Značenje periodičkog zakona periodnog sustava. Značenje periodnog sustava i periodnog zakona D

Godine 1869. D. I. Mendeljejev je na temelju analize svojstava jednostavnih tvari i spojeva formulirao periodični zakon: “Svojstva jednostavnih tijela i spojeva elemenata povremeno ovise o veličini atomske mase elemenata.” Na temelju periodičkog zakona sastavljen je periodni sustav elemenata. U njemu su elementi sličnih svojstava kombinirani u vertikalne grupne stupce. U nekim slučajevima, prilikom postavljanja elemenata u periodni sustav, bilo je potrebno poremetiti slijed povećanja atomskih masa kako bi se održala periodičnost ponavljanja svojstava. Na primjer, bilo je potrebno "zamijeniti" telur i jod, kao i argon i kalij. Razlog je taj što je Mendeljejev predložio periodični zakon u vrijeme kada se ništa nije znalo o strukturi atoma.Nakon što je u 20. stoljeću predložen planetarni model atoma, periodični zakon je formuliran na sljedeći način:

“Svojstva kemijskih elemenata i spojeva povremeno ovise o nabojima atomskih jezgri.”

Naboj jezgre jednak je broju elementa u periodnom sustavu i broju elektrona u elektronskoj ljusci atoma. Ova formulacija objašnjava "kršenja" Periodnog zakona. U periodnom sustavu periodni broj jednak je broju elektroničkih razina u atomu, broj skupine za elemente glavnih podskupina jednak je broju elektrona u vanjskoj razini.

Znanstveni značaj periodičkog zakona. Periodični zakon omogućio je sistematizaciju svojstava kemijskih elemenata i njihovih spojeva. Pri sastavljanju periodnog sustava Mendeljejev je predvidio postojanje mnogih neotkrivenih elemenata, ostavljajući za njih prazne ćelije, te predvidio mnoga svojstva neotkrivenih elemenata, što je olakšalo njihovo otkriće, a prvo je uslijedilo četiri godine kasnije.

Ali Mendeljejevljeva velika zasluga nije samo u otkrivanju novih stvari.

Mendeljejev je otkrio novi zakon prirode. Umjesto različitih, nepovezanih tvari, znanost se suočila s jedinstvenim skladnim sustavom koji je ujedinio sve elemente Svemira u jedinstvenu cjelinu; atomi su se počeli smatrati:

1. organski međusobno povezani zajedničkim uzorkom,

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, kako se prije mislilo, već samo relativne prirode.

24. Nastanak strukturnih teorija u procesu razvoja organske kemije. Atomsko-molekularna znanost kao teorijska osnova za strukturne teorije.

Organska kemija. Kroz cijelo 18.st. U pitanju kemijskih odnosa organizama i tvari znanstvenici su se vodili doktrinom vitalizma - doktrinom koja je život smatrala posebnom pojavom, podložnom ne zakonima svemira, već utjecaju posebnih životnih sila. Ovo gledište naslijedili su mnogi znanstvenici 19. stoljeća, iako su njegovi temelji uzdrmani još 1777., kada je Lavoisier sugerirao da je disanje proces sličan izgaranju.

Godine 1828. njemački kemičar Friedrich Wöhler (1800. – 1882.) zagrijavanjem amonijevog cijanata (taj je spoj bezuvjetno svrstan u anorganske tvari) dobio je ureu, otpadni produkt ljudi i životinja. Godine 1845. Adolf Kolbe, Wöhlerov učenik, sintetizirao je octenu kiselinu od početnih elemenata ugljika, vodika i kisika. Pedesetih godina 19. stoljeća francuski kemičar Pierre Berthelot započeo je sustavan rad na sintezi organskih spojeva i dobio metilne i etilne alkohole, metan, benzen i acetilen. Sustavno proučavanje prirodnih organskih spojeva pokazalo je da svi oni sadrže jedan ili više atoma ugljika, a mnogi sadrže atome vodika. Teorija tipova. Otkriće i izolacija ogromnog broja složenih spojeva koji sadrže ugljik postavili su pitanje sastava njihovih molekula i doveli do potrebe za revizijom postojećeg sustava klasifikacije. Do 1840-ih kemijski su znanstvenici shvatili da se Berzeliusove dualističke ideje mogu primijeniti samo na anorganske soli. Godine 1853. pokušalo se klasificirati sve organske spojeve prema vrsti. Generaliziranu "teoriju tipa" predložio je francuski kemičar Charles Frederic Gerard, koji je vjerovao da kombinacija različitih skupina atoma nije određena električnim nabojem tih skupina, već njihovim specifičnim kemijskim svojstvima.

Strukturna kemija. Godine 1857. Kekule je, na temelju teorije valencije (valencija se shvaćala kao broj atoma vodika koji se spajaju s jednim atomom danog elementa), predložio da je ugljik četverovalentan i stoga se može kombinirati s četiri druga atoma, tvoreći 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 kemičar Jacob van't Hoff a francuski kemičar Joseph Achille Le Bel (1847–1930) proširio je tu ideju na raspored atoma u prostoru. Vjerovali su da molekule nisu ravne, već trodimenzionalne strukture. Ovaj koncept omogućio je objašnjenje mnogih dobro poznatih pojava, na primjer, prostorne izomerije, postojanja molekula istog sastava, ali s različitim svojstvima. Podaci se u to jako dobro uklapaju Louis Pasteur o izomerima vinske kiseline.

100 RUR bonus za prvu narudžbu

Odabir vrste rada Diplomski rad Predmetni rad Sažetak Magistarski rad Izvješće o vježbi Članak Izvješće Recenzija Testni rad Monografija Rješavanje problema Poslovni plan Odgovori na pitanja Kreativni rad Esej Crtanje Eseji Prijevod Prezentacije Tipkanje Ostalo Povećanje jedinstvenosti teksta Magistarski rad Laboratorijski rad On-line pomoć

Saznajte cijenu

Prvu verziju periodnog sustava elemenata objavio je Dmitrij Ivanovič Mendeljejev 1869. godine - mnogo prije nego što je proučavana struktura atoma. Vodič D. I. Mendeljejeva u ovom radu bile su atomske mase (atomske težine) elemenata. Poredajući elemente u rastućem redoslijedu njihove atomske težine, D. I. Mendeljejev je otkrio temeljni zakon prirode, koji je danas poznat kao Periodni zakon: Svojstva elemenata se periodički mijenjaju u skladu s njihovom atomskom težinom.

Temeljna novost Periodnog zakona, koju je otkrio i formulirao D. I. Mendeljejev, bila je sljedeća:

1. Uspostavljena je veza između elemenata koji su po svojim svojstvima bili različiti. Ta veza leži u činjenici da se svojstva elemenata mijenjaju glatko i približno jednako kako se povećava njihova atomska težina, a zatim se te promjene PERIODIČNO PONAVLJAJU.

2. U onim slučajevima kada se činilo da nedostaje neka karika u slijedu promjena svojstava elemenata, u periodnom sustavu su davane PRAZNINE koje je trebalo popuniti elementima koji još nisu bili otkriveni. Štoviše, Periodični zakon je omogućio PREDVIĐANJE svojstava ovih elemenata.

U svim dosadašnjim pokušajima utvrđivanja odnosa među elementima drugi su istraživači nastojali stvoriti cjelovitu sliku u kojoj nije bilo mjesta za elemente koji još nisu otkriveni.

