Značenje periodičnog sistema Mendeljejeva je kratko. Značenje periodnog sistema
Periodični sistem elemenata imao je veliki uticaj na kasniji razvoj hemije. Ne samo da je to bila prva prirodna klasifikacija hemijskih elemenata, koja je pokazala da oni čine harmoničan sistem i da su međusobno u bliskoj vezi, već je bila i moćno oruđe za dalja istraživanja.
U vrijeme kada je Mendeljejev sastavio svoju tablicu na osnovu periodičnog zakona koji je otkrio, mnogi elementi su još uvijek bili nepoznati. Dakle, period 4 elementa skandij je bio nepoznat. U smislu atomske mase, Ti je došao iza Ca, ali Ti nije mogao biti odmah iza Ca, jer spada u grupu 3, ali zbog svojstava Ti treba da se svrsta u grupu 4. Stoga je Mendeljejev propustio jednu ćeliju. Po istoj osnovi, u periodu 4 ostavljene su dvije slobodne ćelije između Zn i As. U ostalim redovima još uvijek ima praznih mjesta. Mendeljejev nije samo bio uvjeren da moraju postojati još nepoznati elementi koji bi popunili ova mjesta, ali i unaprijed predviđena svojstva takvih elemenata, na osnovu njihovog položaja među ostalim elementima periodnog sistema. Ovi elementi su dobili i nazive ekaboron (pošto je po svojstvima trebalo da podsjeća na bor), ekaaluminij, ekasilicijum...
Otkriće Ga, Sc, Ge bio je najveći trijumf periodičnog zakona. Periodični sistem je takođe bio od velike važnosti za utvrđivanje valencije i atomskih masa nekih elemenata. Isto tako, periodni sistem je dao podsticaj korekciji atomskih masa nekih elemenata. Na primjer, Cs je ranije pripisana atomska masa od 123,4. Mendeljejev je, raspoređujući elemente u tabelu, otkrio da bi, prema svojim svojstvima, Cs trebao biti u glavnoj podgrupi prve grupe pod Rb i stoga će imati atomsku masu od oko 130. Moderne definicije pokazuju da je atomska masa Cs je 132.9054..
I trenutno, periodični zakon ostaje zvijezda vodilja hemije. Na njegovoj osnovi su umjetno stvoreni transuranski elementi. Jedan od njih, element br. 101, prvi put dobijen 1955. godine, nazvan je mendelevijum u čast velikog ruskog naučnika.
Kasniji razvoj nauke omogućio je, na osnovu periodičnog zakona, mnogo dublje razumevanje strukture materije, nego što je to bilo moguće za života Mendeljejeva.
Proročke riječi Mendeljejeva su sjajno potvrđene: „Periodičnom zakonu ne prijeti uništenje, već se obećava samo nadgradnja i razvoj“.
Preduslov za otkrivanje periodičnog zakona bile su odluke međunarodnog kongresa hemičara u gradu Karlsrueu 1860. godine, kada je konačno uspostavljena atomsko-molekularna nauka i prve unificirane definicije pojmova molekula i atom, kao i kao atomska težina, koju sada nazivamo relativnom atomskom masom, uzeti su.
D. I. Mendeljejev se u svom otkriću oslanjao na jasno formulisana polazišta:
Zajedničko nepromjenjivo svojstvo atoma svih kemijskih elemenata je njihova atomska masa;
Svojstva elemenata zavise od njihove atomske mase;
Oblik ove zavisnosti je periodičan.
Gore navedeni preduslovi mogu se nazvati objektivnim, odnosno nezavisnim od ličnosti naučnika, budući da su određeni istorijskim razvojem hemije kao nauke.
III Periodični zakon i periodni sistem hemijskih elemenata.
Mendeljejevljevo otkriće periodnog zakona.
Prvu verziju periodnog sistema elemenata objavio je D. I. Mendeljejev 1869. godine - mnogo prije nego što je proučavana struktura atoma. U to vrijeme Mendeljejev je predavao hemiju na Univerzitetu u Sankt Peterburgu. Pripremajući se za predavanja i prikupljajući materijal za svoj udžbenik "Osnove hemije", D. I. Mendeljejev je razmišljao o tome kako da sistematizuje materijal na takav način da informacije o hemijskim svojstvima elemenata ne izgledaju kao skup različitih činjenica.
