itthon » Kizsákmányolás » A periódusos rendszer periodikus törvényének jelentése. A periódusos rendszer és a D periodikus törvény jelentése

A periódusos rendszer periodikus törvényének jelentése. A periódusos rendszer és a D periodikus törvény jelentése

1869-ben D. I. Mengyelejev egyszerű anyagok és vegyületek tulajdonságainak elemzése alapján megfogalmazta a periódusos törvényt: "Az egyszerű testek és az elemek vegyületeinek tulajdonságai periodikusan függnek az elemek atomtömegének nagyságától." A periódusos törvény alapján összeállították a periódusos elemrendszert. Ebben hasonló tulajdonságú elemeket vontak össze függőleges csoportoszlopokba. Egyes esetekben az elemek periódusos rendszerbe helyezésekor meg kellett szakítani a növekvő atomtömegek sorrendjét a tulajdonságok ismétlődésének periodicitásának megőrzése érdekében. Például szükség volt a tellúr és a jód, valamint az argon és a kálium „cseréjére”. Ennek az az oka, hogy Mengyelejev akkor javasolta a periodikus törvényt, amikor még semmit sem lehetett tudni az atom szerkezetéről. Miután a 20. században javasolták az atom bolygómodelljét, a periodikus törvény a következőképpen fogalmazódik meg:

"A kémiai elemek és vegyületek tulajdonságai periodikusan függnek az atommagok töltésétől."

Az atommag töltése megegyezik az elem számával a periódusos rendszerben és az elektronok számával az atom elektronhéjában. Ez a megfogalmazás megmagyarázta a Periodikus Törvény "megsértését". A periódusos rendszerben a periódusszám megegyezik az atom elektronszintjeinek számával, a fő alcsoportok elemeinek csoportszáma a külső szinten lévő elektronok számával.

A periodikus törvény tudományos jelentősége. A periodikus törvény lehetővé tette a kémiai elemek és vegyületeik tulajdonságainak rendszerezését. Mengyelejev a periódusos rendszer összeállításakor sok fel nem fedezett elem létezését jósolta, üres cellákat hagyva számukra, és megjósolta a feltáratlan elemek számos olyan tulajdonságát, amelyek elősegítették a felfedezést, ezek közül az első négy évvel később következett.

De Mengyelejev nagy érdeme nem csak az új dolgok felfedezésében rejlik.

Mengyelejev felfedezte a természet új törvényét. Az elkülönülő, nem összekapcsolt anyagok helyett a tudomány egyetlen harmonikus rendszerrel állt szemben, amely az Univerzum minden elemét egyetlen egésszé egyesítette; az atomokat a következőképpen kezdték tekinteni:

1. szervesen kapcsolódnak egymáshoz egy közös mintával,

2. az atomtömeg mennyiségi változásainak kémiai anyaguk minőségi változásaiba való átmenetének kimutatása. egyéniségek,

3. jelezve, hogy az ellenkezője fémes. és nem fémes. Az atomok tulajdonságai nem abszolút, mint korábban gondolták, hanem csak relatív jellegűek.

24. A szerkezeti elméletek megjelenése a szerves kémia fejlődési folyamatában. Az atommolekuláris tudomány, mint a szerkezetelméletek elméleti alapja.

Szerves kémia. Az egész 18. században. Az organizmusok és anyagok kémiai kapcsolatainak kérdésében a tudósokat a vitalizmus doktrínája vezérelte - egy olyan doktrína, amely az életet különleges jelenségnek tekintette, amely nem az univerzum törvényeinek, hanem különleges életerők hatásának van kitéve. Ezt a nézetet sok 19. századi tudós örökölte, bár alapjai már 1777-ben megrendültek, amikor Lavoisier azt javasolta, hogy a légzés az égéshez hasonló folyamat.

Friedrich Wöhler (1800–1882) német kémikus 1828-ban ammónium-cianát hevítésével (ezt a vegyületet feltétel nélkül a szervetlen anyagok közé sorolták) karbamidot, az emberek és állatok hulladéktermékét nyert. 1845-ben Adolf Kolbe, Wöhler tanítványa ecetsavat szintetizált a szénből, hidrogénből és oxigénből. Az 1850-es években Pierre Berthelot francia vegyész szisztematikus munkát kezdett szerves vegyületek szintézisén, és metil- és etil-alkoholokat, metánt, benzolt és acetilént nyert. A természetes szerves vegyületek szisztematikus vizsgálata kimutatta, hogy mindegyik tartalmaz egy vagy több szénatomot, és sok hidrogénatomot tartalmaz. Típuselmélet. A hatalmas számú összetett széntartalmú vegyület felfedezése és izolálása felvetette molekuláik összetételének kérdését, és a meglévő osztályozási rendszer felülvizsgálatának szükségességét vonta maga után. Az 1840-es évekre a vegyész tudósok rájöttek, hogy Berzelius dualista elképzelései csak a szervetlen sókra vonatkoznak. 1853-ban kísérletet tettek az összes szerves vegyület típus szerinti osztályozására. Egy általánosított "típuselméletet" javasolt egy francia kémikus Charles Frederic Gerard, akik úgy vélték, hogy a különböző atomcsoportok kombinációját nem ezeknek a csoportoknak az elektromos töltése, hanem sajátos kémiai tulajdonságai határozzák meg.

Szerkezeti kémia. 1857-ben Kekule a vegyértékelmélet alapján (a vegyérték azon hidrogénatomok számát jelenti, amelyek egy adott elem egy atomjával egyesülnek) azt javasolta, hogy a szén négy vegyértékű, ezért kapcsolódhat négy másik atommal, hosszú láncokat képezve. egyenes vagy elágazó. Ezért a szerves molekulákat nem gyökök kombinációi formájában kezdték ábrázolni, hanem szerkezeti képletek - atomok és köztük lévő kötések - formájában.

1874-ben dán vegyész Jacob van't Hoffés Joseph Achille Le Bel francia kémikus (1847–1930) ezt az elképzelést kiterjesztette az atomok térbeli elrendezésére is. Azt hitték, hogy a molekulák nem laposak, hanem háromdimenziós szerkezetek. Ez a koncepció lehetővé tette számos jól ismert jelenség magyarázatát, például a térbeli izomériát, az azonos összetételű, de eltérő tulajdonságú molekulák létezését. Az adatok nagyon jól illeszkednek bele Louis Pasteur a borkősav izomereiről.

100 RUR bónusz az első rendelésért

Munkatípus kiválasztása Diplomamunka Tantárgyi munka Absztrakt Mesterdolgozat Gyakorlati beszámoló Cikk Jelentés Beszámoló Tesztmunka Monográfia Problémamegoldás Üzleti terv Válaszok a kérdésekre Kreatív munka Esszé Rajz Esszék Fordítás Előadások Gépelés Egyéb A szöveg egyediségének növelése Mesterdolgozat Laboratóriumi munka On-line segítség

Tudja meg az árat

Az elemek periódusos rendszerének első változatát Dmitrij Ivanovics Mengyelejev adta ki 1869-ben – jóval az atom szerkezetének tanulmányozása előtt. D. I. Mengyelejev útmutatója ebben a munkában az elemek atomtömege (atomsúlya) volt. D. I. Mengyelejev az elemek atomtömegük növekvő sorrendjébe rendezésével felfedezte a természet alapvető törvényét, amelyet ma Periodikus Törvényként ismerünk: Az elemek tulajdonságai periodikusan változnak atomsúlyuk szerint.

A D. I. Mengyelejev által felfedezett és megfogalmazott periodikus törvény alapvető újdonsága a következő volt:

1. Összefüggést hoztak létre a tulajdonságaikban eltérő elemek között. Ez az összefüggés abban rejlik, hogy az elemek tulajdonságai simán és megközelítőleg azonos mértékben változnak atomtömegük növekedésével, majd ezek a változások IDŐSZAKOSAN ISMÉTLŐDIK.