Divljenja je vrijedno što je D. I. Mendeljejev otkrio u vrijeme kada su atomske težine mnogih elemenata bile određene vrlo približno, a bila su poznata samo 63 sama elementa - dakle nešto više od polovice danas poznatih.

Periodični zakon prema Mendeljejevu: “Svojstva jednostavnih tijela... i spojeva elemenata periodički ovise o veličini atomske mase elemenata.”

Na temelju periodičkog zakona sastavljen je periodni sustav elemenata. U njemu su elementi sličnih svojstava kombinirani u vertikalne grupne stupce. U nekim slučajevima, prilikom postavljanja elemenata u periodni sustav, bilo je potrebno poremetiti slijed povećanja atomskih masa kako bi se održala periodičnost ponavljanja svojstava. Na primjer, bilo je potrebno "zamijeniti" telur i jod, kao i argon i kalij.

Međutim, čak i nakon golemog i pažljivog rada kemičara na ispravljanju atomskih težina, na četiri mjesta periodnog sustava elementi "krše" strogi redoslijed u rastućoj atomskoj masi.

U vrijeme D. I. Mendeljejeva takva su se odstupanja smatrala nedostatkom periodnog sustava elemenata. Teorija strukture atoma sve je postavila na svoje mjesto: elementi su smješteni apsolutno ispravno - u skladu s nabojima njihovih jezgri. Kako onda možemo objasniti da je atomska težina argona veća od atomske težine kalija?

Atomska težina bilo kojeg elementa jednaka je prosječnoj atomskoj težini svih njegovih izotopa, uzimajući u obzir njihovu zastupljenost u prirodi. Igrom slučaja, atomska težina argona određena je "najtežim" izotopom (u prirodi ga ima u većim količinama). U kaliju, naprotiv, prevladava njegov "lakši" izotop (to jest, izotop s nižim masenim brojem).

Razlog je taj što je Mendeljejev predložio periodički zakon u vrijeme kada se ništa nije znalo o strukturi atoma. Nakon što je u 20. stoljeću predložen planetarni model atoma, periodični zakon je formuliran na sljedeći način:

“Svojstva kemijskih elemenata i spojeva povremeno ovise o nabojima atomskih jezgri.”

Naboj jezgre jednak je broju elementa u periodnom sustavu i broju elektrona u elektronskoj ljusci atoma. Ova formulacija objašnjava "kršenja" Periodnog zakona. U periodnom sustavu periodni broj jednak je broju elektroničkih razina u atomu, broj skupine za elemente glavnih podskupina jednak je broju elektrona u vanjskoj razini.

Razlog periodične promjene svojstava kemijskih elemenata je periodično punjenje elektronskih ljuski. Nakon punjenja sljedeće ljuske počinje novo razdoblje. Periodične promjene elemenata jasno su vidljive u promjenama sastava i svojstava oksida.

Znanstveni značaj periodičkog zakona.

Periodični zakon omogućio je sistematizaciju svojstava kemijskih elemenata i njihovih spojeva. Prilikom sastavljanja periodnog sustava Mendeljejev je predvidio postojanje mnogih neotkrivenih elemenata, ostavljajući prazne ćelije za njih, te je predvidio mnoga svojstva neotkrivenih elemenata, što je olakšalo njihovo otkriće. Prvi od njih uslijedio je četiri godine kasnije. Element za koji je Mendeljejev ostavio mjesto i svojstva, čiju je atomsku težinu predvidio, odjednom se pojavio! Mladi francuski kemičar Lecoq de Boisbaudran poslao je pismo Pariškoj akademiji znanosti. Rečeno je:<Позавчера, 27 августа 1875 года, между двумя и четырьмя часами ночи я обнаружил новый элемент в минерале цинковая обманка из рудника Пьерфитт в Пиренеях>. Ali najnevjerojatnije je tek dolazilo. Mendeljejev je predvidio, ostavljajući prostora za ovaj element, da bi njegova gustoća trebala biti 5,9. A Boisbaudran je tvrdio: element koji je otkrio ima gustoću 4,7. Mendeljejev, koji nikada nije ni vidio novi element - što ga čini još iznenađujućim - izjavio je da je francuski kemičar pogriješio u svojim izračunima. Ali Boisbaudran se također pokazao tvrdoglavim: inzistirao je da je točan. Nešto kasnije, nakon dodatnih mjerenja, postalo je jasno: Mendeljejev je bio bezuvjetno u pravu. Boisbaudran je prvi element koji je ispunio prazan prostor na stolu nazvao galijem u čast svoje domovine Francuske. I nitko tada nije pomislio dati mu ime čovjeka koji je predvidio postojanje ovog elementa, čovjeka koji je jednom zauvijek predodredio put razvoja kemije. Znanstvenici dvadesetog stoljeća su to učinili. Element koji su otkrili sovjetski fizičari nosi ime Mendeljejev.

Ali Mendeljejevljeva velika zasluga nije samo u otkrivanju novih stvari.

Mendeljejev je otkrio novi zakon prirode. Umjesto različitih, nepovezanih tvari, znanost se suočila s jedinstvenim skladnim sustavom koji je ujedinio sve elemente Svemira u jedinstvenu cjelinu; atomi su se počeli smatrati:

1. organski međusobno povezani zajedničkim uzorkom,

2. otkrivanje prijelaza kvantitativnih promjena atomske težine u kvalitativne promjene njihove kemijske. individualnosti,

3. što ukazuje da suprotnost između metalnih i nemetalnih svojstava atoma nije apsolutna, kao što se prije mislilo, već samo relativna.

Otkriće međusobne povezanosti svih elemenata, između njihovih fizikalnih i kemijskih svojstava postavilo je znanstveni i filozofski problem goleme važnosti: tu međusobnu povezanost, to jedinstvo treba objasniti.

Mendeljejevljevo istraživanje pružilo je čvrstu i pouzdanu podlogu za pokušaje objašnjenja strukture atoma: nakon otkrića periodičkog zakona postalo je jasno da atomi svih elemenata trebaju biti izgrađeni “prema jedinstvenom planu”, da njihova struktura treba odražavaju periodičnost svojstava elemenata.

Samo bi taj model atoma mogao imati pravo na priznanje i razvoj, koji bi znanost približio razumijevanju misterija položaja elementa u periodnom sustavu. Najveći znanstvenici našeg stoljeća, rješavajući ovaj veliki problem, otkrili su strukturu atoma - tako je Mendeljejevljev zakon imao ogroman utjecaj na razvoj svih modernih spoznaja o prirodi materije.

Svi uspjesi moderne kemije, uspjesi atomske i nuklearne fizike, uključujući nuklearnu energiju i sintezu umjetnih elemenata, postali su mogući samo zahvaljujući periodnom zakonu. S druge strane, uspjesi atomske fizike, pojava novih metoda istraživanja i razvoj kvantne mehanike proširili su i produbili bit periodičkog zakona.

Tijekom prošlog stoljeća Mendeljejevljev zakon - pravi zakon prirode - ne samo da nije zastario i nije izgubio na značaju. Naprotiv, razvoj znanosti pokazao je da njezino značenje još uvijek nije do kraja shvaćeno i zaokruženo, da je puno šire nego što je njezin tvorac mogao zamisliti, nego što su znanstvenici donedavno mislili. Nedavno je utvrđeno da ne samo struktura vanjskih elektronskih ljuski atoma, nego i fina struktura atomskih jezgri podliježe zakonu periodičnosti. Očigledno, ti obrasci koji upravljaju složenim i uglavnom pogrešno shvaćenim svijetom elementarnih čestica također imaju periodički karakter u svojoj srži.