Vodič D. I. Mendeljejeva u ovom radu bile su atomske mase (atomske težine) elemenata. Nakon Svjetskog kongresa hemičara 1860. godine, na kojem je učestvovao i D. I. Mendeljejev, problem ispravnog određivanja atomske težine bio je stalno u fokusu pažnje mnogih vodećih hemičara u svijetu, uključujući i D. I. Mendeljejeva.Raspoređujući elemente u rastućem redosledu njihovih atomskih težina, D. I. Mendeljejev je otkrio fundamentalni zakon prirode, koji je danas poznat kao periodični zakon:
Svojstva elemenata se periodično mijenjaju u skladu s njihovom atomskom težinom.
Gornja formulacija nimalo nije u suprotnosti sa modernom, u kojoj je koncept „atomske težine“ zamijenjen konceptom „nuklearnog naboja“. Jezgro se sastoji od protona i neutrona. Broj protona i neutrona u jezgrima većine elemenata je približno isti, pa se atomska težina povećava na približno isti način kako se povećava broj protona u jezgri (nuklearni naboj Z).
Osnovna novina periodičnog zakona bila je sljedeća:
1. Uspostavljena je veza između elemenata koji su bili različiti po svojim svojstvima. Ova veza leži u činjenici da se svojstva elemenata mijenjaju glatko i približno jednako kako se povećava njihova atomska težina, a zatim se te promjene PIODIČNO PONAVLJAJU.
2. U onim slučajevima kada se činilo da nedostaje neka karika u redoslijedu promjena svojstava elemenata, u periodnom sistemu su davani GAPS koji je trebalo popuniti elementima koji još nisu otkriveni.
U svim dosadašnjim pokušajima utvrđivanja odnosa između elemenata, drugi istraživači su nastojali stvoriti potpunu sliku u kojoj nije bilo mjesta za elemente koji još nisu otkriveni. Naprotiv, D. I. Mendeljejev je najvažnijim dijelom svog periodnog sistema smatrao one ćelije koje su još uvijek bile prazne. To je omogućilo da se predvidi postojanje još nepoznatih elemenata.
Zadivljujuće je što je D. I. Mendeljejev svoje otkriće napravio u vrijeme kada su atomske težine mnogih elemenata bile određene vrlo približno, a bila su poznata samo 63 sama elementa - odnosno nešto više od polovine onih koji su nam danas poznati.
Duboko poznavanje hemijskih svojstava različitih elemenata omogućilo je Mendeljejevu ne samo da ukaže na elemente koji još nisu bili otkriveni, već i da precizno predvidi njihova svojstva! D.I. Mendeljejev je tačno predvidio svojstva elementa koji je nazvao "eka-silicijum". 16 godina kasnije, ovaj element je zaista otkrio nemački hemičar Winkler i nazvao ga germanijum.
Poređenje svojstava koje je D.I.Mendeljejev predvidio za još neotkriveni element „eka-silicijum” sa svojstvima elementa germanijum (Ge). U modernom periodnom sistemu, germanijum zauzima mesto "eka-silicijuma".
Nekretnina
Predvidio D.I. Mendeljejev za "eka-silicijum" 1870
Definiran za germanij Ge, otkriven 1886
Boja, izgled
braon
svijetlo smeđa
Atomska težina
72,59
Gustina (g/cm3)
5,5
5,35
Oksidna formula
XO2
GeO2
Hloridna formula
XCl4
GeCl4
Gustina hlorida (g/cm3)
1,9
1,84
Na isti način, svojstva "eka-aluminijuma" (element galijum Ga, otkriven 1875.) i "eka-bora" (element skandij Sc, otkriven 1879.) briljantno je potvrdio D. I. Mendeljejev.
Nakon toga je naučnicima širom svijeta postalo jasno da Periodni sistem D. I. Mendeljejeva ne samo da sistematizuje elemente, već je grafički izraz osnovnog zakona prirode - Periodnog zakona.
Struktura periodnog sistema.
