygiagrečiose cilindro ašiai, yra panašių savybių cheminių elementų. Taigi, ličio, natrio, kalio krito ant vienos vertikalės; berilis, magnis, kalcis; deguonis, siera, selenas, telūras ir kt. De Chancourtois spiralės trūkumas buvo tas, kad visiškai skirtingo cheminio elgesio elementai buvo rasti toje pačioje linijoje su artimais savo cheminės prigimties elementais. Manganas pateko į šarminių metalų grupę, o titanas, neturintis nieko bendro, - deguonies ir sieros.

Newlands stalas

Anglų mokslininkas J. Newlandsas 1864 m. Paskelbė siūlomų elementų lentelę oktavos įstatymas ... Newlandsas parodė, kad elementų serijoje, išdėstytoje didėjančia atominių masių tvarka, aštuntojo elemento savybės yra panašios į pirmojo. Niulandija stengėsi, kad ši priklausomybė, kuri iš tikrųjų yra šviesos elementų atveju, būtų universali. Jo lentelėje panašūs elementai buvo išdėstyti horizontaliose eilėse, tačiau visiškai skirtingų savybių elementai dažnai buvo toje pačioje eilėje. Be to, Newlands turėjo talpinti du elementus kai kuriose kamerose; galiausiai lentelėje nebuvo tuščių vietų; todėl oktavų dėsnis buvo priimtas itin skeptiškai.

„Odling“ ir „Meier“ stalai

Tais pačiais 1864 m. Pasirodė pirmoji vokiečių chemiko L. Meyerio lentelė; jame buvo 28 elementai, išdėstyti šešiuose stulpeliuose pagal jų valentingumą. Mejeris sąmoningai apribojo elementų skaičių lentelėje, norėdamas pabrėžti natūralų (panašų į Döbereinerio triadą) atominės masės pokytį panašių elementų serijoje.

1870 m. Buvo išleistas Meyerio darbas, kuriame buvo nauja lentelė pavadinimu „Elementų pobūdis kaip jų atominio svorio funkcija“, kurį sudarė devyni vertikalūs stulpeliai. Panašūs elementai buvo išdėstyti horizontaliose lentelės eilėse; kai kurios kameros Meyer liko tuščios. Prie lentelės buvo pridėtas elemento atominio tūrio priklausomybės nuo atomo svorio grafikas, turintis būdingą pjūklo formą, kuris puikiai iliustruoja jau to meto Mendelejevo pasiūlytą terminą „periodiškumas“.

2. Kas buvo padaryta prieš didžiojo atradimo dieną

Būtinų prielaidų periodiniam įstatymui atrasti turėtų ieškoti D. I. knyga. Mendelejevas (toliau DI) „Chemijos pagrindai“. Pirmieji šios D. I. knygos antrosios dalies skyriai. rašė 1869 m. pradžioje, pirmasis skyrius buvo skirtas natriui, antrasis - jo analogams, trečiasis - šilumos talpa, ketvirtasis - šarminiams žemės metalams. Tą dieną, kai buvo atrastas periodinis dėsnis (1869 m. Vasario 17 d.), Jis tikriausiai jau spėjo išsakyti klausimą apie tokių poliarinių priešingų elementų kaip šarminiai metalai ir halogenidai, kurie buvo arti vienas kito pagal savo atomiškumą (valentingumą), klausimą ir klausimą dėl pačių šarminių metalų santykio pagal jų atominę masę. Jis priartėjo prie dviejų poliarinių priešingų elementų grupių suartėjimo ir palyginimo klausimo, atsižvelgiant į jų narių atominę masę, o tai iš tikrųjų jau reiškė atsisakyti elementų pasiskirstymo pagal jų atomiškumą principo ir perėjimo prie jų paskirstymo pagal atominę masę principo. Šis perėjimas buvo ne pasirengimas periodinio dėsnio atradimui, o jau paties atradimo pradžia

Iki 1869 m. Pradžios didelė dalis elementų buvo sujungti į atskiras natūralias grupes ir šeimas, remiantis bendromis cheminėmis savybėmis; kartu su tuo kita jų dalis buvo išsklaidyti, izoliuoti atskiri elementai, kurie nebuvo sujungti į specialias grupes. Toliau išvardyti dalykai buvo laikomi tvirtai įsitvirtinusiais:

- šarminių metalų grupė - ličio, natrio, kalio, rubidžio ir cezio;

- šarminių žemės metalų grupė - kalcis, stroncis ir baris;