2. Azokban az esetekben, amikor úgy tűnt, hogy az elemek tulajdonságainak változási sorrendjében hiányzik valamilyen láncszem, a periódusos rendszerben GAPS-t kellett biztosítani, amelyet még fel nem fedezett elemekkel kellett feltölteni. Ráadásul a Periodikus Törvény lehetővé tette ezen elemek tulajdonságainak ELŐREJELÖLÉSÉT.

Más kutatók minden korábbi, az elemek közötti kapcsolat meghatározására tett kísérlet során olyan teljes képet igyekeztek létrehozni, amelyben nem jutott hely a még fel nem fedezett elemeknek.

Bámulatra méltó, hogy D. I. Mengyelejev felfedezését akkoriban tette, amikor sok elem atomsúlyát nagyon közelítőleg határozták meg, és magát csak 63 elemet ismerték - vagyis a ma általunk ismerteknek valamivel több, mint a fele.

Periodikus törvény Mengyelejev szerint: „Az egyszerű testek... és az elemek vegyületeinek tulajdonságai periodikusan függnek az elemek atomtömegének nagyságától.”

A periódusos törvény alapján összeállították a periódusos elemrendszert. Ebben hasonló tulajdonságú elemeket vontak össze függőleges csoportoszlopokba. Egyes esetekben az elemek periódusos rendszerbe helyezésekor meg kellett szakítani a növekvő atomtömegek sorrendjét a tulajdonságok ismétlődésének periodicitásának megőrzése érdekében. Például szükség volt a tellúr és a jód, valamint az argon és a kálium „cseréjére”.

Azonban a vegyészek óriási és gondos atomtömeg-korrekciós munkája után is a periódusos rendszer négy helyén az elemek „megsértik” az atomtömeg növelésének szigorú elrendezési rendjét.

D. I. Mengyelejev idejében az ilyen eltéréseket a periódusos rendszer hiányosságainak tekintették. Az atomszerkezet elmélete mindent a helyére rakott: az elemek teljesen helyesen helyezkednek el - atommagjuk töltéseinek megfelelően. Hogyan magyarázható tehát, hogy az argon atomtömege nagyobb, mint a kálium atomtömege?

Bármely elem atomtömege megegyezik az összes izotóp átlagos atomtömegével, figyelembe véve a természetben való bőségüket. Véletlenül az argon atomtömegét a „legnehezebb” izotóp határozza meg (a természetben nagyobb mennyiségben található meg). A káliumban éppen ellenkezőleg, a „könnyebb” izotóp (azaz egy kisebb tömegszámú izotóp) dominál.

Ennek az az oka, hogy Mengyelejev javasolta a periodikus törvényt akkor, amikor még semmit sem tudtak az atom szerkezetéről. Miután a 20. században javasolták az atom bolygómodelljét, a periodikus törvény a következőképpen fogalmazódott meg:

"A kémiai elemek és vegyületek tulajdonságai periodikusan függnek az atommagok töltésétől."

A kémiai elemek tulajdonságainak periodikus változásának oka az elektronhéjak időszakos feltöltődése. A következő héj kitöltése után egy új időszak kezdődik. Az elemek időszakos változásai jól láthatóak az oxidok összetételének és tulajdonságainak változásában.

A periodikus törvény tudományos jelentősége.

A periodikus törvény lehetővé tette a kémiai elemek és vegyületeik tulajdonságainak rendszerezését. A periódusos rendszer összeállításakor Mengyelejev megjósolta sok fel nem fedezett elem létezését, üres cellákat hagyva számukra, és megjósolta a fel nem fedezett elemek számos tulajdonságát, amelyek megkönnyítették felfedezésüket. Ezek közül az első négy évvel később következett. Hirtelen megjelent az elem, amelynek Mengyelejev helyet és tulajdonságokat hagyott, amelynek atomsúlyát megjósolta! A fiatal francia vegyész, Lecoq de Boisbaudran levelet küldött a Párizsi Tudományos Akadémiának. Azt mondta:<Позавчера, 27 августа 1875 года, между двумя и четырьмя часами ночи я обнаружил новый элемент в минерале цинковая обманка из рудника Пьерфитт в Пиренеях>. De a legcsodálatosabb dolog még hátra volt. Mengyelejev azt jósolta, hogy a sűrűsége 5,9 lesz, miközben teret hagyott ennek az elemnek. Boisbaudran pedig azt állította: az általa felfedezett elem sűrűsége 4,7. Mengyelejev, aki még soha nem is látta az új elemet – ami még meglepőbbé teszi – kijelentette, hogy a francia kémikus hibázott a számításaiban. De Boisbaudran is makacsnak bizonyult: ragaszkodott a pontosságához. Kicsit később, további mérések után világossá vált: Mengyelejevnek feltétel nélkül igaza volt. Boisbaudran hazája, Franciaország tiszteletére nevezte az első elemet, amely kitölti az üres helyet az asztal galliumában. És akkor senkinek sem jutott eszébe annak az embernek a nevét adni neki, aki megjósolta ennek az elemnek a létezését, annak az embernek, aki egyszer s mindenkorra előre meghatározta a kémia fejlődési útját. A huszadik század tudósai ezt tették. A szovjet fizikusok által felfedezett elem Mengyelejev nevet viseli.

De Mengyelejev nagy érdeme nem csak az új dolgok felfedezésében rejlik.

1. szervesen kapcsolódnak egymáshoz egy közös mintával,

2. az atomtömeg mennyiségi változásainak kémiai anyaguk minőségi változásaiba való átmenetének kimutatása. egyéniségek,

3. Ez azt jelzi, hogy az atomok fémes és nemfémes tulajdonságai közötti ellentét nem abszolút, mint korábban gondoltuk, hanem csak relatív.

Az összes elem közötti, fizikai és kémiai tulajdonságaik kölcsönös kapcsolatának felfedezése óriási jelentőségű tudományos és filozófiai problémát vetett fel: ezt a kölcsönös kapcsolatot, ezt az egységet meg kell magyarázni.

Mengyelejev kutatásai szilárd és megbízható alapot nyújtottak az atom szerkezetének magyarázatára: a periodikus törvény felfedezése után világossá vált, hogy minden elem atomját „egy terv szerint” kell felépíteni, szerkezetüket tükrözik az elemek tulajdonságainak periodicitását.

Csak annak az atommodellnek lehet joga a felismeréshez és a fejlesztéshez, amely közelebb vinné a tudományt az elem periódusos rendszerben elfoglalt helyzetének titkának megértéséhez. Századunk legnagyobb tudósai ennek a nagy problémának a megoldása során feltárták az atom szerkezetét - így Mengyelejev törvénye óriási hatással volt az anyag természetére vonatkozó minden modern tudás fejlődésére.

A modern kémia minden sikere, az atom- és magfizika sikerei, beleértve az atomenergiát és a mesterséges elemek szintézisét is, csak a periodikus törvénynek köszönhetően váltak lehetővé. Az atomfizika sikerei, az új kutatási módszerek megjelenése, a kvantummechanika fejlődése viszont kitágította és elmélyítette a periodikus törvény lényegét.