Na osnovu periodičnog zakona D.I. Mendeljejev je stvorio periodni sistem hemijskih elemenata koji se sastojao od 7 perioda i 8 grupa (kratkoperiodična verzija tabele). Trenutno se češće koristi dugoperiodična verzija periodnog sistema (7 perioda, 8 grupa, elementi lantanidi i aktinidi prikazani su posebno).
Razdoblja su horizontalni redovi tabele, podeljeni su na male i velike. U malim periodima ima 2 elementa (1. period) ili 8 elemenata (2., 3. period), u velikim periodima - 18 elemenata (4., 5. period) ili 32 elementa (6., 5. period) 7. period). Svaki period počinje tipičnim metalom i završava nemetalom (halogenim) i plemenitim plinom.
Grupe su vertikalni nizovi elemenata, numerisani su rimskim brojevima od I do VIII i ruskim slovima A i B. Kratkoperiodična verzija Periodnog sistema uključivala je podgrupe elemenata (glavne i sekundarne).
Podgrupa je skup elemenata koji su bezuslovni hemijski analozi; često elementi podgrupe imaju najveće oksidaciono stanje koje odgovara broju grupe.
U A-grupama, hemijska svojstva elemenata mogu varirati u širokom rasponu od nemetalnih do metalnih (na primjer, u glavnoj podgrupi grupe V, dušik je nemetal, a bizmut je metal).
U periodnom sistemu, tipični metali se nalaze u grupi IA (Li-Fr), IIA (Mg-Ra) i IIIA (In, Tl). Nemetali se nalaze u grupama VIIA (F-Al), VIA (O-Te), VA (N-As), IVA (C, Si) i IIIA (B). Neki elementi A-grupe (berilij Be, aluminijum Al, germanijum Ge, antimon Sb, polonijum Po i drugi), kao i mnogi elementi B-grupe pokazuju i metalna i nemetalna svojstva (fenomen amfoternosti).
Za neke grupe se koriste nazivi grupa: IA (Li-Fr) - alkalni metali, IIA (Ca-Ra) - zemnoalkalni metali, VIA (O-Po) - halkogeni, VIIA (F-At) - halogeni, VIIIA ( He-Rn) - plemeniti gasovi. Forma periodnog sistema koji je predložio D.I. Mendeljejeva, nazivali su kratkoperiodnim ili klasičnim. Trenutno je u široj upotrebi još jedan oblik periodnog sistema - dugoperiodični.
Periodični zakon D.I. Mendeljejev i periodni sistem hemijskih elemenata postali su osnova moderne hemije. Relativne atomske mase su date prema Međunarodnoj tabeli iz 1983. godine. Za elemente 104-108, maseni brojevi najdugovječnijih izotopa dati su u uglastim zagradama. Nazivi i simboli elemenata dati u zagradama nisu općenito prihvaćeni.
IV Periodični zakon i struktura atoma.
Osnovne informacije o strukturi atoma.
Krajem 19. i početkom 20. stoljeća fizičari su dokazali da je atom složena čestica i da se sastoji od jednostavnijih (elementarnih) čestica. Otkriveno je:
katodne zrake (engleski fizičar J. J. Thomson, 1897), čije se čestice nazivaju elektroni e− (nose jedno negativno naelektrisanje);
prirodna radioaktivnost elemenata (francuski naučnici - radiohemičari A. Becquerel i M. Sklodowska-Curie, fizičar Pierre Curie, 1896) i postojanje α-čestica (jezgra helijuma 4He2+);
prisustvo pozitivno naelektrisanog jezgra u centru atoma (engleski fizičar i radiohemičar E. Rutherford, 1911);
umjetna transformacija jednog elementa u drugi, na primjer dušika u kisik (E. Rutherford, 1919). Iz jezgra atoma jednog elementa (dušik - u Rutherfordovom eksperimentu), pri sudaru s α-česticom, jezgro atoma drugog elementa (kiseonika) i nove čestice koja nosi jedinični pozitivan naboj i zove se proton ( p+, 1H jezgro).
prisustvo u jezgru atoma električni neutralnih čestica - neutrona n0 (engleski fizičar J. Chadwick, 1932).
Kao rezultat istraživanja, ustanovljeno je da atom svakog elementa (osim 1H) sadrži protone, neutrone i elektrone, pri čemu su protoni i neutroni koncentrirani u jezgru atoma, a elektroni na njegovoj periferiji (u elektronskoj ljusci) .
