Zgodovina ustvarjanja periodnega sistema elementov. Periodični Mendelejev zakon, bistvo in zgodovina odkritja

Devetnajsto stoletje v zgodovini človeštva je stoletje, v katerem so bile reformirane številne znanosti, vključno s kemijo. V tem času se je pojavil periodični sistem Mendelejeva in s tem tudi periodični zakon. Prav on je postal osnova sodobna kemija... Periodična tabela D. I. Mendelejeva je sistematizacija elementov, ki ugotavlja odvisnost kemijskih in fizične lastnosti o strukturi in naboju atoma snovi.

Zgodovina

Začetek revije je postavila knjiga "Korelacija lastnosti z atomsko težo elementov", napisana v tretji četrtini 17. stoletja. Odražal je osnovne koncepte znanega kemični elementi (takrat jih je bilo le 63). Poleg tega so številnim atomske mase napačno določili. To je močno vplivalo na odkritje D. I. Mendeleeva.

Dmitrij Ivanovič je svoje delo začel s primerjavo lastnosti elementov. Najprej je prevzel klor in kalij in šele nato prešel na delo z alkalnimi kovinami. Oborožen s posebnimi kartami, ki prikazujejo kemične elemente, je večkrat poskušal sestaviti ta "mozaik": položil ga je na svojo mizo v iskanju potrebnih kombinacij in naključij.

Po veliko truda je Dmitrij Ivanovič kljub temu našel vzorec, ki ga je iskal, in razporedil elemente v periodične vrstice. Kot rezultat tega je znanstvenik, ki je prejel prazne celice med elementi, spoznal, da ruski raziskovalci ne poznajo vseh kemičnih elementov in da bi moral on dati temu svetu znanje na področju kemije, ki ga še ni dal njegovih predhodnikov.

Vsi poznajo mit, da se je periodni sistem prikazal Mendeleevu v sanjah in je elemente iz spomina zbral v en sam sistem. To je grobo rečeno laž. Dejstvo je, da je Dmitrij Ivanovič dolgo in zbrano delal na svojem delu in ga je to zelo izčrpavalo. Med delom na sistemu elementov je Mendelejev nekoč zaspal. Ko se je zbudil, je ugotovil, da še ni dokončal mize, in je raje nadaljeval z izpolnjevanjem praznih celic. Njegov znanec, neki Inostrantsev, univerzitetni učitelj, se je odločil, da je Mendeleev v sanjah sanjal mizo in to govorico razširil med svoje učence. Tako se je pojavila ta hipoteza.

Slava

Kemični elementi Mendelejeva so odraz periodičnega zakona, ki ga je Dmitrij Ivanovič ustvaril v tretji četrtini 19. stoletja (1869). Leta 1869 je bilo na sestanku ruske kemijske skupnosti prebrano obvestilo Mendelejeva o ustvarjanju določene strukture. Istega leta je izšla knjiga "Osnove kemije", v kateri je bil prvič objavljen Mendelejev periodični sistem kemijskih elementov. In v knjigi "Naravni sistem elementov in njegova uporaba za označevanje lastnosti neodkritih elementov" je DI Mendeleev prvič omenil koncept "periodičnega zakona".

Struktura in pravila za postavitev elementov

Prve korake pri ustvarjanju periodičnega zakona je naredil Dmitrij Ivanovič že v letih 1869-1871, takrat je trdo delal, da bi ugotovil odvisnost lastnosti teh elementov od mase njihovega atoma. Sodobna različica je dvodimenzionalna tabela elementov.

Položaj elementa v tabeli ima določen kemični in fizični pomen. Po lokaciji elementa v tabeli lahko ugotovite, kakšna je njegova valenca, določite druge kemijske lastnosti. Dmitrij Ivanovič je skušal vzpostaviti povezavo med elementi, tako podobnimi po lastnostih kot različnimi.

Razvrstitev takrat znanih kemijskih elementov je temeljil na valenci in atomski masi. Mendelejev je s primerjavo relativnih lastnosti elementov poskušal najti vzorec, ki bi vse znane kemijske elemente združil v en sistem. Razporedil jih je na podlagi povečanja atomskih mas, vendar je še vedno dosegal periodičnost v vsaki od vrstic.

Nadaljnji razvoj sistema

Periodična tabela, ki se je pojavila leta 1969, je bila večkrat izpopolnjena. S prihodom plemenitih plinov v tridesetih letih je bilo mogoče ugotoviti najnovejšo odvisnost elementov - ne od mase, ampak od serijske številke. Kasneje je bilo mogoče določiti število protonov v atomskih jedrih in izkazalo se je, da sovpada z redno številko elementa. Znanstveniki XX. Stoletja so preučevali elektronike in pokazalo se je, da vpliva tudi na frekvenco. To je močno spremenilo predstavo o lastnostih elementov. Ta postavka se je odrazila v kasnejših izdajah periodični sistem Mendelejev. Vsako novo odkritje lastnosti in lastnosti elementov se organsko prilega mizi.

Značilnosti periodnega sistema Mendelejeva

Periodična tabela je razdeljena na obdobja (7 vrstic, razporejenih vodoravno), ki so nato razdeljena na velika in majhna. Obdobje se začne z alkalijsko kovino in konča z elementom z nekovinskimi lastnostmi.
Tabela Dmitrija Ivanoviča je navpično razdeljena na skupine (8 stolpcev). Vsak od njih v periodičnem sistemu je sestavljen iz dveh podskupin, in sicer glavne in sekundarne. Po dolgih sporih se je na predlog DI Mendelejeva in njegovega kolega U. Ramzaija odločilo, da se uvede tako imenovana ničelna skupina. Vključuje inertne pline (neon, helij, argon, radon, ksenon, kripton). Leta 1911 je bil znanstveniku F. Soddyju predlagano, da v periodni sistem postavi nerazločljive elemente, tako imenovane izotope - zanje so bile dodeljene ločene celice.