Az elmúlt évszázad során Mengyelejev törvénye - a természet valódi törvénye - nemcsak hogy nem elavult, és nem veszítette el jelentőségét. Éppen ellenkezőleg, a tudomány fejlődése azt mutatta, hogy jelentését még nem értették meg teljesen és nem fejezték be, hogy sokkal szélesebb, mint azt alkotója el tudta képzelni, mint azt a tudósok a közelmúltig gondolták. A közelmúltban megállapították, hogy nemcsak az atomok külső elektronhéjainak szerkezetére, hanem az atommagok finomszerkezetére is vonatkozik a periodicitás törvénye. Nyilvánvalóan azok a minták, amelyek az elemi részecskék bonyolult és nagyrészt félreértett világát irányítják, szintén periodikus jelleggel bírnak.

A kémia és a fizika további felfedezései ismételten megerősítették a periódusos törvény alapvető jelentését. Inert gázokat fedeztek fel, amelyek tökéletesen illeszkednek a periódusos rendszerbe - ezt különösen jól mutatja a táblázat hosszú formája. Kiderült, hogy egy elem sorozatszáma megegyezik az elem atommagjának töltésével. Sok eddig ismeretlen elemet fedeztek fel annak köszönhetően, hogy pontosan azokat a tulajdonságokat keresték célzottan, amelyeket a periódusos rendszerből megjósoltak.

D. I. Mengyelejev periodikus törvénye rendkívül nagy jelentőséggel bír. Letette a modern kémia alapjait, és egyetlen, integrált tudománnyá tette. Az elemeket a periódusos rendszerben elfoglalt helyüktől függően kezdték összefüggésben tekinteni. A kémia megszűnt leíró tudomány lenni. A periodikus törvény felfedezésével lehetővé vált benne a tudományos előrelátás. Lehetővé vált új elemek és vegyületeik előrejelzése és leírása. Ragyogó példa erre D. I. Mengyelejev jóslata az ő idejében még fel nem fedezett elemek létezésére vonatkozóan, amelyek közül három esetében - Ga, Sc, Ge - pontos leírást adott azok tulajdonságairól.

D. I. Mengyelejev törvénye alapján rendszerének minden üres cellája Z=1-től Z=92-ig megtelt, és transzurán elemeket fedeztek fel. És ma ez a törvény iránymutatásul szolgál új kémiai elemek felfedezéséhez vagy mesterséges létrehozásához. Így a periodikus törvénytől vezérelve kijelenthető, hogy ha a Z=114 elemet szintetizáljuk, akkor az ólom analógja (ekaslead), ha a Z=118 elem, akkor nemesgáz. (ekaradon).

N. A. Morozov orosz tudós a 19. század 80-as éveiben megjósolta a nemesgázok létezését, amelyeket aztán felfedeztek. A periódusos rendszerben kiegészítik a periódusokat és alkotják a VII. csoport fő alcsoportját. „A periodikus törvény előtt – írta D. I. Mengyelejev – az elemek csak a természet töredékes véletlenszerű jelenségeit képviselték; nem volt ok újat várni, az újra találtak pedig teljesen váratlan újdonságnak számítottak. A periódusos törvény volt az első, amely lehetővé tette a még fel nem fedezett elemek olyan távolságból való megtekintését, amelyet a törvény által támogatott látás addig nem ért el.”

A periodikus törvény szolgált alapul az elemek atomtömegének korrekciójához. 20 elem atomtömegét D. I. Mengyelejev korrigálta, majd ezek az elemek elfoglalták helyüket a periódusos rendszerben.

A periodikus törvény és D. I. Mengyelejev periodikus rendszere alapján gyorsan kialakult az atom szerkezetének doktrínája. Feltárta a periódusos törvény fizikai jelentését, és elmagyarázta a periódusos rendszer elemeinek elrendezését. Az atom szerkezetére vonatkozó tan helyességét mindig is a periodikus törvény igazolta. Íme egy másik példa. 1921-ben N. Bohr kimutatta, hogy a Z = 72 elemnek, amelynek létezését D. I. Mengyelejev 1870-ben jósolta meg (ekabor), a cirkónium atomhoz hasonló atomi szerkezettel kell rendelkeznie (Zr - 2. 8. 18. 10 . 2 és Hf - 2. 8. 18. 32. 10. 2), ezért a cirkónium ásványok között kell keresni. E tanácsot követve 1922-ben Hevesy D. magyar kémikus és D. Coster holland tudós felfedezte a Z=72 elemet a norvég cirkóniumércben, és hafniumnak nevezte el (az elem felfedezésének helye, Koppenhága latin nevéből). . Ez volt az atomszerkezet elméletének legnagyobb diadala: az atom szerkezete alapján megjósolták egy elem elhelyezkedését a természetben.

Az atomok szerkezetének tanulmányozása az atomenergia felfedezéséhez és emberi szükségletekre való felhasználásához vezetett. Elmondhatjuk, hogy a periodikus törvény a 20. század összes kémia és fizika felfedezésének elsődleges forrása. Kiemelkedő szerepet játszott a kémiához kapcsolódó egyéb természettudományok fejlesztésében.

A periodikus törvény és rendszer a kémiai tudomány és az ipar modern problémáinak megoldásának hátterében áll. Figyelembe véve D. I. Mengyelejev kémiai elemeinek periodikus rendszerét, új polimer és félvezető anyagok, hőálló ötvözetek, meghatározott tulajdonságokkal rendelkező anyagok előállítása, nukleáris energia felhasználása, a Föld és az Univerzum bélrendszerének felhasználása folyik.

Az elemek periódusos rendszere nagy hatással volt a kémia későbbi fejlődésére.

Dmitrij Ivanovics Mengyelejev (1834-1907)

Nemcsak a kémiai elemek első természetes osztályozása volt, amely megmutatta, hogy harmonikus rendszert alkotnak, és szoros kapcsolatban állnak egymással, hanem a további kutatások hatékony eszközévé is vált.

Abban az időben, amikor Mengyelejev az általa felfedezett periodikus törvény alapján összeállította táblázatát, sok elem még ismeretlen volt. Így a negyedik periódusos elem skandium ismeretlen volt. Atomtömegét tekintve a titán a kalcium után következett, de a titán nem kerülhetett közvetlenül a kalcium mögé, mert a harmadik csoportba kerülne, míg a titán magasabb oxidot képez, egyéb tulajdonságai szerint pedig a negyedik csoportba kell sorolni. . Ezért Mengyelejev kihagyott egy sejtet, vagyis szabad teret hagyott a kalcium és a titán között. Ugyanezen az alapon a negyedik periódusban két szabad sejt maradt a cink és az arzén között, amelyeket most a gallium és a germánium elemek foglalnak el. Más sorokban még vannak üres helyek. Mengyelejev nemcsak arról volt meggyőződve, hogy léteznie kell még ismeretlen elemeknek, amelyek kitöltik ezeket a tereket, hanem előre megjósolta az ilyen elemek tulajdonságait a periódusos rendszer többi eleme között elfoglalt helyzetük alapján. Egyiküknek az ekabor nevet adta, amely a jövőben a kalcium és a titán között fog helyet foglalni (mivel tulajdonságait a bórhoz kellett hasonlítani); a másik kettő, amelyre a táblázatban helyet hagytak a cink és az arzén között, eka-alumíniumnak és eca-szilíciumnak nevezték el.

A következő 15 évben Mengyelejev jóslatai ragyogóan beigazolódtak: mindhárom várt elemet felfedezték. Először Lecoq de Boisbaudran francia kémikus fedezte fel a galliumot, amely az eka-alumínium összes tulajdonságával rendelkezik; majd Svédországban L. F. Nilsson felfedezte a szkandiumot, amely az ekaboron tulajdonságaival bír, végül néhány évvel később Németországban K. A. Winkler felfedezett egy általa germániumnak nevezett elemet, amelyről kiderült, hogy azonos az ekasiliconnal.