Daljnja otkrića u kemiji i fizici opetovano su potvrdila temeljno značenje Periodnog zakona. Otkriveni su inertni plinovi koji se savršeno uklapaju u periodni sustav - to posebno jasno pokazuje dugačak oblik tablice. Pokazalo se da je serijski broj elementa jednak naboju jezgre atoma tog elementa. Mnogi dosad nepoznati elementi otkriveni su zahvaljujući ciljanoj potrazi upravo za onim svojstvima koja su predviđena iz periodnog sustava elemenata.

Periodični zakon D. I. Mendeljejeva je od izuzetnog značaja. Postavio je temelje modernoj kemiji i učinio je jedinstvenom, cjelovitom znanošću. Elementi su se počeli promatrati u odnosu, ovisno o njihovom mjestu u periodnom sustavu. Kemija je prestala biti deskriptivna znanost. Otkrićem periodičkog zakona u njemu je postalo moguće znanstveno predviđanje. Postalo je moguće predvidjeti i opisati nove elemente i njihove spojeve. Briljantan primjer za to je predviđanje D. I. Mendeljejeva o postojanju elemenata koji još nisu otkriveni u njegovo vrijeme, od kojih je za tri - Ga, Sc, Ge - dao točan opis njihovih svojstava.

Na temelju zakona D. I. Mendeljejeva popunjene su sve prazne ćelije njegovog sustava od Z=1 do Z=92 i otkriveni su transuranijevi elementi. I danas ovaj zakon služi kao smjernica za otkrivanje ili umjetno stvaranje novih kemijskih elemenata. Dakle, vodeći se periodičnim zakonom, može se tvrditi da ako se sintetizira element Z=114, onda će to biti analog olova (ekaslead), ako se sintetizira element Z=118, tada će to biti plemeniti plin (ekaradon).

Ruski znanstvenik N.A. Morozov 80-ih godina 19. stoljeća predvidio je postojanje plemenitih plinova, koji su tada i otkriveni. U periodnom sustavu dovršavaju periode i čine glavnu podskupinu VII. “Prije periodičkog zakona”, napisao je D. I. Mendeljejev, “elementi su predstavljali samo fragmentarne slučajne pojave prirode; nije bilo razloga očekivati ​​nove, a ponovno pronađeni bili su potpuno neočekivana novost. Periodični zakon je bio prvi koji je omogućio da se još neotkriveni elementi vide na udaljenosti koju vizija bez pomoći ovog zakona do tada nije dosegla.”

Periodični zakon poslužio je kao osnova za korekciju atomskih masa elemenata. Atomske mase 20 elemenata ispravio je D. I. Mendeljejev, nakon čega su ti elementi zauzeli svoja mjesta u periodnom sustavu.

Na temelju periodičkog zakona i periodičnog sustava D. I. Mendeljejeva brzo se razvilo učenje o strukturi atoma. Otkrila je fizikalno značenje periodnog zakona i objasnila raspored elemenata u periodnom sustavu. Ispravnost učenja o strukturi atoma oduvijek je provjeravana periodičnim zakonom. Evo još jedan primjer. Godine 1921. N. Bohr je pokazao da bi element Z = 72, čije je postojanje predvidio D. I. Mendeljejev 1870. (ekabor), trebao imati atomsku strukturu sličnu atomu cirkonija (Zr - 2. 8. 18. 10 . 2;i Hf - 2. 8. 18. 32. 10. 2), pa ga stoga treba tražiti među cirkonijevim mineralima. Slijedeći taj savjet, 1922. godine mađarski kemičar D. Hevesy i nizozemski znanstvenik D. Coster otkrili su element Z=72 u norveškoj cirkonij rudi, nazvavši ga hafnij (prema latinskom nazivu Kopenhagena, mjesta gdje je element otkriven) . Bio je to najveći trijumf teorije o strukturi atoma: na temelju strukture atoma predviđeno je mjesto elementa u prirodi.

Proučavanje strukture atoma dovelo je do otkrića atomske energije i njezine uporabe za ljudske potrebe. Možemo reći da je periodični zakon primarni izvor svih otkrića kemije i fizike 20. stoljeća. Imao je izuzetnu ulogu u razvoju drugih prirodnih znanosti vezanih uz kemiju.

Periodični zakon i sustav temelj su rješenja suvremenih problema u kemijskoj znanosti i industriji. Uzimajući u obzir periodni sustav kemijskih elemenata D. I. Mendelejeva, u tijeku je rad na dobivanju novih polimernih i poluvodičkih materijala, legura otpornih na toplinu, tvari s određenim svojstvima, za korištenje nuklearne energije, za korištenje utrobe Zemlje i svemira.

Periodni sustav elemenata imao je veliki utjecaj na kasniji razvoj kemije.

Dmitrij Ivanovič Mendeljejev (1834.-1907.)

Ne samo da je to bila prva prirodna klasifikacija kemijskih elemenata, pokazujući da oni tvore skladan sustav i da su međusobno blisko povezani, nego je također postala moćno oruđe za daljnja istraživanja.

U vrijeme kada je Mendeljejev sastavljao svoju tablicu na temelju periodičnog zakona koji je otkrio, mnogi elementi još su bili nepoznati. Stoga je element četvrte periode skandij bio nepoznat. Titan je po atomskoj masi došao nakon kalcija, ali se titan ne bi mogao smjestiti odmah iza kalcija, jer bi spadao u treću skupinu, dok titan tvori viši oksid, a prema ostalim svojstvima treba ga svrstati u četvrtu skupinu. . Dakle, Mendeljejev je preskočio jednu ćeliju, odnosno ostavio slobodan prostor između kalcija i titana. Na istoj su osnovi u četvrtoj periodi ostavljene dvije slobodne ćelije između cinka i arsena, koje sada zauzimaju elementi galij i germanij. U ostalim redovima još ima slobodnih mjesta. Mendeljejev ne samo da je bio uvjeren da moraju postojati još nepoznati elementi koji bi ispunili te prostore, već je i unaprijed predvidio svojstva takvih elemenata na temelju njihovog položaja među ostalim elementima periodnog sustava. Jednom od njih dao je ime ekabor, koji je u budućnosti trebao zauzeti mjesto između kalcija i titana (jer je svojim svojstvima trebao nalikovati boru); druga dva, za koja je u tablici ostalo mjesta između cinka i arsena, nazvana su eka-aluminij i eka-silicij.

Tijekom sljedećih 15 godina, Mendeljejevljeva predviđanja su briljantno potvrđena: otkrivena su sva tri očekivana elementa. Najprije je francuski kemičar Lecoq de Boisbaudran otkrio galij koji ima sva svojstva eka-aluminija; potom je u Švedskoj L. F. Nilsson otkrio skandij koji je imao svojstva ekaborona, da bi konačno nekoliko godina kasnije u Njemačkoj K. A. Winkler otkrio element koji je nazvao germanij, a za koji se pokazalo da je identičan ekasiliciju.

Da bismo procijenili nevjerojatnu točnost Mendelejevljevog predviđanja, usporedimo svojstva eca-silicija koja je on predvidio 1871. sa svojstvima germanija otkrivenog 1886.:

Otkriće galija, skandijuma i germanija bio je najveći trijumf periodičnog zakona.