Kljub zvestobi in natančnosti periodičnega sistema, znanstvene družbe dolgo tega odkritja ni hotel priznati. Številni veliki znanstveniki so se posmehovali dejavnostim D. I. Mendelejeva in verjeli, da je nemogoče napovedati lastnosti elementa, ki še ni bil odkrit. Toda po odkritju domnevnih kemičnih elementov (to so bili na primer skandij, galij in germanij) sta Mendelejev sistem in njegov periodični zakon postala znanost o kemiji.

Tabela v sodobnem času

Mendeljejev periodni sistem elementov je osnova za večino kemijskih in fizikalnih odkritij, povezanih z atomsko-molekularno znanostjo. Sodobni koncept elementa je nastal ravno po zaslugi velikega znanstvenika. Pojav Mendelejevega periodnega sistema je povzročil dramatične spremembe v konceptu različnih spojin in preprostih snovi. Ustvarjanje periodičnega sistema s strani znanstvenikov je imelo velik vpliv na razvoj kemije in vseh sosednjih znanosti.

Robert Boyle je v svojem delu leta 1668 navedel seznam neraztopljivih kemičnih elementov. Takrat jih je bilo le petnajst. Hkrati znanstvenik ni trdil, da poleg elementov, ki jih je navedel, ne obstaja več in je vprašanje njihovega števila ostalo odprto.

Sto let kasneje je francoski kemik Antoine Lavoisier sestavil nov seznam elementov, znanih znanosti. V njen register je bilo vključenih 35 kemikalij, od katerih je bilo 23 pozneje priznanih kot enaki nerazgradljivi elementi.

Iskanje novih elementov so izvajali kemiki po vsem svetu in je precej uspešno napredovalo. Odločilno vlogo v tej številki je imel ruski kemik Dmitrij Ivanovič Mendelejev: prav on je prišel na misel o možnosti obstoja razmerja med atomsko maso elementov in njihovim mestom v "hierarhiji" . Po njegovih besedah \u200b\u200b"je treba iskati ... ujemanje med posameznimi lastnostmi elementov in njihovimi atomskimi masami."

V primerjavi s takrat znanimi kemičnimi elementi je Mendelejev po ogromnem delu sčasoma odkril, da je odvisnost, splošna pravilna povezava med posameznimi elementi, v kateri so prikazani kot ena celota, kjer lastnosti vsakega elementa niso nekaj, kar obstaja samo , vendar občasno in pravilno ponavljajoč se pojav.

Tako je bilo oblikovano februarja 1869 periodični Mendelejev zakon... Istega leta, 6. marca, je poročilo, ki ga je pripravil D.I. Mendeleev pod naslovom "Korelacija lastnosti z atomsko težo elementov" predstavil N. Menšutkin na srečanju Rusa kemijska družba.

Istega leta je objava izšla v nemški reviji "Zeitschrift für Chemie", leta 1871 pa v reviji "Annalen der Chemie" podrobna objava D.I. Mendeleev posvetil svojemu odkritju - "Die periodische Gesetzmässigkeit der Elemente" (Periodična pravilnost kemičnih elementov).

Ustvarjanje periodnega sistema

Kljub temu, da se je ideja Mendelejeva oblikovala v precej kratkem času, dolgo ni mogel oblikovati svojih sklepov. Zanj je bilo pomembno, da svojo idejo predstavi v obliki jasne posplošitve, strogega in vizualnega sistema. Kot je nekoč rekel sam D.I. Mendeleev v intervjuju s profesorjem A.A. Inostrantsev: "Vse se mi je izšlo v glavi, vendar tega ne znam izraziti v tabeli."

Po navedbah biografov je znanstvenik po tem pogovoru tri dni in tri noči delal na ustvarjanju mize, ne da bi šel spat. S prsti se je različne možnosti, v katerem bi lahko elemente združili v tabelo. Delo je zapletalo dejstvo, da v času nastanka periodičnega sistema znanost še zdaleč ni poznala vseh kemičnih elementov.

V letih 1869-1871 je Mendeleev še naprej razvijal ideje o periodičnosti, ki jih je predlagala in sprejemala znanstvena skupnost. Eden od korakov je bila uvedba koncepta mesta elementa v periodnem sistemu kot niza njegovih lastnosti v primerjavi z lastnostmi drugih elementov.

Na podlagi tega in na podlagi rezultatov, pridobljenih med preučevanjem zaporedja sprememb oksidov, ki tvorijo steklo, je Mendeleev popravil vrednosti atomskih mas 9 elementov, vključno z berilijem, indijem , urana in drugih.

Med delom je D.I. Mendeleev je poskušal izpolniti prazne celice tabele, ki jo je sestavil. Kot rezultat je leta 1870 napovedal odkritje takratnih znanosti neznanih elementov. Mendeleev je izračunal atomske mase in opisal lastnosti treh elementov, ki takrat še niso bili odkriti:

• "ekaaluminium" - odprt leta 1875, imenovan galij,
• "ekabora" - odprta leta 1879, imenovana skandij,
• "ekasilicia" - odprta leta 1885, poimenovana nemčija.

Njegove naslednje uresničene napovedi so odkritje še osmih elementov, vključno s polonijem (odkrit leta 1898), astatinom (odkrit leta 1942-1943), tehnecijem (odkrit leta 1937), renijem (odprt leta 1925) in Francije (odprt leta 1939).

Leta 1900 sta Dmitrij Ivanovič Mendelejev in William Ramsay prišla do zaključka, da je treba v periodični sistem vključiti posebne, ničelne elemente skupine. Danes se ti elementi imenujejo plemeniti plini (do leta 1962 so bili ti plini inertni plini).