Mengyelejev előrelátásának elképesztő pontosságának megítéléséhez hasonlítsuk össze az eca-szilícium általa 1871-ben megjósolt tulajdonságait az 1886-ban felfedezett germánium tulajdonságaival:

A gallium, a szkandium és a germánium felfedezése volt a periodikus törvény legnagyobb diadala.

A periódusos rendszernek nagy jelentősége volt egyes elemek vegyértékének és atomtömegének megállapításában is. Így a berillium elemet régóta az alumínium analógjának tekintik, és ennek oxidját jelölték ki a képletnek. A berillium-oxid százalékos összetétele és várható képlete alapján atomtömegét 13,5-nek tekintettük. A periódusos rendszer kimutatta, hogy a táblázatban csak egy hely van a berilliumnak, mégpedig a magnézium felett, ezért oxidjának a képletnek kell lennie, amely a berillium atomtömege tíz. Ezt a következtetést hamarosan megerősítették a berillium atomtömegének meghatározása a klorid gőzsűrűségéből.

Pontosan És jelenleg is a periodikus törvény marad a kémia vezérfonala és vezérelve. Ennek alapján az elmúlt évtizedekben mesterségesen hozták létre az urán után a periódusos rendszerben elhelyezkedő transzurán elemeket. Az egyiket - a 101-es számú elemet, amelyet először 1955-ben szereztek meg - a nagy orosz tudós tiszteletére mendeleviumnak nevezték el.

A periodikus törvény felfedezése és a kémiai elemek rendszerének megalkotása nemcsak a kémia, hanem a filozófia, a világ egész megértése szempontjából is nagy jelentőséggel bírt. Mengyelejev megmutatta, hogy a kémiai elemek harmonikus rendszert alkotnak, amely a természet alapvető törvényén alapul. Ez a materialista dialektika álláspontjának kifejezése a természeti jelenségek összekapcsolódásáról és egymásra utaltságáról. A kémiai elemek tulajdonságai és atomjaik tömege közötti összefüggést feltárva a periodikus törvény ragyogóan megerősítette a természet fejlődésének egyik univerzális törvényét - a mennyiség minőségbe való átmenetének törvényét.

A tudomány ezt követő fejlődése lehetővé tette a periodikus törvény alapján az anyag szerkezetének sokkal mélyebb megértését, mint Mengyelejev életében lehetséges volt.

A 20. században kialakult atomszerkezet-elmélet pedig új, mélyebb megvilágítást adott a periodikus törvénynek és az elemek periodikus rendszerének. Mengyelejev prófétai szavai ragyogóan beigazolódtak: „Az időszakos törvényt nem fenyegeti a pusztulás, de csak felépítményt és fejlesztést ígérnek.”

Bevezetés

A kémia megszűnt leíró tudomány lenni. A periodikus törvény felfedezésével lehetővé vált benne a tudományos előrelátás. Lehetővé vált az új elemek és vegyületeik előrejelzése és leírása... Ennek zseniális példája D. I. Mengyelejev jóslata a maga idejében még fel nem fedezett elemek létezésére vonatkozóan, amelyből háromra - Ga, Sc és Ge - adott egy tulajdonságaik pontos leírása.

A periódusos rendszer és jelentősége a világ tudományos képének megértésében

D. I. Mengyelejev elemeinek periódusos rendszere, a kémiai elemek természetes osztályozása, amely táblázatos (vagy más grafikus) kifejezés Mengyelejev periodikus törvénye. P.S. e. által kifejlesztett D.I. Mengyelejev 1869-1871-ben.

P. s. története. e. A kémiai elemek rendszerezésére a 19. század 30-as éveitől különböző tudósok tettek kísérleteket Németországban, Franciaországban, Angliában és az USA-ban. Mengyelejev elődei – I. Döbereiner, ÉS. Dumas, francia kémikus A. Chancourtois, angol. kémikusok W. Odling, J. Newlands és mások megállapították a hasonló kémiai tulajdonságokkal rendelkező elemcsoportok, az úgynevezett „természetes csoportok” létezését (például Döbereiner „triádjai”). Ezek a tudósok azonban nem mentek tovább a csoportokon belüli meghatározott minták megállapításánál. 1864-ben L. Meyer Az atomtömegekre vonatkozó adatok alapján olyan táblázatot javasolt, amely több jellemző elemcsoport atomtömegeinek arányát mutatja. Meyer nem írt elméleti üzeneteket az asztaláról.

A tudományos P. s. prototípusa. e. megjelent a Mengyelejev által 1869. március 1-jén összeállított „Az elemek rendszerének tapasztalatai atomsúlyuk és kémiai hasonlóságuk alapján” táblázat. A következő két évben a szerző továbbfejlesztette ezt a táblázatot, ötleteket adott a csoportokról, sorozatokról és periódusokról. elemek; kísérletet tett a kis és nagy periódusok kapacitásának becslésére, amelyek véleménye szerint 7, illetve 17 elemet tartalmaztak. 1870-ben természetesnek, 1871-ben pedig periodikusnak nevezte rendszerét. Már akkor is a P. s. e. sok tekintetben modern formát kapott.

Rendkívül fontos a P. s. evolúciója szempontjából. e. a Mengyelejev által bevezetett elképzelés egy elem helyéről a rendszerben igaznak bizonyult; Az elem helyzetét a periódus- és csoportszámok határozzák meg. Ezen elképzelés alapján Mengyelejev arra a következtetésre jutott, hogy meg kell változtatni egyes elemek (U, In, Ce és analógjai) akkoriban elfogadott atomsúlyát, ami az atomsúlyok első gyakorlati alkalmazása volt. e., és szintén először jósolta meg több ismeretlen elem létezését és alapvető tulajdonságait, amelyek megfeleltek a P. s. üres celláinak. e. Klasszikus példa erre az „ekaaluminium” (a jövő Ga, felfedezője P. Lecoq de Boisbaudran 1875-ben), „ekabor” (Sc, felfedezte a svéd tudós, L. Nilson 1879-ben) és az „exasilicon” (Ge, felfedezte a német tudós K. Winkler 1886-ban). Ezenkívül Mengyelejev megjósolta a mangán (a jövőbeni Tc és Re), a tellúr (Po), a jód (At), a cézium (Fr), a bárium (Ra), a tantál (Pa) analógjainak létezését.

P.S. e. nem nyert azonnal elismerést alapvető tudományos általánosításként; a helyzet csak a Ga, Sc, Ge felfedezése és a Be divalenciájának megállapítása után változott jelentősen (sokáig trivalensnek számított). Ennek ellenére P. s. e. sok tekintetben a tények empirikus általánosítását jelentette, mivel a periodikus törvény fizikai jelentése nem volt világos, és nem volt magyarázat arra, hogy az elemek tulajdonságai az atomtömeg növekedésétől függően periodikusan változnak. Ezért egészen a periodikus törvény fizikai megalapozottságáig és a P. s. elméletének kidolgozásáig. e. sok tényt nem lehetett megmagyarázni. Így a 19. század végi felfedezés váratlan volt. inert gázok, amelyeknek úgy tűnt, nincs helyük a P. s. e.; p. felvételének köszönhetően ez a nehézség megszűnt. e. független nulladik csoport (később VIII a-alcsoportok). Számos „rádióelem” felfedezése a 20. század elején. ellentmondáshoz vezetett a P. s-ben való elhelyezésük szükségessége között. e. és felépítése (több mint 30 ilyen elem esetében a hatodik és hetedik periódusban 7 „üres” hely volt). Ez az ellentmondás a felfedezés eredményeként megszűnt izotópok. Végül az atomtömeg (atomtömeg) értéke, mint az elemek tulajdonságait meghatározó paraméter fokozatosan elvesztette jelentőségét.