Periodni sustav također je bio od velike važnosti za utvrđivanje valencije i atomske mase nekih elemenata. Tako se element berilij dugo smatrao analogom aluminija, a njegovom oksidu je dodijeljena formula. Na temelju postotnog sastava i očekivane formule berilijevog oksida, smatra se da je njegova atomska masa 13,5. Periodni sustav je pokazao da u tablici postoji samo jedno mjesto za berilij, naime iznad magnezija, pa njegov oksid mora imati formulu , koja daje atomsku masu berilija jednaku deset. Taj je zaključak ubrzo potvrđen određivanjem atomske mase berilija iz gustoće pare njegova klorida.

Točno I danas, periodični zakon ostaje nit vodilja i vodeći princip kemije. Upravo su na njegovoj osnovi posljednjih desetljeća umjetno stvoreni transuranijevi elementi smješteni u periodnom sustavu nakon urana. Jedan od njih - element broj 101, prvi put dobiven 1955. godine - nazvan je mendelevij u čast velikog ruskog znanstvenika.

Otkriće periodičnog zakona i stvaranje sustava kemijskih elemenata bilo je od velike važnosti ne samo za kemiju, već i za filozofiju, za naše cjelokupno poimanje svijeta. Mendeljejev je pokazao da kemijski elementi tvore skladan sustav koji se temelji na temeljnom zakonu prirode. To je izraz stava materijalističke dijalektike o međusobnoj povezanosti i međuovisnosti prirodnih pojava. Otkrivajući odnos između svojstava kemijskih elemenata i mase njihovih atoma, periodični zakon bio je sjajna potvrda jednog od univerzalnih zakona razvoja prirode - zakona prijelaza količine u kvalitetu.

Kasniji razvoj znanosti omogućio je, na temelju periodičkog zakona, razumijevanje strukture materije mnogo dublje nego što je to bilo moguće za vrijeme Mendeljejeva života.

Teorija strukture atoma razvijena u 20. stoljeću, pak, dala je novo, dublje osvjetljenje periodnom zakonu i periodnom sustavu elemenata. Proročanske riječi Mendeljejeva bile su sjajno potvrđene: "Periodičnom zakonu ne prijeti uništenje, već su obećani samo nadgradnja i razvoj."

Uvod

Periodični zakon D. I. Mendeljejeva je od izuzetnog značaja. Postavio je temelje modernoj kemiji i učinio je jedinstvenom, cjelovitom znanošću. Elementi su se počeli promatrati u odnosu, ovisno o njihovom mjestu u periodnom sustavu. Kao što je N.D. Zelinsky istaknuo, periodički zakon je bio "otkriće međusobne povezanosti svih atoma u svemiru."

Kemija je prestala biti deskriptivna znanost. Otkrićem periodičkog zakona u njemu je postalo moguće znanstveno predviđanje. Postalo je moguće predvidjeti i opisati nove elemente i njihove spojeve... Briljantan primjer za to je predviđanje D. I. Mendeljejeva o postojanju elemenata koji još nisu bili otkriveni u njegovo vrijeme, od kojih je za tri - Ga, Sc i Ge - dao točan opis njihovih svojstava.

Periodni sustav i njegovo značenje za razumijevanje znanstvene slike svijeta

Periodni sustav elemenata D. I. Mendeljejeva, prirodna klasifikacija kemijskih elemenata, koja je tablični (ili drugi grafički) izraz periodični zakon Mendeljejeva. p.s. e. razvio D.I. Mendeljejev godine 1869-1871.

Povijest P. s. e. Pokušaje sistematiziranja kemijskih elemenata činili su razni znanstvenici u Njemačkoj, Francuskoj, Engleskoj i SAD-u od 30-ih godina 19. stoljeća. Mendeljejevljevi prethodnici - I. Döbereiner, I. Dumas, francuski kemičar A. Chancourtois, engl. kemičari W. Odling, J. Newlands i dr. utvrdili su postojanje skupina elemenata sličnih kemijskih svojstava, tzv. "prirodnih skupina" (npr. Döbereinerove "trijade"). Međutim, ovi znanstvenici nisu otišli dalje od utvrđivanja određenih obrazaca unutar grupa. Godine 1864. L. Meyer Na temelju podataka o atomskim težinama predložio je tablicu koja prikazuje omjer atomskih težina za nekoliko karakterističnih skupina elemenata. Meyer nije sa svojeg stola iznosio teoretske poruke.

Prototip znanstvenog P. s. e. pojavila se tablica "Iskustvo sustava elemenata na temelju njihove atomske težine i kemijske sličnosti", koju je sastavio Mendeljejev 1. ožujka 1869. Tijekom sljedeće dvije godine autor je poboljšao ovu tablicu, uveo ideje o grupama, nizovima i periodima elementi; pokušao je procijeniti kapacitet malih i velikih razdoblja, sadržavajući, po njegovom mišljenju, 7 odnosno 17 elemenata. Godine 1870. nazvao je svoj sustav prirodnim, a 1871. - periodičnim. Već tada struktura P. s. e. je u mnogočemu dobila moderan oblik.

Izuzetno važan za evoluciju P. s. e. ideja koju je uveo Mendeljejev o mjestu elementa u sustavu pokazala se istinitom; Položaj elementa određen je periodom i brojevima grupa. Na temelju te ideje Mendeljejev je došao do zaključka da je potrebno promijeniti tada prihvaćene atomske težine nekih elemenata (U, In, Ce i njegovih analoga), što je bila prva praktična primjena atomskih težina. e., a također je prvi put predvidio postojanje i osnovna svojstva nekoliko nepoznatih elemenata, koji su odgovarali praznim ćelijama P. s. e. Klasičan primjer je predviđanje "ekaaluminija" (budući Ga, koji je otkrio P. Lecoq de Boisbaudran 1875. godine), “ekabor” (Sc, otkrio ga je švedski znanstvenik L. Nilson 1879.) i "exasilicon" (Ge, koji je otkrio njemački znanstvenik K. Winkler godine 1886). Osim toga, Mendeljejev je predvidio postojanje analoga mangana (budući Tc i Re), telura (Po), joda (At), cezija (Fr), barija (Ra), tantala (Pa).

p.s. e. nije odmah dobila priznanje kao temeljna znanstvena generalizacija; situacija se bitno promijenila tek nakon otkrića Ga, Sc, Ge i uspostave dvovalentnosti Be (dugo se vremena smatrao trovalentnim). Ipak, P. s. e. u mnogočemu predstavljao empirijsko poopćavanje činjenica, budući da je fizikalno značenje periodičkog zakona bilo nejasno i nije bilo objašnjenja razloga periodičke promjene svojstava elemenata ovisno o porastu atomskih težina. Stoga, do fizičkog potkrepljenja periodičkog zakona i razvoja teorije P. s. e. mnoge činjenice nije bilo moguće objasniti. Stoga je otkriće krajem 19. stoljeća bilo neočekivano. inertni plinovi, za koje se činilo da nema mjesta u P. s. e.; ta je poteškoća otklonjena zahvaljujući uključivanju str. e. samostalna nulta skupina (kasnije VIII a-podskupine). Otkriće mnogih “radio elemenata” početkom 20. stoljeća. dovela je do proturječnosti između potrebe za njihovim smještajem u P. s. e. i njegovu strukturu (za više od 30 takvih elemenata bilo je 7 "upražnjenih" mjesta u šestoj i sedmoj periodi). Ovo je proturječje prevladano kao rezultat otkrića izotopi. Konačno, vrijednost atomske težine (atomske mase) kao parametra koji određuje svojstva elemenata postupno je izgubila na značaju.