- deguonies grupė - deguonis, siera, selenas ir telūras;

- azoto grupė - azotas, fosforas, arsenas ir stibis. Be to, čia dažnai buvo pridėta bismuto, o vanadis buvo laikomas neišsamiu azoto ir arseno analogu;

- anglies grupė - anglis, silicis ir alavas, titanas ir cirkonis buvo laikomi neišsamiais silicio ir alavo analogais;

- halogenų (halogenų) grupė - fluoras, chloras, bromas ir jodas;

- vario grupė - varis ir sidabras;

- cinko grupė - cinkas ir kadmis

- geležies šeima - geležis, kobaltas, nikelis, manganas ir chromas;

- platinos metalų šeima - platina, osmis, iridis, paladis, rutenis ir rodis.

Padėtis buvo sudėtingesnė dėl tokių elementų, kuriuos galima priskirti skirtingų grupių ar šeimos:

- švinas, gyvsidabris, magnis, auksas, boras, vandenilis, aliuminis, talis, molibdenas, volframas.

Be to, buvo žinoma keletas elementų, kurių savybės vis dar nebuvo pakankamai ištirtos:

- retųjų žemių elementų šeima - itris, „erbium“, ceriumas, lantanas ir „didym“;

- niobio ir tantalo;

- berilis;

3. Didžiojo atradimo diena

DI. buvo labai universalus mokslininkas. Ilgą laiką jį labai domino klausimai Žemdirbystė... Labiausiai dalyvavo Sankt Peterburgo laisvosios ekonomikos draugijos (VEO) veikloje, kurios narys ir buvo. VEO organizavo kooperatinį sūrių gaminimą keliose šiaurinėse provincijose. Vienas iš šio įsipareigojimo iniciatorių buvo N. V.. Vereščaginas. 1868 metų pabaigoje, t.y. o D.I. baigė klausimą. 2 savo knygoje Vereščaginas kreipėsi į VEO su prašymu išsiųsti ką nors iš draugijos, kad vietoje galėtų patikrinti amatininkų sūrio pieninių darbą. D. I. išreiškė sutikimą tokiai kelionei. 1868 m. Gruodžio mėn. Jis apžiūrėjo keletą amatininkų sūrių pieninių Tverės provincijoje. Apklausai užpildyti reikėjo papildomos komandiruotės. Buvo numatytas išvykimas 1869 m. Vasario 17 d.

Atominės-molekulinės teorijos patvirtinimas XIIX-XIX amžių sandūroje sparčiai padidėjo žinomų cheminių elementų skaičiumi. Vien per XIX amžiaus pirmąjį 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, nevienalyčių savo savybėmis, sukėlė galvą chemikams 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.

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 vertę 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 jam visuotinio dėsnio pobūdį, pagal jį numatydamas dar neatrastų elementų egzistavimą, keisdamas daugelio elementų atominius svorius 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 “. Kokios 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. Ko nors ieškoti, net grybų ar kokios nors priklausomybės, neįmanoma kitaip, nei 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 atominės masės didinimo principu, tai kiti elementai po kalcio turėjo būti vanadis, chromas ir titanas. Bet Mendelejevas uždėjo klaustuką po kalcio ir titano, pakeisdamas jo atominę masę nuo 52 iki 50.

Nežinomam elementui, nurodytam klaustuku, priskirta atominė masė A \u003d 45, tai yra aritmetinis vidurkis tarp kalcio ir titano atomų masės. Tada tarp cinko ir arseno Mendelejevas paliko vietą dviem dar neatrastiems elementams. Be to, jis pastatė telūrą prieš jodą, 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 gerokai 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. Dabar 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 savybes, kurias jis pavadino ekabor (eka on Sanskrito kalba reiškia „tas pats dalykas“), ekaaluminium ir ekasilicium. (Galija yra senovės romėniškas Prancūzijos pavadinimas). Mokslininkas sugebėjo izoliuoti šį elementą gryniausia forma ir ištirti jo savybes. Ir Mendelejevas pamatė, kad galio savybės sutampa su jo numatytomis eka-aliuminio 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. 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.

Periodinis dėsnis ir periodinė elementų lentelė.

Periodinis dėsnis yra vienas iš svarbiausių chemijos dėsnių. Mendelejevas tuo tikėjo pagrindinė charakteristika elementas yra jo atominė masė. Todėl jis išdėstė visus elementus vienoje eilėje didėjančios atominės masės tvarka.