Az egyik fő oka annak, hogy lehetetlen megmagyarázni a periodikus törvény fizikai jelentését és a P. s. e. az atomszerkezet elméletének hiányában állt. Ezért a legfontosabb mérföldkő P. fejlődésének útján. e. Megjelent az atom bolygómodellje, amelyet E. Rutherford(1911). Ennek alapján A. van den Broek holland tudós azt javasolta (1913), hogy egy elem sorozatszáma a P. s. e. (Z atomszám) számszerűen megegyezik az atommag töltésével (elemi töltés egységeiben). Ezt kísérletileg megerősítette G. Moseley(1913-14, lásd Moseley törvény). Így sikerült megállapítani, hogy az elemek tulajdonságainak változásának periodikussága a rendszámtól függ, nem pedig az atomtömegtől. Ennek eredményeként a P. s. alsó határát tudományos alapon határozták meg. e. (a hidrogén mint olyan elem, amelynek minimum Z = 1); pontosan megbecsülik a hidrogén és az urán közötti elemek számát; Megállapítást nyert, hogy a P. s. e. ismeretlen elemeknek felel meg Z = 43, 61, 72, 75, 85, 87.

A ritkaföldfém-elemek pontos számának kérdése azonban tisztázatlan maradt, és (ami különösen fontos) az elemek tulajdonságainak Z-től függő időszakos változásának okai nem derültek ki, ezeket az okokat a továbbfejlesztés során találták meg. a ritkaföldfémek elmélete. e. az atom szerkezetére vonatkozó kvantumfogalmakon alapul (lásd alább). A periodikus törvény fizikai igazolása és az izotónia jelenségének felfedezése lehetővé tette az „atomtömeg” („atomtömeg”) fogalmának tudományos meghatározását. A mellékelt periódusos táblázat az elemek atomtömegének modern értékeit tartalmazza a szénskálán az 1973-as Nemzetközi Táblázat szerint. A radioaktív elemek leghosszabb élettartamú izotópjainak tömegszámai szögletes zárójelben vannak megadva. A legstabilabb 99 Tc, 226 Ra, 231 Pa és 237 Np izotópok tömegszáma helyett ezen izotópok atomtömegét (1969) a Nemzetközi Atomtömeg-bizottság (International Atomic Weights Commission) jelöli meg.

A P. s. szerkezete. e. Modern (1975) P. p. e. 106 kémiai elemet takar; ezek közül az összes transzuránt (Z = 93-106), valamint a Z = 43 (Tc), 61 (Pm), 85 (At) és 87 (Fr) elemeket mesterségesen nyerték. P. s története során végig. e. grafikus ábrázolására nagyszámú (több száz) lehetőséget javasoltak, főleg táblázatok formájában; A képek különféle geometriai alakzatok (térbeli és síkbeli), elemző görbék (például spirálok) stb. formájában is ismertek. A legelterjedtebb a P. s három formája. e.: rövid, Mengyelejev javasolta és egyetemes elismerést kapott; hosszú lépcsőház. A hosszú formát szintén Mengyelejev fejlesztette ki, továbbfejlesztett formában pedig 1905-ben javasolta A. Werner. A létraformát T. Bailey angol tudós (1882), J. Thomsen dán tudós (1895) javasolta, és N. Borom(1921). Mindhárom formának vannak előnyei és hátrányai. A P. s. megalkotásának alapelve. e. az összes kémiai elem felosztása csoportokra és periódusokra. Mindegyik csoport fő (a) és másodlagos (b) alcsoportokra oszlik. Mindegyik alcsoport olyan elemeket tartalmaz, amelyek hasonló kémiai tulajdonságokkal rendelkeznek. Elemek A- És b Az egyes csoportok alcsoportjai általában bizonyos kémiai hasonlóságot mutatnak egymással, főleg magasabb oxidációs állapotban, amelyek általában a csoportszámnak felelnek meg. A periódus egy alkálifémtől kezdődő és inert gázzal végződő elemek halmaza (speciális eset az első periódus); Minden időszak szigorúan meghatározott számú elemet tartalmaz. P.S. e. 8 csoportból és 7 periódusból áll (a hetedik még nem fejeződött be).

Az első periódus sajátossága, hogy csak 2 elemet tartalmaz: H és He. A H helye a rendszerben nem egyértelmű: mivel az alkálifémeknél és a halogéneknél közös tulajdonságokat mutat, ezért vagy az I. a-, vagy (lehetőleg) a VII a-alcsoport. Hélium - az első képviselője a VII a-alcsoportok (azonban sokáig He és az összes inert gáz egy független nulla csoportba egyesült).

A második periódus (Li - Ne) 8 elemet tartalmaz. Az alkálifém Li-vel kezdődik, amelynek egyetlen oxidációs állapota az I. Ezután következik a Be, egy fém, a II oxidációs állapota. A következő B elem fémes jellege gyengén kifejeződik (III oxidációs állapot). A következő C egy tipikus nemfém, és lehet pozitív vagy negatív négyértékű. A következő N, O, F és Ne nem fémek, és csak az N esetében a legmagasabb V oxidációs állapot felel meg a csoportszámnak; az oxigén csak ritkán mutat pozitív vegyértéket, és F esetében ismert a VI oxidációs állapot. Az időszak a Ne inert gázzal ér véget.

A harmadik periódus (Na - Ar) szintén 8 elemet tartalmaz, amelyek tulajdonságaiban bekövetkezett változások jellege nagymértékben hasonlít a második periódusban megfigyelthez. A Mg azonban, ellentétben a Be-vel, fémesebb, akárcsak az Al a B-hez képest, bár az Al eredendően amfoter. A Si, P, S, Cl, Ar tipikus nemfémek, de mindegyikük (az Ar kivételével) magasabb oxidációs fokot mutat, mint a csoportszám. Így mindkét periódusban a Z növekedésével az elemek fémességének gyengülése és nemfémes jellegének erősödése figyelhető meg. Mengyelejev a második és harmadik periódus elemeit (az ő terminológiájában kicsinek) nevezte tipikusnak. Lényeges, hogy a természetben a leggyakoribbak közé tartoznak, és a C, N és O a H mellett a szerves anyagok (organogének) fő elemei. Az alcsoportokba az első három periódus összes eleme beletartozik A .

A modern terminológia szerint (lásd alább) ezeknek az időszakoknak az elemei tartoznak s-elemek (alkáli és alkáliföldfémek), amelyek az I a- és II a-alcsoportok (a színtáblázaton pirossal kiemelve), ill R-elemek (B - Ne, At - Ar) szerepelnek a III a- VIII a-alcsoportok (szimbólumaik narancssárgával vannak kiemelve). A kis periódusok növekvő sorszámú elemeinél először csökkenés figyelhető meg atomi sugarak, majd amikor már jelentősen megnő az elektronok száma az atom külső héjában, kölcsönös taszításuk az atomsugár növekedéséhez vezet. A következő maximumot a következő periódus elején érjük el az alkáli elemen. Körülbelül ugyanez a minta jellemző az ionos sugarakra.

A negyedik periódus (K - Kr) 18 elemet tartalmaz (Mengyelejev szerint az első nagy periódus). Az alkálifém K és az alkáliföldfém Ca (s-elemek) után tíz darab ún átmeneti elemek(Sc - Zn), ill d- alcsoportokba tartozó elemek (a szimbólumok kék színűek). b megfelelő csoportok P. s. e. A legtöbb átmeneti elem (melyek mindegyike fém) magasabb oxidációs állapotot mutat a csoportszámukkal megegyezően. Kivételt képez a Fe - Co - Ni triád, ahol az utolsó két elem maximálisan pozitív háromértékű, és a vas bizonyos körülmények között VI oxidációs állapotban ismert. Ga-tól kezdődő és Kr-re végződő elemek ( R-elemek), alcsoportokba tartoznak A, és tulajdonságaik változásának jellege megegyezik a második és harmadik periódus elemeihez tartozó Z intervallumokkal. Megállapítást nyert, hogy a Kr képes kémiai vegyületeket képezni (főleg F-tal), de VIII oxidációs állapota nem ismert.

