Periodni sustav elemenata imao je veliki utjecaj na kasniji razvoj kemije. Ne samo da je to bila prva prirodna klasifikacija kemijskih elemenata, koja je pokazala da oni tvore skladan sustav i da su u bliskoj međusobnoj vezi, već je bila i moćan alat 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 period 4 element skandij bio nepoznat. U smislu atomske mase, Ti je došao nakon Ca, ali Ti se nije mogao smjestiti odmah nakon Ca, jer spadao bi u 3. skupinu, ali zbog svojstava Ti treba ga svrstati u 4. skupinu. Stoga je Mendeljejev propustio jednu ćeliju. Na istoj su osnovi u razdoblju 4 ostavljene dvije slobodne ćelije između Zn i As. U ostalim redovima još ima slobodnih mjesta. Mendeljejev nije bio samo uvjeren da moraju postojati još uvijek nepoznati elementi koji bi popunili ta mjesta, ali i unaprijed predvidjeti svojstva takvih elemenata, na temelju njihovog položaja među ostalim elementima periodnog sustava. Ti su elementi dobili i nazive ekaboron (jer je svojim svojstvima trebao podsjećati na bor), ekaaluminij, ekasilicij...

Tijekom sljedećih 15 godina, Mendelejevljeva predviđanja su briljantno potvrđena; sva tri očekivana elementa bila su otvorena. Prvi je francuski kemičar Lecoq de Boisbaudran otkrio galij koji ima sva svojstva eka-aluminija. Nakon toga, u Švedskoj L.F. Nilson je otkrio skandij, i konačno, nekoliko godina kasnije u Njemačkoj, K.A. Winkler je otkrio element koji je nazvao germanij, a za koji se pokazalo da je identičan eaksilaciji...
Otkriće Ga, Sc, Ge bio je najveći trijumf periodičnog zakona. Periodni sustav također je bio od velike važnosti za utvrđivanje valencije i atomske mase nekih elemenata. Isto tako, periodni sustav je dao poticaj za korekciju atomskih masa nekih elemenata. Na primjer, Cs je prije bila dodijeljena atomska masa od 123,4. Mendeljejev je, slažući elemente u tablicu, utvrdio da bi Cs prema svojim svojstvima trebao biti u glavnoj podskupini prve skupine ispod Rb i stoga će imati atomsku masu od oko 130. Suvremene definicije pokazuju da atomska masa Cs je 132.9054..
I danas, periodični zakon ostaje zvijezda vodilja kemije. Na njegovoj osnovi umjetno su stvoreni transuranski elementi. Jedan od njih, element broj 101, prvi put dobiven 1955. godine, nazvan je mendelevij u čast velikog ruskog znanstvenika.
Kasniji razvoj znanosti omogućio je, na temelju periodičnog zakona, mnogo dublje razumijevanje strukture materije, nego je to bilo moguće za vrijeme Mendeljejeva života.
Proročanske riječi Mendeljejeva bile su sjajno potvrđene: "Periodičnom zakonu ne prijeti uništenje, već su obećani samo nadgradnja i razvoj."

Preduvjet za otkriće Periodnog zakona bile su odluke međunarodnog kongresa kemičara u gradu Karlsruheu 1860. godine, kada je konačno utemeljena atomsko-molekularna znanost i prve jedinstvene definicije pojmova molekule i atoma, kao i kao atomska težina, koju sada nazivamo relativnom atomskom masom, poduzeti su.

D. I. Mendeljejev se u svom otkriću oslanjao na jasno formulirana polazišta:

Zajedničko nepromjenjivo svojstvo atoma svih kemijskih elemenata je njihova atomska masa;

Svojstva elemenata ovise o njihovim atomskim masama;

Oblik ove ovisnosti je periodičan.

Preduvjeti o kojima smo govorili mogu se nazvati objektivnima, odnosno neovisnima o osobnosti znanstvenika, jer su određeni povijesnim razvojem kemije kao znanosti.

III. Periodni zakon i periodni sustav kemijskih elemenata.

Mendeljejevljevo otkriće periodnog zakona.