Broj protona u jezgru jednak je broju elektrona u ljusci atoma i odgovara serijskom broju ovog elementa u periodnom sistemu.
Elektronski omotač atoma je složen sistem. Podijeljen je na podljuske sa različitim energijama (energetski nivoi); nivoi su, pak, podijeljeni na podnivoe, a podnivoi uključuju atomske orbitale, koje se mogu razlikovati po obliku i veličini (označene slovima s, p, d, f, itd.).
Dakle, glavna karakteristika atoma nije atomska masa, već veličina pozitivnog naboja jezgra. Ovo je općenitija i tačnija karakteristika atoma, a samim tim i elementa. Sva svojstva elementa i njegov položaj u periodnom sistemu zavise od veličine pozitivnog naboja atomskog jezgra. Dakle, atomski broj hemijskog elementa numerički se podudara sa nabojem jezgra njegovog atoma. Periodični sistem elemenata je grafički prikaz periodnog zakona i odražava strukturu atoma elemenata.
Teorija strukture atoma objašnjava periodične promjene u svojstvima elemenata. Povećanje pozitivnog naboja atomskih jezgara sa 1 na 110 dovodi do periodičnog ponavljanja strukturnih elemenata vanjskog energetskog nivoa u atomima. A kako svojstva elemenata uglavnom zavise od broja elektrona na vanjskom nivou, oni se također periodično ponavljaju. Ovo je fizičko značenje periodičnog zakona.
Svaki period u periodnom sistemu počinje sa elementima čiji atomi na vanjskom nivou imaju jedan s-elektron (nepotpuni vanjski nivoi) i stoga pokazuju slična svojstva - lako odustaju od valentnih elektrona, što određuje njihov metalni karakter. To su alkalni metali - Li, Na, K, Rb, Cs.
Period se završava elementima čiji atomi na vanjskom nivou sadrže 2 (s2) elektrona (u prvom periodu) ili 8 (s2p6) elektrona (u svim narednim periodima), odnosno imaju završen vanjski nivo. To su plemeniti gasovi He, Ne, Ar, Kr, Xe, koji imaju inertna svojstva.
Godine 1869., D. I. Mendeljejev, na osnovu analize svojstava jednostavnih supstanci i jedinjenja, formulisao je periodični zakon: “Svojstva jednostavnih tijela i spojeva elemenata periodično zavise od veličine atomskih masa elemenata.” Na osnovu periodičnog zakona sastavljen je periodični sistem elemenata. U njemu su elementi sa sličnim svojstvima kombinovani u vertikalne grupne kolone. U nekim slučajevima, prilikom postavljanja elemenata u periodni sistem, bilo je potrebno poremetiti redoslijed povećanja atomskih masa kako bi se održala periodičnost ponavljanja svojstava. Na primjer, bilo je potrebno "zamijeniti" telur i jod, kao i argon i kalijum. Razlog je u tome što je Mendeljejev predložio periodični zakon u vreme kada se ništa nije znalo o strukturi atoma, a nakon što je planetarni model atoma predložen u 20. veku, periodični zakon je formulisan na sledeći način:
“Svojstva hemijskih elemenata i jedinjenja periodično zavise od naelektrisanja atomskih jezgara.”
Naboj jezgra jednak je broju elementa u periodnom sistemu i broju elektrona u elektronskom omotaču atoma. Ova formulacija je objasnila "kršenje" periodičnog zakona. U Periodnom sistemu, broj perioda je jednak broju elektronskih nivoa u atomu, broj grupe za elemente glavnih podgrupa jednak je broju elektrona na spoljašnjem nivou.
Naučni značaj periodičnog zakona. Periodični zakon je omogućio sistematizaciju svojstava hemijskih elemenata i njihovih jedinjenja. Prilikom sastavljanja periodnog sistema, Mendeljejev je predvidio postojanje mnogih neotkrivenih elemenata, ostavljajući prazne ćelije za njih, i predvidio mnoga svojstva neotkrivenih elemenata, što je olakšalo njihovo otkriće.Prvo od njih uslijedilo je četiri godine kasnije.
Ali velika zasluga Mendeljejeva nije samo u otkrivanju novih stvari.