Az ötödik periódus (Rb - Xe) a negyedikhez hasonlóan épül fel; 10 átmeneti elemből álló betéttel is rendelkezik (Y - Cd), d-elemek. A korszak sajátosságai: 1) a Ru - Rh - Pd hármasban csak a ruténium mutat VIII oxidációs állapotot; 2) az a alcsoportok minden eleme magasabb oxidációs állapotot mutat, mint a csoportszám, beleértve az Xe-t is; 3) Gyenge fémes tulajdonságokkal rendelkezem. Így a negyedik és ötödik periódus elemeinek Z növekedésével a tulajdonságok változásának természete összetettebb, mivel a fémes tulajdonságok a sorszámok nagy tartományában megmaradnak.

A hatodik periódus (Cs - Rn) 32 elemet tartalmaz. 10 mellett d-elemek (La, Hf - Hg) 14-es halmazt tartalmaz f- elemek, lantanidok, Ce-től Lu-ig (fekete szimbólumok). Az La–Lu elemek kémiailag nagyon hasonlóak. Röviden P. s. e. a lantanidok az La dobozban szerepelnek (mivel az uralkodó oxidációs állapotuk a III), és külön sorként írjuk őket a táblázat aljára. Ez a technika kissé kényelmetlen, mivel úgy tűnik, hogy 14 elem kívül esik a táblázaton. A P. s. hosszú és lépcsős formáinak nincs ilyen hátránya. e., amely jól tükrözi a lantanidok specifitását a P. s. integrális szerkezetének hátterében. e. A korszak jellemzői: 1) az Os - Ir - Pt hármasban csak az ozmium mutat VIII oxidációs állapotot; 2) At kifejezettebb (az 1-hez képest) fémes jellege; 3) Úgy tűnik, az Rn (kémiáját kevéssé tanulmányozták) a legreaktívabb inert gázok közül.

Az Fr-vel kezdődő hetedik periódusnak (Z = 87) szintén 32 elemet kell tartalmaznia, amelyből eddig 20 ismert (a Z = 106 elemig). Fr és Ra az I elem a- és II a-alcsoportok (s-elemek), Ac - elemek analógja III b-alcsoportok ( d-elem). A következő 14 elem, f-elemek (Z-vel 90-től 103-ig) alkotják a családot aktinidák. Röviden P. s. e. az Ac cellát foglalják el, és a táblázat alján külön sorba vannak írva, mint a lantanidok, ezzel szemben az oxidációs állapotok jelentős változatossága jellemzi őket. E tekintetben kémiai értelemben a lantanidok és aktinidák sorozata észrevehető különbségeket mutat. A Z = 104 és Z = 105 elemek kémiai természetének vizsgálata kimutatta, hogy ezek az elemek a hafnium és a tantál analógjai, azaz d-elemek, és a IV b- és V b- alcsoportok. tagok b-alcsoportok esetén a következő elemeknek kell lenniük Z = 112-ig, majd (Z = 113-118) jelenik meg R-elemek (III a-VIll a-alcsoportok).

P. s. elmélete. e. A P. elmélete azon alapul e. a Z növekedésével párhuzamosan az atomokban az elektronikus héjak (rétegek, szintek) és alhéjak (héjak, alszintek) felépítését szabályozó sajátos törvények gondolata. Ezt az elképzelést Bohr dolgozta ki 1913–21-ben, figyelembe véve az atomok természetét. a kémiai elemek tulajdonságainak változása az elektronspektrumban. e. és atomspektrumuk tanulmányozásának eredményeit. Bohr az atomok elektronikus konfigurációinak kialakulásának három fontos jellemzőjét azonosította: 1) az elektronikus héjak kitöltése (kivéve a fő értékeinek megfelelő héjakat). kvantumszám n= 1 és 2) teljes kapacitásukig nem fordul elő monoton, hanem megszakítja a nagy értékű héjakhoz tartozó elektronhalmazok megjelenése. n; 2) az atomok hasonló típusú elektronikus konfigurációi periodikusan ismétlődnek; 3) a P. s. periódusainak határai. e. (az első és a második kivételével) nem esnek egybe az egymást követő elektronhéjak határaival.

A P. s. jelentése. e. P.S. e. óriási szerepet játszott és játszik a természettudomány fejlődésében. Ez volt az atom-molekuláris tudomány legfontosabb vívmánya, amely lehetővé tette a „kémiai elem” fogalmának modern meghatározását, az egyszerű anyagok és vegyületek fogalmának tisztázását. P. s. által feltárt minták. e., jelentős hatással volt az atomszerkezet elméletének kialakulására, és hozzájárult az izotónia jelenségének magyarázatához. KÖSZ. e. A kémia előrejelzési problémájának szigorúan tudományos megfogalmazásához kapcsolódik, amely mind az ismeretlen elemek létezésének és tulajdonságaik előrejelzésében, mind a már felfedezett elemek kémiai viselkedésének új jellemzőinek előrejelzésében nyilvánult meg. P.S. e) - a kémia, elsősorban szervetlen alapja; jelentősen segít megoldani az előre meghatározott tulajdonságokkal rendelkező anyagok szintézisével kapcsolatos problémákat, új anyagok, különösen a félvezetők kifejlesztését, a különféle kémiai folyamatokhoz szükséges speciális katalizátorok kiválasztását stb. P.S. e. a kémia tanításának tudományos alapja is.

Következtetés

D. I. Mengyelejev periódusos rendszere az atom-molekuláris tudomány fejlődésének legfontosabb mérföldköve lett. Neki köszönhetően kialakult a kémiai elem modern fogalma, és tisztázták az egyszerű anyagokkal és vegyületekkel kapcsolatos elképzeléseket.

A periódusos rendszer prediktív szerepe, amelyet maga Mengyelejev mutatott fel, a XX. században a transzurán elemek kémiai tulajdonságainak értékelésében nyilvánult meg.

A periódusos rendszer megjelenése új, valóban tudományos korszakot nyitott a kémia és számos rokon tudomány történetében - az elemekről és vegyületekről szóló elszórt információk helyett egy koherens rendszer jelent meg, amely alapján lehetővé vált az általánosítás, következtetéseket levonni, megjósolni.

Mendeley atom periodikus törvénye

A periodikus törvény hatalmas mennyiségű kémia tudományos információ rendszerezését és általánosítását tette lehetővé. A jognak ezt a funkcióját általában integratívnak nevezik. Különösen világosan megnyilvánul a kémia tudományos és oktatási anyagának felépítésében. A.E. Fersman akadémikus azt mondta, hogy a rendszer az összes kémiát egyetlen térbeli, kronológiai, genetikai és energetikai összefüggésben egyesítette.

A Periodikus Törvény integratív szerepe abban is megnyilvánult, hogy egyes, az általános törvényszerűségeken állítólagosan kívül eső elemekre vonatkozó adatokat maga a szerző és követői is ellenőrizték, tisztázták.

Ez történt a berillium jellemzőivel. Mengyelejev munkája előtt az alumínium háromértékű analógjának tekintették az úgynevezett átlós hasonlóságuk miatt. Így a második periódusban két háromértékű elem volt, és nem egy kétértékű. Ebben a szakaszban, először a mentális modellkonstrukciók szintjén, Mengyelejev gyanított egy hibát a berillium tulajdonságainak vizsgálatában. Aztán megtalálta Avdejev orosz kémikus munkáját, aki azt állította, hogy a berillium kétértékű, és atomtömege 9. Avdejev munkáját a tudományos világ nem vette észre, a szerző korán meghalt, nyilván rendkívül mérgező berilliumvegyületekkel mérgezték meg. Avdeev kutatásának eredményei a tudományban a periódusos törvénynek köszönhetően alakultak ki.