Prvu verziju periodnog sustava elemenata objavio je D. I. Mendeljejev 1869. godine - mnogo prije nego što je proučavana struktura atoma. U to je vrijeme Mendeljejev predavao kemiju na Sveučilištu u St. Petersburgu. Pripremajući se za predavanja i prikupljajući materijal za svoj udžbenik "Osnove kemije", D. I. Mendelejev je razmišljao o tome kako sistematizirati materijal na takav način da informacije o kemijskim 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 kemičara 1860. godine, na kojem je sudjelovao i D. I. Mendeljejev, problem ispravnog određivanja atomskih težina stalno je bio u središtu pozornosti mnogih vodećih svjetskih kemičara, pa tako i D. I. Mendeljejeva.Rasporedivši 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.

Gornja formulacija uopće nije u suprotnosti s modernom, u kojoj je koncept "atomske težine" zamijenjen konceptom "nuklearnog naboja". Jezgra se sastoji od protona i neutrona. Broj protona i neutrona u jezgri većine elemenata približno je isti, pa atomska težina raste približno na isti način kao što se povećava broj protona u jezgri (nuklearni naboj Z).

Temeljna novost Periodnog zakona 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.

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. Naprotiv, D. I. Mendeljejev je najvažnijim dijelom svog periodnog sustava smatrao one ćelije koje su još bile prazne. To je omogućilo predviđanje postojanja još nepoznatih elemenata.

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.

Duboko poznavanje kemijskih svojstava raznih elemenata omogućilo je Mendeljejevu ne samo da ukaže na elemente koji još nisu bili otkriveni, već i da točno predvidi njihova svojstva! D. I. Mendeljejev je točno predvidio svojstva elementa koji je nazvao "eka-silicij". 16 godina kasnije ovaj je element doista otkrio njemački kemičar Winkler i nazvao ga germanij.

Usporedba svojstava koja je predvidio D. I. Mendeljejev za još neotkriveni element "eka-silicij" sa svojstvima elementa germanija (Ge). U modernom periodnom sustavu, germanij zauzima mjesto "eka-silicija".

Vlasništvo

Predvidio D. I. Mendeljejev za "eka-silicij" 1870

Definirano za germanij Ge, otkriven 1886

Boja, izgled

smeđa

svijetlosmeđa

Atomska težina

72,59

Gustoća (g/cm3)

5,5

5,35

Formula oksida

XO2

GeO2

Kloridna formula

XCl4

GeCl4

Gustoća klorida (g/cm3)

1,9

1,84

Na isti način, svojstva "eka-aluminija" (elementa galij Ga, otkriven 1875.) i "eka-bora" (elementa skandij Sc, otkriven 1879.) sjajno je potvrdio D. I. Mendeljejev.

Nakon toga je znanstvenicima diljem svijeta postalo jasno da periodni sustav D. I. Mendeljejeva ne sistematizira samo elemente, već je grafički izraz temeljnog zakona prirode - periodnog zakona.

Struktura periodnog sustava.

Na temelju periodičnog zakona D.I. Mendeljejev je stvorio periodni sustav kemijskih elemenata koji se sastojao od 7 razdoblja i 8 skupina (kratkoperiodična verzija tablice). Trenutno se češće koristi dugoperiodična verzija periodnog sustava (7 perioda, 8 grupa, elementi lantanidi i aktinidi prikazani su zasebno).

Točke su vodoravni redovi tablice, dijele se na male i velike. U malim razdobljima postoje 2 elementa (1. razdoblje) ili 8 elemenata (2., 3. razdoblje), u velikim razdobljima - 18 elemenata (4., 5. razdoblje) ili 32 elementa (6., 5. razdoblje) 7. razdoblje). Svaka perioda počinje s tipičnim metalom, a završava s nemetalom (halogenom) i plemenitim plinom.

Grupe su okomiti nizovi elemenata, numerirani su rimskim brojevima od I do VIII i ruskim slovima A i B. Kratkoperiodična verzija periodnog sustava uključivala je podskupine elemenata (glavne i sekundarne).

Podskupina je skup elemenata koji su bezuvjetni kemijski analozi; često elementi podskupine imaju najviše oksidacijsko stanje koje odgovara broju skupine.

U A-skupinama kemijska svojstva elemenata mogu varirati u širokom rasponu od nemetalnih do metalnih (npr. u glavnoj podskupini V. skupine dušik je nemetal, a bizmut je metal).