Mendeljejev je otkrio novi zakon prirode. Umjesto raznorodnih, nepovezanih supstanci, nauka se suočila s jednim skladnim sistemom koji je ujedinio sve elemente Univerzuma u jedinstvenu cjelinu; atomi su se počeli smatrati:
1. organski povezani jedni s drugima zajedničkim obrascem,
2. otkrivanje prijelaza kvantitativnih promjena atomske težine u kvalitativne promjene njihove kemijske. individualnosti,
3. što ukazuje da je suprotnost metalna. i nemetalne. svojstva atoma nisu apsolutna, kao što se ranije mislilo, već samo relativna po prirodi.
24. Pojava strukturnih teorija u procesu razvoja organske hemije. Atomsko-molekularna nauka kao teorijska osnova za strukturne teorije.
Organska hemija. Kroz 18. vijek. U pitanju hemijskih odnosa organizama i supstanci, naučnici su se rukovodili doktrinom vitalizma - doktrinom koja je život smatrala posebnim fenomenom, koji nije podložan zakonima univerzuma, već uticajem posebnih vitalnih sila. Ovo gledište su naslijedili mnogi naučnici iz 19. stoljeća, iako su njegovi temelji poljuljani još 1777. godine, kada je Lavoisier sugerirao da je disanje proces sličan sagorijevanju.
Godine 1828. njemački hemičar Friedrich Wöhler (1800–1882), zagrijavanjem amonijum cijanata (ovo jedinjenje je bezuslovno klasifikovano kao neorganska supstanca), dobio je ureu, otpadni proizvod ljudi i životinja. Godine 1845. Adolf Kolbe, Wöhlerov učenik, sintetizirao je octenu kiselinu iz početnih elemenata ugljika, vodonika i kisika. 1850-ih, francuski hemičar Pierre Berthelot započeo je sistematski rad na sintezi organskih jedinjenja i dobio metil i etil alkohole, metan, benzol i acetilen. Sistematsko proučavanje prirodnih organskih spojeva pokazalo je da svi sadrže jedan ili više atoma ugljika, a mnogi sadrže atome vodika. Teorija tipova. Otkriće i izolacija ogromnog broja složenih spojeva koji sadrže ugljik pokrenulo je pitanje sastava njihovih molekula i dovelo do potrebe za revizijom postojećeg sistema klasifikacije. Do 1840-ih, hemijski naučnici su shvatili da se Berzeliusove dualističke ideje odnose samo na neorganske soli. Godine 1853. pokušano je klasifikovati sva organska jedinjenja po vrsti. Uopštenu "teoriju tipa" predložio je francuski hemičar Charles Frederic Gerard, koji je vjerovao da kombinacija različitih grupa atoma nije određena električnim nabojem ovih grupa, već njihovim specifičnim kemijskim svojstvima.
Strukturna hemija. Godine 1857. Kekule je, na osnovu teorije valencije (valenca je shvaćena kao broj atoma vodika koji se kombinuju sa jednim atomom datog elementa), sugerirao da je ugljik četverovalentan i da se stoga može kombinirati s četiri druga atoma, formirajući duge lance - ravne ili razgranate. Stoga su se organske molekule počele prikazivati ne u obliku kombinacija radikala, već u obliku strukturnih formula - atoma i veza između njih.
1874. danski hemičar Jacob van't Hoff a francuski hemičar Joseph Achille Le Bel (1847–1930) proširio je ovu ideju na raspored atoma u svemiru. Vjerovali su da molekuli nisu ravne, već trodimenzionalne strukture. Ovaj koncept je omogućio da se objasne mnoge dobro poznate pojave, na primjer, prostorna izomerija, postojanje molekula istog sastava, ali s različitim svojstvima. Podaci se vrlo dobro uklapaju u to Louis Pasteur o izomerima vinske kiseline.
6. Periodični zakon i periodični sistem D.I. Mendeljejev Struktura periodnog sistema (period, grupa, podgrupa). Značenje periodnog zakona i periodnog sistema.
Periodično pravo D.I. Mendeljejev:Svojstva jednostavnih tijela, kao i oblici i svojstva jedinjenjarazlike elemenata periodično zavise odvrijednosti atomskih težina elemenata.(Svojstva elemenata periodično zavise od naboja atoma njihovih jezgara).