Mind az atomtömegek, mind a vegyértékértékek ilyen változtatásait és finomításait Mengyelejev további kilenc elemre (In, V, Th, U, La, Ce és három másik lantanida) hajtotta végre. További tíz elemnél csak az atomsúlyokat korrigálták. Mindezeket a pontosításokat később kísérletileg megerősítették.

Ugyanígy Karl Karlovich Klaus munkája segített Mengyelejevnek egy egyedi VIII. elemcsoport kialakításában, megmagyarázva az elemhármasok vízszintes és vertikális hasonlóságait:

vas kobalt nikkel

ruténium ródium palládium

nyolcszögletű iridium platina

A Periodikus Törvény prognosztikai (prediktív) funkciója a legszembetűnőbb megerősítést a 21, 31 és 32 sorszámú ismeretlen elemek felfedezésében kapta. Létüket először intuitív szinten jósolták meg, de a rendszer kialakulásával Mengyelejev tulajdonságaikat nagy pontossággal tudják kiszámítani. A szkandium, gallium és germánium felfedezésének jól ismert története Mengyelejev felfedezésének diadala volt. F. Engels a következőket írta: „A mennyiségből a minőségbe való átmenet hegeli törvényének tudattalan alkalmazásával Mengyelejev olyan tudományos bravúrt végzett, amely nyugodtan elhelyezhető Laverrier felfedezése mellett, aki kiszámította az ismeretlen Neptunusz bolygó pályáját.” Van azonban egy vágy, hogy vitatkozzunk a klasszikussal. Először is, Mengyelejev minden kutatása, diákéveitől kezdve, egészen tudatosan a Hegel-törvényen alapult. Másodszor, Laverrier kiszámította a Neptunusz pályáját Newton régóta ismert és bevált törvényei szerint, D. I. Mengyelejev pedig minden jóslatot a maga által felfedezett egyetemes természettörvény alapján készített.

Élete végén Mengyelejev elégedetten jegyezte meg: „Miután 1871-ben írt egy cikket a periódusos törvény alkalmazásáról a még fel nem fedezett elemek tulajdonságainak meghatározására, nem gondoltam, hogy meg fogom élni, hogy igazolja a periodikus törvény, de a valóság másként válaszolt. Három elemet írtam le: az ekaboront, az ekaalumíniumot és az ekasilicont, és alig 20 évvel később az volt a legnagyobb öröm, hogy mindhármat felfedezték... L. de Boisbaudran, Nilsson és Winkler a magam részéről a periodikum igazi erősítőinek tartom. törvény. Nélkülük nem ismerték volna el olyan mértékben, mint most.” Mengyelejev összesen tizenkét elemet jósolt.

Mengyelejev kezdettől fogva felhívta a figyelmet arra, hogy a törvény nemcsak maguknak a kémiai elemeknek a tulajdonságait írja le, hanem számos vegyületük, köztük az eddig ismeretlen vegyület tulajdonságait is. Ennek megerősítésére elegendő a következő példát felhozni. 1929 óta, amikor P. L. Kapitsa akadémikus először fedezte fel a germánium nem fémes vezetőképességét, a világ minden országában megkezdődött a félvezetők tanulmányozásának fejlesztése. Azonnal világossá vált, hogy az ilyen tulajdonságokkal rendelkező elemek a IV. csoport fő alcsoportját foglalják el. Idővel az a felismerés jött, hogy a félvezető tulajdonságokkal kisebb-nagyobb mértékben rendelkezniük kell az ettől a csoporttól egyformán távoli periódusokban elhelyezkedő elemek vegyületeivel (például egy általános képlettel, mint az AzB;). Ez azonnal célzottá és kiszámíthatóvá tette az új, gyakorlatilag fontos félvezetők keresését. Szinte minden modern elektronika ilyen kapcsolatokon alapul.

Fontos megjegyezni, hogy a periódusos rendszeren belüli előrejelzések még az általános elfogadás után is születtek. 1913-ban Moseley felfedezte, hogy a különböző elemekből készült antikatódoktól érkező röntgensugárzás hullámhossza természetesen változik attól függően, hogy a periódusos rendszerben milyen sorozatszámot adnak az elemekhez. A kísérlet megerősítette, hogy egy elem sorozatszámának közvetlen fizikai jelentése van. Az atommag pozitív töltésének értékéhez csak később kapcsoltak sorszámokat. De Moseley törvénye lehetővé tette az elemek számának azonnali kísérleti megerősítését a periódusokban, és ezzel egyidejűleg megjósolni az addig még fel nem fedezett hafnium (72. sz.) és rénium (75. sz.) helyét.

Ugyanezek Moseley tanulmányai lehetővé tették a súlyos „fejfájás” megszüntetését, amelyet az atomtömeg-táblázatban szereplő elemek növekvő atomtömegének helyes sorozatától való bizonyos eltérések okoztak Mengyelejevnek. Mengyelejev kémiai analógiák nyomására készítette őket, részben szakértői szinten, részben egyszerűen intuitív szinten. Például a kobalt megelőzte a nikkelt a táblázatban, a jód pedig kisebb atomtömeggel követte a nehezebb tellúrt. A természettudományokban régóta ismert, hogy egy „csúnya” tény, amely nem fér bele a legszebb elmélet keretei közé, megsemmisítheti azt. Hasonlóképpen, megmagyarázhatatlan eltérések fenyegették a Periodikus Törvényt. De Moseley kísérletileg bebizonyította, hogy a kobalt (27. sz.) és a nikkel (28. sz.) sorozatszáma pontosan megfelel a rendszerben elfoglalt helyüknek. Kiderült, hogy ezek a kivételek csak megerősítik az általános szabályt.

Nyikolaj Alekszandrovics Morozov fontos jóslatot tett 1883-ban. A Népakarat mozgalomban való részvételért Morozov vegyészhallgatót halálra ítélték, amit később életfogytiglani börtönbüntetés váltott fel, magánzárkában. Mintegy harminc évet töltött királyi börtönökben. A shlisselburgi erőd foglyának lehetősége nyílt némi tudományos irodalmat átvenni a kémiáról. A periódusos rendszer szomszédos elemcsoportjai közötti atomtömeg-intervallumok elemzése alapján Morozov arra a intuitív következtetésre jutott, hogy létezhet egy másik, „nulla tulajdonságú” ismeretlen elemcsoport a halogén- és alkálicsoportok között. fémek. Azt javasolta, hogy keressék őket a levegőben. Sőt, hipotézist fogalmazott meg az atomok szerkezetére vonatkozóan, és ennek alapján megpróbálta feltárni az elemek tulajdonságainak periodicitásának okait.

Morozov hipotézisei azonban jóval később, amikor az 1905-ös események után szabadon bocsátották, vitára váltak. Ekkorra azonban már felfedezték és tanulmányozták az inert gázokat.

Az inert gázok létezésének ténye és a periódusos rendszerben elfoglalt helye hosszú ideig komoly vitákat váltott ki a kémiai világban. Maga Mengyelejev egy ideig azt hitte, hogy egy ismeretlen egyszerű Nj típusú anyag rejtőzhet a nyílt argon márkanév alatt. Az inert gázok helyére vonatkozó első racionális feltételezést felfedezésük szerzője, William Ramsay tette. 1906-ban pedig Mengyelejev ezt írta: „A periódusos rendszer létrehozásakor (18b9) nemcsak hogy nem ismerték az argont, de nem is volt okuk gyanakodni az ilyen elemek létezésének lehetőségére. Ma... ezek az elemek atomtömegüket tekintve pontosan a halogének és az alkálifémek között helyezkedtek el.”

