História tvorby periodickej tabuľky prvkov. Periodický Mendelejevov zákon, podstata a história objavov

Devätnáste storočie v dejinách ľudstva je storočím, v ktorom došlo k reforme mnohých vied, vrátane chémie. Práve v tom čase sa objavil Mendelejevov periodický systém as ním - a periodický zákon... Práve on sa stal základom moderná chémia... Periodická tabuľka D.I. Mendelejeva je systematizácia prvkov, ktorá určuje závislosť chemických a fyzikálne vlastnosti na štruktúre a náboji atómu hmoty.

História

Začiatok periodika položila kniha „Korelácia vlastností s atómovou hmotnosťou prvkov“, napísaná v tretej štvrtine 17. storočia. Odzrkadľoval základné pojmy známeho chemické prvky (vtedy ich bolo iba 63). Navyše mnohým z nich boli nesprávne určené atómové hmotnosti. To výrazne zasiahlo do objavu D.I. Mendelejeva.

Dmitrij Ivanovič začal svoju prácu porovnaním vlastností prvkov. Najskôr prijal chlór a draslík a až potom pokračoval v práci s alkalickými kovmi. Vyzbrojený špeciálnymi kartami, na ktorých boli vyobrazené chemické prvky, sa opakovane pokúšal zostaviť túto „mozaiku“: vyložil ju na svoj stôl pri hľadaní potrebných kombinácií a náhod.

Po veľkom úsilí Dmitrij Ivanovič napriek tomu našiel vzor, \u200b\u200bktorý hľadal, a prvky usporiadal do pravidelných radov. Výsledkom bolo, že po získaní prázdnych buniek medzi prvkami si vedec uvedomil, že ruskí vedci nepoznajú všetky chemické prvky a že to bol on, kto by mal dať tomuto svetu vedomosti v oblasti chémie, ktoré jeho predchodcovia ešte nemali.

Každý pozná mýtus, že periodická tabuľka sa Mendelejevovi zjavila vo sne, a zhromaždil prvky do jedného systému z pamäti. To je zhruba povedané lož. Faktom je, že Dmitrij Ivanovič pracoval na svojej práci dlho a sústredene, a bolo to pre neho veľmi vyčerpávajúce. Pri práci na systéme prvkov Mendelejev kedysi zaspal. Keď sa zobudil, uvedomil si, že stôl nedokončil, a radšej pokračoval vo vypĺňaní prázdnych buniek. Jeho známy, istý Inostrantsev, vysokoškolský učiteľ, sa rozhodol, že Mendelejev sníval stôl vo sne a šíril túto fámu medzi svojimi študentmi. Takto sa objavila táto hypotéza.

Sláva

Chemické prvky Mendelejeva sú odrazom periodického zákona, ktorý vytvoril Dmitrij Ivanovič v tretej štvrtine 19. storočia (1869). Bolo to v roku 1869 na stretnutí ruskej chemickej komunity, kde bolo prečítané Mendelejevovo oznámenie o vytvorení určitej štruktúry. V tom istom roku bola publikovaná kniha „Základy chémie“, v ktorej bola prvýkrát publikovaná Mendelejevova periodická sústava chemických prvkov. A v knihe „Prirodzený systém prvkov a jeho použitie na naznačenie kvalít neobjavených prvkov“ DI Mendelejev prvýkrát spomenul pojem „periodické právo“.

Štruktúra a pravidlá umiestňovania prvkov

Prvé kroky pri tvorbe periodického zákona urobil Dmitrij Ivanovič už v rokoch 1869-1871, v tom čase usilovne pracoval na zistení závislosti vlastností týchto prvkov od hmotnosti ich atómu. Modernou verziou sú prvky zhrnuté v dvojrozmernej tabuľke.

Pozícia prvku v tabuľke má určitý chemický a fyzikálny význam. Podľa umiestnenia prvku v tabuľke môžete zistiť, aký má valenciu, určiť ďalšie chemické vlastnosti. Dmitrij Ivanovič sa snažil nadviazať spojenie medzi prvkami, ktoré boli podobné svojimi vlastnosťami, aj rozdielnymi.

Založil klasifikáciu v tom čase známych chemických prvkov na valencii a atómovej hmotnosti. Porovnaním relatívnych vlastností prvkov sa Mendelejev pokúsil nájsť vzor, \u200b\u200bktorý by spojil všetky známe chemické prvky do jedného systému. Ak ich usporiadal na základe nárastu atómových hmotností, stále dosahoval periodicitu v každom z radov.

Ďalší vývoj systému

Periodická tabuľka, ktorá sa objavila v roku 1969, bola rafinovaná viackrát. S príchodom vzácnych plynov v 30. rokoch bolo možné identifikovať najnovšiu závislosť prvkov - nie od hmotnosti, ale od sériového čísla. Neskôr bolo možné zistiť počet protónov v atómových jadrách a ukázalo sa, že sa zhoduje s poradovým číslom prvku. Vedci z 20. storočia študovali elektroniku. Ukázalo sa, že ovplyvňuje aj frekvenciu. To výrazne zmenilo predstavu o vlastnostiach prvkov. Tento bod sa odrazil v neskorších vydaniach Mendelejevovej periodickej tabuľky. Každý nový objav vlastností a vlastností prvkov organicky zapadá do tabuľky.

Charakteristika periodickej tabuľky Mendelejeva

Periodická tabuľka je rozdelená na periódy (7 riadkov usporiadaných vodorovne), ktoré sú zase rozdelené na veľké a malé. Obdobie sa začína alkalickým kovom a končí sa prvkom s nekovovými vlastnosťami.
Tabuľka Dmitrija Ivanoviča je vertikálne rozdelená do skupín (8 stĺpcov). Každá z nich v periodickom systéme pozostáva z dvoch podskupín, a to hlavnej a sekundárnej. Po dlhých sporoch sa na návrh DI Mendelejeva a jeho kolegu U. Ramzaia rozhodlo o zavedení takzvanej nulovej skupiny. Zahŕňa inertné plyny (neón, hélium, argón, radón, xenón, kryptón). V roku 1911 bolo vedcovi F. Soddymu navrhnuté umiestniť do periodickej tabuľky nerozoznateľné prvky, takzvané izotopy - pridelili sa im samostatné bunky.

