Элементтердің периодтық жүйесі химияның кейінгі дамуына үлкен әсер етті. Бұл химиялық элементтердің үйлесімді жүйе құрайтынын және бір-бірімен тығыз байланыста екенін көрсететін алғашқы табиғи жіктелуі ғана емес, сонымен бірге одан әрі зерттеудің қуатты құралы болды.
Менделеев өзі ашқан периодтық заң негізінде өз кестесін құрастырған кезде көптеген элементтер әлі белгісіз еді. Осылайша, 4 элементтік скандий периоды белгісіз болды. Атомдық массасы бойынша Ti Са-дан кейін келді, бірақ Ti-ді Са-дан кейін бірден қоюға болмайды, өйткені ол 3-топқа түсер еді, бірақ Ti қасиеттеріне байланысты оны 4-топқа жатқызу керек. Сондықтан Менделеев бір ұяшықты жіберіп алды. Дәл осы негізде 4-кезеңде Zn мен As арасында екі бос жасуша қалды. Басқа қатарларда әлі бос орындар бар. Менделеев сенімді ғана емес осы орындарды толтыратын әлі белгісіз элементтер болуы керек, бірақ сонымен қатар олардың периодтық жүйенің басқа элементтері арасындағы орнына негізделген мұндай элементтердің қасиеттерін алдын ала болжаған.Бұл элементтерге экаборон (қасиеттері борға ұқсайтындықтан), экаалюминий, эказилиций... деген атаулар берілді.

Келесі 15 жыл ішінде Менделеевтің болжамдары тамаша расталды; барлық үш күтілетін элемент ашық болды. Алдымен француз химигі Лекок де Бусборан эка-алюминийдің барлық қасиеттеріне ие галлийді ашты. Осыдан кейін Швецияда Л.Ф. Нильсон скандийді ашты, ақырында Германияда бірнеше жылдан кейін К.А.Винклер германий деп атаған элементті ашты, ол эаксиляцияға ұқсас болып шықты...
Ga, Sc, Ge-тің ашылуы периодтық заңның ең үлкен жеңісі болды. Кейбір элементтердің валенттілігін және атомдық массасын анықтауда периодтық жүйенің де маңызы зор болды. Сол сияқты периодтық жүйе кейбір элементтердің атомдық массаларын түзетуге серпін берді.Мысалы, бұрын Cs атомдық массасы 123,4 деп берілген. Менделеев элементтерді кестеге орналастыра отырып, оның қасиеттері бойынша Cs Rb астында бірінші топтың негізгі топшасында болуы керек және сондықтан атомдық массасы 130-ға жуық болатынын анықтады. Қазіргі анықтамалар Cs атомдық массасы екенін көрсетеді. бұл 132,9054..
Ал қазіргі уақытта периодтық заң химияның жетекші жұлдызы болып қала береді. Оның негізінде трансуран элементтері жасанды түрде жасалды.Солардың бірі, бірінші рет 1955 жылы алынған No101 элемент орыстың ұлы ғалымының құрметіне менделевий деп аталды.
Ғылымның кейінгі дамуы периодтық заңға сүйене отырып, материяның құрылымын әлдеқайда тереңірек түсінуге мүмкіндік берді, Менделеевтің тірі кезінде бұл мүмкін болды.
Менделеевтің пайғамбарлық сөздері керемет расталды: «Мерзімді заң жойылу қаупі жоқ, тек қондырма мен даму уәде етілген».

Периодтық заңның ашылуының алғы шарты 1860 жылы Карлсруэ қаласында өткен химиктердің халықаралық конгресінің шешімдері болды, бұл кезде атом-молекулярлық ғылым түпкілікті негізделеді және молекула мен атом ұғымдарының алғашқы біртұтас анықтамалары берілді. біз қазір салыстырмалы атомдық масса деп атайтын атомдық салмақ ретінде қабылданды.

Д.И.Менделеев өз ашуында нақты тұжырымдалған бастапқы нүктелерге сүйенді:

Барлық химиялық элементтер атомдарының ортақ өзгермейтін қасиеті олардың атомдық массасы;

Элементтердің қасиеттері олардың атомдық массасына байланысты;

Бұл тәуелділіктің формасы периодты.

Жоғарыда қарастырылған алғышарттарды объективті, яғни ғалымның жеке басына тәуелсіз деп атауға болады, өйткені олар химияның ғылым ретіндегі тарихи дамуымен анықталған.

III Периодтық заң және химиялық элементтердің периодтық жүйесі.

Менделеевтің периодтық заңын ашуы.

Элементтердің периодтық жүйесінің бірінші нұсқасын Д.И.Менделеев 1869 жылы – атомның құрылымы зерттелмес бұрын шығарды. Бұл кезде Менделеев Петербург университетінде химиядан сабақ берді. Д.И.Менделеев дәрістерге дайындалып, өзінің «Химия негіздері» оқулығы үшін материал жинай отырып, элементтердің химиялық қасиеттері туралы мәліметтер бір-бірінен айырмашылығы бар фактілер жиынтығына ұқсамайтындай материалды жүйелеу туралы ойлады.

