بيت » استغلال » قيمة القانون الدوري لنظام مندليف. قيمة النظام الدوري والقانون الدوري د

قيمة القانون الدوري لنظام مندليف. قيمة النظام الدوري والقانون الدوري د

في عام 1869 ، صاغ D.I Mendeleev ، بناءً على تحليل خصائص المواد والمركبات البسيطة ، القانون الدوري: "خصائص الأجسام البسيطة ومركبات العناصر تعتمد بشكل دوري على حجم الكتل الذرية للعناصر."على أساس القانون الدوري ، تم تجميع النظام الدوري للعناصر. في ذلك ، تم دمج العناصر ذات الخصائص المماثلة في أعمدة رأسية للمجموعة. في بعض الحالات ، عند وضع العناصر في النظام الدوري ، كان من الضروري انتهاك تسلسل زيادة الكتل الذرية من أجل مراقبة دورية تكرار الخصائص. على سبيل المثال ، يجب "تبديل" التيلوريوم واليود ، وكذلك الأرجون والبوتاسيوم. والسبب هو أن مندليف اقترح القانون الدوري في وقت لم يكن هناك شيء معروف عن بنية الذرة.بعد اقتراح النموذج الكوكبي للذرة في القرن العشرين ، تمت صياغة القانون الدوري على النحو التالي:

"خصائص العناصر والمركبات الكيميائية تعتمد بشكل دوري على شحنات النوى الذرية."

شحنة النواة تساوي عدد العنصر في النظام الدوري وعدد الإلكترونات في غلاف الإلكترون للذرة. وقد فسرت هذه الصيغة "انتهاكات" القانون الدوري. في النظام الدوري ، يكون رقم الفترة مساويًا لعدد المستويات الإلكترونية في الذرة ، ورقم المجموعة لعناصر المجموعات الفرعية الرئيسية يساوي عدد الإلكترونات في المستوى الخارجي.

الأهمية العلمية للقانون الدوري. جعل القانون الدوري من الممكن تنظيم خصائص العناصر الكيميائية ومركباتها. عند تجميع النظام الدوري ، تنبأ مندليف بوجود العديد من العناصر غير المكتشفة حتى الآن ، تاركًا خلايا حرة لها ، وتنبأ بالعديد من خصائص العناصر غير المكتشفة ، مما سهل اكتشافها ، وتبع ذلك أولها بعد أربع سنوات.

ولكن ليس فقط في اكتشاف ميزة جديدة عظيمة لمندليف.

اكتشف مندليف قانونًا جديدًا للطبيعة. بدلاً من المواد المتباينة غير ذات الصلة ، نشأ نظام واحد متناغم قبل العلم ، يوحد جميع عناصر الكون في كل واحد ، بدأت الذرات تعتبر على أنها:

1. مترابطة عضويا بنمط مشترك ،

2. الكشف عن انتقال التغيرات الكمية في الوزن الذري إلى التغيرات النوعية في المواد الكيميائية الخاصة بهم. شخصيات،

3. مشيرا إلى أن عكس المعدن. وغير المعدنية خصائص الذرات ليست مطلقة ، كما كان يعتقد سابقًا ، ولكنها نسبية فقط.

24. ظهور النظريات البنيوية في تطور الكيمياء العضوية. النظرية الجزيئية الذرية كأساس نظري للنظريات الهيكلية.

الكيمياء العضوية.طوال القرن الثامن عشر في مسألة العلاقات الكيميائية بين الكائنات الحية والمواد ، استرشد العلماء بعقيدة الحيوية - وهي عقيدة تعتبر الحياة ظاهرة خاصة ، لا تخضع لقوانين الكون ، ولكن لتأثير القوى الحيوية الخاصة. ورث هذا الرأي العديد من العلماء في القرن التاسع عشر ، على الرغم من اهتزاز أسسها في وقت مبكر من عام 1777 ، عندما اقترح لافوازييه أن التنفس عملية مماثلة للاحتراق.

في عام 1828 ، حصل الكيميائي الألماني فريدريش فولر (1800-1882) ، الذي قام بتسخين سيانات الأمونيوم (كان هذا المركب يعتبر مادة غير عضوية دون قيد أو شرط) ، على اليوريا ، وهي نفايات للإنسان والحيوان. في عام 1845 ، قام Adolf Kolbe ، وهو طالب من Wöhler ، بتصنيع حمض الأسيتيك من عناصر البداية الكربون والهيدروجين والأكسجين. في خمسينيات القرن التاسع عشر ، بدأ الكيميائي الفرنسي بيير بيرثيلوت العمل المنهجي على تخليق المركبات العضوية وحصل على كحول الميثيل والإيثيل والميثان والبنزين والأسيتيلين. أظهرت دراسة منهجية للمركبات العضوية الطبيعية أنها تحتوي جميعها على ذرة كربون واحدة أو أكثر وأن الكثير منها يحتوي على ذرات هيدروجين. نظرية النوع. أثار اكتشاف وعزل عدد كبير من المركبات المحتوية على الكربون المعقدة بشكل حاد مسألة تكوين جزيئاتها وأدى إلى الحاجة إلى مراجعة نظام التصنيف الحالي. بحلول أربعينيات القرن التاسع عشر ، أدرك الكيميائيون أن أفكار برزيليوس الثنائية تنطبق فقط على الأملاح غير العضوية. في عام 1853 جرت محاولة لتصنيف جميع المركبات العضوية حسب النوع. اقترح الكيميائي الفرنسي "نظرية النوع" المعممة تشارلز فريدريك جيرارد، الذين اعتقدوا أن ارتباط مجموعات مختلفة من الذرات لا يتم تحديده بواسطة الشحنة الكهربائية لهذه المجموعات ، ولكن من خلال خصائصها الكيميائية المحددة.

الكيمياء الإنشائية. في عام 1857 ، اقترح كيكول ، انطلاقًا من نظرية التكافؤ (من خلال التكافؤ ، على أنه عدد ذرات الهيدروجين التي تتحد مع ذرة واحدة من عنصر معين) ، أن الكربون رباعي التكافؤ وبالتالي يمكن أن يتحد مع أربع ذرات أخرى ، مكونًا سلاسل طويلة - مستقيمة أو متفرعة. لذلك ، بدأ تصوير الجزيئات العضوية ليس كمجموعات من الجذور ، ولكن كصيغ هيكلية - ذرات وروابط بينها.

في عام 1874 كيميائي دنماركي جاكوب فانت هوفووسع الكيميائي الفرنسي جوزيف أكيل لو بيل (1847-1930) هذه الفكرة لتشمل ترتيب الذرات في الفضاء. لقد اعتقدوا أن الجزيئات ليست مسطحة ، بل هياكل ثلاثية الأبعاد. جعل هذا المفهوم من الممكن شرح العديد من الظواهر المعروفة ، مثل التماثل المكاني ، ووجود جزيئات من نفس التركيب ولكن بخصائص مختلفة. تناسب البيانات بشكل جيد للغاية. لويس باستورحول ايزومرات حمض الطرطريك.

100 صمكافأة من الدرجة الأولى

اختر نوع العمل عمل التخرج ورقة المصطلح ملخص أطروحة الماجستير تقرير عن الممارسة المادة تقرير مراجعة العمل الاختباري دراسة حل المشكلات خطة العمل إجابات على الأسئلة العمل الإبداعي مقال رسم التراكيب عروض الترجمة كتابة أخرى زيادة تفرد النص أطروحة المرشح عمل المختبر المساعدة على- خط

اسأل عن السعر

تم نشر النسخة الأولى من الجدول الدوري للعناصر من قبل ديمتري إيفانوفيتش مندليف في عام 1869 - قبل وقت طويل من دراسة بنية الذرة. كانت النقطة المرجعية في هذا العمل لـ D.I Mendeleev هي الكتل الذرية (الأوزان الذرية) للعناصر. بترتيب العناصر بترتيب تصاعدي لأوزانها الذرية ، اكتشف D.I Mendeleev قانونًا أساسيًا للطبيعة ، والذي يُعرف الآن باسم القانون الدوري: تتغير خصائص العناصر بشكل دوري وفقًا لوزنها الذري.

كانت الحداثة الأساسية للقانون الدوري ، التي اكتشفها وصاغها دي آي مينديليف ، على النحو التالي:

1. تم إنشاء اتصال بين عناصر ليست مشابهة في خصائصها. تكمن هذه العلاقة في حقيقة أن خصائص العناصر تتغير بسلاسة وبشكل متساوٍ تقريبًا مع زيادة وزنها الذري ، ومن ثم تتكرر هذه التغييرات بشكل دوري.