Napriek vernosti a presnosti periodického systému vedecká spoločnosť dlho nechcel uznať tento objav. Mnoho skvelých vedcov sa vysmievalo aktivitám D. I. Mendelejeva a verilo, že je nemožné predpovedať vlastnosti prvku, ktorý ešte nebol objavený. Ale potom, čo boli objavené údajné chemické prvky (a to boli napríklad škandium, gálium a germánium), sa Mendelejevov systém a jeho periodický zákon stali vedou o chémii.

Stôl v modernej dobe

Mendelejevova periodická tabuľka prvkov je základom pre väčšinu chemických a fyzikálnych objavov spojených s atómovo-molekulárnou vedou. Moderný koncept prvku vznikol práve vďaka skvelému vedcovi. Príchod Mendelejevovej periodickej tabuľky priniesol dramatické zmeny v koncepcii rôznych zlúčenín a jednoduchých látok. Vytvorenie periodického systému vedcami malo obrovský vplyv na vývoj chémie a všetkých vied s ňou susediacich.

Robert Boyle vo svojej práci v roku 1668 uviedol zoznam nerozpustných chemických prvkov. V tom čase ich bolo iba pätnásť. Vedec zároveň netvrdil, že okrem ním vymenovaných prvkov už neexistujú a otázka ich počtu zostáva otvorená.

O sto rokov neskôr francúzsky chemik Antoine Lavoisier zostavil nový zoznam prvkov známych vede. Do jeho registra bolo zaradených 35 chemikálií, z ktorých 23 bolo neskôr uznaných ako rovnaké nerozložiteľné prvky.

Hľadanie nových prvkov uskutočňovali chemici po celom svete a postupovalo celkom úspešne. Rozhodujúcu úlohu v tejto problematike zohral ruský chemik Dmitrij Ivanovič Mendělejev: práve on prišiel s myšlienkou možnosti existencie vzťahu medzi atómovou hmotou prvkov a ich miestom v „hierarchii“. Podľa jeho vlastných slov „je potrebné hľadať ... zhodu medzi jednotlivými vlastnosťami prvkov a ich atómovými hmotnosťami“.

Porovnaním v tom čase známych chemických prvkov potom Mendelejev po kolosálnej práci nakoniec zistil, že závislosť predstavuje všeobecné pravidelné spojenie medzi jednotlivými prvkami, v ktorom sa javia ako jeden celok, pričom vlastnosti každého prvku nie sú niečím, čo existuje samo osebe, ale pravidelne a správne sa opakujúci jav.

Vo februári 1869 bol teda formulovaný periodický zákon Mendelejev... V tom istom roku, 6. marca, vyšla správa vypracovaná D.I. Mendelejev pod názvom „Korelacia vlastností s atómovou hmotnosťou prvkov“ predstavil N.A. Menshutkin na stretnutí Rusov chemická spoločnosť.

V tom istom roku sa publikácia objavila v nemeckom časopise „Zeitschrift für Chemie“ a v roku 1871 v časopise „Annalen der Chemie“ podrobná publikácia D.I. Mendelejev sa venoval svojmu objavu - „Die periodische Gesetzmässigkeit der Elemente“ (Periodická pravidelnosť chemických prvkov).

Vytváranie periodickej tabuľky

Napriek tomu, že Mendelejevova myšlienka sa sformovala v pomerne krátkom časovom období, nemohol dlho formulovať svoje závery. Bolo pre neho dôležité predstaviť svoju myšlienku v podobe jasného zovšeobecnenia, prísneho a vizuálneho systému. Ako kedysi povedal sám D.I. Mendelejev v rozhovore s profesorom A.A. Inostrantsev: "Všetko mi vyšlo v hlave, ale nemôžem to vyjadriť v tabuľke."

Podľa autorov životopiscov po tomto rozhovore vedec pracoval na vytvorení stola tri dni a tri noci, bez toho, aby išiel spať. Prstom ukázal rôzne možnosti, v ktorých je možné kombinovať prvky do jednej tabuľky. Práca bola komplikovaná skutočnosťou, že v čase vytvorenia periodického systému neboli vede známe všetky chemické prvky.

V rokoch 1869-1871 Mendelejev pokračoval v rozvíjaní myšlienok periodicity, ktoré predložila a prijala vedecká komunita. Jedným z krokov bolo zavedenie konceptu miesta prvku v periodickej tabuľke ako súboru jeho vlastností v porovnaní s vlastnosťami ostatných prvkov.

Na základe toho, ako aj na základe výsledkov získaných v priebehu štúdia postupnosti zmien oxidov tvoriacich sklo, opravil Mendelejev hodnoty atómových hmotností 9 prvkov vrátane berýlia, india, uránu a ďalších.

Počas práce D.I. Mendelejev sa snažil vyplniť prázdne bunky tabuľky, ktorú zostavil. Vďaka tomu v roku 1870 predpovedal vede vedu o objavení vtedy neznámych prvkov. Mendelejev vypočítal atómové hmotnosti a opísal vlastnosti troch prvkov, ktoré v tom čase ešte neboli objavené:

• „ekaaluminium“ - otvorené v roku 1875, pomenované gálium,
• "ekabora" - otvorená v roku 1879, pomenovaná škandium,
• "ekasilitsiya" - otvorená v roku 1885, pomenovaná nemecko.

Jeho ďalšími realizovanými predikciami sú objav ďalších ôsmich prvkov, vrátane polónia (objaveného v roku 1898), astatínu (objaveného v rokoch 1942-1943), technécia (objaveného v roku 1937), rénia (otvoreného v roku 1925) a Francúzska (otvoreného roku 1925). v roku 1939).

V roku 1900 Dmitrij Ivanovič Mendělejev a William Ramsay dospeli k záveru, že je potrebné do periodického systému zahrnúť prvky špeciálnej nulovej skupiny. Dnes sa tieto prvky nazývajú vzácne plyny (do roku 1962 sa tieto plyny nazývali inertné plyny).