Бұл жұмыста Д.И.Менделеевтің нұсқауы элементтердің атомдық массалары (атомдық салмақтары) болды. 1860 жылы Д.И.Менделеев те қатысқан химиктердің дүниежүзілік конгресінен кейін атомдық салмақтарды дұрыс анықтау мәселесі әлемнің көптеген жетекші химиктерінің, соның ішінде Д.И.Менделеевтің де үнемі назарында болды.Элементтерді атомдық массаларының өсу ретімен орналастыра отырып, Д.И.Менделеев табиғаттың іргелі заңын ашты, ол қазіргі уақытта периодтық заң деп аталады:

Элементтердің қасиеттері олардың атомдық салмағына сәйкес периодты түрде өзгереді.

Жоғарыда келтірілген тұжырым «атомдық салмақ» түсінігі «ядро заряды» түсінігімен ауыстырылатын заманауи тұжырымға мүлдем қайшы келмейді. Ядро протондар мен нейтрондардан тұрады. Көптеген элементтердің ядроларындағы протондар мен нейтрондар саны шамамен бірдей, сондықтан ядродағы протондар саны (ядро заряды Z) артқан сайын атомдық масса шамамен бірдей өседі.

Периодтық заңның негізгі жаңалығы келесідей болды:

1. Қасиеттері бойынша бір-біріне ұқсамайтын элементтер арасында байланыс орнатылды. Бұл байланыс элементтердің қасиеттерінің олардың атомдық салмағының жоғарылауына қарай біркелкі және шамамен бірдей өзгеретіндігінде, содан кейін бұл өзгерістер периодты түрде қайталанып отыратынында жатыр.

2. Элементтердің қасиеттерінің өзгеру тізбегінде қандай да бір сілтемелер жоқ болып көрінген жағдайда, периодтық жүйеде GAPS әлі ашылмаған элементтермен толтырылуы керек болды.

Элементтер арасындағы байланысты анықтаудың барлық алдыңғы әрекеттерінде басқа зерттеушілер әлі ашылмаған элементтерге орын болмайтын толық суретті жасауға ұмтылды. Керісінше, Д.И.Менделеев өзінің периодтық жүйесінің ең маңызды бөлігін әлі де бос жатқан жасушалар деп санады. Бұл әлі белгісіз элементтердің болуын болжауға мүмкіндік берді.

Д.И.Менделеевтің ашқан жаңалығын көптеген элементтердің атомдық салмақтары өте шамамен анықталып, тек 63 элементтің өзі белгілі болған кезде ашқаны таңданарлық жайт, яғни бүгінгі бізге белгілілердің жартысынан сәл астамы.

Әртүрлі элементтердің химиялық қасиеттерін терең білу Менделеевке әлі ашылмаған элементтерді көрсетіп қана қоймай, олардың қасиеттерін дәл болжауға мүмкіндік берді! Д.И.Менделеев өзі «эка-кремний» деп атаған элементтің қасиеттерін дәл болжады. 16 жылдан кейін бұл элементті шынымен неміс химигі Винклер тауып, германий деп атады.

Д.И.Менделеевтің әлі ашылмаған «эка-кремний» элементі үшін болжаған қасиеттерін германий (Ge) элементінің қасиеттерімен салыстыру. Қазіргі периодтық жүйеде германий «эка-кремнийдің» орнын алады.

Меншік

Д.И.Менделеев «эка-кремнийге» болжам жасаған 1870 ж

1886 жылы ашылған германий Ge үшін анықталған

Түсі, сыртқы түрі

қоңыр

ашық қоңыр

Атомдық салмақ

72,59

Тығыздығы (г/см3)

5,5

5,35

Оксид формуласы

XO2

GeO2

Хлорид формуласы

XCl4

GeCl4

Хлоридтің тығыздығы (г/см3)

1,9

1,84

Сол сияқты «эка-алюминий» (1875 жылы ашылған галий Ga элементі) мен «эка-бор» (1879 жылы ашылған скандий Sc элементі) қасиеттерін Д.И.Менделеев тамаша дәлелдеді.

Осыдан кейін дүние жүзінің ғалымдарына Д.И.Менделеевтің периодтық жүйесі элементтерді жай ғана жүйелеп қоймай, табиғаттың негізгі заңы – периодтық заңның графикалық көрінісі екені белгілі болды.

Периодтық жүйенің құрылымы.

Д.И периодтық заңына сүйене отырып. Менделеев 7 период пен 8 топтан тұратын химиялық элементтердің периодтық жүйесін құрды (кестенің қысқа мерзімді нұсқасы). Қазіргі уақытта Периодтық жүйенің ұзақ периодтық нұсқасы жиірек қолданылады (7 период, 8 топ, лантанидтер мен актинидтер элементтері бөлек көрсетілген).