2. في تلك الحالات التي بدا فيها أن هناك رابطًا ما كان مفقودًا في تسلسل التغييرات في خصائص العناصر ، قدم الجدول الدوري GAPS التي يجب ملؤها بعناصر غير مكتشفة حتى الآن. علاوة على ذلك ، جعل القانون الدوري من الممكن التنبؤ بخصائص هذه العناصر.

في جميع المحاولات السابقة لتحديد العلاقة بين العناصر ، سعى باحثون آخرون إلى تكوين صورة كاملة لا مكان فيها للعناصر التي لم تكتشف بعد.

من المثير للإعجاب أن D.I Mendeleev قام باكتشافه في وقت تم فيه تحديد الأوزان الذرية للعديد من العناصر تقريبًا ، ولم يُعرف سوى 63 عنصرًا - أي أكثر بقليل من نصف العناصر المعروفة لنا اليوم.

القانون الدوري حسب Mendeleev: "خصائص الأجسام البسيطة ... ومركبات العناصر تعتمد بشكل دوري على حجم الكتل الذرية للعناصر."

على أساس القانون الدوري ، تم تجميع النظام الدوري للعناصر. في ذلك ، تم دمج العناصر ذات الخصائص المماثلة في أعمدة رأسية للمجموعة. في بعض الحالات ، عند وضع العناصر في النظام الدوري ، كان من الضروري انتهاك تسلسل زيادة الكتل الذرية من أجل مراقبة دورية تكرار الخصائص. على سبيل المثال ، يجب "تبديل" التيلوريوم واليود ، وكذلك الأرجون والبوتاسيوم.

ومع ذلك ، حتى بعد العمل الضخم والحذر للكيميائيين لتصحيح الأوزان الذرية ، فإن العناصر الأربعة في الجدول الدوري "تنتهك" الترتيب الصارم للترتيب في زيادة الكتلة الذرية.

في زمن D.I Mendeleev ، كانت هذه الانحرافات تعتبر من أوجه القصور في النظام الدوري. تضع نظرية بنية الذرة كل شيء في مكانه: العناصر مرتبة بشكل صحيح تمامًا - وفقًا لشحنات نواتها. كيف ، إذن ، لشرح أن الوزن الذري للأرجون أكبر من الوزن الذري للبوتاسيوم؟

الوزن الذري لأي عنصر يساوي متوسط الوزن الذري لجميع نظائره ، مع مراعاة وفرتها في الطبيعة. عن طريق الصدفة ، يتم تحديد الوزن الذري للأرجون من خلال أكثر النظائر "ثقيلة" (يوجد في الطبيعة بكميات أكبر). على العكس من ذلك ، يهيمن على البوتاسيوم نظيره "الأخف" (أي ، نظير له رقم كتلة أقل).

والسبب هو أن مندليف اقترح القانون الدوري في وقت لم يكن هناك شيء معروف عن بنية الذرة. بعد اقتراح النموذج الكوكبي للذرة في القرن العشرين ، تمت صياغة القانون الدوري على النحو التالي:

"خصائص العناصر والمركبات الكيميائية تعتمد بشكل دوري على شحنات النوى الذرية."

سبب التغيير الدوري في خصائص العناصر الكيميائية هو الملء الدوري لقذائف الإلكترون. بعد ملء الغلاف التالي ، تبدأ فترة جديدة. يظهر التغيير الدوري للعناصر بوضوح في التغيير في تكوين وخصائص الأكاسيد.

الأهمية العلمية للقانون الدوري.

جعل القانون الدوري من الممكن تنظيم خصائص العناصر الكيميائية ومركباتها. عند تجميع النظام الدوري ، تنبأ مندليف بوجود العديد من العناصر غير المكتشفة حتى الآن ، تاركًا الخلايا الحرة لها ، وتوقع العديد من خصائص العناصر غير المكتشفة ، مما سهل اكتشافها. تبع أول هؤلاء بعد أربع سنوات. العنصر الذي ترك منديليف مكانًا وخصائصه ، الوزن الذري الذي تنبأ به ، ظهر فجأة! أرسل الكيميائي الفرنسي الشاب Lecoq de Boisbaudran رسالة إلى أكاديمية باريس للعلوم. وقال انه:<Позавчера, 27 августа 1875 года, между двумя и четырьмя часами ночи я обнаружил новый элемент в минерале цинковая обманка из рудника Пьерфитт в Пиренеях>. لكن الشيء المدهش لم يأت بعد. توقع مندليف ، بينما لا يزال يترك مجالًا لهذا العنصر ، أن تكون كثافته 5.9. وادعى Boisbaudran: أن العنصر الذي اكتشفه له كثافة 4.7. منديليف ، الذي لم يرى العنصر الجديد في عينيه - وهذا مثير للدهشة - قال إن الكيميائي الفرنسي أخطأ في الحسابات. لكن تبين أن بويسبودران كان عنيدًا أيضًا: فقد أكد أنه كان دقيقًا. بعد ذلك بقليل ، بعد قياسات إضافية ، اتضح أن مندليف كان على حق دون قيد أو شرط. العنصر الأول الذي ملأ الفراغ في الجدول ، أطلق Boisbaudran اسم الغاليوم تكريما لوطنه فرنسا. وبعد ذلك لم يخطر ببال أحد أن يطلق عليه اسم الشخص الذي تنبأ بوجود هذا العنصر ، الشخص الذي حدد مرة وإلى الأبد مسار تطور الكيمياء. تم ذلك من قبل علماء القرن العشرين. اسم مندليف عنصر اكتشفه الفيزيائيون السوفييت.

ولكن ليس فقط في اكتشاف ميزة جديدة عظيمة لمندليف.

1. مترابطة عضويا بنمط مشترك ،

3. يشير إلى أن التعارض بين الخصائص المعدنية وغير المعدنية للذرات ليس مطلقًا ، كما كان يعتقد سابقًا ، ولكنه نسبي فقط.

طرح اكتشاف الارتباط المتبادل بين جميع العناصر ، بين خواصها الفيزيائية والكيميائية ، مشكلة علمية وفلسفية ذات أهمية كبيرة: هذا الارتباط المتبادل ، هذه الوحدة يجب تفسيرها.

أعطى بحث منديليف أساسًا قويًا وموثوقًا لمحاولات شرح بنية الذرة: بعد اكتشاف القانون الدوري ، أصبح من الواضح أن ذرات جميع العناصر يجب أن تُبنى "وفقًا لخطة واحدة" ، وأن هيكلها يجب أن تعكس دورية خصائص العناصر.

فقط هذا النموذج من الذرة يمكن أن يكون له الحق في الاعتراف والتطوير ، مما يجعل العلم أقرب إلى فهم لغز موضع العنصر في الجدول الدوري. كشف أعظم العلماء في عصرنا ، في حل هذه المشكلة الكبيرة ، عن بنية الذرة - لذلك كان لقانون منديليف تأثير كبير على تطوير جميع المعارف الحديثة حول طبيعة المادة.

كل نجاحات الكيمياء الحديثة ، نجاحات الفيزياء الذرية والنووية ، بما في ذلك الطاقة الذرية وتوليف العناصر الاصطناعية ، أصبحت ممكنة فقط بفضل القانون الدوري. في المقابل ، أدت نجاحات الفيزياء الذرية وظهور طرق بحث جديدة وتطور ميكانيكا الكم إلى توسيع وتعميق جوهر القانون الدوري.

على مدار القرن الماضي ، لم يعد قانون مندليف - القانون الحقيقي للطبيعة - عفا عليه الزمن ولم يفقد أهميته. على العكس من ذلك ، فقد أظهر تطور العلم أن أهميته لم يتم التعرف عليها واستكمالها بعد بشكل كامل ، وأنها أوسع بكثير مما كان يمكن أن يتخيله خالقها ، مما كان يعتقده العلماء حتى وقت قريب. لقد ثبت مؤخرًا أنه ليس فقط هيكل غلاف الإلكترون الخارجي للذرة ، ولكن أيضًا الهيكل الدقيق للنواة الذرية يخضع لقانون الدورية. على ما يبدو ، فإن الانتظامات التي تحكم عالم الجسيمات الأولية المعقدة وغير المفهومة في كثير من النواحي لها طبيعة دورية في أساسها.

أكدت الاكتشافات الأخرى في الكيمياء والفيزياء مرارًا وتكرارًا المعنى الأساسي للقانون الدوري. تم اكتشاف غازات خاملة تتناسب تمامًا مع الجدول الدوري - ويتضح ذلك بشكل خاص من خلال الشكل الطويل للجدول. تبين أن الرقم التسلسلي للعنصر يساوي شحنة نواة ذرة هذا العنصر. تم اكتشاف العديد من العناصر غير المعروفة سابقًا بفضل البحث المستهدف تحديدًا تلك الخصائص التي تنبأ بها الجدول الدوري.