Načelo organizacije periodičnega sistema

V svoji tabeli D.I. Mendeleev je kemične elemente razvrstil v vrstice po vrstnem redu povečevanja njihove mase, pri čemer je izbral dolžino vrstic, tako da so imeli kemični elementi v enem stolpcu podobne kemijske lastnosti.

Plemeniti plini - helij, neon, argon, kripton, ksenon in radon - neradi reagirajo z drugimi elementi in kažejo nizko kemijsko aktivnost, zato so v skrajnem desnem stolpcu.

V nasprotju s tem elementi levega stolpca - litij, natrij, kalij in drugi - burno reagirajo z drugimi snovmi, postopek je eksploziven. Elementi v drugih stolpcih tabele se obnašajo podobno - znotraj stolpca so te lastnosti podobne, vendar se med premikanjem iz enega stolpca v drugega razlikujejo.

Periodična tabela v svoji prvi različici je preprosto odražala stanje v naravi. Sprva tabela nikakor ni pojasnila, zakaj bi to moralo biti tako. Šele s pojavom kvantne mehanike se je razkril pravi pomen razporeditve elementov v periodnem sistemu.

V naravi najdemo kemične elemente do urana (vsebuje 92 protonov in 92 elektronov). Od številke 93 obstajajo umetni elementi, ustvarjeni v laboratorijskih pogojih.

povzetek

»Zgodovina odkritja in potrditve periodičnega zakona D.I. Mendeleev "

Sankt Peterburg 2007

Uvod

Periodični zakon D.I. Mendelejev je temeljni zakon, ki določa periodične spremembe lastnosti kemičnih elementov, odvisno od povečanja nabojev jeder njihovih atomov. Odkril D.I. Mendelejev februarja 1869, ko je primerjal lastnosti vseh takrat znanih elementov in vrednosti njihovih atomskih mas (uteži). Mendelejev je izraz "periodični zakon" prvič uporabil novembra 1870, oktobra 1871 pa je dal končno formulacijo Periodičnega zakona: "... lastnosti elementov in zato lastnosti preprostih in kompleksnih teles, ki jih tvorijo, so periodično odvisno od njihove atomske teže. " Grafični (tabelarni) izraz periodičnega zakona je periodični sistem elementov, ki ga je razvil Mendeleev.

1. Poskusi drugih znanstvenikov izpeljati periodični zakon

Periodični sistem ali periodična klasifikacija elementov je bil zelo pomemben za razvoj anorganske kemije v drugi polovici 19. stoletja. Ta pomen je v današnjem času ogromen, ker je sam sistem kot rezultat preučevanja problemov zgradbe snovi postopoma pridobil tisto stopnjo racionalnosti, ki je ni bilo mogoče doseči ob poznavanju samo atomskih uteži. Končni cilj katere koli znanstvene teorije je prehod iz empirične pravilnosti v pravo.

Iskanje osnove za naravno klasifikacijo kemijskih elementov in njihova sistematizacija se je začelo že veliko pred odkritjem Periodičnega zakona. Težave, s katerimi so se srečevali naravoslovci, ki so prvi delali na tem področju, so nastale zaradi pomanjkanja eksperimentalnih podatkov: na začetku 19. stoletja. število znanih kemičnih elementov je bilo še vedno premajhno in sprejete vrednosti atomskih mas mnogih elementov so bile netočne.

Poleg poskusov Lavoisierja in njegove šole, da razvrsti elemente na podlagi merila analogije v kemijskem vedenju, prvi poskus periodične razvrstitve elementov pripada Döbereinerju.

Doebereinerjeve triade in prvi sistemi elementov

Leta 1829 je nemški kemik I. Döbereiner poskušal sistematizirati elemente. Opazil je, da lahko nekatere elemente, podobne po svojih lastnostih, združimo v skupine po tri, ki jih je imenoval triade: Li - Na - K; Ca - Sr - Ba; S - Se - Te; P - As - Sb; Cl - Br - I.

Bistvo predlaganega triadno pravo Döbereiner je bil, da je bila atomska masa srednjega elementa triade blizu polovične vsote (aritmetične sredine) atomskih mas dveh skrajnih elementov triade. Čeprav Döbereinerju seveda vseh znanih elementov ni uspelo razbiti na triade, je zakon triad jasno pokazal prisotnost razmerja med atomsko maso in lastnostmi elementov in njihovih spojin. Vsi nadaljnji poskusi sistematizacije so temeljili na razporeditvi elementov v skladu z njihovimi atomskimi masami.

Doebereinerjeve ideje je razvil L. Gmelin, ki je pokazal, da je razmerje med lastnostmi elementov in njihovimi atomskimi masami veliko bolj zapleteno kot pri triadi. Leta 1843 je Gmelin objavil tabelo, v kateri so bili kemijsko podobni elementi razporejeni v skupine v naraščajočem vrstnem redu povezovalnih (enakovrednih) uteži. Elementi so sestavljali triade, pa tudi tetrade in pentade (skupine po štiri in pet elementov), \u200b\u200belektronegativnost elementov v tabeli pa se je postopoma spreminjala od zgoraj navzdol.

V petdesetih letih prejšnjega stoletja. M. von Pettenkofer in J. Dumas sta predlagala t.i. diferencialni sistemi, namenjeni prepoznavanju splošnih vzorcev spremembe atomske teže elementov, ki so jih podrobno razvili nemški kemiki A. Strecker in G. Cermak.

V zgodnjih 60-ih letih XIX. pojavilo se je več del naenkrat, ki so bila neposredno pred periodičnim zakonom.