Jei atsižvelgsime į daugybę elementų nuo Li iki F, galime pastebėti, kad metalinės elementų savybės susilpnėja, o nemetalinės savybės sustiprėja. Panašiai kinta ir elementų, esančių serijoje nuo Na iki Cl, savybės. Kitas ženklas K, kaip ir Li ir Na, yra tipiškas metalas.

Didžiausias elementų valentingumas padidėja nuo I y Li iki V y N (deguonis ir fluoras turi pastovius valentingumus, atitinkamai II ir I) ir nuo I y Na iki VII y Cl. Kitas elementas K, kaip ir Li ir Na, turi valentingumą I. Oksidų iš Li2O į N2O5 ir hidroksidų iš LiOH į HNO3 serijose pagrindinės savybės susilpnėja ir rūgštinės savybės sustiprėti. Oksidų savybės panašiai kinta nuo Na2O ir NaOH iki Cl2O7 ir HClO4. Kalio oksidas K2O, kaip ir ličio bei natrio oksidai Li2O ir Na2O, yra pagrindinis oksidas, o kalio hidroksidas KOH, kaip ir ličio ir natrio hidroksidai LiOH ir NaOH, yra tipinė bazė.

Nemetalų nuo CH4 iki HF ir nuo SiH4 iki HCl formos ir savybės keičiasi panašiai.

Toks elementų ir jų junginių savybių pobūdis, kuris pastebimas padidėjus elementų atominei masei, vadinamas periodiniu pokyčiu. Visų cheminių elementų savybės periodiškai keičiasi didėjant atominei masei.

Šis periodinis pokytis vadinamas periodine elementų ir jų junginių savybių priklausomybe nuo atominės masės dydžio.

Todėl D. I. Atrastą įstatymą Mendelejevas suformulavo taip:

· Elementų savybės, taip pat elementų junginių formos ir savybės periodiškai priklauso nuo elementų atominės masės vertės.

Mendelejevas išdėstė elementų laikotarpius vienas po kito ir dėl to sudarė periodinę elementų lentelę.

Jis teigė, kad elementų lentelė buvo ne tik jo paties darbo vaisius, bet ir daugelio chemikų pastangos, tarp kurių jis ypač atkreipė dėmesį į „periodinio įstatymo įtvirtintojus“, atradusius jo numatytus elementus.

Prireikė daugelio metų tūkstančių ir tūkstančių chemikų ir fizikų sunkaus darbo, norint sukurti šiuolaikišką stalą. Jei Mendelejevas dabar būtų gyvas, jis, žiūrėdamas į šiuolaikinę elementų lentelę, galėtų pakartoti anglų chemiko J.W.Melloro, klasikinės 16 tomų neorganinės ir teorinės chemijos enciklopedijos autoriaus, žodžius. Baigęs savo darbą 1937 m., Po 15 metų darbo, jis su dėkingumu antraštiniame puslapyje parašė: „Skirtas didžiulės chemikų armijos rangui. Jų vardai pamiršti, jų darbai lieka „...

Periodinė lentelė yra cheminių elementų klasifikacija, nustatanti įvairių elementų savybių priklausomybę nuo atomo branduolio krūvio. Sistema yra grafinė periodinio dėsnio išraiška. 2009 m. Spalio mėn. Yra žinomi 117 cheminiai elementai (kurių serijos numeriai yra nuo 1 iki 116 ir 118), iš kurių 94 yra gamtoje (kai kurių yra tik nedaug). Likusi23 dalis gaunama dirbtinai dėl branduolinių reakcijų - tai yra atominių branduolių transformacijos procesas, vykstantis jų sąveikos su elementariomis dalelėmis, gama kvantais ir tarpusavyje metu, dažniausiai sukeliantis milžinišką energijos kiekį. Pirmieji 112 elementų turi nuolatinius pavadinimus, likę laikini.

Tarptautinio grynosios ir taikomosios chemijos sąjunga pripažino 112-ojo elemento (sunkiausio iš oficialiųjų) atradimą.