القانون الدوري لـ D.I Mendeleev له أهمية كبيرة بشكل استثنائي. لقد وضع الأساس للكيمياء الحديثة ، وجعلها علمًا شاملاً واحدًا. بدأ النظر في العناصر في علاقة متبادلة ، اعتمادًا على المكان الذي تشغله في النظام الدوري. لم تعد الكيمياء علمًا وصفيًا. مع اكتشاف القانون الدوري ، أصبح التبصر العلمي ممكنًا فيه. أصبح من الممكن التنبؤ ووصف العناصر الجديدة ومركباتها. ومن الأمثلة الرائعة على ذلك تنبؤ د. آي. مينديليف بوجود عناصر لم تكتشف بعد في عصره ، والتي قدم وصفًا دقيقًا لخصائصها لثلاثة منها - Ga، Sc، Ge -.

بناءً على قانون D.I Mendeleev ، تم ملء جميع الخلايا الفارغة في نظامه من Z = 1 إلى Z = 92 ، كما تم اكتشاف عناصر عبر اليورانيوم. واليوم يعمل هذا القانون كدليل إرشادي لاكتشاف أو إنشاء عناصر كيميائية جديدة. لذلك ، وفقًا للقانون الدوري ، يمكن القول أنه إذا تم تصنيع العنصر Z = 114 ، فسيكون نظيرًا للرصاص (ekaslead) ، إذا تم تصنيع العنصر Z = 118 ، فسيكون غازًا نبيلًا (ايكارادون).

تنبأ العالم الروسي ن. أ.موروزوف في ثمانينيات القرن التاسع عشر بوجود غازات نبيلة تم اكتشافها بعد ذلك. في النظام الدوري ، يكملون الفترات ويشكلون المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة السابعة. منديليف كتب: "قبل القانون الدوري ، كانت العناصر تمثل فقط ظواهر عشوائية متفرقة من الطبيعة. لم يكن هناك سبب لتوقع أي أشياء جديدة ، وكانت الأشياء التي تم العثور عليها حديثًا حداثة غير متوقعة تمامًا. كان الانتظام الدوري هو أول ما جعل من الممكن رؤية العناصر التي لم يتم اكتشافها بعد في مثل هذه المسافة ، والتي لم يصل إليها مشهد غير مسلح بهذا الانتظام حتى ذلك الحين.

كان القانون الدوري بمثابة أساس لتصحيح الكتل الذرية للعناصر. بالنسبة لعشرين عنصرًا ، قام D.I Mendeleev بتصحيح الكتل الذرية ، وبعد ذلك أخذت هذه العناصر أماكنها في النظام الدوري.

على أساس القانون الدوري والنظام الدوري لـ D. I. Mendeleev ، تطورت نظرية بنية الذرة بسرعة. كشف المعنى المادي للقانون الدوري وشرح ترتيب العناصر في النظام الدوري. لطالما تم اختبار صحة عقيدة بنية الذرة بواسطة القانون الدوري. هنا مثال آخر. في عام 1921 ، أظهر N. Bohr أن العنصر Z = 72 ، الذي تنبأ بوجوده D. 8. 18. 32. 10. 2) ، وبالتالي يجب البحث عنه بين معادن الزركونيوم. بعد هذه النصيحة ، اكتشف الكيميائي المجري د. هيفسي والعالم الهولندي د. كوستر في عام 1922 العنصر Z = 72 في خام الزركونيوم النرويجي ، وأطلق عليه اسم الهافنيوم (من الاسم اللاتيني لكوبنهاجن ، المكان الذي تم اكتشاف العنصر فيه). كان هذا أكبر انتصار لنظرية بنية الذرة: على أساس بنية الذرة ، تم التنبؤ بموقع العنصر في الطبيعة.

أدى مذهب بنية الذرات إلى اكتشاف الطاقة الذرية واستخدامها لاحتياجات الإنسان. يمكننا القول أن القانون الدوري هو المصدر الأساسي لجميع اكتشافات الكيمياء والفيزياء في القرن العشرين. لعب دورًا بارزًا في تطوير العلوم الطبيعية الأخرى المتعلقة بالكيمياء.

يشكل القانون والنظام الدوريان أساس حل المشكلات الحديثة في العلوم الكيميائية والصناعة. مع الأخذ في الاعتبار النظام الدوري للعناصر الكيميائية لـ D. I. Mendeleev ، يجري العمل للحصول على مواد بوليمر وأشباه موصلات جديدة ، وسبائك مقاومة للحرارة ، ومواد ذات خصائص مرغوبة ، لاستخدام الطاقة النووية ، وتستخدم أحشاء الأرض والكون.

كان للجدول الدوري للعناصر تأثير كبير على التطور اللاحق للكيمياء.

ديمتري إيفانوفيتش مندليف (1834-1907)

لم يكن هذا هو التصنيف الطبيعي الأول للعناصر الكيميائية فقط ، والذي أظهر أنها تشكل نظامًا متماسكًا وترتبط ارتباطًا وثيقًا ببعضها البعض ، ولكنها كانت أيضًا أداة قوية لمزيد من البحث.

في الوقت الذي جمع فيه مندليف جدوله على أساس القانون الدوري الذي اكتشفه ، كانت العديد من العناصر لا تزال غير معروفة. لذا ، فإن عنصر الفترة الرابعة ، سكانديوم ، لم يكن معروفًا. من حيث الوزن الذري ، يتبع التيتانيوم الكالسيوم ، ولكن لا يمكن وضع التيتانيوم مباشرة بعد الكالسيوم ، حيث إنه سيقع في المجموعة الثالثة ، بينما يشكل التيتانيوم أعلى أكسيد ، ووفقًا لخصائص أخرى ، يجب تعيينه للمجموعة الرابعة . لذلك ، تخطى مندليف خلية واحدة ، أي ترك مساحة خالية بين الكالسيوم والتيتانيوم. على نفس الأساس ، في الفترة الرابعة ، تركت خليتان حرتان بين الزنك والزرنيخ ، يشغلها الآن عنصرا الغاليوم والجرمانيوم. كما كانت هناك مقاعد شاغرة في صفوف أخرى. لم يكن منديليف مقتنعًا فقط بضرورة وجود عناصر غير معروفة حتى الآن لملء هذه الأماكن ، ولكنه توقع أيضًا خصائص هذه العناصر مسبقًا ، بناءً على موقعها بين العناصر الأخرى في النظام الدوري. واحد منهم ، الذي كان سيأخذ مكانًا بين الكالسيوم والتيتانيوم ، أطلق عليه اسم ekabor (حيث كان من المفترض أن تشبه خصائصه البورون) ؛ الاثنان الآخران ، اللذان كان لهما أماكن فارغة في الجدول بين الزنك والزرنيخ ، كانا يُطلق عليهما اسم eka-aluminium و ekasilicium.

على مدار الخمسة عشر عامًا التالية ، تم تأكيد تنبؤات مندليف ببراعة: تم اكتشاف جميع العناصر الثلاثة المتوقعة. أولاً ، اكتشف الكيميائي الفرنسي Lecoq de Boisbaudran الغاليوم ، الذي يحتوي على جميع خصائص ekaaluminum ؛ بعد ذلك ، تم اكتشاف سكانديوم ، الذي كان له خصائص ecabor ، في السويد بواسطة L.F Nilson ، وأخيراً ، بعد بضع سنوات أخرى ، في ألمانيا ، اكتشف K.A Winkler عنصرًا سماه الجرمانيوم ، والذي تبين أنه مطابق لـ إكازيليوم.

للحكم على الدقة المذهلة لتنبؤ مندلييف ، دعنا نقارن خصائص ecasilicon التي تنبأ بها عام 1871 بخصائص الجرمانيوم المكتشفة عام 1886:

كان اكتشاف الغاليوم والسكانديوم والجرمانيوم أعظم انتصار للقانون الدوري.

كان للنظام الدوري أيضًا أهمية كبيرة في تحديد التكافؤ والكتل الذرية لعناصر معينة. وهكذا ، لطالما اعتبر عنصر البريليوم نظيرًا للألمنيوم ، وتم تخصيص الصيغة لأكسيده. بناءً على التركيب المئوي والصيغة المقترحة لأكسيد البريليوم ، اعتبرت كتلته الذرية تساوي 13.5. أظهر النظام الدوري أنه لا يوجد سوى مكان واحد للبريليوم في الجدول ، أي فوق المغنيسيوم ، لذلك يجب أن يكون لأكسيده الصيغة ، حيث الكتلة الذرية للبريليوم تساوي عشرة. تم تأكيد هذا الاستنتاج قريبًا من خلال تحديد الكتلة الذرية للبريليوم من كثافة بخار كلوريده.