Periodni sistem elemenata. Nizove elemenata unutar kojih se svojstva uzastopno mijenjaju, kao što je niz od osam elemenata od litijuma do neona ili od natrijuma do argona, Mendeljejev je nazvao periodima. Ako ova dva perioda zapišemo jedan ispod drugog tako da je natrijum ispod litijuma, a argon ispod neona, dobićemo sledeći raspored elemenata:
Ovakvim rasporedom, vertikalni stupovi sadrže elemente koji su slični po svojim svojstvima i imaju istu valenciju, na primjer, litijum i natrijum, berilij i magnezijum itd.
Podijelivši sve elemente na periode i smjestivši jedan period pod drugi tako da se elementi slični po svojstvima i vrsti nastalih spojeva nalaze jedan ispod drugog, Mendeljejev je sastavio tablicu koju je nazvao periodični sistem elemenata po grupama i serijama.
Značenje periodnog sistemaMi. Periodični sistem elemenata imao je veliki uticaj na kasniji razvoj hemije. Ne samo da je to bila prva prirodna klasifikacija hemijskih elemenata, koja je pokazala da oni čine harmoničan sistem i da su međusobno u bliskoj vezi, već je bila i moćno oruđe za dalja istraživanja.
7. Periodične promjene u svojstvima hemijskih elemenata. Atomski i jonski radijusi. Energija jonizacije. Elektronski afinitet. Elektronegativnost.
Ovisnost atomskih radijusa o naboju jezgra atoma Z je periodična. Unutar jednog perioda, kako Z raste, postoji tendencija smanjenja veličine atoma, što se posebno jasno vidi u kratkim periodima
Sa početkom izgradnje novog elektronskog sloja, udaljenijeg od jezgra, odnosno tokom prelaska u naredni period, atomski radijusi se povećavaju (uporediti, na primer, radijuse atoma fluora i natrijuma). Kao rezultat, unutar podgrupe, s povećanjem nuklearnog naboja, veličine atoma se povećavaju.
Gubitak atoma elektrona dovodi do smanjenja njegove efektivne veličine, a dodavanje viška elektrona dovodi do povećanja. Stoga je radijus pozitivno nabijenog jona (kationa) uvijek manji, a polumjer negativno nabijenog ne (aniona) je uvijek veći od polumjera odgovarajućeg električno neutralnog atoma.
Unutar jedne podgrupe, radijusi jona istog naboja rastu sa povećanjem nuklearnog naboja.Ovaj obrazac se objašnjava povećanjem broja elektronskih slojeva i rastućom udaljenosti vanjskih elektrona od jezgra.
Najkarakterističnije hemijsko svojstvo metala je sposobnost njihovih atoma da lako odustanu od spoljašnjih elektrona i transformišu se u pozitivno nabijene ione, dok se nemetali, naprotiv, odlikuju sposobnošću dodavanja elektrona da bi formirali negativne ione. Da bi se uklonio elektron iz atoma i transformirao u pozitivan ion, potrebno je potrošiti nešto energije, koja se zove energija ionizacije.
Energija jonizacije može se odrediti bombardiranjem atoma elektronima ubrzanim u električnom polju. Najniži napon polja pri kojem brzina elektrona postaje dovoljna za jonizaciju atoma naziva se jonizacioni potencijal atoma datog elementa i izražava se u voltima. Uz dovoljno energije, dva, tri ili više elektrona se mogu ukloniti iz atoma. Stoga govore o prvom potencijalu ionizacije (energija uklanjanja prvog elektrona iz atoma) i drugom potencijalu ionizacije (energija uklanjanja drugog elektrona)
Kao što je gore navedeno, atomi ne mogu samo donirati, već i dobiti elektrone. Energija koja se oslobađa kada se elektron veže za slobodni atom naziva se afinitet atoma prema elektronu. Afinitet prema elektronu, kao i energija ionizacije, obično se izražava u elektron voltima. Dakle, elektronski afinitet atoma vodika je 0,75 eV, kiseonika - 1,47 eV, fluora - 3,52 eV.