Spirala de Chancourtois

A. de Chancourtois je vse kemične elemente, ki so bili takrat znani, razporedil v eno zaporedje povečevanja njihovih atomskih mas in nastalo serijo nanesel na površino valja vzdolž črte, ki je izhajala iz njegove osnove pod kotom 45 ° na osnovno ravnino (tako imenovani zemeljska spirala). Pri odvijanju površine valja se je izkazalo, da navpične črte, vzporedne z osjo valja, vsebujejo kemične elemente s podobnimi lastnostmi. Torej, litij, natrij, kalij so padli na eno navpičnico; berilij, magnezij, kalcij; kisik, žveplo, selen, telur itd. Pomanjkljivost de Chancourtoisove spirale je bilo dejstvo, da so bili na isti črti najdeni elementi popolnoma drugačnega kemičnega vedenja z elementi, ki so po svoji kemijski naravi blizu. Mangan je padel v skupino alkalijskih kovin, titan, ki z njimi nima nič skupnega, v skupino kisika in žvepla.

Newlands tabela

Angleški znanstvenik J. Newlands je leta 1864 objavil preglednico elementov, ki odražajo predlagano oktavno pravo ... Newlands je pokazal, da so lastnosti osmega elementa v vrsti elementov, razporejenih v naraščajočem vrstnem redu atomskih uteži, lastnosti prvega. Newlands si je prizadeval, da bi bila ta odvisnost, kar res velja za svetlobne elemente, univerzalna. V njegovi tabeli so bili podobni elementi nameščeni v vodoravnih vrstah, vendar so bili elementi s popolnoma drugačnimi lastnostmi pogosto v isti vrstici. Poleg tega je moral Newlands v nekatere celice namestiti dva elementa; končno tabela ni vsebovala praznih presledkov; posledično je bil zakon o osmih sprejet z izjemno skepso.

Mize Odling in Meier

Istega leta 1864 se je pojavila prva tabela nemškega kemika L. Meyerja; obsegal je 28 elementov, razporejenih v šest stolpcev glede na njihove valence. Meyer je namerno omejil število elementov v tabeli, da bi poudaril naravno (podobno kot Döbereinerjeve triade) spremembo atomske mase v seriji podobnih elementov.

Leta 1870 je bilo objavljeno Meyerjevo delo, ki je vsebovalo novo tabelo z naslovom "Narava elementov kot funkcija njihove atomske teže", ki jo je sestavljalo devet navpičnih stolpcev. Podobni elementi so bili nameščeni v vodoravnih vrsticah tabele; nekatere celice je Meyer pustil prazne. Tabeli je bil priložen graf odvisnosti atomske prostornine elementa od atomske teže, ki je imel značilno obliko žage, ki odlično ponazarja izraz "periodičnost", ki ga je že takrat predlagal Mendeleev.

2. Kaj je bilo storjeno pred dnevom velikega odkritja

Predpogoje za odkritje periodičnega zakona je treba iskati v knjigi D.I. Mendeleev (v nadaljevanju DI) "Osnove kemije". Prva poglavja drugega dela te knjige D.I. napisal v začetku leta 1869, prvo poglavje je bilo posvečeno natriju, drugo - njegovim analogom, tretje - toplotni zmogljivosti, četrto - zemeljskoalkalijskim kovinam. Do odkritja periodičnega zakona (17. februarja 1869) mu je verjetno že uspelo zastaviti vprašanje razmerja takih polarnih nasprotnih elementov, kot so alkalijske kovine in halogenidi, ki so si bili blizu po svoji atomskosti ( valenca), kot tudi vprašanje o razmerju samih alkalijskih kovin glede na njihovo atomsko maso. Približal se je vprašanju zbliževanja in primerjave dveh skupin polarnih nasprotnih elementov glede na atomske teže njihovih članov, kar je dejansko že pomenilo opustitev načela porazdelitve elementov po njihovi atomskosti in prehod na načelo njihove porazdelitve z atomskimi masami. Ta prehod ni bil priprava na odkritje periodičnega zakona, ampak že začetek samega odkritja

Do začetka leta 1869 so pomemben del elementov na podlagi skupnih kemijskih lastnosti združili v ločene naravne skupine in družine; skupaj s tem so bili drugi del raztreseni, izolirani ločeni elementi, ki niso bili združeni v posebne skupine. Za trdno uveljavljeno se je štelo naslednje:

- skupina alkalijskih kovin - litij, natrij, kalij, rubidij in cezij;

- skupina zemeljskoalkalijskih kovin - kalcij, stroncij in barij;

- kisikova skupina - kisik, žveplo, selen in telur;

- skupina dušika - dušik, fosfor, arzen in antimon. Poleg tega so tu pogosto dodajali bizmut, vanadij pa je veljal za nepopoln analog dušika in arzena;

- ogljikova skupina - ogljik, silicij in kositer ter titan in cirkonij so bili nepopolni analogi silicija in kositra;

- skupina halogenov (halogeni) - fluor, klor, brom in jod;

- bakrena skupina - baker in srebro;

- skupina cinka - cink in kadmij

- družina železa - železo, kobalt, nikelj, mangan in krom;

- družina platinskih kovin - platina, osmij, iridij, paladij, rutenij in rodij.

Situacija je bila bolj zapletena s takimi elementi, ki jim je bilo mogoče pripisati različne skupine ali družine:

- svinec, živo srebro, magnezij, zlato, bor, vodik, aluminij, talij, molibden, volfram.

Poleg tega so bili znani številni elementi, katerih lastnosti so bile še vedno premalo proučene:

- družina elementov redkih zemelj - itrij, "erbij", cerij, lantan in "didim";

- niobij in tantal;

- berilij;

3. Dan velikega odkritja

DI. je bil zelo vsestranski znanstvenik. Dolgo so ga vprašanja zelo zanimala. kmetijstvo... Najožje je sodeloval pri dejavnostih Svobodne ekonomske družbe v Sankt Peterburgu (VEO), katere član je bil. VEO je v številnih severnih provincah organiziral obrtno sirarstvo. Eden od pobudnikov te zaveze je bil N.V. Vereshchagin. Konec leta 1868, tj. medtem ko je D.I. končal izdajo. V svoji knjigi se je Vereshchagin obrnil na VEO s prošnjo, naj pošlje nekoga iz društva, da na kraju pregleda delo obrtnih sirarn. D.I.je izrazil soglasje za takšno potovanje. Decembra 1868 je pregledal številne obrtniške sirarne v provinci Tver. Za izpolnitev ankete je bilo potrebno dodatno službeno potovanje. 17. februarja 1869 je bil načrtovan odhod.