بالضبط واليوم يظل القانون الدوري هو الخيط التوجيهي والمبدأ التوجيهي للكيمياء. على أساسه ، تم إنشاء عناصر عبر اليورانيوم بشكل مصطنع في العقود الأخيرة ، وتقع في النظام الدوري بعد اليورانيوم. واحد منهم - العنصر رقم 101 ، الذي تم الحصول عليه لأول مرة في عام 1955 - تم تسميته بالمندليفيوم تكريما للعالم الروسي العظيم.

كان اكتشاف القانون الدوري وإنشاء نظام من العناصر الكيميائية ذا أهمية كبيرة ليس فقط للكيمياء ، ولكن أيضًا للفلسفة ، لفهمنا الكامل للعالم. أظهر مندليف أن العناصر الكيميائية تشكل نظامًا متماسكًا ، يقوم على القانون الأساسي للطبيعة. هذا هو التعبير عن موقف الديالكتيك المادي من الترابط والترابط بين الظواهر الطبيعية. كشف القانون الدوري عن العلاقة بين خصائص العناصر الكيميائية وكتلة ذراتها ، وكان تأكيدًا رائعًا لأحد القوانين العالمية لتطور الطبيعة - قانون انتقال الكمية إلى النوعية.

أتاح التطور اللاحق للعلم ، بالاعتماد على القانون الدوري ، معرفة بنية المادة بشكل أعمق بكثير مما كان ممكنًا خلال حياة مندليف.

تطورت نظرية بنية الذرة في القرن العشرين ، بدورها ، أعطت القانون الدوري والنظام الدوري للعناصر إضاءة جديدة أعمق. تم العثور على تأكيد رائع من خلال كلمات منديليف النبوية: "القانون الدوري ليس مهددًا بالدمار ، ولكن فقط البنية الفوقية والتطور موعودان".

مقدمة

لم تعد الكيمياء علمًا وصفيًا. مع اكتشاف القانون الدوري ، أصبح التبصر العلمي ممكنًا فيه. أصبح من الممكن التنبؤ بالعناصر الجديدة ومركباتها ووصفها ... وخير مثال على ذلك هو تنبؤ D. قدم وصفا دقيقا لخصائصهم.

النظام الدوري وأهميته لفهم الصورة العلمية للعالم

النظام الدوري لعناصر D. I. Mendeleev ، التصنيف الطبيعي للعناصر الكيميائية ، وهو تعبير جدولي (أو تعبير رسومي آخر) قانون مندليف الدوري. ملاحظة. ه. تم تطويره بواسطة D.I. مندليففي 1869-1871.

مع تاريخ P. ه.بذلت محاولات لتنظيم العناصر الكيميائية من قبل علماء مختلفين في ألمانيا وفرنسا وإنجلترا والولايات المتحدة منذ الثلاثينيات. أسلاف منديليف - أ. Döbereiner، و. دوما، الكيميائي الفرنسي A. Shancourtua، eng. أسس الكيميائيون W. Odling و J. Newlands وآخرون وجود مجموعات من العناصر المتشابهة في الخصائص الكيميائية ، ما يسمى بـ "المجموعات الطبيعية" (على سبيل المثال ، "ثالوث" Döbereiner). ومع ذلك ، فإن هؤلاء العلماء لم يذهبوا إلى أبعد من إنشاء أنماط معينة داخل المجموعات. في عام 1864 م. مايربناءً على بيانات الأوزان الذرية ، اقترح جدولاً يوضح نسبة الأوزان الذرية لعدة مجموعات مميزة من العناصر. لم يقدم ماير تقارير نظرية من طاولته.

النموذج الأولي لـ P. s. ه. ظهر الجدول "تجربة نظام من العناصر على أساس وزنها الذري والتشابه الكيميائي" ، الذي جمعه منديليف في 1 مارس 1869. على مدى العامين التاليين ، قام المؤلف بتحسين هذا الجدول ، وقدم أفكارًا حول مجموعات وسلسلة وفترات عناصر؛ قام بمحاولة لتقدير سعة الفترات الصغيرة والكبيرة ، والتي تحتوي ، في رأيه ، على 7 و 17 عنصرًا ، على التوالي. في عام 1870 أطلق على نظامه اسم طبيعي ، وفي عام 1871 - دوري. حتى ذلك الحين بنية P. مع. ه. اتخذ شكلاً أكثر حداثة.

مهم للغاية لتطور صفحة P. ه. الفكرة التي قدمها Mendeleev حول مكان عنصر في النظام تبين أنها ؛ يتم تحديد موضع العنصر حسب الفترة وأرقام المجموعة. بناءً على هذه الفكرة ، توصل منديليف إلى استنتاج مفاده أنه من الضروري تغيير الأوزان الذرية المقبولة لعناصر معينة (U ، In ، Ce ، ومثيلاتها) ، وهو أول تطبيق عملي لـ P. s. e. ، وكذلك توقع لأول مرة وجود العديد من العناصر غير المعروفة وخصائصها الأساسية ، والتي تتوافق مع الخلايا الفارغة لـ P. s. ه. أحد الأمثلة الكلاسيكية هو التنبؤ بـ "ekaaluminum" (المستقبل Ga ، الذي اكتشفه P. ليكوك دي بواسبودرانفي عام 1875) ، "ekabora" (Sc ، اكتشفه العالم السويدي L. نيلسونفي عام 1879) و "ecasilience" (Ge ، اكتشفه العالم الألماني ك. وينكلرفي عام 1886). بالإضافة إلى ذلك ، توقع Mendeleev وجود نظائرها من المنغنيز (المستقبل Tc و Re) ، التيلوريوم (Po) ، اليود (At) ، السيزيوم (Fr) ، الباريوم (Ra) ، التنتالوم (Pa).

ملاحظة. ه. لم يكتسب الاعتراف على الفور كتعميم علمي أساسي ؛ تغير الوضع بشكل كبير فقط بعد اكتشاف Ga و Sc و Ge وتأسيس ازدواجية Be (كانت تعتبر ثلاثية التكافؤ لفترة طويلة). ومع ذلك P. مع. ه. يمثل في كثير من النواحي تعميمًا تجريبيًا للحقائق ، نظرًا لأن المعنى المادي للقانون الدوري لم يكن واضحًا ولم يكن هناك تفسير لأسباب التغيير الدوري في خصائص العناصر اعتمادًا على الزيادة في الأوزان الذرية. لذلك ، وصولاً إلى الإثبات المادي للقانون الدوري وتطور نظرية P. s. ه. لا يمكن تفسير العديد من الحقائق. لذلك ، كان الاكتشاف غير متوقع في نهاية القرن التاسع عشر. الغازات الخاملة ، التي يبدو أنها لا تجد مكانًا في P. s. ه ؛ تم التخلص من هذه الصعوبة بفضل التضمين في P. من الصفحة. ه. مجموعة الصفر المستقلة (لاحقًا VIII أ-المجموعات الفرعية). اكتشاف العديد من "عناصر الراديو" في بداية القرن العشرين. أدى إلى التناقض بين ضرورة وضعهم في P. من الصفحة. ه. وهيكلها (لأكثر من 30 عنصرًا ، كانت هناك 7 أماكن "شاغرة" في الفترتين السادسة والسابعة). تم التغلب على هذا التناقض بالاكتشاف النظائر. أخيرًا ، فقدت قيمة الوزن الذري (الكتلة الذرية) كمعامل يحدد خصائص العناصر تدريجيًا أهميتها.

أحد الأسباب الرئيسية لاستحالة شرح المعنى المادي للقانون الدوري و P. s. ه. تتكون في غياب نظرية بنية الذرة. لذلك ، فإن أهم معلم على طريق تطور P. ه. كان النموذج الكوكبي للذرة ، الذي اقترحه E. رذرفورد(1911). على أساسها ، اقترح العالم الهولندي أ. فان دين بروك (1913) أن الرقم الترتيبي للعنصر في P. s. ه. (العدد الذري Z) يساوي عدديًا شحنة النواة الذرية (بوحدات الشحنة الأولية). تم تأكيد ذلك بشكل تجريبي من قبل G. موزلي(1913-14 ، انظر قانون موسلي). لذلك كان من الممكن إثبات أن دورية التغييرات في خصائص العناصر تعتمد على العدد الذري وليس على الوزن الذري. نتيجة لذلك ، على أساس علمي ، تم تحديد الحد الأدنى من P. s. ه. (الهيدروجين كعنصر بحد أدنى Z = 1) ؛ تم تقدير عدد العناصر بين الهيدروجين واليورانيوم بدقة ؛ ثبت أن "الفجوات" في P. من الصفحة. ه. تتوافق مع عناصر غير معروفة بـ Z = 43 ، 61 ، 72 ، 75 ، 85 ، 87.