Princíp organizácie periodického systému

V jeho tabuľke D.I. Mendelejev usporiadal chemické prvky v radoch v poradí zvyšovania ich hmotnosti, pričom dĺžku riadkov volil tak, aby chemické prvky v jednom stĺpci mali podobné chemické vlastnosti.

Vzácne plyny - hélium, neón, argón, kryptón, xenón a radón neochotne reagujú s inými prvkami a vykazujú nízku chemickú aktivitu, a preto sú v stĺpci úplne vpravo.

Naproti tomu prvky ľavého stĺpca - lítium, sodík, draslík a ďalšie prudko reagujú s inými látkami, proces je výbušný. Prvky v ostatných stĺpcoch tabuľky sa správajú podobne - v stĺpci sú tieto vlastnosti podobné, líšia sa však pri prechode z jedného stĺpca do druhého.

Periodická tabuľka vo svojej prvej verzii jednoducho odzrkadľovala stav vecí v prírode. Tabuľka spočiatku nijako nevysvetľovala, prečo by to tak malo byť. Skutočný význam usporiadania prvkov v periodickej tabuľke sa ukázal až s príchodom kvantovej mechaniky.

V prírode sa nachádzajú chemické prvky až po urán (obsahuje 92 protónov a 92 elektrónov). Počnúc číslom 93 existujú umelé prvky vytvorené v laboratórnych podmienkach.

abstraktné

„História objavu a potvrdenia periodického zákona D.I. Mendelejev "

Petrohrad 2007

Úvod

Periodický zákon D.I. Mendelejev je základný zákon, ktorý zavádza periodickú zmenu vlastností chemických prvkov v závislosti od nárastu nábojov jadier ich atómov. Objavil D.I. Mendelejev vo februári 1869, keď porovnával vlastnosti všetkých v tom čase známych prvkov a hodnoty ich atómových hmotností (hmotností). Mendelejev prvýkrát použil termín „periodický zákon“ v novembri 1870 a v októbri 1871 dal konečnú formuláciu periodického zákona: „... vlastnosti prvkov, a teda vlastnosti nimi vytvorených jednoduchých a zložitých telies, sú periodicky závislé od ich atómovej hmotnosti.“ “ Grafickým (tabuľkovým) vyjadrením periodického zákona je periodický systém prvkov, ktorý vyvinul Mendelejev.

1. Pokusy iných vedcov odvodiť periodický zákon

Periodický systém alebo periodická klasifikácia prvkov mala veľký význam pre vývoj anorganickej chémie v druhej polovici 19. storočia. Tento význam je v súčasnosti kolosálny, pretože samotný systém v dôsledku štúdia problémov štruktúry hmoty postupne získal stupeň racionality, ktorý nebolo možné dosiahnuť poznaním iba atómových váh. Prechod od empirickej pravidelnosti k zákonu je konečným cieľom akejkoľvek vedeckej teórie.

Hľadanie základov pre prirodzenú klasifikáciu chemických prvkov a ich systematizácia sa začali dávno pred objavením periodického zákona. Ťažkosti, s ktorými sa stretli prírodovedci, ktorí v tejto oblasti začali pracovať ako prví, spôsobil nedostatok experimentálnych údajov: na začiatku 19. storočia. počet známych chemických prvkov bol stále príliš malý a akceptované hodnoty atómových hmotností mnohých prvkov boli nepresné.

Okrem pokusov Lavoisiera a jeho školy klasifikovať prvky na základe kritéria analógie v chemickom správaní patrí prvý pokus o periodickú klasifikáciu prvkov Döbereinerovi.

Doebereinerove triády a prvé systémy prvkov

V roku 1829 sa nemecký chemik I. Döbereiner pokúsil o systemizáciu prvkov. Všimol si, že niektoré prvky, podobné svojimi vlastnosťami, možno spojiť do troch skupín, ktoré nazval triády: Li - Na - K; Ca - Sr - Ba; S - Se - Te; P - As - Sb; Cl - Br - I.

Podstata navrhovaného zákon o triádach Döbereinerova teória spočívala v tom, že atómová hmotnosť stredného prvku triády sa blížila k polovičnému súčtu (aritmetický priemer) atómových hmotností dvoch extrémnych prvkov triády. Aj keď Döbereiner prirodzene nedokázal rozdeliť všetky známe prvky na triády, zákon triád jasne naznačoval prítomnosť vzťahu medzi atómovou hmotnosťou a vlastnosťami prvkov a ich zlúčenín. Všetky ďalšie pokusy o systematizáciu boli založené na usporiadaní prvkov v súlade s ich atómovými hmotnosťami.

Doebereinerove myšlienky vyvinul L. Gmelin, ktorý ukázal, že vzťah medzi vlastnosťami prvkov a ich atómovými hmotnosťami je oveľa komplikovanejší ako triády. V roku 1843 Gmelin zverejnil tabuľku, v ktorej boli chemicky podobné prvky usporiadané do skupín vo vzostupnom poradí podľa spojovacích (ekvivalentných) váh. Prvky tvorili triády, rovnako ako tetrády a pentády (skupiny štyroch a piatich prvkov) a elektronegativita prvkov v tabuľke sa postupne menila zhora nadol.

V 50. rokoch 19. storočia. M. von Pettenkofer a J. Dumas navrhli tzv. diferenciálne systémy zamerané na identifikáciu všeobecných vzorcov v zmene atómovej hmotnosti prvkov, ktoré podrobne vyvinuli nemeckí chemici A. Strecker a G. Cermak.

Na začiatku 60. rokov XIX storočia. naraz sa objavilo niekoľko diel, ktoré bezprostredne predchádzali periodickému zákonu.