Odobritev atomsko-molekularne teorije na prelomu XIIX-XIX stoletja je spremljalo hitro povečanje števila znanih kemičnih elementov. Samo v prvem desetletju 19. stoletja je bilo odkritih 14 novih elementov. Rekorder med odkritelji je bil angleški kemik Humphrey Devi, ki je v enem letu z uporabo elektrolize pridobil 6 novih preprostih snovi (natrij, kalij, magnezij, kalcij, barij, stroncij). In do leta 1830 je število znanih elementov doseglo 55.

Obstoj takšnega števila elementov, ki so bili po svojih lastnostih heterogeni, je zmedel kemike in zahteval urejanje in sistematizacijo elementov. Številni znanstveniki so iskali vzorce na seznamu elementov in dosegli določen napredek. Tri najpomembnejša dela so izpodbijala prednost odkritja periodičnega zakona D.I. Mendelejev.

Mendelejev je periodični zakon oblikoval v obliki naslednjih osnovnih določb:

• 1. Elementi, razvrščeni glede na atomsko težo, predstavljajo posebno periodičnost lastnosti.
• 2. Pričakovati bi morali odkritje še veliko neznanih preprostih teles, na primer elementov, podobnih Al in Si z atomsko težo 65 - 75.
• 3. Vrednost atomske teže elementa lahko včasih popravimo s poznavanjem njegove analogije.

Nekatere analogije razkriva velikost teže njihovega atoma. Prvo stališče je bilo znano že pred Mendelejevom, toda prav on mu je dal značaj univerzalnega zakona, ki je na njegovi podlagi napovedal obstoj še ne odkritih elementov, spremenil atomsko težo številnih elementov in razporedil nekatere elemente v kljub njihovi atomski teži, vendar v celoti v skladu z njihovimi lastnostmi (predvsem z valenco). Preostale določbe je odkril le Mendeleev in so logične posledice periodičnega zakona. Številni poskusi so v naslednjih dveh desetletjih potrdili pravilnost teh posledic in omogočili govoriti o periodičnem zakonu kot o strogem zakonu narave.

Z uporabo teh določb je Mendeleev sestavil svojo različico periodnega sistema elementov. Prvi osnutek tabele elementov se je pojavil 17. februarja (1. marec po novem slogu) 1869.

In 6. marca 1869 je profesor Menshutkin uradno sporočil odkritje Mendelejeva na sestanku Ruskega kemijskega društva.

Znanstveniku so v usta dali naslednje priznanje: V sanjah vidim mizo, kjer so po potrebi razporejeni vsi elementi. Zbudil sem se, takoj zapisal na papir - le na enem mestu je bila sprememba potrebna pozneje. « Kako preproste so legende! Več kot 30 let življenja znanstvenika je trajalo, da se je razvil in dopolnil.

Proces odkrivanja periodičnega zakona je poučen in sam Mendelejev je o tem govoril takole: »Nehote se je pojavila ideja, da mora obstajati povezava med maso in kemijskimi lastnostmi.

In ker je masa snovi, čeprav ne absolutna, ampak le relativna, končno izražena v obliki uteži atomov, potem je treba poiskati funkcionalno ujemanje med posameznimi lastnostmi elementov in njihovimi atomskimi masami. Iščeti nekaj, tudi gobe ali kakšno zasvojenost, je drugače kot iskati in poskušati nemogoče.

Tako sem začel na ločene kartice izbirati elemente z njihovimi atomskimi masami in temeljnimi lastnostmi, podobnimi elementi in bližnjimi atomskimi masami, kar je hitro pripeljalo do zaključka, da so lastnosti elementov občasno odvisne od njihove atomske teže, poleg tega pa dvomim veliko dvoumnosti, niti minute nisem dvomil v splošnost sklepa, saj je nemogoče priznati nesrečo. "

V prvi periodični tabeli so vsi elementi do vključno kalcija enaki kot v sodobni tabeli, z izjemo plemenitih plinov. To je razvidno iz fragmenta strani iz članka D.I. Mendelejev, ki vsebuje periodni sistem elementov.

Če izhajamo iz načela povečevanja atomske teže, bi morali biti naslednji elementi za kalcijem vanadij, krom in titan. Toda Mendeleev je za kalcij in nato titan postavil vprašaj in svojo atomsko težo spremenil z 52 na 50.

Neznanemu elementu, označenem z vprašajem, je bila dodeljena atomska teža A \u003d 45, kar je aritmetična sredina med atomskimi masama kalcija in titana. Nato je Mendelejev med cinkom in arzenom pustil prostor še dvema elementoma, ki še nista bila odkrita. Poleg tega je pred jod postavil telur, čeprav ima slednji manjšo atomsko težo. S to razporeditvijo elementov so vse vodoravne vrstice v tabeli vsebovale le podobne elemente in periodičnost sprememb lastnosti elementov se je jasno pokazala. Naslednji dve leti je Mendelejev znatno izboljšal sistem elementov. Leta 1871 je izšla prva izdaja učbenika Dmitrija Ivanoviča "Osnove kemije", v katerem je periodični sistem predstavljen v skoraj sodobni obliki.