U periodnom sustavu tipični metali nalaze se u skupini IA (Li-Fr), IIA (Mg-Ra) i IIIA (In, Tl). Nemetali se nalaze u skupinama VIIA (F-Al), VIA (O-Te), VA (N-As), IVA (C, Si) i IIIA (B). Neki elementi A-skupina (berilij Be, aluminij Al, germanij Ge, antimon Sb, polonij Po i drugi), kao i mnogi elementi B-skupina pokazuju i metalna i nemetalna svojstva (fenomen amfoternosti).

Za neke skupine koriste se nazivi skupina: IA (Li-Fr) - alkalijski metali, IIA (Ca-Ra) - zemnoalkalijski metali, VIA (O-Po) - halkogeni, VIIA (F-At) - halogeni, VIIIA ( He-Rn ) - plemeniti plinovi. Oblik periodnog sustava koji je predložio D.I. Mendeljejev, nazvan je kratkoperiodični ili klasični. Trenutno se više koristi drugi oblik periodnog sustava - dugoperiodični.

Periodični zakon D.I. Mendeljejev i periodni sustav kemijskih elemenata postali su osnova moderne kemije. Relativne atomske mase dane su prema Međunarodnoj tablici iz 1983. godine. Za elemente 104-108, maseni brojevi najdugovječnijih izotopa dani su u uglatim zagradama. Nazivi i simboli elemenata navedeni u zagradama nisu općenito prihvaćeni.

IV Periodni zakon i građa atoma.

Osnovni podaci o građi atoma.

Krajem 19. i početkom 20. stoljeća fizičari su dokazali da je atom složena čestica te da se sastoji od jednostavnijih (elementarnih) čestica. Otkriveni su:

katodne zrake (engleski fizičar J. J. Thomson, 1897.), čije se čestice nazivaju elektroni e− (nose jedan negativan naboj);

prirodna radioaktivnost elemenata (francuski znanstvenici - radiokemičari A. Becquerel i M. Sklodowska-Curie, fizičar Pierre Curie, 1896.) i postojanje α-čestica (jezgre helija 4He2+);

prisutnost pozitivno nabijene jezgre u središtu atoma (engleski fizičar i radiokemičar E. Rutherford, 1911.);

umjetno pretvaranje jednog elementa u drugi, npr. dušika u kisik (E. Rutherford, 1919). Iz jezgre atoma jednog elementa (dušika - u Rutherfordovom pokusu), nakon sudara s α-česticom, jezgre atoma drugog elementa (kisika) i nove čestice koja nosi jedinični pozitivni naboj i naziva se proton ( p+, 1H jezgra).

prisutnost u jezgri atoma električki neutralnih čestica - neutrona n0 (engleski fizičar J. Chadwick, 1932).

Kao rezultat istraživanja utvrđeno je da atom svakog elementa (osim 1H) sadrži protone, neutrone i elektrone, pri čemu su protoni i neutroni koncentrirani u jezgri atoma, a elektroni na njenoj periferiji (u elektronskoj ljusci) .

Broj protona u jezgri jednak je broju elektrona u ljusci atoma i odgovara rednom broju ovog elementa u periodnom sustavu elemenata.

Elektronska ljuska atoma je složen sustav. Podijeljen je na podljuske s različitim energijama (energetskim razinama); razine se pak dijele na podrazine, a podrazine uključuju atomske orbitale, koje se mogu razlikovati po obliku i veličini (označavaju se slovima s, p, d, f itd.).

Dakle, glavna karakteristika atoma nije atomska masa, već veličina pozitivnog naboja jezgre. Ovo je općenitija i točnija karakteristika atoma, a time i elementa. Sva svojstva elementa i njegov položaj u periodnom sustavu ovise o veličini pozitivnog naboja atomske jezgre. Dakle, atomski broj kemijskog elementa numerički se podudara s nabojem jezgre njegovog atoma. Periodni sustav elemenata je grafički prikaz periodnog zakona i odražava strukturu atoma elemenata.

Teorija strukture atoma objašnjava periodičke promjene svojstava elemenata. Povećanje pozitivnog naboja atomskih jezgri od 1 do 110 dovodi do periodičkog ponavljanja strukturnih elemenata vanjske energetske razine u atomima. A budući da svojstva elemenata uglavnom ovise o broju elektrona na vanjskoj razini, ona se također periodički ponavljaju. Ovo je fizičko značenje periodičkog zakona.