ومع ذلك ، ظلت مسألة العدد الدقيق لعناصر الأرض النادرة غير واضحة ، و (وهو أمر مهم بشكل خاص) لم يتم الكشف عن أسباب التغيير الدوري في خصائص العناصر المعتمدة على Z. وقد تم العثور على هذه الأسباب في سياق المزيد تطوير نظرية P. s. ه. بناءً على الأفكار الكمية حول بنية الذرة (انظر أدناه). إن الإثبات المادي للقانون الدوري واكتشاف ظاهرة تساوي التوتر جعل من الممكن تعريف مفهوم "الكتلة الذرية" ("الوزن الذري") علميًا. يحتوي الجدول الدوري المرفق على القيم الحديثة للكتل الذرية للعناصر على مقياس الكربون وفقًا للجدول الدولي لعام 1973. وترد أعداد كتلة النظائر الأطول عمراً للعناصر المشعة بين قوسين مربعين. بدلاً من الأعداد الكتلية للنظائر الأكثر استقرارًا 99 Tc و 226 Ra و 231 Pa و 237 Np ، تم إعطاء الكتل الذرية لهذه النظائر المعتمدة (1969) من قبل اللجنة الدولية للأوزان الذرية.

هيكل P. مع. ه.حديث (1975) P. s. ه. يغطي 106 عنصرًا كيميائيًا ؛ من بين هؤلاء ، تم الحصول على جميع عناصر ما وراء اليورانيوم (Z = 93-106) ، وكذلك العناصر ذات Z = 43 (Tc) و 61 (Pm) و 85 (At) و 87 (Fr) بشكل مصطنع. لكامل تاريخ P. s. ه. تم اقتراح عدد كبير (عدة مئات) من المتغيرات لتمثيلها الرسومي ، بشكل أساسي في شكل جداول ؛ تُعرف الصور أيضًا في شكل أشكال هندسية مختلفة (مكانية ومستوية) ، ومنحنيات تحليلية (على سبيل المثال ، حلزونات) ، إلخ. الأكثر انتشارًا هي ثلاثة أشكال من P. s. البريد: باختصار ، اقترحه منديليف وحصل على اعتراف عالمي ؛ سلم طويل. تم تطوير النموذج الطويل أيضًا بواسطة Mendeleev ، وفي شكل محسّن تم اقتراحه في عام 1905 بواسطة A. ويرنر. تم اقتراح نموذج السلم من قبل العالم الإنجليزي T. Bailey (1882) ، والعالم الدنماركي J. Thomsen (1895) وتم تحسينه بواسطة N. بوروم(1921). كل من الأشكال الثلاثة له مزايا وعيوب. المبدأ الأساسي لبناء P. s. ه. هو تقسيم جميع العناصر الكيميائية إلى مجموعات وفترات. تنقسم كل مجموعة بدورها إلى المجموعات الفرعية الرئيسية (أ) والثانوية (ب). تحتوي كل مجموعة فرعية على عناصر لها خصائص كيميائية متشابهة. عناصر أ- و ب- تظهر المجموعات الفرعية في كل مجموعة ، كقاعدة عامة ، تشابهًا كيميائيًا معينًا فيما بينها ، بشكل رئيسي في حالات الأكسدة الأعلى ، والتي تتوافق ، كقاعدة عامة ، مع رقم المجموعة. الفترة هي مجموعة من العناصر تبدأ بمعدن قلوي وتنتهي بغاز خامل (حالة خاصة هي الفترة الأولى) ؛ تحتوي كل فترة على عدد محدد بدقة من العناصر. ملاحظة. ه. يتكون من 8 مجموعات و 7 فترات (السابعة لم تكتمل بعد).

خصوصية الفترة الأولى هي أنها تحتوي على عنصرين فقط: H و He. مكان H في النظام غامض: نظرًا لأنه يعرض خصائص مشتركة مع الفلزات القلوية والهالوجينات ، فإنه يتم وضعه إما في I أ- ، أو (يفضل) في VII أ-مجموعة فرعية. الهليوم - الممثل الأول لـ VII أ- مجموعات فرعية (ومع ذلك ، لفترة طويلة ، تم دمج هو وجميع الغازات الخاملة في مجموعة صفرية مستقلة).

الفترة الثانية (Li - Ne) تحتوي على 8 عناصر. وهي تبدأ بالمعدن القلوي Li ، الذي تكون حالة الأكسدة الوحيدة فيه هي I. ثم يأتي Be ، وهو معدن ، حالة أكسدة II. يتم التعبير عن الطبيعة المعدنية للعنصر B التالي بشكل ضعيف (حالة الأكسدة III). C التي تليها هي مادة غير معدنية نموذجية ، يمكن أن تكون رباعي التكافؤ الإيجابي والسلبي. اللاحقة N و O و F و Ne ليست فلزات ، و N فقط لديها أعلى حالة أكسدة V تقابل رقم المجموعة ؛ يظهر الأكسجين فقط في حالات نادرة تكافؤًا إيجابيًا ، وبالنسبة لـ F ، تُعرف حالة الأكسدة VI. تم الانتهاء من الفترة بواسطة غاز خامل ني.

الفترة الثالثة (Na - Ar) تحتوي أيضًا على 8 عناصر ، وطبيعة التغيير في خصائصها تشبه إلى حد كبير تلك التي لوحظت في الفترة الثانية. ومع ذلك ، فإن Mg ، على عكس Be ، أكثر فلزية ، كما هو الحال مع Al مقارنة بـ B ، على الرغم من أن Al هو مذبذب بطبيعته. Si ، P ، S ، Cl ، Ar هي غير معادن نموذجية ، لكن جميعها (باستثناء Ar) تظهر حالات أكسدة أعلى مساوية لرقم المجموعة. وهكذا ، في كلتا الفترتين ، مع زيادة Z ، لوحظ ضعف المعدن وتقوية الطبيعة غير المعدنية للعناصر. وصف مندليف عناصر الفترتين الثانية والثالثة (صغيرة ، في مصطلحاته) بأنها نموذجية. من المهم أنها من بين الأكثر شيوعًا في الطبيعة ، و C و N و O ، إلى جانب H ، هي العناصر الرئيسية للمواد العضوية (الكائنات العضوية). يتم تضمين جميع عناصر الفترات الثلاث الأولى في مجموعات فرعية أ .

وفقًا للمصطلحات الحديثة (انظر أدناه) ، تشير عناصر هذه الفترات س- العناصر (الفلزات الأرضية القلوية والقلوية) المكونة لها أ- و II أالمجموعات الفرعية (المميزة باللون الأحمر في جدول الألوان) ، و ص- العناصر (B - Ne ، At - Ar) المدرجة في III أ- الثامن أ-المجموعات الفرعية (يتم تمييز رموزها باللون البرتقالي). بالنسبة لعناصر الفترات الصغيرة ، مع زيادة الأرقام التسلسلية ، لوحظ انخفاض أولاً نصف القطر الذريوبعد ذلك ، عندما يزداد عدد الإلكترونات الموجودة في الغلاف الخارجي للذرة بشكل كبير بالفعل ، يؤدي تنافرها المتبادل إلى زيادة نصف القطر الذري. يتم الوصول إلى الحد الأقصى التالي في بداية الفترة التالية على عنصر قلوي. تقريبا نفس الانتظام هو نموذجي لنصف القطر الأيوني.

الفترة الرابعة (K - Kr) تحتوي على 18 عنصرًا (الفترة الأولى الكبيرة ، وفقًا لمندليف). المعدن القلوي K والأرض القلوية Ca (عناصر s) متبوعة بسلسلة من عشرة ما يسمى عناصر الانتقال(Sc - Zn) ، أو د-العناصر (الرموز الموضحة باللون الأزرق) المضمنة في المجموعات الفرعية بالمجموعات المقابلة من P. الصفحة. ه. تظهر معظم العناصر الانتقالية (جميعها معادن) حالات أكسدة أعلى مساوية لعدد المجموعة. الاستثناء هو ثلاثي Fe - Co - Ni ، حيث يكون العنصران الأخيران ثلاثي التكافؤ بشكل إيجابي ، والحديد في ظل ظروف معينة معروف في حالة الأكسدة VI. عناصر من Ga إلى Kr ( ص-elements) ، تنتمي إلى مجموعات فرعية أ، وطبيعة التغيير في خصائصها هي نفسها كما في الفترات المقابلة Z لعناصر الفترتين الثانية والثالثة. لقد ثبت أن Kr قادر على تكوين مركبات كيميائية (بشكل أساسي مع F) ، لكن حالة الأكسدة VIII غير معروفة لها.