V tabeli je bilo oblikovanih 8 skupin elementov, številke skupin označujejo največjo valenco elementov tistih serij, ki so vključene v te skupine, obdobja pa se približujejo sodobnim, razdeljenim v 12 vrstic. Zdaj se vsako obdobje začne z aktivno alkalijsko kovino in konča s tipičnim nekovinskim halogenom. Druga različica sistema je Mendeleevu omogočila, da je napovedal obstoj ne 4, ampak 12 elementov in, izziv znanstvenemu svetu, opisan z neverjetna natančnost lastnosti treh neznanih elementov, ki jih je poimenoval ekabor (eka na sanskrtu pomeni "isto"), ekaaluminij in ekasilicij. (Galija je staro rimsko ime za Francijo). Znanstveniku je uspelo ta element izolirati v najčistejši obliki in preučiti njegove lastnosti. In Mendeleev je videl, da lastnosti galija sovpadajo z lastnostmi eka-aluminija, ki jih je napovedal, in obvestil Lecoqa de Boisabaudrana, da je napačno izmeril gostoto galija, ki naj bi bila enaka 5,9-6,0 g / cm3 namesto 4,7 g / cm3. Dejansko so natančnejše meritve povzročile pravilno vrednost 5,904 g / cm3. Končno priznanje periodičnega zakona D.I. Mendelejev je bil dosežen po letu 1886, ko je nemški kemik K. Winkler, ki je analiziral srebrovo rudo, dobil element, ki ga je imenoval germanij. Izkazalo se je vznemirljivo.

Periodni zakon in periodni sistem elementov.

Periodični zakon je eden najpomembnejših zakonov kemije. Mendeleev je verjel v to glavna značilnost element je njegova atomska masa. Zato je vse elemente razvrstil v eno vrstico po vrstnem redu naraščajoče atomske mase.

Če upoštevamo številne elemente od Li do F, potem lahko vidimo, da so kovinske lastnosti elementov oslabljene in nekovinske lastnosti izboljšane. Lastnosti elementov v nizih od Na do Cl se spreminjajo podobno. Naslednji znak K, tako kot Li in Na, je tipična kovina.

Najvišja valenca elementov se poveča od I y Li do V y N (kisik in fluor imata konstantno valenco II oziroma I) in od I y Na do VII y Cl. Naslednji element K, tako kot Li in Na, ima valenco I. V seriji oksidov od Li2O do N2O5 in hidroksidov od LiOH do HNO3 so osnovne lastnosti oslabljene in kisle lastnosti stopnjujejo. Lastnosti oksidov se podobno spreminjajo v območju od Na2O in NaOH do Cl2O7 in HClO4. Kalijev oksid K2O, tako kot litijev in natrijev oksid Li2O in Na2O, je osnovni oksid, kalijev hidroksid KOH, kot litijev in natrijev hidroksid LiOH in NaOH, pa je tipična baza.

Podobno se spreminjajo oblike in lastnosti nekovin od CH4 do HF in od SiH4 do HCl.

Takšno naravo lastnosti elementov in njihovih spojin, ki jo opazimo s povečanjem atomske mase elementov, imenujemo periodična sprememba. Lastnosti vseh kemijskih elementov se občasno spreminjajo s povečanjem atomske mase.

Ta periodična sprememba se imenuje periodična odvisnost lastnosti elementov in njihovih spojin od velikosti atomske mase.

Zato je D.I. Mendelejev je zakon, ki ga je odkril, oblikoval tako:

· Lastnosti elementov ter oblike in lastnosti spojin elementov so v periodični odvisnosti od vrednosti atomske mase elementov.

Mendeleev je razporejal obdobja elementov drug pod drugim in posledično sestavil periodni sistem elementov.

Dejal je, da je tabela elementov plod ne le njegovega lastnega dela, temveč tudi prizadevanj mnogih kemikov, med katerimi je posebej opozoril na "utrjevalce periodičnega zakona", ki so odkrili elemente, ki jih je napovedal.

Da bi ustvarili sodobno mizo, je bilo potrebno več let trdega dela tisočev in tisočev kemikov in fizikov. Če bi bil Mendelejev zdaj živ, bi ob pogledu na sodobno tabelo elementov lahko ponovil besede angleškega kemika J. W. Mellorja, avtorja klasične 16-zvezkovne enciklopedije anorganske in teoretske kemije. Po končanem delu leta 1937 je po 15 letih dela s hvaležnostjo na naslovni strani zapisal: »Posvečen množici ogromne vojske kemikov. Njihova imena so pozabljena, njihova dela ostajajo "...

Periodična tabela je klasifikacija kemijskih elementov, ki ugotavlja odvisnost različnih lastnosti elementov od naboja atomskega jedra. Sistem je grafični izraz periodičnega zakona. Od oktobra 2009 je znanih 117 kemičnih elementov (s serijskima številkama od 1 do 116 in 118), od tega 94 v naravi (nekateri so le v sledovih). Preostalih23 dobimo umetno kot rezultat jedrskih reakcij - to je proces transformacije atomskih jeder, ki se zgodi med njihovo interakcijo z osnovnimi delci, gama kvanti in med seboj, kar običajno vodi do sproščanja ogromnih količin energije. Prvih 112 elementov ima stalna imena, ostali so začasni.

Odkritje 112. elementa (najtežjega med uradnimi) je priznala Mednarodna zveza čiste in uporabne kemije.