Svaka perioda u periodnom sustavu počinje elementima čiji atomi na vanjskoj razini imaju jedan s-elektron (nepotpune vanjske razine) i stoga pokazuju slična svojstva - lako odustaju od valentnih elektrona, što određuje njihov metalni karakter. To su alkalijski metali - Li, Na, K, Rb, Cs.

Perioda završava elementima čiji atomi na vanjskoj razini sadrže 2 (s2) elektrona (u prvoj periodi) ili 8 (s2p6) elektrona (u svim sljedećim periodama), odnosno imaju završenu vanjsku razinu. To su plemeniti plinovi He, Ne, Ar, Kr, Xe, koji imaju inertna svojstva.

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.

6. Periodni zakon i periodni sustav D.I. Mendeljejev Struktura periodnog sustava (perioda, grupa, podskupina). Značenje periodnog zakona i periodnog sustava.

Periodički pravo D.I. Mendeljejev:Svojstva jednostavnih tijela, te oblici i svojstva složenihrazlike elemenata povremeno ovise ovrijednosti atomskih težina elemenata (Svojstva elemenata periodički ovise o naboju atoma njihovih jezgri).

Periodni sustav elemenata. Nizove elemenata unutar kojih se svojstva sekvencijalno mijenjaju, kao što je niz od osam elemenata od litija do neona ili od natrija do argona, Mendeljejev je nazvao periodima. Ako te dvije periode napišemo jednu ispod druge tako da je natrij ispod litija, a argon ispod neona, dobit ćemo sljedeći raspored elemenata:

S ovim rasporedom, okomiti stupci sadrže elemente koji su slični po svojstvima i imaju istu valenciju, na primjer, litij i natrij, berilij i magnezij itd.

Podijelivši sve elemente u periode i smjestivši jednu periodu ispod druge tako da se elementi slični po svojstvima i vrsti formiranih spojeva nalaze jedni ispod drugih, Mendeljejev je sastavio tablicu koju je nazvao periodni sustav elemenata po grupama i serijama.

Značenje periodnog sustavaMi. Periodni sustav elemenata imao je veliki utjecaj na kasniji razvoj kemije. Ne samo da je to bila prva prirodna klasifikacija kemijskih elemenata, koja je pokazala da oni tvore skladan sustav i da su u bliskoj međusobnoj vezi, već je bila i moćan alat za daljnja istraživanja.

7. Periodične promjene svojstava kemijskih elemenata. Atomski i ionski radijusi. Energija ionizacije. Elektronski afinitet. Elektronegativnost.

Ovisnost atomskih radijusa o naboju jezgre atoma Z je periodična. Unutar jednog razdoblja, kako Z raste, postoji tendencija smanjenja veličine atoma, što se posebno jasno uočava u kratkim razdobljima

S početkom izgradnje novog elektroničkog sloja, udaljenijeg od jezgre, tj. tijekom prijelaza u sljedeću periodu, povećavaju se atomski radijusi (usporedi npr. radijuse atoma fluora i natrija). Kao rezultat toga, unutar podskupine, s povećanjem nuklearnog naboja, povećavaju se veličine atoma.

Gubitak atoma elektrona dovodi do smanjenja njegove efektivne veličine, a dodavanje viška elektrona dovodi do povećanja. Stoga je polumjer pozitivno nabijenog iona (kationa) uvijek manji, a polumjer negativno nabijenog neiona (aniona) uvijek je veći od polumjera odgovarajućeg električki neutralnog atoma.

Unutar jedne podskupine radijusi iona istog naboja rastu s povećanjem nuklearnog naboja.Ovaj obrazac se objašnjava povećanjem broja elektronskih slojeva i sve većom udaljenošću vanjskih elektrona od jezgre.

Najkarakterističnije kemijsko svojstvo metala je sposobnost njihovih atoma da lako odustanu od vanjskih elektrona i transformiraju se u pozitivno nabijene ione, dok su nemetali, naprotiv, karakterizirani sposobnošću dodavanja elektrona kako bi se formirali negativni ioni. Za uklanjanje elektrona iz atoma i transformaciju potonjeg u pozitivni ion, potrebno je potrošiti nešto energije, koja se naziva energija ionizacije.