تم إنشاء الفترة الخامسة (Rb - Xe) بشكل مشابه للرابع ؛ يحتوي أيضًا على 10 عناصر انتقالية (Y - Cd) ، د-عناصر. السمات المحددة للفترة: 1) في ثالوث Ru - Rh - Pd ، يظهر الروثينيوم فقط حالة الأكسدة الثامنة ؛ 2) تظهر جميع عناصر المجموعات الفرعية أ أعلى حالات أكسدة مساوية لرقم المجموعة ، بما في ذلك Xe ؛ 3) لدي خصائص معدنية ضعيفة. وبالتالي ، فإن طبيعة التغيير في الخصائص مع زيادة Z لعناصر الفترتين الرابعة والخامسة أكثر تعقيدًا ، حيث يتم الاحتفاظ بالخصائص المعدنية في نطاق كبير من الأرقام التسلسلية.

الفترة السادسة (Cs - Rn) تتضمن 32 عنصرًا. بالإضافة إلى 10 د- العناصر (La، Hf - Hg) تحتوي على مجموعة من 14 F-عناصر، اللانثانيدات، من Ce إلى Lu (أحرف باللون الأسود). العناصر La to Lu متشابهة جدًا كيميائيًا. باختصار P. s. ه. يتم تضمين اللانثانيدات في المربع La (لأن حالة الأكسدة السائدة هي III) ويتم سردها في سطر منفصل أسفل الجدول. هذه التقنية غير مريحة إلى حد ما ، حيث يوجد 14 عنصرًا ، كما كانت ، خارج الجدول. الأشكال الطويلة والسلمية P. من الصفحة محرومة من نقص مماثل. هـ ، مما يعكس بشكل جيد خصائص اللانثانيدات على خلفية البنية المتكاملة لـ P. s. ه. ملامح الفترة: 1) في ثالوث Os - Ir - Pt ، يعرض الأوزميوم فقط حالة الأكسدة الثامنة ؛ 2) يحتوي At على شخصية معدنية أكثر وضوحًا (مقارنة بـ 1) ؛ 3) Rn ، على ما يبدو (لم يتم دراسة الكيمياء الخاصة به) ، يجب أن يكون أكثر الغازات الخاملة تفاعلًا.

الفترة السابعة ، بدءًا من Fr (Z = 87) ، يجب أن تحتوي أيضًا على 32 عنصرًا ، منها 20 عنصرًا معروفًا حتى الآن (قبل العنصر بـ Z = 106). الأب ورع - العناصر على التوالي أنا أ- و II أ-المجموعات الفرعية (العناصر s) ، AC - التناظرية للعناصر III ب-مجموعات فرعية ( د-عنصر). العناصر الـ 14 التالية ، F- العناصر (مع Z من 90 إلى 103) ، تشكل الأسرة الأكتينيدات. باختصار P. s. ه. يشغلون خلية التيار المتردد ويتم كتابتهم في سطر منفصل في أسفل الجدول ، مثل اللانثانيدات ، على النقيض من أنها تتميز بمجموعة متنوعة كبيرة من حالات الأكسدة. فيما يتعلق بهذا ، تظهر سلسلة اللانثانيدات والأكتينيدات اختلافات ملحوظة في المصطلحات الكيميائية. أظهرت دراسة الطبيعة الكيميائية للعناصر مع Z = 104 و Z = 105 أن هذه العناصر هي نظائر من الهافنيوم والتنتالوم ، على التوالي ، أي د-العناصر ، ويجب وضعها في الرابع ب- و V. ب-مجموعات فرعية. أعضاء ب-المجموعات الفرعية يجب أن يكون هناك عناصر لاحقة حتى Z = 112 ، ثم تظهر (Z = 113-118) ص-العناصر (III أ- VIll أ-المجموعات الفرعية).

نظرية P. مع. ه.في قلب نظرية الصفحة P. ه. تكمن فكرة الانتظامات المحددة في بناء قذائف الإلكترون (الطبقات ، المستويات) والأجزاء الفرعية (الأصداف ، المستويات الفرعية) في الذرات مع زيادة Z. ه. ونتائج دراسة أطيافها الذرية. كشف بوهر عن ثلاث سمات أساسية لتشكيل التكوينات الإلكترونية للذرات: 1) ملء قذائف الإلكترون (باستثناء القذائف المقابلة لقيم الرئيسي. عدد الكم ن= 1 و 2) لا تحدث بشكل رتيب حتى طاقتها الكاملة ، ولكنها تنقطع بظهور مجموعات من الإلكترونات التي تنتمي إلى قذائف ذات قيم كبيرة ن؛ 2) تتكرر بشكل دوري أنواع مماثلة من التكوينات الإلكترونية للذرات ؛ 3) حدود فترات P. s. ه. (باستثناء الأول والثاني) لا تتطابق مع حدود قذائف الإلكترون المتتالية.

P. مع قيمة. ه.ملاحظة. ه. لعبت ولا تزال تلعب دورًا كبيرًا في تطوير العلوم الطبيعية. كان من أهم إنجازات العلوم الذرية والجزيئية ، جعل من الممكن إعطاء تعريف حديث لمفهوم "العنصر الكيميائي" وتوضيح مفاهيم المواد والمركبات البسيطة. تم الكشف عن الأنماط بواسطة P. s. هـ ، كان له تأثير كبير على تطوير نظرية بنية الذرات ، ساهم في تفسير ظاهرة النظائر. شكرًا. ه. ترتبط صياغة علمية صارمة لمشكلة التنبؤ في الكيمياء ، والتي تتجلى في كل من التنبؤ بوجود عناصر غير معروفة وخصائصها ، وفي التنبؤ بسمات جديدة للسلوك الكيميائي للعناصر المكتشفة بالفعل. ملاحظة. هـ - أسس الكيمياء ، غير العضوية بالدرجة الأولى ؛ يساعد بشكل كبير في حل مشاكل تصنيع المواد ذات الخصائص المحددة مسبقًا ، وتطوير مواد جديدة ، وخاصة مواد أشباه الموصلات ، واختيار محفزات محددة لعمليات كيميائية مختلفة ، وما إلى ذلك. ملاحظة. هـ.هو أيضًا الأساس العلمي لتدريس الكيمياء.

خاتمة

أصبح النظام الدوري لـ D.I Mendeleev معلمًا هامًا في تطور العلوم الذرية والجزيئية. بفضلها ، تم تشكيل مفهوم حديث للعنصر الكيميائي ، وتم توضيح الأفكار حول المواد والمركبات البسيطة.

تجلى الدور التنبئي للنظام الدوري ، الذي أظهره منديليف نفسه ، في القرن العشرين في تقييم الخصائص الكيميائية لعناصر ما بعد اليورانيوم.

فتح ظهور النظام الدوري حقبة علمية جديدة حقًا في تاريخ الكيمياء وعدد من العلوم ذات الصلة - بدلاً من المعلومات المتناثرة حول العناصر والمركبات ، ظهر نظام متناغم ، على أساسه أصبح من الممكن التعميم ، استخلاص النتائج ، وتوقع.

القانون الدوري لذرة مندليف

أتاح القانون الدوري إمكانية إدخال كمية هائلة من المعلومات العلمية في الكيمياء إلى النظام وتعميمها. تسمى وظيفة القانون هذه بالتكامل. يتجلى بشكل خاص في هيكلة المواد العلمية والتعليمية للكيمياء. قال الأكاديمي إيه.إي.فيرسمان إن النظام وحد كل الكيمياء في إطار اتصال مكاني ، كرونولوجي ، وراثي ، للطاقة.

كما تجلى الدور التكاملي للقانون الدوري في حقيقة أن بعض البيانات المتعلقة بالعناصر ، التي يُزعم أنها لا تنتمي إلى الأنماط العامة ، تم التحقق منها وصقلها من قبل المؤلف نفسه وأتباعه.

حدث هذا مع خصائص البريليوم. قبل عمل Mendeleev ، كان يعتبر نظيرًا ثلاثي التكافؤ للألمنيوم بسبب ما يسمى بالتشابه القطري. وهكذا ، في الفترة الثانية ، كان هناك عنصران ثلاثي التكافؤ وليس عنصر ثنائي التكافؤ واحد. في هذه المرحلة ، أولاً على مستوى تصميمات النماذج العقلية ، اشتبه مندلييف في وجود خطأ في دراسة خصائص البريليوم. ثم وجد عمل الكيميائي الروسي أفدييف ، الذي ادعى أن البريليوم ثنائي التكافؤ وله وزن ذري 9. ظل عمل أفدييف دون أن يلاحظه أحد من قبل العالم العلمي ، وتوفي المؤلف مبكرًا ، ويبدو أنه تسمم بمركبات البريليوم شديدة السمية. تم إنشاء نتائج بحث Avdeev في العلم بفضل القانون الدوري.