Najbolj stabilni izmed znanih izotopov tega elementa ima razpolovno dobo 34 sekund. V začetku junija 2009 nosi neuradno ime Ununbium, prvič je bil sintetiziran februarja 1996 v pospeševalniku težkih ionov na Inštitutu za težke ione v Darmstadtu. Odkritje imajo na voljo pol leta, da na mizo predlagajo novo uradno ime (predlagali so že Wickshausius, Helmholtz, Venusius, Frisch, Strassmannii in Heisenbergii). Trenutno znani transuranski elementi s številkama 113-116 in 118, pridobljeni na Skupnem inštitutu za jedrske raziskave v Dubni, vendar še niso uradno priznani. Pogostejše kot druge so 3 oblike periodnega sistema: "kratka" (kratkotrajna), "dolga" (dolga obdobja) in "super dolga". V "zelo dolgi" različici vsako obdobje zasede natanko eno vrstico. V "dolgi" različici so lantanidi (družina 14 kemičnih elementov s serijskimi številkami 58-71, ki se nahajajo v obdobju VI sistema) in aktinidi (družina radioaktivnih kemičnih elementov, sestavljena iz aktinija in 14 podobnih kemijske lastnosti) odstranjena iz splošne tabele, zaradi česar je bolj kompaktna. V "kratkem" zapisu poleg tega zavzemata četrto in naslednja obdobja dve vrstici; simboli elementov glavne in sekundarne podskupine so poravnani glede na različne robove celic. Kratko obliko tabele, ki vsebuje osem skupin elementov, je IUPAC uradno odpravil leta 1989. Kljub priporočilu za uporabo dolge oblike je bila kratka oblika po tem času še naprej navedena v številnih ruskih referenčnih knjigah in priročnikih. Kratka oblika je popolnoma izključena iz sodobne tuje literature; namesto nje se uporablja dolga oblika. Nekateri raziskovalci to situacijo povezujejo, tudi z na videz racionalno kompaktnostjo kratke oblike tabele, pa tudi s stereotipnim razmišljanjem in neznavanjem sodobnih (mednarodnih) informacij.

Leta 1969 je Theodore Seaborg predlagal razširjeno periodično tabelo elementov. Niels Bohr je razvil lestevsko (piramidalno) obliko periodičnega sistema.

Obstajajo številne druge, redko ali sploh uporabljene, a zelo izvirne metode grafičnega prikaza Periodičnega zakona. Danes obstaja več sto različic tabele, medtem ko znanstveniki predlagajo vedno več novih različic.

Periodično pravo in njegova utemeljitev.

Periodični zakon je omogočil vključitev v sistem in posploševanje ogromne količine znanstvenih informacij v kemiji. To funkcijo zakona običajno imenujemo integrativna. Še posebej jasno se kaže v strukturiranju znanstvenega in izobraževalnega gradiva kemije.

Akademik A. E. Fersman je dejal, da je sistem vso kemijo združil v enotno prostorsko, kronološko, genetsko in energijsko povezavo.

Integrativna vloga občasnega zakona se je pokazala tudi v tem, da je nekatere podatke o elementih, ki naj bi izpadli iz splošnih zakonov, preveril in izpopolnil tako avtor sam kot njegovi sledilci.

To se je zgodilo z značilnostmi berilija. Pred delom Mendelejeva je veljal za trivalentni analog aluminija zaradi njihove tako imenovane diagonalne podobnosti. Tako sta bila v drugem obdobju dva trivalentna elementa in niti en dvovalentni. Na tej stopnji je Mendelejev sumil na napako pri preučevanju lastnosti berilija, našel je delo ruskega kemika Avdeeva, ki je trdil, da je berilij dvovalenten in ima atomsko težo 9. Delo Avdeeva v znanstvenem svetu ostaja neopaženo, avtor je očitno umrl zgodaj, ko je bil zastrupljen z izredno strupenimi berilijevimi spojinami. Rezultati Avdeevovih raziskav so bili v Periodičnem zakonu uveljavljeni v znanosti.

Takšne spremembe in izpopolnitve vrednosti tako atomske teže kot valence je Mendeleev izvedel za še devet elementov (In, V, Th, U, La, Ce in tri druge lantanide).

Še desetim elementom je bila popravljena le atomska teža. In vsa ta pojasnila so bila nato eksperimentalno potrjena.

Napovedovalna (napovedna) funkcija občasnega zakona je dobila najbolj presenetljivo potrditev pri odkritju neznanih elementov s serijskimi številkami 21, 31 in 32.

Njihov obstoj je bil sprva napovedan na intuitivni ravni, toda z nastankom sistema je Mendeleev z visoko stopnjo natančnosti lahko izračunal njihove lastnosti. Dobro slavna zgodba odkritje skandija, galija in germanija je bilo zmaga Mendelejevega odkritja. Vse napovedi je dal na podlagi lastnega odprtega univerzalnega zakona narave.

Mendelejev je skupaj napovedal dvanajst elementov, že od samega začetka pa je poudaril, da zakon opisuje lastnosti ne samo kemijskih elementov, temveč tudi veliko njihovih spojin. Da bi to potrdili, zadošča navedba naslednjega primera. Od leta 1929, ko je akademik P. L. Kapitsa prvič odkril nekovinsko prevodnost germanija, se je razvoj teorije polprevodnikov začel v vseh državah sveta.

Takoj je postalo jasno, da elementi s takšnimi lastnostmi zasedajo glavno podskupino IV skupine.

Sčasoma je postalo jasno, da bi morale imeti spojine elementov, ki se nahajajo v obdobjih, ki so enako oddaljena od te skupine, v večji ali manjši meri polprevodniške lastnosti (na primer z splošna formula vnesite AzV).

Zaradi tega je bilo iskanje novih praktično pomembnih polprevodnikov usmerjeno in predvidljivo. Skoraj vsa sodobna elektronika temelji na takih spojinah.

Pomembno je omeniti, da so bile napovedi v periodnem sistemu narejene tudi po njegovem splošnem sprejetju. Leta 1913.

Moseley je odkril, da se valovne dolžine rentgenskih žarkov, ki jih sprejemajo antikatode iz različnih elementov, naravno spreminjajo glede na zaporedno številko elementov v periodnem sistemu. Poskus je potrdil, da ima serijska številka elementa neposreden fizični pomen.

Šele kasneje so bile serijske številke povezane z vrednostjo pozitivnega naboja jedra. Toda Moseleyev zakon je omogočil takojšnjo eksperimentalno potrditev števila elementov v obdobjih in hkrati napovedal kraje hafnija (št. 72) in renija (št. 75), ki v tistem času še niso bili odkriti.