Sokáig vita zajlott: az inert gázokat független nulla elemcsoportba sorolni, vagy a VIII. csoport fő alcsoportjának tekinteni. Mindegyik nézőpontnak megvannak a maga előnyei és hátrányai.

Az elemek periódusos rendszerben elfoglalt helyzete alapján a Linus Pauling vezette elméleti kémikusok régóta kételkednek a nemesgázok teljes kémiai passzivitásában, közvetlenül utalva fluoridjaik és oxidjaik lehetséges stabilitására. De csak 1962-ben Neil Bartlett amerikai kémikus volt az első, aki a platina-hexafluorid és az oxigén reakcióját a legszokványosabb körülmények között hajtotta végre, így xenon-hexafluor-platinát XePtF^-ot nyert, amelyet más gázvegyületek követtek, amelyeket ma inkább nemesnek, mintsem nemesnek neveznek. inert.

A periodikus törvény a mai napig megőrzi prediktív funkcióját.

Meg kell jegyezni, hogy bármely halmaz ismeretlen tagjainak előrejelzése kétféle lehet. Ha egy ismert hasonló sorozaton belül elhelyezkedő elem tulajdonságait megjósoljuk, akkor az ilyen előrejelzést interpolációnak nevezzük. Természetes azt feltételezni, hogy ezekre a tulajdonságokra ugyanazok a törvények vonatkoznak majd, mint a szomszédos elemek tulajdonságaira. Így jósolták meg a periódusos rendszerben hiányzó elemek tulajdonságait. Sokkal nehezebb megjósolni a halmazok új tagjainak jellemzőit, ha azok kívül esnek a leírt részen. Az extrapoláció - az ismert mintákon kívül eső függvényértékek előrejelzése - mindig kevésbé biztos.

Ezzel a problémával szembesültek a tudósok, amikor elkezdtek kutatni a rendszer ismert határain túlmutató elemek után. A 20. század elején. A periódusos rendszer az uránnal (92. sz.) zárult. Az első kísérletek transzurán elemek beszerzésére 1934-ben történtek, amikor Enrico Fermi és Emilio Segre neutronokkal bombázta az uránt. Így kezdődött az aktinoidok és a transzaktinoidok felé vezető út.

A nukleáris reakciókat más, korábban ismeretlen elemek szintézisére is használják.

Az Eienn Theodor Seaborg és munkatársai által mesterségesen szintetizált 101. számú elem a „mendelevium” nevet kapta. Maga Seaborg ezt mondta: „Különösen fontos megjegyezni, hogy a 101-es elemet a nagy orosz kémikus, D. I. Mengyelejev tiszteletére nevezték el amerikai tudósok, akik mindig is a kémia úttörőjének tartották.”

Az újonnan felfedezett, vagy inkább mesterségesen létrehozott elemek száma folyamatosan nő. A 113-as és 115-ös sorozatszámú elemek legnehezebb magjainak szintézisét a dubnai Orosz Nukleáris Kutatóintézetben végezték úgy, hogy mesterségesen előállított americium atommagjait a kalcium-48 nehéz izotóp magjaival bombázták. Ebben az esetben megjelenik a 115-ös elem magja, amely azonnal lebomlik, és a 113-as elem magját képezi. Ilyen szupernehéz elemek a természetben nem léteznek, de szupernóva-robbanások során keletkeznek, és az ősrobbanás során is létezhetnek. . Kutatásaik segítenek megérteni, hogyan keletkezett Univerzumunk.

Összesen 39 természetben előforduló radioaktív izotóp fordul elő a természetben. A különböző izotópok különböző sebességgel bomlanak le, amelyekre a felezési idő jellemző. Az urán-238 felezési ideje 4,5 milliárd év, és néhány más elem esetében a másodperc milliomod része is lehet.

A radioaktív elemek, amelyek egymás után bomlanak és átalakulnak, egész sorozatot alkotnak. Három ilyen sorozatot ismerünk: a kezdeti elem szerint a sorozat összes tagja az urán, az aktinourán és a tórium családjába tartozik. Egy másik család mesterségesen előállított radioaktív izotópokból áll. Az átalakulásokat minden családban a nem radioaktív ólomatomok megjelenése teszi teljessé.

Mivel a földkéreg csak olyan izotópokat tartalmazhat, amelyek felezési ideje arányos a Föld korával, feltételezhetjük, hogy több milliárd éves történetében léteztek rövid életű izotópok is, amelyek mára szó szerint kihaltak. Ezek valószínűleg a nehéz kálium-40 izotópot tartalmazták. Teljes bomlása következtében a kálium atomtömegének táblázatos értéke ma 39,102, tehát tömegében elmarad a 18-as számú argon elemtől (39,948). Ez magyarázza a periódusos rendszerben az elemek atomtömegének következetes növekedésének kivételeit.

V. I. Goldanszkij akadémikus Mengyelejev emlékének szentelt beszédében megjegyezte „Mengyelejev munkáinak alapvető szerepét még a kémia teljesen új területein is, amely évtizedekkel a periódusos rendszer briliáns alkotójának halála után merült fel”.

A tudomány évszázadok bölcsességének és tapasztalatának, azok racionális szemlélésének és kipróbált ítéletének története és tárháza.

D. I. Mengyelejev

Ritkán fordul elő, hogy egy tudományos felfedezés valami teljesen váratlannak bizonyul; szinte mindig előre látják:

A következő nemzedékek azonban, akik minden kérdésre bevált választ adnak, gyakran nehezen tudják felmérni, hogy ez milyen nehézségekbe került elődeiknek.

C. Darwin

A körülöttünk lévő világgal foglalkozó tudományok mindegyikének tárgya az anyag mozgásának sajátos formái. Az uralkodó elképzelések az alábbi mozgásformákat tekintik a növekvő komplexitás sorrendjében:

mechanikai - fizikai - kémiai - biológiai - társadalmi. A következő formák mindegyike nem utasítja el az előzőeket, hanem tartalmazza azokat.

Nem véletlen, hogy a Periodikus Törvény felfedezésének századik évfordulóján G. T. Seaborg a kémia legújabb eredményeinek szentelte jelentését. Ebben nagyra értékelte az orosz tudós elképesztő eredményeit: „Ha figyelembe vesszük a periódusos rendszer fejlődését Mengyelejev óta, a legszembetűnőbb az, hogy képes volt létrehozni az elemek periódusos rendszerét, bár Mengyelejev nem tisztában vannak olyan ma már általánosan elfogadott fogalmakkal, mint a magszerkezet és az izotópok, az atomszámok és a vegyérték kapcsolata, az atomok elektrontermészete, az elektronszerkezettel magyarázható kémiai tulajdonságok periodicitása és végül a radioaktivitás.

Idézhetjük A.E. Fersman akadémikus szavait, aki a jövőre hívta fel a figyelmet: „Új elméletek, briliáns általánosítások fognak megjelenni és meghalni. Új ötletek váltják fel az atomról és az elektronról alkotott már elavult fogalmainkat. A legnagyobb felfedezések és kísérletek semmissé teszik a múltat, és hihetetlen újdonság és széles távlatokat nyitnak meg ma – mindez jönni fog és elmúlik, de Mengyelejev időszakos törvénye mindig élni fog és irányítani fogja a keresést.”

24. A szerkezeti elméletek megjelenése a szerves kémia fejlődési folyamatában. Az atommolekuláris tudomány, mint a szerkezetelméletek elméleti alapja.

Hasonló cikkek