تم إجراء مثل هذه التغييرات والتحسينات في قيم كل من الأوزان والتكافؤ الذري بواسطة Mendeleev لتسعة عناصر أخرى (In ، V ، Th ، U ، La ، Ce وثلاثة لانثانيدات أخرى). عشرة عناصر أخرى تم تصحيح أوزانها الذرية فقط. وكل هذه التحسينات تم تأكيدها بعد ذلك تجريبيا.

بالطريقة نفسها ، ساعد عمل كارل كارلوفيتش كلاوس مندلييف في تكوين نوع من مجموعة العناصر الثامنة ، موضحًا أوجه التشابه الأفقية والعمودية في ثلاثيات العناصر:

النيكل الكوبالت الحديد

روثينيوم روديوم بلاديوم

الاوكتيوم الايريديوم البلاتين

تلقت الوظيفة التنبؤية (التنبؤية) للقانون الدوري التأكيد الأكثر لفتًا للنظر في اكتشاف عناصر مجهولة بأرقام تسلسلية 21 و 31 و 32. تم التنبؤ بوجودها لأول مرة على مستوى حدسي ، ولكن مع تشكيل النظام ، كان منديليف قادرة على حساب خصائصها بدرجة عالية من الدقة. كانت القصة المعروفة لاكتشاف سكانديوم والغاليوم والجرمانيوم انتصارًا لاكتشاف مندليف. كتب ف. إنجلز: "من خلال تطبيق قانون هيغلي دون وعي على انتقال الكمية إلى نوعية ، أنجز منديليف إنجازًا علميًا يمكن وضعه بأمان بجانب اكتشاف لافيرييه ، الذي قام بحساب مدار كوكب نبتون المجهول." ومع ذلك ، هناك رغبة في المجادلة مع الكلاسيكية. أولاً ، اعتمدت جميع أبحاث مندليف ، بدءًا من سنوات دراسته ، بوعي تام على القانون الهيغلي. ثانيًا ، قام لافيرير بحساب مدار نبتون وفقًا لقوانين نيوتن المعروفة والمثبتة منذ زمن طويل ، وقدم دي آي مينديليف جميع التنبؤات على أساس القانون العالمي للطبيعة الذي اكتشفه.

في نهاية حياته ، لاحظ مندليف بارتياح: "أثناء كتابة مقال في عام 1871 عن تطبيق القانون الدوري لتحديد خصائص العناصر التي لم يتم اكتشافها بعد ، لم أكن أعتقد أنني سأعيش لتبرير هذه النتيجة من القانون الدوري ، لكن أجاب الواقع بشكل مختلف. تم وصف ثلاثة عناصر من قبلي: ecabor و ecaaluminum و ecasilicium ، وبعد أقل من 20 عامًا ، كان من دواعي سروري أن أرى جميع العناصر الثلاثة المكتشفة ... L. القانون الدوري. بدونهم ، لما تم التعرف عليه بنفس القدر كما هو عليه الآن ". في المجموع ، توقع مندليف اثني عشر عنصرًا.

منذ البداية ، أشار منديليف إلى أن القانون يصف خصائص ليس فقط العناصر الكيميائية نفسها ، ولكن أيضًا العديد من مركباتها ، بما في ذلك تلك التي لم تكن معروفة حتى الآن. يكفي إعطاء مثال لتأكيد ذلك. منذ عام 1929 ، عندما اكتشف الأكاديمي P.L.Kapitsa لأول مرة التوصيل غير المعدني للجرمانيوم ، بدأ تطوير نظرية أشباه الموصلات في جميع دول العالم. أصبح من الواضح على الفور أن العناصر التي لها مثل هذه الخصائص تشغل المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة الرابعة. بمرور الوقت ، جاء الفهم أن مركبات العناصر الموجودة في فترات متساوية البعد من هذه المجموعة (على سبيل المثال ، مع صيغة عامة مثل AzB ؛) يجب أن يكون لها خصائص أشباه الموصلات إلى حد أكبر أو أقل. أدى هذا على الفور إلى جعل البحث عن أشباه موصلات جديدة مهمة عمليًا هادفًا وقابلًا للتنبؤ. تعتمد جميع الأجهزة الإلكترونية الحديثة تقريبًا على مثل هذه الاتصالات.

من المهم ملاحظة أن التنبؤات في إطار النظام الدوري تم إجراؤها حتى بعد الاعتراف العالمي بها. في عام 1913 اكتشف Mose-lee أن الطول الموجي للأشعة السينية ، التي يتم الحصول عليها من anticathodes مصنوعة من عناصر مختلفة ، يتغير بانتظام اعتمادًا على الرقم التسلسلي المخصص تقليديًا للعناصر في النظام الدوري. أكدت التجربة أن العدد الذري لعنصر ما له معنى فيزيائي مباشر. في وقت لاحق فقط تم ربط الأرقام التسلسلية بقيمة الشحنة الموجبة للنواة. من ناحية أخرى ، جعل قانون موسلي من الممكن على الفور تأكيد عدد العناصر تجريبياً في الفترات ، وفي نفس الوقت ، التنبؤ بأماكن الهافنيوم (رقم 72) والرينيوم (رقم 75) التي لم تكن موجودة بعد. اكتشفت بحلول ذلك الوقت.

سمحت نفس الدراسات التي أجراها موسلي بإزالة "الصداع" الخطير الذي أعطي لمندلييف من خلال بعض الانحرافات عن السلسلة الصحيحة للعناصر المتزايدة في جدول الكتل الذرية. صنعها مندليف تحت ضغط المقارنات الكيميائية ، جزئيًا على مستوى الخبراء ، وجزئيًا على المستوى الحدسي. على سبيل المثال ، كان الكوبالت متقدمًا على النيكل في الجدول ، وكان اليود ذو الوزن الذري المنخفض يتبع التيلوريوم الأثقل. من المعروف منذ زمن طويل في العلوم الطبيعية أن حقيقة واحدة "قبيحة" ، والتي لا تتناسب مع إطار أجمل نظرية ، يمكن أن تدمرها. وبالمثل ، فقد هددت الانحرافات غير المبررة القانون الدوري. لكن Moseley أثبت تجريبياً أن الأرقام التسلسلية للكوبالت (رقم 27) والنيكل (رقم 28) تتوافق تمامًا مع موقعهما في النظام. اتضح أن هذه الاستثناءات تؤكد فقط القاعدة العامة.

تم إجراء تنبؤ مهم في عام 1883 بواسطة نيكولاي ألكساندروفيتش موروزوف. للمشاركة في حركة نارودنايا فوليا ، حُكم على طالب الكيمياء موروزوف بالإعدام ، وخفف لاحقًا إلى السجن المؤبد في الحبس الانفرادي. أمضى حوالي ثلاثين عامًا في السجون الملكية. أتيحت الفرصة لسجين قلعة شليسلبورغ لتلقي بعض المؤلفات العلمية حول الكيمياء. بناءً على تحليل فترات الأوزان الذرية بين مجموعات العناصر المتجاورة في الجدول الدوري ، توصل موروزوف إلى استنتاج بديهي حول إمكانية وجود مجموعة أخرى من العناصر غير المعروفة ذات "خصائص صفرية" بين مجموعتي الهالوجينات والقلويات. المعادن. اقترح البحث عنها في تكوين الهواء. علاوة على ذلك ، طرح فرضية حول بنية الذرات ، وحاول على أساسها الكشف عن أسباب الدورية في خصائص العناصر.

ومع ذلك ، أصبحت فرضيات موروزوف متاحة للمناقشة في وقت لاحق ، عندما تم إطلاق سراحه بعد أحداث عام 1905. ولكن بحلول ذلك الوقت ، كانت الغازات الخاملة قد تم اكتشافها ودراستها بالفعل.

لفترة طويلة ، تسببت حقيقة وجود الغازات الخاملة وموقعها في الجدول الدوري في جدل خطير في العالم الكيميائي. اعتقد منديليف نفسه لبعض الوقت أنه يمكن إخفاء مادة بسيطة غير معروفة من النوع Nj تحت اسم الأرجون المكتشف. كان أول افتراض منطقي حول مكان الغازات الخاملة من قبل مؤلف اكتشافها ، ويليام رامزي. وفي عام 1906 ، كتب منديليف: "عندما تم إنشاء الجدول الدوري (18b9) ، لم يكن الأرجون فقط غير معروف ، ولكن لم يكن هناك سبب للشك في إمكانية وجود مثل هذه العناصر. اليوم ... احتلت هذه العناصر ، من حيث أوزانها الذرية ، المكان الدقيق بين الهالوجينات والفلزات القلوية.