Stabiliausio iš žinomų šio elemento izotopų pusinės eliminacijos laikas yra 34 sekundės. 2009 m. Birželio mėn. Pradžioje jis neoficialiai vadinasi ununbium. Pirmą kartą jis buvo susintetintas 1996 m. Vasario mėn. Sunkiųjų jonų greitintuve Darmštato sunkiųjų jonų institute. Atradėjai turi pusmetį pasiūlyti naują oficialų pavadinimą, kurį būtų galima įtraukti į lentelę (jie jau pasiūlė Wickshausius, Helmholtz, Venusius, Frisch, Strassmannii ir Heisenbergii). Šiuo metu žinomi transuraniniai elementai, kurių numeriai yra 113–116 ir 118, gauti Jungtiniame branduolinių tyrimų institute Dubnoje, tačiau jie dar nebuvo oficialiai pripažinti. Dažniau nei kitos yra 3 periodinės lentelės formos: „trumpas“ (trumpas laikotarpis), „ilgas“ (ilgas laikotarpis) ir „itin ilgas“. „Ypač ilgoje“ versijoje kiekvienas laikotarpis užima tiksliai vieną eilutę. „Ilgojoje“ versijoje lantanidai (14 cheminių elementų šeima, serijos numeriai 58–71, esantys sistemos VI periode) ir aktinidai (radioaktyviųjų cheminių elementų šeima, susidedanti iš aktinio ir 14 panašių elementų). cheminės savybės) pašalinami iš bendros lentelės, todėl ji tampa kompaktiškesnė. „Trumpame“ užraše, be to, ketvirtasis ir vėlesni laikotarpiai užima po 2 eilutes; pagrindinio ir antrinio pogrupių elementų simboliai yra išlyginti skirtingų ląstelių kraštų atžvilgiu. Trumpą lentelės formą, kurioje yra aštuonios elementų grupės, IUPAC oficialiai panaikino 1989 m. Nepaisant rekomendacijos naudoti ilgąją formą, po to trumpoji forma buvo toliau cituojama daugelyje Rusijos žinynų ir vadovų. Trumpoji forma yra visiškai neįtraukta į šiuolaikinę užsienio literatūrą, o naudojama ilgoji forma. Kai kurie tyrinėtojai susieja šią situaciją, įskaitant iš pažiūros racionalų trumpos lentelės formos kompaktiškumą, taip pat su stereotipiniu mąstymu ir šiuolaikinės (tarptautinės) informacijos nesuvokimu.

1969 m. Theodore'as Seaborgas pasiūlė išplėstinę periodinę elementų lentelę. Nielsas Bohras sukūrė periodinės sistemos kopėčių (piramidinę) formą.

Yra daugybė kitų, retai ar visai nenaudojamų, tačiau labai originalių periodinio dėsnio grafinio atvaizdavimo metodų. Šiandien yra keli šimtai lentelės variantų, o mokslininkai siūlo vis daugiau naujų variantų.

Periodinis dėsnis ir jo pagrindimas.

Periodinis įstatymas leido į sistemą įtraukti ir apibendrinti didžiulį cheminės mokslinės informacijos kiekį. Ši įstatymo funkcija paprastai vadinama integracine. Tai ypač aiškiai pasireiškia mokslinės ir mokomosios chemijos medžiagos struktūrizavimu.

Akademikas AE Fersmanas teigė, kad sistema sujungė visą chemiją į vieną erdvinį, chronologinį, genetinį, energetinį ryšį.

Integracinis periodinio įstatymo vaidmuo pasireiškė ir tuo, kad kai kuriuos duomenis apie elementus, tariamai iškritusius iš bendrųjų dėsnių, patikrino ir patikslino tiek pats autorius, tiek jo pasekėjai.

Tai atsitiko su berilio savybėmis. Prieš Mendelejevo darbą jis buvo laikomas trivalentiu aliuminio analogu dėl jų vadinamojo įstrižainės panašumo. Taigi, antruoju laikotarpiu buvo du trivalenčiai elementai, o ne vienas dvivalentis. Būtent šiame etape Mendelejevas įtarė klaidą tyrinėdamas berilio savybes, jis rado rusų chemiko Avdeevo darbą, kuris teigė, kad berilis yra dvivalentis ir jo atominis svoris yra 9. Avdeevo darbas mokslo pasaulyje liko nepastebėtas, autorius mirė anksti, matyt, apsinuodijęs itin nuodingais. berilio junginiai. Avdejevo tyrimų rezultatai buvo nustatyti moksle Periodinio įstatymo dėka.

Tokius tiek atominės masės, tiek valentinės vertės pokyčius ir patikslinimus Mendelejevas padarė dar devyniems elementams (In, V, Th, U, La, Ce ir dar trims lantanidams).

Dar dešimt elementų buvo koreguoti tik jų atominiai svoriai. Visi šie paaiškinimai vėliau buvo patvirtinti eksperimentiškai.