Špirála de Chancourtois

A. de Chancourtois usporiadal všetky v tom čase známe chemické prvky do jednej sekvencie zvyšovania ich atómových hmotností a výslednú sériu aplikoval na povrch valca pozdĺž čiary vychádzajúcej z jeho základne pod uhlom 45 ° k základnej rovine (tzv. zemská špirála). Pri rozvinutí povrchu valca sa ukázalo, že vertikálne čiary rovnobežné s osou valca obsahujú chemické prvky s podobnými vlastnosťami. Takže lítium, sodík, draslík padli na jednu vertikálu; berýlium, horčík, vápnik; kyslík, síra, selén, telúr atď. Nevýhodou špirály de Chancourtois bola skutočnosť, že prvky úplne odlišného chemického správania sa objavili na tej istej línii s prvkami blízkymi svojej chemickej podstate. Mangán spadal do skupiny alkalických kovov a titán, ktorý s nimi nemá nič spoločné, do skupiny kyslíka a síry.

Newlands stôl

Anglický vedec J. Newlands v roku 1864 publikoval tabuľku prvkov odrážajúcich navrhované oktávový zákon ... Newlands ukázal, že v rade prvkov usporiadaných vo vzostupnom poradí podľa atómových hmotností sú vlastnosti ôsmeho prvku podobné vlastnostiam prvého. Newlands sa usiloval o to, aby bola táto závislosť, čo je skutočne prípad svetelných prvkov, univerzálna. V jeho tabuľke boli podobné prvky umiestnené v horizontálnych riadkoch, ale prvky s úplne odlišnými vlastnosťami boli často v rovnakom rade. Okrem toho musel Newlands do niektorých buniek umiestniť dva prvky; nakoniec tabuľka neobsahovala prázdne medzery; vo výsledku bol zákon oktáv prijatý s extrémnou skepsou.

Stoly Odling a Meier

V tom istom roku 1864 sa objavila prvá tabuľka nemeckého chemika L. Meyera; obsahovalo 28 prvkov, usporiadaných do šiestich stĺpcov podľa ich valencie. Meyer zámerne obmedzil počet prvkov v tabuľke, aby zdôraznil prirodzenú (podobnú Döbereinerovu triádu) zmenu atómovej hmotnosti v rade podobných prvkov.

V roku 1870 vyšla Meyerova práca obsahujúca novú tabuľku s názvom „Povaha prvkov ako funkcia ich atómovej hmotnosti“, ktorá pozostávala z deviatich vertikálnych stĺpcov. Podobné prvky sa nachádzali vo vodorovných riadkoch tabuľky; niektoré bunky Meyer zostali prázdne. K tabuľke bol pripojený graf závislosti atómového objemu prvku od atómovej hmotnosti, ktorý má charakteristický pílkovitý tvar, čo dokonale ilustruje už vtedy navrhnutý termín „periodicita“ Mendelejeva.

2. Čo sa stalo pred dňom veľkého objavu

Predpoklady pre objav periodického zákona by mala hľadať kniha D.I. Mendelejev (ďalej len DI) „Základy chémie“. Prvé kapitoly druhej časti tejto knihy D.I. napísal začiatkom roku 1869, prvá kapitola bola venovaná sodíku, druhá - jeho analógom, tretia - tepelná kapacita, štvrtá - kovy alkalických zemín. V deň, keď bol objavený periodický zákon (17. februára 1869), už pravdepodobne dokázal uviesť otázku pomeru takých polárnych opačných prvkov ako sú alkalické kovy a halogenidy, ktoré si boli navzájom blízke z hľadiska ich atomicity (valencie), ako aj otázku na pomere samotných alkalických kovov z hľadiska ich atómových hmotností. Priblížil sa k otázke konvergencie a porovnania dvoch skupín polárnych opačných prvkov z hľadiska atómových hmotností ich členov, čo už vlastne znamenalo upustiť od princípu rozloženia prvkov podľa ich atomicity a prechodu k princípu ich rozloženia pomocou atómových váh. Tento prechod nebol prípravou na objav periodického zákona, ale už začiatkom samotného objavu

Na začiatku roku 1869 sa významná časť prvkov spojila do samostatných prírodných skupín a skupín na základe bežných chemických vlastností; spolu s tým bola ich druhá časť rozptýlená, izolované samostatné prvky, ktoré neboli spojené do zvláštnych skupín. Za pevne stanovené sa považovali:

- skupina alkalických kovov - lítium, sodík, draslík, rubídium a cézium;

- skupina kovov alkalických zemín - vápnik, stroncium a bárium;

- kyslíková skupina - kyslík, síra, selén a telúr;

- dusíková skupina - dusík, fosfor, arzén a antimón. Ďalej sa tu často pridával bizmut a vanád sa považoval za neúplný analóg dusíka a arzénu;

- uhlíková skupina - uhlík, kremík a cín a titán a zirkónium sa považovali za neúplné analógy kremíka a cínu;

- skupina halogénov (halogény) - fluór, chlór, bróm a jód;

- skupina medi - meď a striebro;

- skupina zinku - zinok a kadmium

- skupina železa - železo, kobalt, nikel, mangán a chróm;

- skupina platinových kovov - platina, osmium, irídium, paládium, ruténium a ródium.

Situácia bola komplikovanejšia s takými prvkami, ktoré sa dali pripísať rôznych skupín alebo rodiny:

- olovo, ortuť, horčík, zlato, bór, vodík, hliník, tálium, molybdén, volfrám.

Okrem toho bolo známych niekoľko prvkov, ktorých vlastnosti boli stále nedostatočne študované:

- skupina prvkov vzácnych zemín - ytrium, „erbium“, cér, lantán a „didyme“;

- niób a tantal;

- berýlium;

3. Deň veľkého objavu

DI. bol veľmi všestranný vedec. Otázky ho dlho veľmi zaujímali. poľnohospodárstvo... Najbližšie sa podieľal na činnosti Slobodnej hospodárskej spoločnosti v Petrohrade (VEO), ktorej bol členom. Spoločnosť VEO organizovala kooperatívnu výrobu syrov v niekoľkých severných provinciách. Jedným z iniciátorov tohto záväzku bola N.V. Vereshchagin. Na konci roku 1868, t.j. zatiaľ čo D.I. dokončil vydanie. 2 svojej knihy sa Vereshchagin obrátil na VEO so žiadosťou o vyslanie niekoho zo Spoločnosti s cieľom skontrolovať na mieste prácu remeselníckych tovární na syr. S takouto cestou vyjadril súhlas D. I. V decembri 1868 vykonal prieskum v mnohých remeselníckych syrárňach v provincii Tver. Na dokončenie prieskumu bola potrebná ďalšia pracovná cesta. Práve 17. februára 1869 bol naplánovaný odchod.