لفترة طويلة كان هناك نزاع: لفصل الغازات الخاملة إلى مجموعة صفرية مستقلة من العناصر أو اعتبارها المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة الثامنة. كل وجهة نظر لها مزاياها وعيوبها.

استنادًا إلى موضع العناصر في الجدول الدوري ، شكك الكيميائيون النظريون بقيادة لينوس بولينج لفترة طويلة في السلبية الكيميائية الكاملة للغازات الخاملة ، مما يشير مباشرة إلى الاستقرار المحتمل للفلوريدات والأكاسيد. ولكن فقط في عام 1962 ، أجرى الكيميائي الأمريكي نيل بارتليت لأول مرة تفاعل سداسي فلوريد البلاتين مع الأكسجين في ظل الظروف الأكثر شيوعًا ، وحصل على زينون سداسي فلورو بلاتينات XePtF ^ ، وبعده مركبات غازية أخرى ، والتي تسمى الآن بشكل صحيح نوبل بدلاً من ذلك. من الخامل.

يحتفظ القانون الدوري بوظيفته التنبؤية حتى يومنا هذا.

تجدر الإشارة إلى أن تنبؤات الأعضاء المجهولين في أي مجموعة يمكن أن تكون من نوعين. إذا تم التنبؤ بخصائص عنصر موجود داخل سلسلة معروفة من العناصر المتشابهة ، فإن مثل هذا التنبؤ يسمى الاستيفاء. من الطبيعي أن نفترض أن هذه الخصائص ستخضع لنفس قوانين خصائص العناصر المجاورة. هذه هي الطريقة التي تم بها التنبؤ بخصائص العناصر المفقودة في الجدول الدوري. من الصعب للغاية توقع خصائص أعضاء المجموعة الجدد إذا كانوا خارج الجزء الموصوف. الاستقراء - التنبؤ بقيم الوظائف التي تقع خارج مجموعة من الأنماط المعروفة - دائمًا ما يكون أقل تأكيدًا.

كانت هذه المشكلة هي التي واجهت العلماء عندما بدأ البحث عن عناصر خارج الحدود المعروفة للنظام. في بداية القرن العشرين. انتهى الجدول الدوري باليورانيوم (رقم 92). جرت المحاولات الأولى للحصول على عناصر عبر اليورانيوم في عام 1934 ، عندما قام إنريكو فيرمي وإيميليو سيجري بقصف اليورانيوم بالنيوترونات. وهكذا بدأ الطريق إلى الأكتينويد والمتعهدات.

تستخدم التفاعلات النووية أيضًا لتجميع عناصر أخرى غير معروفة سابقًا.

تم تسمية العنصر رقم 101 ، المصطنع بواسطة Yeyenne Theodor Seaborg ومعاونوه ، Mendelevium. قال سيبورج نفسه عن هذا الأمر: "من المهم بشكل خاص ملاحظة أن العنصر 101 سمي على اسم الكيميائي الروسي العظيم دي آي مينديليف من قبل العلماء الأمريكيين ، الذين اعتبروه دائمًا رائدًا في الكيمياء."

يتزايد باستمرار عدد العناصر المكتشفة حديثًا ، أو بالأحرى المصطنعة. تم إجراء توليف أثقل نوى من العناصر ذات الأعداد الذرية 113 و 115 في المعهد الروسي المشترك للأبحاث النووية في دوبنا عن طريق قصف نوى الأمريسيوم التي تم الحصول عليها صناعياً بنوى من نظير الكالسيوم الثقيل 48. في هذه الحالة ، ينشأ جوهر العنصر رقم 115 ، والذي يتحلل على الفور مع تكوين نواة العنصر رقم 113. لا توجد هذه العناصر فائقة الثقل في الطبيعة ، ولكنها تنشأ أثناء انفجارات المستعر الأعظم ، ويمكن أن توجد أيضًا أثناء انفجار المستعر الأعظم. الانفجار العظيم. تساعد دراستهم على فهم كيفية نشوء كوننا.

في المجموع ، يوجد 39 نظيرًا مشعًا طبيعيًا في الطبيعة. تتحلل النظائر المختلفة بمعدلات مختلفة ، والتي تتميز بنصف العمر. يبلغ عمر النصف لليورانيوم 238 4.5 مليار سنة ، وبالنسبة لبعض العناصر الأخرى يمكن أن يكون مساويًا لأجزاء من المليون من الثانية.

العناصر المشعة ، التي تتحلل بالتتابع ، وتتحول إلى بعضها البعض ، تشكل صفوفًا كاملة. تُعرف ثلاث سلاسل من هذا القبيل: وفقًا للعنصر الأولي ، يتم دمج جميع أعضاء السلسلة في عائلات من اليورانيوم والأكتينورانيوم والثوريوم. تتكون عائلة أخرى من نظائر مشعة تم الحصول عليها صناعياً. في جميع العائلات ، تبلغ التحولات ذروتها في تكوين ذرات الرصاص غير المشعة.

نظرًا لأنه يمكن العثور على النظائر فقط في قشرة الأرض ، والتي يتناسب نصف عمرها مع عمر الأرض ، يمكن الافتراض أنه على مدار مليارات السنين من تاريخها ، كانت هناك أيضًا نظائر قصيرة العمر مات الآن بالمعنى الحرفي للكلمة. ربما تضمنت هذه النظائر الثقيلة للبوتاسيوم -40. نتيجة لانحلاله الكامل ، فإن قيمة الجدول للكتلة الذرية للبوتاسيوم اليوم هي 39.102 ، لذلك فهي أدنى في الكتلة من العنصر رقم 18 الأرجون (39.948). هذا ما يفسر الاستثناءات في الزيادة المتتالية في الكتل الذرية للعناصر في الجدول الدوري.

أشار الأكاديمي ف. آي. جولدانسكي في خطاب مخصص لذكرى مندلييف إلى "الدور الأساسي الذي تلعبه أعمال مندليف حتى في مجالات الكيمياء الجديدة تمامًا التي ظهرت بعد عقود من وفاة المبدع اللامع للنظام الدوري."

العلم هو تاريخ ومخزن حكمة وخبرة العصور وتأملها العقلاني وحكمها المجرب.

دي آي مينديليف

نادرًا ما يحدث أن يكون الاكتشاف العلمي شيئًا غير متوقع تمامًا ، وغالبًا ما يكون متوقعًا:

ومع ذلك ، غالبًا ما يكون من الصعب على الأجيال اللاحقة ، الذين يستخدمون إجابات مجربة ومختبرة لجميع الأسئلة ، تقدير مدى صعوبة أسلافهم.

جيم داروين

كل من العلوم المتعلقة بالعالم من حولنا لديه موضوع دراسة أشكال معينة من حركة المادة. تعتبر الأفكار السائدة هذه الأشكال من الحركة من أجل زيادة تعقيدها:

ميكانيكي - فيزيائي - كيميائي - بيولوجي - اجتماعي. كل من الأشكال اللاحقة لا يرفض الأشكال السابقة ، بل يشملها.

ليس من قبيل الصدفة أنه في الاحتفال بالذكرى المئوية لاكتشاف القانون الدوري ، كرس G. T. Seaborg تقريره لأحدث الإنجازات في الكيمياء. في ذلك ، أشاد بالمزايا المذهلة للعالم الروسي: "عند النظر في تطور النظام الدوري منذ زمن مندليف ، كان الانطباع الأكثر إثارة للإعجاب هو أنه كان قادرًا على إنشاء النظام الدوري للعناصر ، على الرغم من أن منديليف لم يفعل ذلك. تعرف الآن المفاهيم المقبولة عمومًا مثل التركيب النووي والنظائر ، وعلاقة الأرقام التسلسلية بالتكافؤ ، والطبيعة الإلكترونية للذرات ، وتواتر الخصائص الكيميائية التي تشرحها البنية الإلكترونية ، وأخيراً ، النشاط الإشعاعي.

يمكننا الاستشهاد بكلمات الأكاديمي إيه. سوف تحل الأفكار الجديدة محل مفاهيمنا القديمة بالفعل عن الذرة والإلكترون. ستؤدي أعظم الاكتشافات والتجارب إلى إبطال الماضي وفتح آفاق جديدة لا تصدق واتساعًا لهذا اليوم - كل هذا سيأتي ويذهب ، لكن القانون الدوري لمندلييف سيبقى دائمًا على قيد الحياة ويوجه عمليات البحث.

24. ظهور النظريات البنيوية في تطور الكيمياء العضوية. النظرية الجزيئية الذرية كأساس نظري للنظريات الهيكلية.

مقالات مماثلة