Jedan od glavnih razloga nemogućnosti objašnjenja fizikalnog značenja periodičkog zakona i P. s. e. sastojao se u nedostatku teorije strukture atoma. Stoga je najvažnija prekretnica na putu razvoja P. e. Pojavio se planetarni model atoma, koji je predložio E. Rutherford(1911). Na temelju toga je nizozemski znanstvenik A. van den Broek predložio (1913.) da redni broj elementa u P. s. e. (atomski broj Z) brojčano je jednak naboju atomske jezgre (u jedinicama elementarnog naboja). To je eksperimentalno potvrdio G. Moseley(1913-14, vidi Moseleyev zakon). Tako je bilo moguće utvrditi da periodičnost promjena svojstava elemenata ovisi o atomskom broju, a ne o atomskoj težini. Kao rezultat toga, donja granica P. s. određena je na znanstvenoj osnovi. e. (vodik kao element s minimalnim Z = 1); točno je procijenjen broj elemenata između vodika i urana; Utvrđeno je da su “praznine” u P. s. e. odgovaraju nepoznatim elementima sa Z = 43, 61, 72, 75, 85, 87.

Međutim, ostalo je nejasno pitanje točnog broja elemenata rijetkih zemalja, a (što je posebno važno) nisu otkriveni razlozi periodičnih promjena svojstava elemenata ovisno o Z. Ti su razlozi pronađeni tijekom daljnjeg razvoja teorija elemenata rijetkih zemalja. e. na temelju kvantnih koncepata strukture atoma (vidi dolje). Fizikalno opravdanje periodičkog zakona i otkriće fenomena izotonije omogućilo je znanstveno definiranje pojma "atomske mase" ("atomske težine"). Priloženi periodni sustav sadrži suvremene vrijednosti atomskih masa elemenata na ugljikovoj ljestvici u skladu s Međunarodnom tablicom iz 1973. Maseni brojevi najdugovječnijih izotopa radioaktivnih elemenata navedeni su u uglatim zagradama. Umjesto masenih brojeva najstabilnijih izotopa 99 Tc, 226 Ra, 231 Pa i 237 Np, naznačene su atomske mase tih izotopa koje je (1969.) usvojila Međunarodna komisija za atomske težine.

Struktura P. s. e. Moderna (1975) P. str. e. pokriva 106 kemijskih elemenata; od toga su svi transurani (Z = 93-106), kao i elementi sa Z = 43 (Tc), 61 (Pm), 85 (At) i 87 (Fr) dobiveni umjetnim putem. Kroz povijest P. s. e. predložen je veliki broj (nekoliko stotina) opcija za njegov grafički prikaz, uglavnom u obliku tablica; Slike su također poznate u obliku raznih geometrijskih figura (prostornih i planarnih), analitičkih krivulja (na primjer, spirala) itd. Najraširenija su tri oblika P. s. e.: kratko, predložio Mendeljejev i dobio univerzalno priznanje; dugo stubište. Dugi oblik također je razvio Mendeljejev, a u poboljšanom obliku predložio ga je 1905. A. Werner. Oblik ljestvice predložio je engleski znanstvenik T. Bailey (1882.), danski znanstvenik J. Thomsen (1895.), a poboljšao ga je N. Borom(1921.). Svaki od tri oblika ima prednosti i nedostatke. Temeljni princip konstruiranja P. s. e. je podjela svih kemijskih elemenata u skupine i razdoblja. Svaka skupina pak je podijeljena na glavnu (a) i sekundarnu (b) podskupinu. Svaka podskupina sadrži elemente koji imaju slična kemijska svojstva. Elementi A- I b-podskupine u svakoj skupini, u pravilu, pokazuju određenu kemijsku sličnost jedna s drugom, uglavnom u višim oksidacijskim stanjima, koja u pravilu odgovaraju broju skupine. Perioda je skup elemenata koji počinje alkalijskim metalom i završava inertnim plinom (poseban slučaj je prva perioda); Svaki period sadrži strogo definiran broj elemenata. p.s. e. sastoji se od 8 skupina i 7 razdoblja (sedma još nije dovršena).

Specifičnost prve periode je što sadrži samo 2 elementa: H i He. Mjesto H u sustavu je dvosmisleno: budući da pokazuje svojstva zajednička alkalijskim metalima i halogenima, smješten je ili u I a-, odnosno (po mogućnosti) u VII a-podskupina. Helij - prvi predstavnik VII a-podskupine (međutim, dugo su He i svi inertni plinovi bili spojeni u neovisnu nultu skupinu).

Druga perioda (Li - Ne) sadrži 8 elemenata. Počinje s alkalnim metalom Li, čiji je jedini oksidacijski stupanj I. Zatim dolazi Be, metal, oksidacijskog stupnja II. Metalni karakter sljedećeg elementa B je slabo izražen (oksidacijsko stanje III). Sljedeći C je tipičan nemetal i može biti pozitivno ili negativno četverovalentan. Sljedeći N, O, F i Ne su nemetali, a samo za N najviše oksidacijsko stanje V odgovara broju skupine; kisik samo rijetko pokazuje pozitivnu valenciju, a za F je poznato oksidacijsko stanje VI. Perioda završava inertnim plinom Ne.

Treća perioda (Na - Ar) također sadrži 8 elemenata, čija je priroda promjena svojstava uvelike slična onoj uočenoj u drugoj periodi. Međutim, Mg je, za razliku od Be, više metalan, kao i Al u usporedbi s B, iako je Al inherentno amfoteran. Si, P, S, Cl, Ar tipični su nemetali, ali svi (osim Ar) imaju viša oksidacijska stanja jednaka broju skupine. Dakle, u oba perioda, kako Z raste, opaža se slabljenje metalnog i jačanje nemetalnog karaktera elemenata. Mendeljejev je elemente drugog i trećeg razdoblja (male, u njegovoj terminologiji) nazvao tipičnim. Značajno je da su jedni od najzastupljenijih u prirodi, a C, N i O su uz H glavni elementi organske tvari (organogeni). U podskupine su uključeni svi elementi prva tri razdoblja A .

Prema modernoj terminologiji (vidi dolje), elementi ovih razdoblja pripadaju s-elementi (alkalijski i zemnoalkalijski metali) koji čine I a- i II a-podskupine (označene crvenom bojom na tablici boja), i R-elementi (B - Ne, At - Ar) uvršteni u III a- VIII a-podskupine (njihovi simboli su označeni narančastom bojom). Za elemente malih razdoblja s rastućim rednim brojevima prvo se uočava smanjenje atomski radijusi, a zatim, kada se broj elektrona u vanjskoj ljusci atoma već znatno poveća, njihovo međusobno odbijanje dovodi do povećanja atomskih radijusa. Sljedeći maksimum postiže se početkom sljedećeg razdoblja na alkalnom elementu. Približno isti obrazac karakterističan je za ionske radijuse.