Prognozuojanti (nuspėjamoji) periodinio įstatymo funkcija gavo ryškiausią patvirtinimą atradus nežinomus elementus, kurių serijos numeriai buvo 21, 31 ir 32.

Iš pradžių jų buvimas buvo numatytas intuityviu lygiu, tačiau, susikūrus sistemai, Mendelejevas sugebėjo labai tiksliai apskaičiuoti jų savybes. Gerai žinoma skandio, gallio ir germanio atradimo istorija buvo Mendelejevo atradimo triumfas. Jis padarė visas prognozes remdamasis savo paties atviru gamtos dėsniu.

Iš viso Mendelejevas numatė dvylika elementų.Nuo pat pradžių Mendelejevas pabrėžė, kad įstatymas apibūdina ne tik pačių cheminių elementų, bet ir daugelio jų junginių savybes. Norėdami tai patvirtinti, pakanka pateikti šį pavyzdį. Nuo 1929 m., Kai akademikas P. L. Kapitsa pirmą kartą atrado nemetalinį germanio laidumą, puslaidininkių teorija buvo pradėta kurti visose pasaulio šalyse.

Iškart paaiškėjo, kad tokių savybių elementai užima pagrindinį IV grupės pogrupį.

Laikui bėgant tapo aišku, kad elementų, esančių vienodai tolimais nuo šios grupės laikotarpiais, junginiai turėtų turėti didesnę ar mažesnę puslaidininkinę savybę (pavyzdžiui, su bendroji formulė tipas AzV).

Tai iš karto tapo tikslinga ir nuspėjama naujų praktiškai svarbių puslaidininkių paieška. Beveik visa šiuolaikinė elektronika yra paremta tokiais junginiais.

Svarbu pažymėti, kad prognozės Periodinėje lentelėje buvo pateiktos net ir visuotinai ją priėmus. 1913 m.

Moseley atrado, kad rentgeno spindulių, gaunamų iš antikatodų, pagamintų iš skirtingų elementų, bangos ilgiai natūraliai keičiasi, atsižvelgiant į eilės numerį, priskirtą periodinės lentelės elementams. Eksperimentas patvirtino, kad elemento serijos numeris turi tiesioginę fizinę prasmę.

Tik vėliau serijos numeriai buvo susieti su teigiamo branduolio krūvio verte. Bet Moseley įstatymas leido nedelsiant eksperimentiškai patvirtinti elementų skaičių laikotarpiais ir kartu numatyti iki to laiko dar neatrastas hafnio (Nr. 72) ir renio (Nr. 75) vietas.

Ilgą laiką kilo ginčas: paskirstyti inertines dujas į nepriklausomą nulinę elementų grupę arba laikyti jas pagrindiniu VIII grupės pogrupiu.

Remdamiesi elementų padėtimi periodinėje lentelėje, teoriniai chemikai, vadovaujami Linuso Paulingo, jau seniai abejoja visišku inertinių dujų cheminiu pasyvumu, tiesiogiai nurodydami galimą jų fluoridų ir oksidų stabilumą.

Bet tik 1962 m. Amerikiečių chemikas Neilas Bartlettas pirmą kartą atliko platinos heksafluorido reakciją su deguonimi pačiomis įprastiausiomis sąlygomis, gaudamas ksenonheksafluoroplatinatą XePtF ^, po to sekė kiti dujų junginiai, kurie dabar teisingiau vadinami kilniaisiais ir nėra inertiški.

Periodinis Dmitrijaus Ivanovičiaus Mendelejevo dėsnis yra vienas iš pagrindinių gamtos dėsnių, kuris susieja cheminių elementų ir paprastų medžiagų savybių priklausomybę su jų atominėmis masėmis. Šiuo metu dėsnis buvo patobulintas, o savybių priklausomybė paaiškinama atomo branduolio įkrova.

Įstatymą Rusijos mokslininkas atrado 1869 m. Mendelejevas pristatė jį mokslo bendruomenei pranešime Rusijos chemijos draugijos suvažiavimui (pranešimą pateikė kitas mokslininkas, nes Mendelejevas buvo priverstas skubiai išvykti Sankt Peterburgo laisvosios ekonomikos draugijos nurodymu). Tais pačiais metais buvo išleistas Dmitrijaus Ivanovičiaus studentams parašytas vadovėlis „Chemijos pagrindai“. Jame mokslininkas aprašė populiarių junginių savybes, taip pat bandė logiškai susisteminti cheminius elementus. Ji taip pat pirmą kartą pateikė lentelę su periodiškai išdėstytais elementais, kaip grafinę periodinio dėsnio interpretaciją. Visais vėlesniais metais Mendelejevas tobulino lentelę, pavyzdžiui, pridėjo inertinių dujų koloną, kuri buvo atrasta po 25 metų.