Elektronski afiniteti metalnih atoma su obično blizu nule ili su negativni; Iz ovoga slijedi da je za atome većine metala dodavanje elektrona energetski nepovoljan. Elektronski afinitet atoma nemetala je uvijek pozitivan i što je veći, što je nemetal bliže plemenitom plinu u periodnom sistemu; ovo ukazuje na povećanje nemetalnih svojstava kako se bliži kraj perioda.
Mogućnost naučnog predviđanja nepoznatih elemenata postala je stvarnost tek nakon otkrića periodnog zakona i periodnog sistema elemenata. D.I. Mendeljejev je predvidio postojanje 11 novi elementi: ekaboron, ekasilicijum, ekaaluminijum itd. „Koordinate“ elementa u periodičnom sistemu (redni broj, grupa i period) omogućile su grubo predviđanje atomske mase, kao i najvažnijih svojstava predviđenog elementa. Preciznost ovih predviđanja porasla je posebno kada je predviđeni element bio okružen poznatim i dovoljno proučenim elementima.
Zahvaljujući tome, 1875. u Francuskoj, L. de Boisbaudran je otkrio galijum (eka-aluminijum); 1879. L. Nilsson (Švedska) otkrio je skandij (ekabor); 1886. u Njemačkoj, K. Winkler je otkrio germanij (eksasilicijum).
Što se tiče neotkrivenih elemenata devetog i desetog reda, izjave D. I. Mendeljejeva bile su opreznije, jer su njihova svojstva izuzetno slabo proučavana. Dakle, nakon bizmuta, na kojem je završena šesta trećina, ostale su dvije crtice. Jedan je odgovarao analogu telura, drugi je pripadao nepoznatom teškom halogenu. U sedmom periodu bila su poznata samo dva elementa - torijum i uranijum. D.I. Mendelejev je ostavio nekoliko ćelija sa crticama, koje su trebale pripadati elementima prve, druge i treće grupe koji prethode toriju. Između torija i uranijuma ostavljena je prazna ćelija. Iza uranijuma je ostalo pet praznih mjesta, tj. Skoro 100 godina, transuranijumski elementi su bili predviđeni.
Da bismo potvrdili tačnost predviđanja D. I. Mendeljejeva o elementima devetog i desetog reda, možemo navesti primjer s polonijumom (redni broj 84). Predviđajući svojstva elementa sa serijskim brojem 84, D. I. Mendeljejev ga je označio kao analog telurijuma i nazvao ga dvitelurijum. Za ovaj element pretpostavio je atomsku masu od 212 i sposobnost formiranja oksida tipa EO e. Ovaj element treba da ima gustinu od 9,3 g/cm 3 i da bude topljiv, kristalan i nisko hlapljiv sivi metal. Polonijum, koji je u svom čistom obliku dobijen tek 1946. godine, je mekani, topljivi metal srebrne boje sa gustinom od 9,3 g/cm 3 . Njegova svojstva su vrlo slična teluru.
Periodični zakon D. I. Mendeljejeva, kao jedan od najvažnijih zakona prirode, od izuzetne je važnosti. Odražavajući prirodni odnos koji postoji između elemenata, faze razvoja materije od jednostavne do složene, ovaj zakon je označio početak moderne hemije. Sa njegovim otkrićem, hemija je prestala da bude deskriptivna nauka.
Periodični zakon i sistem elemenata D.I. Mendeljejeva su jedan od pouzdanih metoda razumijevanja svijeta. Budući da su elementi ujedinjeni zajedničkim svojstvima ili strukturom, to ukazuje na obrasce međusobne povezanosti i međuzavisnosti pojava.
Svi elementi zajedno čine jednu liniju kontinuiranog razvoja od najjednostavnijeg vodonika do 118. elementa. Ovaj obrazac je prvi uočio D. I. Mendeljejev, koji je bio u stanju da predvidi postojanje novih elemenata, pokazujući na taj način kontinuitet razvoja materije.
Upoređujući svojstva elemenata i njihovih spojeva unutar grupa, lako se može otkriti ispoljavanje zakona o prelasku kvantitativnih promjena u kvalitativne. Dakle, unutar bilo kojeg perioda dolazi do prijelaza od tipičnog metala do tipičnog nemetala (halogen), ali prijelaz sa halogena na prvi element sljedećeg perioda (alkalni metal) je praćen pojavom svojstava oštro. suprotno od ovog halogena. Otkriće D.I. Mendeljejeva postavilo je tačne i pouzdane temelje za teoriju strukture atoma, imajući ogroman utjecaj na razvoj svih modernih znanja o prirodi materije.