Schválenie atómovo-molekulárnej teórie na prelome XIIX-XIX storočia bolo sprevádzané rýchlym nárastom počtu známych chemických prvkov. Len v prvom desaťročí 19. storočia bolo objavených 14 nových prvkov. Rekordérom medzi objaviteľmi bol anglický chemik Humphrey Devi, ktorý pomocou elektrolýzy získal 6 nových jednoduchých látok (sodík, draslík, horčík, vápnik, bárium, stroncium) za jeden rok. A do roku 1830 počet známych prvkov dosiahol 55.

Existencia toľkých prvkov, heterogénnych vo svojich vlastnostiach, mátla chemikov a vyžadovala usporiadanie a systematizáciu prvkov. Mnoho vedcov hľadalo vzory v zozname prvkov a dosiahli určitý pokrok. Existujú tri najvýznamnejšie diela, ktoré spochybňujú prioritu objavenia periodického zákona v D.I. Mendelejev.

Mendelejev formuloval periodický zákon vo forme nasledujúcich základných ustanovení:

• 1. Prvky zoradené podľa atómovej hmotnosti predstavujú jasnú periodicitu vlastností.
• 2. Mali by sme očakávať objavenie mnohých ďalších neznámych jednoduchých telies, napríklad prvkov podobných Al a Si s atómovou hmotnosťou 65 - 75.
• 3. Hodnota atómovej hmotnosti prvku môže byť niekedy korigovaná poznaním jeho analógie.

Niektoré analógie sa odhalia podľa veľkosti hmotnosti ich atómu. Prvá pozícia bola známa už pred Mendelejevom, ale bol to on, kto jej dal charakter univerzálneho zákona, ktorý na základe nej predpovedal existenciu ešte neobjavených prvkov, zmenil atómové hmotnosti viacerých prvkov a usporiadal niektoré prvky do tabuľky napriek ich atómovým váham, ale v úplnom súlade s ich vlastnosťami (hlavne valenciou). Zvyšok ustanovení objavil iba Mendelejev a sú logickými dôsledkami periodického zákona. Správnosť týchto dôsledkov potvrdili mnohé experimenty v priebehu nasledujúcich dvoch desaťročí a umožnili hovoriť o periodickom zákone ako o prísnom zákone prírody.

Pomocou týchto ustanovení Mendelejev zostavil svoju vlastnú verziu periodickej tabuľky prvkov. Prvý návrh tabuľky prvkov sa objavil 17. februára (1. marca nový štýl), 1869.

A 6. marca 1869 profesor Menshutkin na stretnutí Ruskej chemickej spoločnosti oficiálne oznámil Mendelejevov objav.

Vedec vložil do úst toto vyznanie: Vidím vo sne tabuľku, kde sú podľa potreby usporiadané všetky prvky. Zobudil som sa, okamžite som to zapísal na kúsok papiera - len na jednom mieste bola potom nutná zmena a doplnenie “. Aké jednoduché sú legendy! Vývoj a zmeny trvalo viac ako 30 rokov života vedca.

Proces objavovania periodického zákona je poučný a sám Mendelejev o ňom hovoril takto: „Mimovoľne vznikla myšlienka, že musí existovať spojenie medzi hmotnosťou a chemickými vlastnosťami.

A keďže hmotnosť látky, aj keď nie absolútna, ale iba relatívna, sa nakoniec vyjadrí vo forme hmotností atómov, potom je potrebné hľadať funkčnú zhodu medzi jednotlivými vlastnosťami prvkov a ich atómovými váhami. Hľadať niečo, dokonca aj huby alebo nejakú závislosť, je nemožné inak, ako hľadať a skúšať.

Začal som teda vyberať a písať na samostatné karty prvky s ich atómovými hmotnosťami a základnými vlastnosťami, podobné prvky a blízke atómové hmotnosti, čo rýchlo viedlo k záveru, že vlastnosti prvkov sú periodicky závislé od ich atómovej hmotnosti, navyše pochybujem veľa nejasností, ani minútu som nepochyboval o všeobecnosti záveru, pretože je nemožné pripustiť nehodu “.

V úplne prvej periodickej tabuľke sú všetky prvky až po vápnik vrátane vrátane rovnakých ako v modernej tabuľke, s výnimkou vzácnych plynov. Je to vidieť z fragmentu stránky z článku D.I. Mendelejev, obsahujúci periodickú tabuľku prvkov.

Ak vychádzame z princípu zvyšovania atómových hmotností, potom nasledujúcimi prvkami po vápniku by mali byť vanád, chróm a titán. Mendelejev však dal otáznik za vápnik a potom za titán, čím zmenil svoju atómovú hmotnosť z 52 na 50.

Neznámemu prvku označenému otáznikom bola priradená atómová hmotnosť A \u003d 45, čo je aritmetický priemer medzi atómovými hmotnosťami vápnika a titánu. Potom Mendeleev nechal medzi zinkom a arzénom priestor pre dva prvky, ktoré ešte neboli objavené. Okrem toho umiestnil telúr pred jód, hoci ten má nižšiu atómovú hmotnosť. Pri tomto usporiadaní prvkov obsahovali všetky vodorovné riadky v tabuľke iba podobné prvky a zreteľne sa prejavila periodicita zmien vlastností prvkov. Nasledujúce dva roky Mendelejev výrazne vylepšil systém prvkov. V roku 1871 vyšlo prvé vydanie učebnice Dmitrija Ivanoviča „Základy chémie“, v ktorej je periodický systém predstavený takmer v modernej podobe.