Mokslo bendruomenė iš karto nepriėmė didžiojo Rusijos chemiko idėjų net Rusijoje. Tačiau po to, kai buvo atrasti trys nauji elementai (gallis 1875 m., Skandis 1879 m. Ir germanis 1886 m.), Numatytas ir aprašytas Mendelejevo savo garsioje kalboje, periodinis įstatymas buvo pripažintas.

• Tai visuotinis gamtos dėsnis.
• Įstatymą grafiškai vaizduojančioje lentelėje pateikiami ne tik visi žinomi elementai, bet ir tie, kurie atrasti iki šiol.
• Visi nauji atradimai neturėjo įtakos įstatymo ir lentelės aktualumui. Stalas tobulinamas ir keičiamas, tačiau jo esmė liko nepakitusi.
• Leidžiama patikslinti kai kurių elementų atomų svorį ir kitas charakteristikas, numatyti naujų elementų egzistavimą.
• Chemikai gavo patikimų patarimų, kaip ir kur ieškoti naujų elementų. Be to, įstatymas leidžia su dideliu tikimybės laipsniu iš anksto nustatyti dar neatrastų elementų savybes.
• Jis vaidino didžiulį vaidmenį plėtojant neorganinę chemiją XIX a.

Atradimų istorija

Yra graži legenda, kad Mendelejevas sapne pamatė savo stalą, o ryte jis pabudo ir užrašė. Tiesą sakant, tai tik mitas. Pats mokslininkas daug kartų sakė, kad 20 savo gyvenimo metų paskyrė periodinės elementų lentelės kūrimui ir tobulinimui.

Viskas prasidėjo nuo to, kad Dmitrijus Ivanovičius nusprendė studentams parašyti neorganinės chemijos vadovėlį, kuriame ketino susisteminti visas tuo metu žinomas žinias. Natūralu, kad jis rėmėsi savo pirmtakų pasiekimais ir atradimais. Pirmą kartą vokiečių chemikas Döbereineris atkreipė dėmesį į atomų masės ir elementų savybių santykį, kuris bandė suskirstyti jam žinomus elementus į panašių savybių ir svorių paklusnumą tam tikrai taisyklei. Kiekviename trigubame viduriniame elemente svoris buvo artimas dviejų išorinių elementų aritmetiniam vidurkiui. Taigi mokslininkas galėjo sudaryti penkias grupes, pavyzdžiui, Li - Na - K; Cl - Br - I. Bet tai buvo toli gražu ne visi žinomi elementai. Be to, trijų elementų elementai akivaizdžiai neišnaudojo panašių savybių elementų sąrašo. Vėliau bandė rasti bendrą modelį ėmėsi vokiečiai Gmelinas ir von Pettenkoferis, prancūzai J. Dumas ir de Chancourtois, anglai Newlands ir Odling. Toliausiai pažengė vokiečių mokslininkas Mejeris, kuris 1864 m. Sudarė labai panašią į periodinę lentelę lentelę, tačiau joje buvo tik 28 elementai, o 63 jau buvo žinomi.

Skirtingai nei pirmtakai, Mendelejevui tai pavyko sudarykite lentelę, kurioje būtų visi žinomi elementai, išdėstyti pagal tam tikrą sistemą. Tuo pačiu metu jis paliko kai kurias ląsteles tuščias, apytiksliai apskaičiuodamas kai kurių elementų atomų svorį ir apibūdindamas jų savybes. Be to, rusų mokslininkas turėjo drąsos ir nuojautos pareikšti, kad jo atrastas įstatymas yra visuotinis gamtos dėsnis ir pavadino jį „periodiniu įstatymu“. Sakydamas „a“, jis nuėjo toliau ir pataisė elementų, kurie netelpa į lentelę, atomų svorį. Atidžiau įsižiūrėjus paaiškėjo, kad jo taisymai buvo teisingi, o jo aprašytų hipotetinių elementų atradimas tapo galutiniu naujojo įstatymo tiesos patvirtinimu: praktika įrodė teorijos pagrįstumą.