Energija ionizacije može se odrediti bombardiranjem atoma elektronima ubrzanim u električnom polju. Najniži napon polja pri kojem brzina elektrona postaje dovoljna za ionizaciju atoma naziva se potencijal ionizacije atoma danog elementa i izražava se u voltima. Uz utrošak dovoljne energije atomu se mogu ukloniti dva, tri ili više elektrona. Stoga se govori o prvom ionizacijskom potencijalu (energija otkidanja prvog elektrona iz atoma) i drugom ionizacijskom potencijalu (energija otklanjanja drugog elektrona)

Kao što je gore navedeno, atomi mogu ne samo donirati, već i dobiti elektrone. Energija koja se oslobađa kada se elektron veže za slobodni atom naziva se afinitet atoma prema elektronu. Elektronski afinitet, kao i energija ionizacije, obično se izražava u elektronvoltima. Dakle, afinitet atoma vodika prema elektronu je 0,75 eV, kisik - 1,47 eV, fluor - 3,52 eV.

Elektronski afiniteti metalnih atoma obično su blizu nule ili negativni; Iz ovoga slijedi da je za atome većine metala dodavanje elektrona energetski nepovoljno. Elektronski afinitet atoma nemetala uvijek je pozitivan i to je veći što je nemetal bliži plemenitom plinu u periodnom sustavu; to ukazuje na povećanje nemetalnih svojstava kako se približava kraj razdoblja.

Mogućnost znanstvenog predviđanja nepoznatih elemenata postala je stvarnost tek nakon otkrića periodnog zakona i periodnog sustava elemenata. D. I. Mendeljejev je predvidio postojanje 11 novi elementi: ekabor, ekasilicij, ekaaluminij itd. “Koordinate” elementa u periodnom sustavu (redni broj, grupa i period) omogućile su okvirno predviđanje atomske mase, kao i najvažnija svojstva predviđenog elementa. Točnost ovih predviđanja se posebno povećala kada je predviđeni element bio okružen poznatim i dovoljno proučenim elementima.

Zahvaljujući tome 1875. u Francuskoj L. de Boisbaudran otkrio je galij (eka-aluminij); 1879. L. Nilsson (Švedska) otkrio skandij (ekabor); 1886. u Njemačkoj je K. Winkler otkrio germanij (exasilicon).

Što se tiče neotkrivenih elemenata devetog i desetog reda, izjave D. I. Mendeljejeva bile su opreznije, jer su njihova svojstva bila vrlo slabo proučena. Dakle, nakon bizmuta, na kojem je završila šesta perioda, ostale su dvije crtice. Jedan je odgovarao analogu telura, drugi je pripadao nepoznatom teškom halogenu. U sedmom razdoblju bila su poznata samo dva elementa – torij i uran. D. I. Mendeljejev ostavio je nekoliko ćelija s crticama, koje su trebale pripadati elementima prve, druge i treće skupine koji prethode toriju. Između torija i urana ostavljena je prazna ćelija. Iza urana ostalo je pet praznih mjesta, t.j. Gotovo 100 godina predviđali su se transuranijevi elementi.

Kako bismo potvrdili točnost predviđanja D. I. Mendeljejeva u vezi s elementima devetog i desetog reda, možemo dati primjer s polonijem (redni broj 84). Predviđajući svojstva elementa s rednim brojem 84, D. I. Mendeljejev ga je označio kao analog telurija i nazvao ga dvitelurij. Za ovaj element pretpostavio je atomsku masu 212 i sposobnost stvaranja oksida tipa EO e. Ovaj element trebao bi imati gustoću od 9,3 g/cm 3 i biti topljivi, kristalni i nisko hlapljivi sivi metal. Polonij, koji je u čistom obliku dobiven tek 1946. godine, mekan je, topljiv metal srebrne boje gustoće 9,3 g/cm 3 . Njegova su svojstva vrlo slična teluru.

Periodični zakon D. I. Mendeljejeva, kao jedan od najvažnijih zakona prirode, od iznimne je važnosti. Odražavajući prirodni odnos koji postoji među elementima, stupnjeve razvoja materije od jednostavnog do složenog, ovaj je zakon označio početak moderne kemije. Njegovim otkrićem kemija je prestala biti deskriptivna znanost.

Periodični zakon i sustav elemenata D. I. Mendeljejeva jedna su od pouzdanih metoda razumijevanja svijeta. Budući da su elementi ujedinjeni zajedničkim svojstvima ili strukturom, to ukazuje na obrasce međusobne povezanosti i međuovisnosti pojava.