V tabuľke bolo vytvorených 8 skupín prvkov, čísla skupín označujú najvyššiu mocenstvo prvkov tých radov, ktoré sú do týchto skupín zahrnuté, a obdobia sa približujú k moderným, rozdelené do 12 riadkov. Teraz každé obdobie začína aktívnym alkalickým kovom a končí typickým nekovovým halogénom. Druhá verzia systému umožnila Mendelejevovi predpovedať existenciu nie 4, ale 12 prvkov, a vyzvala vedecký svet a s úžasnou presnosťou popísala vlastnosti troch neznámych prvkov, ktoré nazval ekabor (eka na Sanskrt znamená „to isté“), ekaalumínium a ekasilicium. (Gália je starorímsky názov pre Francúzsko). Vedec dokázal izolovať tento prvok v jeho najčistejšej podobe a študovať jeho vlastnosti. A Mendelejev videl, že vlastnosti gália sa zhodujú s vlastnosťami eka-hliníka, ktoré predpovedal, a informoval Lecoq de Boisabaudran, že nesprávne nameral hustotu gália, ktorá by sa mala rovnať 5,9-6,0 g / cm3 namiesto 4,7 g / cm3. Presnejšie merania v skutočnosti viedli k správnej hodnote 5,904 g / cm3. Konečné uznanie periodického zákona D.I. Mendelejev sa dosiahol po roku 1886, keď nemecký chemik K. Winkler, ktorý analyzoval striebornú rudu, dostal prvok, ktorý nazval germánium. Ukazuje sa to príležitostne.

Periodický zákon a periodická sústava prvkov.

Periodický zákon je jedným z najdôležitejších chemických zákonov. Mendelejev tomu veril hlavná charakteristika prvkom je jeho atómová hmotnosť. Preto usporiadal všetky prvky do jedného radu v poradí zvyšovania atómovej hmotnosti.

Ak vezmeme do úvahy niekoľko prvkov od Li po F, môžeme vidieť, že kovové vlastnosti prvkov sú oslabené a nekovové vlastnosti sú vylepšené. Vlastnosti prvkov v rade od Na po Cl sa menia podobne. Nasledujúci znak K, podobne ako Li a Na, je typický kov.

Najvyššia valencia prvkov sa zvyšuje z I y Li na V y N (kyslík a fluór majú konštantnú valenciu, respektíve II a I) a z I y Na na VII y Cl. Ďalší prvok K, podobne ako Li a Na, má valenciu I. V sérii oxidov od Li20 do N205 a hydroxidov od LiOH do HNO3 sú oslabené základné vlastnosti a kyslé vlastnosti zosilniť. Vlastnosti oxidov sa menia podobne v rozmedzí od Na20 a NaOH po Cl207 a HCl04. Oxid draselný K2O, ako sú oxidy lítia a sodíka Li2O a Na2O, je zásaditý oxid a hydroxid draselný KOH, ako sú hydroxidy lítia a sodíka LiOH a NaOH, je typickou zásadou.

Podobne sa menia formy a vlastnosti nekovov od CH4 po HF a od SiH4 po HCl.

Takáto povaha vlastností prvkov a ich zlúčenín, ktorá sa pozoruje s nárastom atómovej hmotnosti prvkov, sa nazýva periodická zmena. Vlastnosti všetkých chemických prvkov sa pravidelne menia s nárastom atómovej hmotnosti.

Táto periodická zmena sa nazýva periodická závislosť vlastností prvkov a ich zlúčenín od veľkosti atómovej hmotnosti.

Preto D.I. Mendelejev formuloval zákon, ktorý objavil, takto:

· Vlastnosti prvkov, ako aj tvar a vlastnosti zlúčenín prvkov, sú periodicky závislé od hodnoty atómovej hmotnosti prvkov.

Mendelejev usporiadal obdobia prvkov pod sebou a vo výsledku zostavil periodickú tabuľku prvkov.

Uviedol, že tabuľka prvkov je výsledkom nielen jeho vlastnej práce, ale aj úsilia mnohých chemikov, medzi ktorými si osobitne všimol „opevňovateľov periodického zákona“, ktorí objavili prvky, ktoré predpovedal.

Vytvorenie moderného stola si vyžadovalo mnoho rokov tvrdej práce tisícov a tisícov chemikov a fyzikov. Keby bol Mendelejev teraz nažive, pri pohľade na modernú tabuľku prvkov by mohol zopakovať slová anglického chemika J. W. Mellora, autora klasickej 16-zväzkovej encyklopédie o anorganickej a teoretickej chémii. Po ukončení práce v roku 1937, po 15 rokoch práce, s vďakou na titulnú stranu napísal: „Venovaný radovej rade obrovskej armády chemikov. Ich mená sú zabudnuté, ich diela zostávajú „...

Periodická tabuľka je klasifikácia chemických prvkov, ktorá určuje závislosť rôznych vlastností prvkov od náboja atómového jadra. Systém je grafickým vyjadrením periodického zákona. V októbri 2009 je známych 117 chemických prvkov (s poradovými číslami od 1 do 116 a 118), z ktorých 94 sa nachádza v prírode (niektoré sú iba v stopových množstvách). Zvyšok23 sa získava umelo v dôsledku jadrových reakcií - jedná sa o proces transformácie atómových jadier, ku ktorému dochádza pri ich interakcii s elementárnymi časticami, gama kvantami a medzi sebou navzájom, čo zvyčajne vedie k uvoľneniu kolosálneho množstva energie. Prvých 112 prvkov má trvalé názvy, zvyšok je dočasný.

Objav 112. prvku (najťažšieho z tých oficiálnych) uznala Medzinárodná únia čistej a aplikovanej chémie.