Četvrta perioda (K - Kr) sadrži 18 elemenata (prva velika perioda, prema Mendeljejevu). Nakon alkalijskog metala K i zemnoalkalijskog Ca (s-elemenata) dolazi niz od deset tzv prijelazni elementi(Sc - Zn), ili d- elementi (simboli su plave boje) koji su uključeni u podskupine b odgovarajuće skupine P. s. e. Većina prijelaznih elemenata (od kojih su svi metali) pokazuje viša oksidacijska stanja jednaka broju njihove skupine. Izuzetak je trijada Fe - Co - Ni, gdje su posljednja dva elementa maksimalno pozitivno trovalentna, a željezo je pod određenim uvjetima poznato u oksidacijskom stanju VI. Elementi koji počinju od Ga i završavaju s Kr ( R-elementi), pripadaju podskupinama A, a priroda promjene njihovih svojstava ista je kao u odgovarajućim Z intervalima za elemente druge i treće periode. Utvrđeno je da je Kr sposoban tvoriti kemijske spojeve (uglavnom s F), ali njegovo oksidacijsko stanje VIII nije poznato.

Peta perioda (Rb - Xe) konstruirana je slično četvrtoj; također ima umetak od 10 prijelaznih elemenata (Y - Cd), d-elementi. Specifičnosti razdoblja: 1) u trijadi Ru - Rh - Pd samo rutenij pokazuje oksidacijsko stanje VIII; 2) svi elementi podskupine a pokazuju viša oksidacijska stanja jednaka broju skupine, uključujući Xe; 3) I ima slaba metalna svojstva. Dakle, priroda promjene svojstava kako Z raste za elemente četvrte i pete periode je složenija, budući da su metalna svojstva očuvana u velikom rasponu rednih brojeva.

Šesta perioda (Cs - Rn) uključuje 32 elementa. Pored 10 d-elemenata (La, Hf - Hg) sadrži skup od 14 f-elementi, lantanoidi, od Ce do Lu (crni simboli). Elementi od La do Lu su kemijski prilično slični. U kratkom obliku P. s. e. lantanidi su uključeni u okvir La (budući da im je prevladavajuće oksidacijsko stanje III) i napisani su posebnim redom na dnu tablice. Ova tehnika je donekle nezgodna, jer se čini da je 14 elemenata izvan tablice. Dugački i stubasti oblici P. s. nemaju takav nedostatak. e., što dobro odražava specifičnost lantanida u odnosu na integralnu strukturu P. s. e. Značajke perioda: 1) u trijadi Os - Ir - Pt samo osmij pokazuje oksidacijsko stanje VIII; 2) At ima izraženiji (u usporedbi s 1) metalni karakter; 3) Rn bi, očito (njegova kemija je malo proučavana), trebao biti najreaktivniji od inertnih plinova.

Sedma perioda, počevši od Fr (Z = 87), također bi trebala sadržavati 32 elementa, od kojih je do sada poznato 20 (do elementa sa Z = 106). Fr i Ra su elementi I a- i II a-podskupine (s-elementi), Ac - analog elemenata III b-podskupine ( d-element). Sljedećih 14 elemenata, f-elementi (sa Z ​​od 90 do 103) čine obitelj aktinidi. U kratkom obliku P. s. e. zauzimaju Ac ćeliju i upisuju se u poseban red na dnu tablice, kao i lantanoidi, za razliku od kojih ih karakterizira značajna raznolikost oksidacijskih stanja. U tom pogledu, u kemijskom smislu, nizovi lantanida i aktinoida pokazuju primjetne razlike. Proučavanje kemijske prirode elemenata sa Z = 104 i Z = 105 pokazalo je da su ovi elementi analozi hafnija, odnosno tantala, tj. d-elemenata, a treba ih smjestiti u IV b- i V b- podskupine. članovi b-podskupine trebaju biti sljedeći elementi do Z = 112, a zatim će se pojaviti (Z = 113-118) R-elementi (III a-VIll a-podskupine).

Teorija P. s. e. Teorija P. temelji se na e. leži ideja o specifičnim zakonima koji upravljaju konstrukcijom elektroničkih ljuski (slojeva, razina) i podljusaka (ljusaka, podrazina) u atomima kako se Z povećava. Tu je ideju razvio Bohr 1913–21, uzimajući u obzir prirodu promjena svojstava kemijskih elemenata u elektronskom spektru. e. te rezultate proučavanja njihovih atomskih spektara. Bohr je identificirao tri značajne značajke formiranja elektroničkih konfiguracija atoma: 1) punjenje elektroničkih ljuski (osim ljuski koje odgovaraju vrijednostima glavnog kvantni broj n= 1 i 2) ne događa se monotono do njihovog punog kapaciteta, već se prekida pojavom skupova elektrona koji pripadaju ljuskama s velikim vrijednostima n; 2) slične vrste elektroničkih konfiguracija atoma periodički se ponavljaju; 3) granice razdoblja P. s. e. (osim prve i druge) ne podudaraju se s granicama uzastopnih elektronskih ljuski.

Značenje P. s. e. p.s. e. igrao i igra ogromnu ulogu u razvoju prirodnih znanosti. Bilo je to najvažnije postignuće atomsko-molekularne znanosti; omogućilo je davanje moderne definicije pojma "kemijski element" i razjašnjavanje pojmova jednostavnih tvari i spojeva. Obrasci koje je otkrio P. s. e., značajno je utjecao na razvoj teorije strukture atoma, te pridonio objašnjenju fenomena izotonije. HVALA. e. povezana sa strogo znanstvenom formulacijom problema predviđanja u kemiji, koja se očitovala kako u predviđanju postojanja nepoznatih elemenata i njihovih svojstava, tako i u predviđanju novih značajki kemijskog ponašanja već otkrivenih elemenata. p.s. e. - temelj kemije, prvenstveno anorganske; značajno pomaže u rješavanju problema sinteze tvari s unaprijed određenim svojstvima, razvoju novih materijala, posebice poluvodičkih materijala, izboru specifičnih katalizatora za razne kemijske procese itd. p.s. e. ujedno je i znanstvena osnova nastave kemije.

Zaključak

Periodni sustav D. I. Mendeljejeva postao je najvažnija prekretnica u razvoju atomsko-molekularne znanosti. Zahvaljujući njoj, formiran je suvremeni koncept kemijskog elementa, razjašnjene su ideje o jednostavnim tvarima i spojevima.

Prediktivna uloga periodnog sustava, koju je pokazao sam Mendeljejev, u 20. stoljeću očitovala se u procjeni kemijskih svojstava transuranijevih elemenata.

Pojava periodnog sustava otvorila je novu, istinski znanstvenu eru u povijesti kemije i niza srodnih znanosti - umjesto raspršenih podataka o elementima i spojevima pojavio se koherentan sustav, na temelju kojeg je postalo moguće generalizirati, donositi zaključke i predviđati.

periodični zakon Mendeleyjevog atoma

Periodični zakon omogućio je sistematizaciju i generalizaciju ogromne količine znanstvenih informacija u kemiji. Ova se funkcija zakona obično naziva integrativnom. Posebno se jasno očituje u strukturiranju znanstvenog i obrazovnog gradiva iz kemije. Akademik A.E. Fersman rekao je da sustav ujedinjuje svu kemiju unutar jedne prostorne, kronološke, genetske i energetske veze.

Integrativna uloga Periodnog zakona očitovala se i u tome što su neki podaci o elementima, koji su navodno bili izvan općih zakona, provjeravani i razjašnjeni kako od samog autora tako i od njegovih sljedbenika.