Dolgo časa je prihajalo do spora: razporediti inertne pline v neodvisno ničelno skupino elementov ali jih šteti za glavno podskupino skupine VIII.

Na podlagi položaja elementov v periodnem sistemu so teoretični kemiki pod vodstvom Linusa Paulinga že dvomili v popolno kemijsko pasivnost inertnih plinov in neposredno opozarjali na možno stabilnost njihovih fluoridov in oksidov.

Toda šele leta 1962 je ameriški kemik Neil Bartlett v najbolj običajnih pogojih prvič izvedel reakcijo platininega heksafluorida s kisikom, pri čemer je dobil ksenonski heksafluoroplatinat XePtF ^, čemur so sledile druge spojine plinov, ki jih danes bolj pravilno imenujemo plemenite ni inerten.

Periodični zakon Dmitrija Ivanoviča Mendelejeva je eden temeljnih naravnih zakonov, ki povezuje odvisnost lastnosti kemičnih elementov in enostavnih snovi z njihovo atomsko maso. Trenutno je zakon izpopolnjen, odvisnost lastnosti pa pojasnjuje naboj atomskega jedra.

Zakon je leta 1869 odkril ruski znanstvenik. Mendeleev jo je znanstveni skupnosti predstavil v poročilu kongresu Ruskega kemijskega društva (poročilo je podal drugi znanstvenik, saj je bil Mendelejev prisiljen, da po navodilih Svobodne ekonomske družbe v Sankt Peterburgu nujno zapusti). Istega leta je izšel učbenik "Osnove kemije", ki ga je za učence napisal Dmitrij Ivanovič. V njem je znanstvenik opisal lastnosti priljubljenih spojin in poskušal podati tudi logično sistematizacijo kemičnih elementov. Prav tako je prvič predstavil tabelo z občasno lociranimi elementi kot grafično razlago periodičnega zakona. V vseh naslednjih letih je Mendeleev izboljševal svojo mizo, na primer dodal je stolpec inertnih plinov, ki so jih odkrili 25 let kasneje.

Znanstvena skupnost ni takoj sprejela idej velikega ruskega kemika niti v Rusiji. Toda potem, ko so bili odkriti trije novi elementi (galij leta 1875, skandij leta 1879 in germanij leta 1886), ki jih je Mendelejev napovedal in opisal v svojem slavnem poročilu, je bil periodični zakon priznan.

• To je univerzalni zakon narave.
• Tabela, ki grafično predstavlja zakon, vključuje ne le vse znane elemente, temveč tudi tiste, ki so bili doslej odkriti.
• Vsa nova odkritja niso vplivala na ustreznost zakona in tabele. Tabela se izboljšuje in spreminja, vendar je njeno bistvo ostalo nespremenjeno.
• Dovoljeno je razjasniti atomske teže in druge značilnosti nekaterih elementov, napovedati obstoj novih elementov.
• Kemiki so dobili zanesljive nasvete, kako in kje iskati nove elemente. Poleg tega zakon z veliko verjetnostjo dovoljuje vnaprej določiti lastnosti elementov, ki še niso odkriti.
• V 19. stoletju je imel ogromno vlogo pri razvoju anorganske kemije.

Zgodovina odkritij

Obstaja čudovita legenda, da je Mendeleev v sanjah videl svojo mizo, zjutraj pa se je zbudil in si jo zapisal. Pravzaprav je to le mit. Znanstvenik sam je večkrat dejal, da je 20 let svojega življenja posvetil ustvarjanju in izboljšanju periodnega sistema elementov.

Vse se je začelo z dejstvom, da se je Dmitrij Ivanovič odločil, da bo napisal učbenik o anorganski kemiji za študente, v katerem bo sistematiziral vse takrat znano znanje. In seveda se je zanašal na dosežke in odkritja svojih predhodnikov. Nemški kemik Döbereiner je prvič opozoril na razmerje med atomskimi utežmi in lastnostmi elementov, ki je elemente, ki so mu bili znani, poskušal razbiti na triade s podobnimi lastnostmi in utežmi, ki spoštujejo določeno pravilo. V vsaki trojki je imel srednji element utež blizu aritmetične sredine obeh najbolj oddaljenih elementov. Znanstvenik bi tako lahko oblikoval pet skupin, na primer Li - Na - K; Cl - Br - I. A to še zdaleč niso bili vsi znani elementi. Poleg tega trojka elementov očitno ni izčrpala seznama elementov s podobnimi lastnostmi. Poskusi iskanja skupnega vzorca so se kasneje lotili Nemci Gmelin in von Pettenkofer, Francozi J. Dumas in de Chancourtois ter britanski Newlands in Odling. Najdlje je napredoval nemški znanstvenik Meyer, ki je leta 1864 sestavil tabelo, ki je zelo podobna periodni tabeli, vendar je vsebovala le 28 elementov, 63 pa jih je bilo že znanih.

Za razliko od svojih predhodnikov je Mendelejev uspel sestavite tabelo, ki vključuje vse znane elemente, ki se nahajajo po določenem sistemu. Hkrati je pustil nekaj celic praznih, grobo je izračunal atomsko težo nekaterih elementov in opisal njihove lastnosti. Poleg tega je imel ruski znanstvenik pogum in predvidevanje, da je izjavil, da je zakon, ki ga je odkril, univerzalni naravni zakon in ga je imenoval "periodični zakon". Z besedo "a" je šel še dlje in popravil atomske teže elementov, ki niso ustrezali tabeli. Ob natančnejšem pregledu se je izkazalo, da so bili njegovi popravki pravilni, in odkritje hipotetičnih elementov, ki jih je opisal, je postalo dokončna potrditev resničnosti novega zakona: praksa je dokazala veljavnost teorije.