Najstabilnejší známy izotop tohto prvku má polčas 34 sekúnd. Začiatkom júna 2009 nesie neoficiálny názov ununbia. Prvýkrát sa syntetizoval vo februári 1996 v urýchľovači ťažkých iónov v Inštitúte ťažkých iónov v Darmstadte. Objavitelia majú pol roka na to, aby navrhli nový oficiálny názov, ktorý by sa dal doplniť do tabuľky (už navrhli Wickshausius, Helmholtz, Venusius, Frisch, Strassmannii a Heisenbergii). V súčasnosti známe transuranové prvky s číslami 113-116 a 118, získané v Spoločnom ústave pre jadrový výskum v Dubne, ale zatiaľ neboli oficiálne uznané. Častejšie ako iné sú 3 formy periodickej tabuľky: „krátke“ (krátke obdobie), „dlhé“ (dlhé obdobie) a „mimoriadne dlhé“. V „mimoriadne dlhej“ verzii zaberá každé obdobie presne jeden riadok. V „dlhej“ verzii lantanoidy (skupina 14 chemických prvkov s poradovými číslami 58 - 71, ktoré sa nachádzajú v období VI systému) a aktinidy (skupina rádioaktívnych chemických prvkov pozostávajúcich z aktínia a 14 podobných látok chemické vlastnosti) sa zo všeobecnej tabuľky odstránia, čím je kompaktnejšia. V „krátkej“ notácii navyše štvrtá a nasledujúce periódy zaberajú každý po 2 riadkoch; symboly prvkov hlavnej a sekundárnej podskupiny sú zarovnané vzhľadom na rôzne okraje buniek. Krátku formu tabuľky, ktorá obsahovala osem skupín prvkov, IUPAC formálne zrušil v roku 1989. Napriek odporúčaniu používať dlhý formulár sa po tomto čase krátka forma naďalej cituje vo veľkom počte ruských referenčných kníh a príručiek. Krátka forma je z modernej zahraničnej literatúry úplne vylúčená, namiesto nej sa používa dlhá forma. Niektorí vedci spájajú túto situáciu vrátane zdanlivo racionálnej kompaktnosti krátkej formy tabuľky, ako aj so stereotypným myslením a nevnímaním moderných (medzinárodných) informácií.

V roku 1969 Theodore Seaborg navrhol rozšírenú periodickú sústavu prvkov. Niels Bohr vyvinul rebríkovú (pyramídovú) formu periodického systému.

Existuje mnoho ďalších, zriedka alebo vôbec použitých, ale veľmi originálnych metód grafického zobrazenia periodického zákona. Dnes existuje niekoľko stoviek variantov tabuľky, zatiaľ čo vedci navrhujú čoraz viac nových variantov.

Periodické právo a jeho zdôvodnenie.

Periodický zákon umožňoval vniesť do systému a zovšeobecniť obrovské množstvo vedeckých informácií v chémii. Táto funkcia zákona sa zvyčajne nazýva integračná. Obzvlášť zreteľne sa prejavuje v štruktúrovaní vedeckých a vzdelávacích materiálov z chémie.

Akademik AE Fersman uviedol, že systém kombinoval všetku chémiu do jedného priestorového, chronologického, genetického a energetického spojenia.

Integračná úloha periodického zákona sa prejavila aj v tom, že niektoré údaje o prvkoch, ktoré údajne vypadávajú zo všeobecných zákonov, overil a spresnil samotný autor aj jeho nasledovníci.

To sa stalo s charakteristikami berýlia. Pred Mendelejevovou prácou sa považoval za trojmocný analóg hliníka kvôli ich takzvanej diagonálnej podobnosti. V druhom období teda existovali dva trojmocné prvky a ani jeden dvojmocný. To bolo v tejto fáze, keď Mendelejev podozrenie na chybu pri štúdiu vlastností berýlia, našiel prácu ruského chemika Avdeeva, ktorý tvrdil, že berýlium je dvojmocné a má atómovú hmotnosť 9. Avdeevova práca zostala vedeckým svetom nepovšimnutá, autor zomrel predčasne, zrejme po otrave extrémne jedovatými látkami zlúčeniny berýlia. Výsledky Avdeevovho výskumu boli založené na vede vďaka periodickému zákonu.

Takéto zmeny a vylepšenia hodnôt atómových hmotností aj valencií urobil Mendeleev pre ďalších deväť prvkov (In, V, Th, U, La, Ce a ďalšie tri lantanoidy).

Ďalším desiatim prvkom boli opravené iba ich atómové hmotnosti. A všetky tieto objasnenia boli následne experimentálne potvrdené.

Prediktívna (prediktívna) funkcia periodického zákona získala najvýraznejšie potvrdenie pri objavení neznámych prvkov so sériovými číslami 21, 31 a 32.

Ich existencia sa pôvodne predpovedala na intuitívnej úrovni, ale s vytvorením systému dokázal Mendelejev vypočítať ich vlastnosti s vysokou mierou presnosti. Známy príbeh o objave škandia, gália a germánia bol triumfom Mendelejevovho objavu. Všetky predpovede urobil na základe svojho vlastného otvoreného univerzálneho prírodného zákona.

Celkovo Mendelejev predpovedal dvanásť prvkov. Mendelejev od samého začiatku poukazoval na to, že zákon popisuje vlastnosti nielen samotných chemických prvkov, ale aj mnohých ich zlúčenín. Na potvrdenie toho stačí uviesť nasledujúci príklad. Od roku 1929, keď akademik P. L. Kapitsa prvýkrát objavil nekovovú vodivosť germánia, sa začal vo všetkých krajinách sveta rozvíjať teória polovodičov.

Okamžite sa ukázalo, že prvky s takými vlastnosťami obsadzujú hlavnú podskupinu skupiny IV.

Postupom času sa ukázalo, že zlúčeniny prvkov nachádzajúcich sa v obdobiach rovnako vzdialených od tejto skupiny by mali mať vo väčšej alebo menšej miere polovodivé vlastnosti (napríklad s všeobecný vzorec typu AzV).

To okamžite umožnilo cielené a predvídateľné hľadanie nových prakticky dôležitých polovodičov. Na týchto zlúčeninách je založená takmer všetka moderná elektronika.

Je dôležité poznamenať, že predpovede v rámci periodickej tabuľky sa robili aj po jej všeobecnom prijatí. V roku 1913.

Moseley zistil, že vlnové dĺžky röntgenových lúčov, ktoré sú prijímané z antikatód vyrobených z rôznych prvkov, sa prirodzene menia v závislosti od poradového čísla priradeného prvkom v periodickej tabuľke. Pokus potvrdil, že sériové číslo prvku má priamy fyzikálny význam.