To se dogodilo s karakteristikama berilija. Prije Mendeljejevljeva rada, smatran je trovalentnim analogom aluminija zbog njihove takozvane dijagonalne sličnosti. Dakle, u drugom razdoblju postojala su dva trovalentna elementa, a niti jedan dvovalentni. U ovoj fazi, prvo na razini konstrukcija mentalnog modela, Mendeljejev je posumnjao na pogrešku u proučavanju svojstava berilija. Zatim je pronašao rad ruskog kemičara Avdejeva, koji je tvrdio da je berilij dvovalentan i da ima atomsku težinu 9. Avdejevljev rad ostao je nezapažen u znanstvenom svijetu, autor je rano umro, očito nakon što je bio otrovan izuzetno otrovnim spojevima berilija. Rezultati Avdejevljevih istraživanja utemeljeni su u znanosti zahvaljujući Periodičnom zakonu.

Takve promjene i preciziranja vrijednosti i atomskih težina i valencija napravio je Mendeljejev za još devet elemenata (In, V, Th, U, La, Ce i tri druga lantanida). Za još deset elemenata ispravljene su samo atomske težine. I sva ta pojašnjenja naknadno su eksperimentalno potvrđena.

Na isti način, rad Karla Karloviča Klausa pomogao je Mendeljejevu da formira jedinstvenu VIII grupu elemenata, objašnjavajući horizontalne i vertikalne sličnosti u trijadama elemenata:

željezo kobalt nikal

rutenij rodij paladij

osmerokutni iridij platina

Prognostička (prediktivna) funkcija Periodnog zakona dobila je najupečatljiviju potvrdu u otkriću nepoznatih elemenata s rednim brojevima 21, 31 i 32. Njihovo postojanje najprije je bilo predviđeno na intuitivnoj razini, ali s formiranjem sustava Mendeljejev je moći izračunati njihova svojstva s visokim stupnjem točnosti. Dobro poznata priča o otkriću skandijuma, galija i germanija bila je trijumf Mendeljejeva otkrića. F. Engels je napisao: “Nesvjesnom primjenom Hegelovog zakona prijelaza kvantitete u kvalitetu, Mendeljejev je postigao znanstveni pothvat koji se sa sigurnošću može staviti uz bok otkriću Laverriera, koji je izračunao orbitu nepoznatog planeta Neptuna.” Međutim, postoji želja da se raspravlja s klasikom. Prvo, sva Mendeljejevljeva istraživanja, počevši od studentskih godina, sasvim su se svjesno temeljila na Hegelovom zakonu. Drugo, Laverrier je izračunao orbitu Neptuna prema Newtonovim odavno poznatim i dokazanim zakonima, a D. I. Mendeljejev je sva predviđanja napravio na temelju univerzalnog zakona prirode koji je sam otkrio.

Na kraju svog života, Mendeljejev je sa zadovoljstvom primijetio: “Nakon što sam 1871. napisao članak o primjeni periodičkog zakona na određivanje svojstava elemenata koji još nisu otkriveni, nisam mislio da ću doživjeti da opravdam ovu posljedicu periodični zakon, ali stvarnost je odgovorila drugačije. Opisao sam tri elementa: ekaboron, ekaaluminij i ekasilicij, a nepunih 20 godina kasnije imao sam najveću radost vidjeti sva tri otkrivena... L. de Boisbaudrana, Nilssona i Winklera, sa svoje strane, smatram pravim jačačima periodičkog zakon. Bez njih ne bi bio prepoznat u ovoj mjeri u kojoj je sada.” Ukupno je Mendeljejev predvidio dvanaest elemenata.

Mendeljejev je od samog početka isticao da zakon opisuje svojstva ne samo samih kemijskih elemenata, već i mnogih njihovih spojeva, uključujući i dosad nepoznate. Da bismo to potvrdili, dovoljno je navesti sljedeći primjer. Od 1929. godine, kada je akademik P. L. Kapitsa prvi otkrio nemetalnu vodljivost germanija, počeo je razvoj proučavanja poluvodiča u svim zemljama svijeta. Odmah je postalo jasno da elementi s takvim svojstvima zauzimaju glavnu podskupinu skupine IV. S vremenom se došlo do spoznaje da poluvodička svojstva trebaju, u većoj ili manjoj mjeri, posjedovati spojevi elemenata koji se nalaze u periodima jednako udaljenim od ove skupine (na primjer, s općom formulom poput AzB;). To je odmah učinilo potragu za novim praktično važnim poluvodičima ciljanom i predvidljivom. Gotovo sva moderna elektronika temelji se na takvim vezama.

Važno je napomenuti da su predviđanja unutar periodnog sustava napravljena čak i nakon njegovog općeg prihvaćanja. Godine 1913 Moseley je otkrio da se valna duljina X-zraka, koja se prima od antikatoda napravljenih od različitih elemenata, prirodno mijenja ovisno o serijskom broju koji se konvencionalno dodjeljuje elementima u periodnom sustavu. Eksperiment je potvrdio da serijski broj elementa ima izravno fizičko značenje. Tek kasnije su redni brojevi povezani s vrijednošću pozitivnog naboja jezgre. Ali Moseleyev zakon omogućio je odmah eksperimentalno potvrđivanje broja elemenata u razdobljima i istovremeno predviđanje mjesta hafnija (br. 72) i renija (br. 75) koji do tada još nisu bili otkriveni.

Iste Moseleyjeve studije omogućile su uklanjanje ozbiljne "glavobolje" koju su određena odstupanja od točnog niza rastućih atomskih masa elemenata u tablici atomskih masa uzrokovala Mendelejevu. Mendeljejev ih je napravio pod pritiskom kemijskih analogija, dijelom na stručnoj, a dijelom jednostavno na intuitivnoj razini. Na primjer, kobalt je bio ispred nikla u tablici, a jod, s nižom atomskom težinom, slijedio je teži telur. U prirodnim je znanostima odavno poznato da jedna “ružna” činjenica koja ne stane u okvire najljepše teorije može je uništiti. Isto tako, neobjašnjiva odstupanja prijetila su Periodičnom zakonu. Ali Moseley je eksperimentalno dokazao da redni brojevi kobalta (br. 27) i nikla (br. 28) točno odgovaraju njihovom položaju u sustavu. Pokazalo se da ove iznimke samo potvrđuju opće pravilo.

Važno predviđanje dao je 1883. Nikolaj Aleksandrovič Morozov. Za sudjelovanje u pokretu Narodna volja, student kemije Morozov osuđen je na smrt, koja je kasnije zamijenjena doživotnom robijom u samici. U kraljevskim zatvorima proveo je oko trideset godina. Zatvorenik tvrđave Shlisselburg imao je priliku dobiti nešto znanstvene literature o kemiji. Na temelju analize intervala atomskih težina između susjednih skupina elemenata u periodnom sustavu, Morozov je došao do intuitivnog zaključka o mogućnosti postojanja još jedne skupine nepoznatih elemenata s “nultim svojstvima” između skupina halogena i alkalija. metali. Predložio je da ih potražimo u zraku. Štoviše, izrazio je hipotezu o strukturi atoma i na temelju nje pokušao otkriti uzroke periodičnosti u svojstvima elemenata.

Međutim, Morozovljeve hipoteze postale su dostupne za raspravu mnogo kasnije, kada je pušten nakon događaja 1905. Ali do tada su inertni plinovi već bili otkriveni i proučavani.