Rad D. I. Mendeljejeva na stvaranju periodnog sistema postavio je temelje za naučno zasnovanu metodu ciljanog traženja novih hemijskih elemenata. Primjeri uključuju brojne uspjehe moderne nuklearne fizike. U proteklih pola stoljeća sintetizirani su elementi sa serijskim brojevima 102-118. Proučavanje njihovih svojstava, kao i njihova proizvodnja, bilo bi nemoguće bez poznavanja obrazaca odnosa između hemijskih elemenata.
Dokaz za takvu izjavu je rezultate istraživanje sinteze elemenata 114, 116, 118.
Izotop 114. elementa dobijen je interakcijom plutonijuma sa izotopom 48 Ca, a 116. interakcijom kurijuma sa izotopom 48 Ca:
Stabilnost nastalih izotopa je toliko visoka da se ne cijepaju spontano, već doživljavaju alfa raspad, tj. fisije jezgra uz istovremenu emisiju alfa čestica.
Dobiveni eksperimentalni podaci u potpunosti potvrđuju teorijske proračune: kako dolazi do uzastopnih alfa raspada, nastaju jezgra 112. i 110. elementa, nakon čega počinje spontana fisija:
Upoređujući svojstva elemenata, uvjeravamo se da su oni međusobno povezani zajedničkim strukturnim karakteristikama. Dakle, poređenjem strukture spoljašnje i pred-spoljne elektronske ljuske, moguće je sa velikom preciznošću predvideti sve vrste jedinjenja karakterističnih za dati element. Ovako jasan odnos vrlo je dobro ilustrovan primjerom 104. elementa - ruterfordijuma. Hemičari su predvidjeli da ako je ovaj element analog hafnija (72 Hf), onda bi njegov tetraklorid trebao imati približno ista svojstva kao HfCl 4. Eksperimentalne hemijske studije potvrdile su ne samo predviđanje hemičara, već i otkriće novog superteškog elementa 1(M Rf. Ista analogija se može videti u svojstvima - Os (Z = 76) i Ds (Z = 110) - oba elementi formiraju isparljive okside tipa R0 4. Sve ovo govori o ispoljavanje zakona međusobnog odnosa i međuzavisnosti pojava.
Poređenje svojstava elemenata unutar grupa i perioda, i njihovo poređenje sa strukturom atoma ukazuju na zakon prelazak sa kvantitete na kvalitet. Prelazak kvantitativnih promjena u kvalitativne moguć je samo krozporicanje poricanja. Unutar perioda, kako se nuklearni naboj povećava, dolazi do prijelaza iz alkalnog metala u plemeniti plin. Sljedeći period počinje ponovo s alkalnim metalom - elementom koji potpuno negira svojstva plemenitog plina koji mu prethodi (na primjer, He i Li; Ne i Na; Ar i Kr, itd.).
U svakom periodu, naboj jezgra sljedećeg elementa se povećava za jedan u odnosu na prethodni. Ovaj proces se posmatra od vodonika do 118. elementa i ukazuje kontinuitet razvoja materije.
Konačno, kombinacija suprotnih naboja (protona i elektrona) u atomu, manifestacija metalnih i nemetalnih svojstava, postojanje amfoternih oksida i hidroksida je manifestacija zakona jedinstvo i borba suprotnosti.
Takođe treba napomenuti da je otkriće periodičnog zakona bio početak fundamentalnih istraživanja o svojstvima materije.
Prema Nielsu Boru, periodni sistem je “zvijezda vodilja za istraživanja u oblastima hemije, fizike, mineralogije i tehnologije”.
- Elementi 112, 114, 116, 118 su dobijeni na Zajedničkom institutu za nuklearna istraživanja (Dubna, Rusija). Elemente 113 i 115 zajednički su dobili ruski i američki fizičari. Materijal je ljubazno ustupio akademik Ruske akademije nauka Yu. Ts. Oganesyan.