Až neskôr boli poradové čísla spojené s hodnotou kladného náboja jadra. Ale Moseleyho zákon umožňoval okamžite experimentálne potvrdiť počet prvkov v obdobiach a súčasne predpovedať miesta hafnia (č. 72) a rénia (č. 75), ktoré do tej doby ešte neboli objavené.

Dlho sa viedol spor: prideliť inertné plyny do nezávislej nulovej skupiny prvkov alebo ich považovať za hlavnú podskupinu skupiny VIII.

Na základe umiestnenia prvkov v periodickej tabuľke teoretickí chemici pod vedením Linusa Paulinga dlho pochybovali o úplnej chemickej pasivite inertných plynov a priamo poukazovali na možnú stabilitu ich fluoridov a oxidov.

Ale až v roku 1962 americký chemik Neil Bartlett najskôr uskutočnil reakciu hexafluoridu platiny s kyslíkom za najbežnejších podmienok, pričom získal xenónhexafluoroplatinát XePtF ^, po ktorom nasledovali ďalšie zlúčeniny plynov, ktoré sa dnes správnejšie nazývajú ušľachtilé a nie inertné.

Periodický zákon Dmitrija Ivanoviča Mendelejeva je jedným zo základných prírodných zákonov, ktorý spája závislosť vlastností chemických prvkov a jednoduchých látok s ich atómovými hmotnosťami. V súčasnosti bol zákon spresnený a závislosť vlastností sa vysvetľuje nábojom atómového jadra.

Zákon objavil ruský vedec v roku 1869. Mendelejev ho predstavil vedeckej komunite v správe pre kongres Ruskej chemickej spoločnosti (správu vypracoval iný vedec, keďže Mendelejev bol nútený urgentne odísť na základe pokynov Slobodnej ekonomickej spoločnosti v Petrohrade). V tom istom roku vyšla učebnica „Základy chémie“, ktorú pre študentov napísal Dmitrij Ivanovič. Vedec v ňom opísal vlastnosti populárnych zlúčenín a tiež sa pokúsil logicky systematizovať chemické prvky. Prvýkrát tiež predstavila tabuľku s periodicky umiestnenými prvkami ako grafický výklad periodického zákona. Vo všetkých nasledujúcich rokoch Mendelejev vylepšil svoj stôl, napríklad pridal stĺpec inertných plynov, ktoré boli objavené o 25 rokov neskôr.

Vedecká komunita okamžite neprijala myšlienky veľkého ruského chemika, a to ani v Rusku. Ale potom, čo boli objavené tri nové prvky (gálium v \u200b\u200broku 1875, škandium v \u200b\u200broku 1879 a germánium v \u200b\u200broku 1886), ktoré predpovedal a popísal Mendeleev vo svojom slávnom prednáške, bol periodický zákon uznaný.

• Je to univerzálny prírodný zákon.
• Tabuľka graficky znázorňujúca zákon obsahuje nielen všetky známe prvky, ale aj tie, ktoré boli doteraz objavené.
• Všetky nové objavy nemali vplyv na relevantnosť zákona a tabuľky. Tabuľka sa vylepšuje a mení, ale jej podstata zostala nezmenená.
• Umožní objasniť atómové hmotnosti a ďalšie vlastnosti niektorých prvkov, predpovedať existenciu nových prvkov.
• Chemici dostali spoľahlivé rady, ako a kde hľadať nové prvky. Zákon navyše umožňuje s vysokou mierou pravdepodobnosti vopred určiť vlastnosti prvkov, ktoré ešte neboli objavené.
• Zohral obrovskú úlohu vo vývoji anorganickej chémie v 19. storočí.

História objavov

Existuje nádherná legenda, že Mendelejev videl svoj stôl vo sne a ráno sa zobudil a zapísal si ho. V skutočnosti je to iba mýtus. Sám vedec mnohokrát povedal, že 20 rokov svojho života venoval tvorbe a zdokonaľovaniu periodickej tabuľky prvkov.

Všetko sa začalo tým, že Dmitrij Ivanovič sa rozhodol pre študentov napísať učebnicu anorganickej chémie, v ktorej sa chystal systematizovať všetky vedomosti známe v tej chvíli. A prirodzene sa spoliehal na úspechy a objavy svojich predchodcov. Nemecký chemik Döbereiner po prvý raz upozornil na vzťah medzi atómovými hmotnosťami a vlastnosťami prvkov, ktorý sa pokúsil rozdeliť jemu známe prvky na triády s podobnými vlastnosťami a váhami podriaďujúcimi sa určitému pravidlu. V každej trojici mal stredný prvok váhu blízku aritmetickému priemeru dvoch najvzdialenejších prvkov. Vedec by tak mohol vytvoriť päť skupín, napríklad Li - Na - K; Cl - Br - I. Ale to neboli ani zďaleka všetky známe prvky. Trojica prvkov navyše zjavne nevyčerpala zoznam prvkov s podobnými vlastnosťami. Pokusy o nájdenie všeobecného vzoru sa neskôr pokúsili Nemci Gmelin a von Pettenkofer, Francúzi J. Dumas a de Chancourtois a Angličania Newlands a Odling. Najďalej postúpil nemecký vedec Meyer, ktorý v roku 1864 zostavil tabuľku veľmi podobnú periodickej tabuľke, obsahovala však iba 28 prvkov, pričom 63 bolo už známych.

Na rozdiel od svojich predchodcov uspel Mendelejev zostavte tabuľku, ktorá obsahuje všetky známe prvky umiestnené podľa určitého systému. Zároveň niektoré bunky nechal prázdne, zhruba vypočítal atómové hmotnosti niektorých prvkov a popísal ich vlastnosti. Ruský vedec mal navyše odvahu a nadhľad vyhlásiť, že zákon, ktorý objavil, je univerzálnym prírodným zákonom a nazval ho „periodickým zákonom“. Keď povedal „a“, zašiel ďalej a upravil atómové hmotnosti prvkov, ktoré sa nezmestili do tabuľky. Pri bližšom skúmaní sa ukázalo, že jeho opravy boli správne, a objav ním popísaných hypotetických prvkov sa stal konečným potvrdením pravdivosti nového zákona: prax dokázala platnosť teórie.