Dugo je vrijeme činjenica o postojanju inertnih plinova i njihov položaj u periodnom sustavu izazivala ozbiljne kontroverze u kemijskom svijetu. Sam Mendeljejev je neko vrijeme vjerovao da bi se nepoznata jednostavna tvar tipa Nj mogla skrivati ​​pod markom otvorenog argona. Prvu racionalnu pretpostavku o mjestu inertnih plinova iznio je autor njihova otkrića William Ramsay. A 1906. godine Mendeljejev je napisao: “Kada je uspostavljen periodni sustav (18b9), ne samo da argon nije bio poznat, nego nije bilo razloga sumnjati u mogućnost postojanja takvih elemenata. Danas... ti su elementi, u smislu njihove atomske težine, zauzeli točno mjesto između halogena i alkalnih metala.”

Dugo se vremena vodila rasprava: dodijeliti inertne plinove u neovisnu nultu skupinu elemenata ili ih smatrati glavnom podskupinom VIII. Svako gledište ima svoje prednosti i nedostatke.

Na temelju položaja elemenata u periodnom sustavu, teoretski kemičari predvođeni Linusom Paulingom dugo su sumnjali u potpunu kemijsku pasivnost plemenitih plinova, izravno ukazujući na moguću stabilnost njihovih fluorida i oksida. Ali tek je 1962. američki kemičar Neil Bartlett prvi izveo reakciju platina heksafluorida s kisikom pod najobičnijim uvjetima, dobivši ksenon heksafluoroplatinat XePtF^, a zatim i druge plinske spojeve, koji se danas ispravnije nazivaju plemenitim nego inertan.

Periodički zakon zadržava svoju prediktivnu funkciju do danas.

Treba napomenuti da predviđanja nepoznatih članova bilo kojeg skupa mogu biti dvije vrste. Ako se predviđaju svojstva elementa koji se nalazi unutar poznatog niza sličnih, tada se takvo predviđanje naziva interpolacija. Prirodno je pretpostaviti da će ta svojstva biti podvrgnuta istim zakonima kao i svojstva susjednih elemenata. Tako su predviđena svojstva elemenata koji nedostaju unutar periodnog sustava elemenata. Mnogo je teže predvidjeti karakteristike novih članova skupova ako su oni izvan opisanog dijela. Ekstrapolacija - predviđanje vrijednosti funkcije koje su izvan brojnih poznatih obrazaca - uvijek je manje sigurno.

Bio je to problem s kojim su se znanstvenici suočili kada su počeli tražiti elemente izvan poznatih granica sustava. Početkom 20.st. Periodni sustav završavao je uranom (br. 92). Prvi pokušaji dobivanja transuranovih elemenata učinjeni su 1934. godine, kada su Enrico Fermi i Emilio Segre bombardirali uran neutronima. Tako je započeo put prema aktinoidima i transaktinoidima.

Nuklearne reakcije također se koriste za sintezu drugih prethodno nepoznatih elemenata.

Element br. 101, koji su umjetno sintetizirali Eienn Theodor Seaborg i njegovi kolege, nazvan je "mendelevij". Sam Seaborg je rekao ovo: "Posebno je značajno napomenuti da su američki znanstvenici, koji su ga uvijek smatrali pionirom u kemiji, nazvali element 101 u čast velikog ruskog kemičara D.I. Mendelejeva."

Broj novootkrivenih, odnosno umjetno stvorenih elemenata stalno raste. Sinteza najtežih jezgri elemenata s rednim brojevima 113 i 115 provedena je u Ruskom udruženom institutu za nuklearna istraživanja u Dubni bombardiranjem jezgri umjetno dobivenog americija jezgrama teškog izotopa kalcija-48. U tom slučaju pojavljuje se jezgra elementa broj 115 koja se odmah raspada i formira jezgru elementa broj 113. Takvi superteški elementi ne postoje u prirodi, ali nastaju tijekom eksplozije supernove, a mogli bi postojati i tijekom Velikog praska . Njihova istraživanja pomažu razumjeti kako je nastao naš Svemir.

U prirodi se pojavljuje ukupno 39 prirodno prisutnih radioaktivnih izotopa. Različiti se izotopi raspadaju različitim brzinama, koje karakteriziraju poluživoti. Vrijeme poluraspada urana-238 je 4,5 milijardi godina, a za neke druge elemente može biti jednako milijuntim dijelovima sekunde.

Radioaktivni elementi, uzastopno raspadajući se i pretvarajući se jedni u druge, tvore cijele serije. Poznata su tri takva niza: prema početnom elementu, svi članovi niza su spojeni u obitelji urana, aktinouranija i torija. Druga obitelj sastoji se od umjetno proizvedenih radioaktivnih izotopa. U svim obiteljima transformacije se završavaju pojavom neradioaktivnih atoma olova.

Budući da zemljina kora može sadržavati samo izotope čiji su poluživoti razmjerni starosti Zemlje, možemo pretpostaviti da su tijekom milijardi godina njezine povijesti postojali i kratkotrajni izotopi koji su sada doslovno izumrli. To je vjerojatno uključivalo teški izotop kalij-40. Kao rezultat njegovog potpunog raspada, tabelarna vrijednost atomske mase kalija danas iznosi 39,102, pa je po masi inferioran elementu br. 18 argonu (39,948). To objašnjava iznimke u dosljednom porastu atomskih masa elemenata u periodnom sustavu.

Akademik V. I. Goldanski, u govoru posvećenom sjećanju na Mendeljejeva, istaknuo je "temeljnu ulogu koju Mendeljejevljevi radovi igraju čak iu potpuno novim područjima kemije, koja su nastala desetljećima nakon smrti briljantnog tvorca periodnog sustava."

Znanost je povijest i skladište mudrosti i iskustva stoljeća, njihova racionalna kontemplacija i provjerena prosudba.

D. I. Mendeljejev

Rijetko se događa da se znanstveno otkriće pokaže kao nešto sasvim neočekivano, gotovo uvijek se očekuje:

Međutim, budućim generacijama, koje koriste provjerene odgovore na sva pitanja, često je teško procijeniti koliko je to teškoća koštalo njihove prethodnike.

C. Darwin

Svaka od znanosti o svijetu oko nas ima za predmet proučavanja specifične oblike kretanja materije. Prevladavajuće ideje razmatraju ove oblike kretanja prema rastućoj složenosti:

mehaničko - fizikalno - kemijsko - biološko - društveno. Svaki od sljedećih oblika ne odbacuje prethodne, već ih uključuje.

Nije slučajno da je G. T. Seaborg na proslavi stote obljetnice otkrića Periodnog zakona svoj referat posvetio najnovijim dostignućima kemije. U njemu je visoko cijenio nevjerojatna postignuća ruskog znanstvenika: “Kada se razmatra evolucija periodnog sustava od vremena Mendeljejeva, najupečatljivija stvar je da je on uspio stvoriti periodni sustav elemenata, iako Mendeljejev nije svjestan takvih danas općeprihvaćenih koncepata kao što su nuklearna struktura i izotopi, odnos atomskih brojeva s valencijom, elektronska priroda atoma, periodičnost kemijskih svojstava objašnjena elektronskom strukturom i, konačno, radioaktivnost.”

Mogu se navesti riječi akademika A.E. Fersmana, koji je skrenuo pozornost na budućnost: „Nove teorije, briljantne generalizacije će se pojaviti i umrijeti. Nove ideje zamijenit će naše već zastarjele koncepte atoma i elektrona. Najveća otkrića i eksperimenti poništit će prošlost i otvoriti današnje horizonte nevjerojatne novosti i širine - sve će to doći i proći, ali Mendeljejevljev periodični zakon uvijek će živjeti i voditi potragu.”