Svi elementi zajedno čine jednu liniju kontinuiranog razvoja od najjednostavnijeg vodika do 118. elementa. Taj je obrazac prvi uočio D. I. Mendeljejev, koji je uspio predvidjeti postojanje novih elemenata, čime je pokazao kontinuitet razvoja materije.

Uspoređujući svojstva elemenata i njihovih spojeva unutar skupina, lako se može otkriti očitovanje zakona o prijelazu kvantitativnih promjena u kvalitativne. Dakle, unutar bilo kojeg perioda postoji prijelaz iz tipičnog metala u tipični nemetal (halogen), ali prijelaz iz halogena u prvi element sljedećeg perioda (alkalijski metal) prati pojava oštrih svojstava nasuprot ovom halogenu. Otkriće D. I. Mendeljejeva postavilo je točne i pouzdane temelje za teoriju strukture atoma, imajući ogroman utjecaj na razvoj cjelokupnog modernog znanja o prirodi materije.

Rad D. I. Mendeljejeva na stvaranju periodnog sustava postavio je temelje za znanstveno utemeljenu metodu ciljanog traženja novih kemijskih elemenata. Primjeri uključuju brojne uspjehe moderne nuklearne fizike. Tijekom proteklih pola stoljeća sintetizirani su elementi s rednim brojevima 102-118. Proučavanje njihovih svojstava, kao i njihova proizvodnja, bilo bi nemoguće bez poznavanja obrazaca odnosa između kemijskih elemenata.

Dokaz takve tvrdnje je rezultate istraživanje sinteze elemenata 114, 116, 118.

Izotop 114. elementa dobiven je interakcijom plutonija s izotopom 48 Ca, a 116. interakcijom kurija s izotopom 48 Ca:

Stabilnost nastalih izotopa je toliko visoka da oni ne fisiraju spontano, već doživljavaju alfa raspad, tj. fisija jezgre uz istovremenu emisiju alfa čestica.

Dobiveni eksperimentalni podaci u potpunosti potvrđuju teoretske proračune: kako se javljaju uzastopni alfa raspadi, nastaju jezgre 112. i 110. elementa, nakon čega počinje spontana fisija:

Uspoređujući svojstva elemenata, uvjeravamo se da su oni međusobno povezani zajedničkim strukturnim značajkama. Dakle, usporedbom strukture vanjske i predvanjske elektronske ljuske moguće je s velikom točnošću predvidjeti sve vrste spojeva karakteristične za određeni element. Takav jasan odnos vrlo dobro ilustrira primjer 104. elementa – rutherfordium. Kemičari su predvidjeli da ako je ovaj element analog hafnija (72 Hf), tada bi njegov tetraklorid trebao imati približno ista svojstva kao HfCl 4. Eksperimentalna kemijska istraživanja potvrdila su ne samo predviđanja kemičara, već i otkriće novog superteškog elementa 1(M Rf. Ista analogija može se vidjeti u svojstvima - Os (Z = 76) i Ds (Z = 110) - oba elementi tvore hlapljive okside tipa R0 4. Sve to govori o očitovanje zakona međusobnog odnosa i međuovisnosti pojava.

Usporedba svojstava elemenata unutar grupa i perioda, te njihova usporedba sa strukturom atoma ukazuje na zakonitost prijelaz iz kvantitete u kvalitetu. Prijelaz kvantitativnih promjena u kvalitativne moguć je samo krozporicanje poricanja. Unutar razdoblja, kako se nuklearni naboj povećava, dolazi do prijelaza iz alkalijskog metala u plemeniti plin. Sljedeće razdoblje ponovno počinje s alkalijskim metalom - elementom koji potpuno negira svojstva plemenitog plina koji mu prethodi (primjerice, He i Li; Ne i Na; Ar i Kr itd.).

U svakoj periodi, naboj jezgre sljedećeg elementa povećava se za jedan u odnosu na prethodni. Taj se proces promatra od vodika 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.

Također treba napomenuti da je otkriće periodičkog zakona početak temeljnih istraživanja svojstava materije.

Prema Nielsu Bohru, periodni sustav je “zvijezda vodilja za istraživanja u poljima kemije, fizike, mineralogije i tehnologije”.

• Elementi 112, 114, 116, 118 dobiveni su u 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 znanosti Yu.C.Oganesyan.