Периодтар - кестенің көлденең жолдары, олар кіші және үлкен болып бөлінеді. Кіші периодта 2 элемент (1-ші период) немесе 8 элемент (2-ші, 3-ші период), үлкен периодта - 18 элемент (4-ші, 5-ші период) немесе 32 элемент (6-шы, 5-ші период) 7-ші период). Әрбір кезең әдеттегі металдан басталып, бейметал (галоген) және асыл газбен аяқталады.

Топтар - элементтердің тік тізбегі, олар I-ден VIII-ге дейінгі рим цифрларымен және орысша А және В әріптерімен нөмірленеді. Периодтық жүйенің қысқа мерзімді нұсқасы элементтердің ішкі топтарын (негізгі және қосымша) қамтиды.

Топша – шартсыз химиялық аналогтар болып табылатын элементтердің жиынтығы; Көбінесе топшаның элементтері топ нөміріне сәйкес келетін ең жоғары тотығу дәрежесіне ие болады.

А-топтарында элементтердің химиялық қасиеттері бейметаллдан металға дейін кең ауқымда өзгеруі мүмкін (мысалы, V топтың негізгі топшасында азот бейметалл, ал висмут металл болып табылады).

Периодтық жүйеде типтік металдар IA (Li-Fr), IIA (Mg-Ra) және IIIA (In, Tl) топтарында орналасқан. Бейметалдар VIIA (F-Al), VIA (O-Te), VA (N-As), IVA (C, Si) және IIIA (B) топтарында орналасқан. А-топтарының кейбір элементтері (бериллий Be, алюминий Al, германий Ge, сурьма Sb, полоний Po және т.б.), сондай-ақ В-топтарының көптеген элементтері металдық та, бейметалдық қасиеттерді де көрсетеді (амфотерлік құбылыс).

Кейбір топтар үшін топ атаулары қолданылады: IA (Li-Fr) - сілтілі металдар, IIA (Ca-Ra) - сілтілі жер металдар, VIA (O-Po) - халькогендер, VIIA (F-At) - галогендер, VIIIA ( He-Rn ) - асыл газдар. Д.И. ұсынған периодтық жүйенің формасы. Менделеев қысқа мерзімді немесе классикалық деп аталды. Қазіргі уақытта периодтық жүйенің тағы бір түрі кеңірек қолданылады - ұзақ мерзімді.

Периодтық заң Д.И. Менделеев және химиялық элементтердің периодтық жүйесі қазіргі химияның негізі болды. Салыстырмалы атомдық массалар 1983 жылғы Халықаралық кестеге сәйкес берілген. 104-108 элементтері үшін ең ұзақ өмір сүретін изотоптардың массалық сандары төртбұрышты жақшада берілген. Жақшада берілген элементтердің атаулары мен таңбалары жалпыға бірдей қабылданбайды.

IV Периодтық заң және атомның құрылысы.

Атомдардың құрылысы туралы негізгі мәліметтер.

19 ғасырдың аяғы мен 20 ғасырдың басында физиктер атомның күрделі бөлшек екенін және оның қарапайым (элементар) бөлшектерден тұратынын дәлелдеді. Табылды:

катодтық сәулелер (ағылшын физигі Дж. Дж. Томсон, 1897), олардың бөлшектері электрондар e− (бір теріс зарядты алып жүреді);

элементтердің табиғи радиоактивтілігі (француз ғалымдары – радиохимиктер А. Беккерель және М. Склодовска-Кюри, физик Пьер Кюри, 1896 ж.) және α-бөлшектердің (гелий ядролары 4He2+) болуы;

атомның ортасында оң зарядталған ядроның болуы (ағылшын физигі және радиохимигі Э.Резерфорд, 1911);

бір элементтің екінші элементке жасанды айналуы, мысалы, азоттың оттегіге айналуы (Э. Рутерфорд, 1919). Бір элемент атомының ядросынан (азот – Резерфорд тәжірибесінде), α-бөлшекпен соқтығысқанда басқа элемент атомының ядросы (оттегі) және бірлік оң зарядты алып жүретін жаңа бөлшек және протон ( p+, 1H ядросы) түзілді.

атомның ядросында электрлік бейтарап бөлшектер – нейтрондар n0 болуы (ағылшын физигі Дж. Чадвик, 1932 ж.).

Зерттеу нәтижесінде әрбір элемент атомында (1Н-ден басқа) протондар, нейтрондар және электрондар бар, протондар мен нейтрондар атомның ядросында, ал электрондар оның шетінде (электрондық қабатта) болатыны анықталды. .

Ядродағы протондар саны атомның қабықшасындағы электрондар санына тең және бұл элементтің периодтық жүйедегі реттік нөміріне сәйкес келеді.

Атомның электронды қабаты күрделі жүйе болып табылады. Ол әртүрлі энергиялары бар ішкі қабықтарға бөлінеді (энергия деңгейлері); деңгейлер өз кезегінде ішкі деңгейлерге бөлінеді, ал ішкі деңгейлерге пішіні мен өлшемі бойынша әр түрлі болуы мүмкін атомдық орбитальдар (s, p, d, f, т.б. әріптермен белгіленеді) жатады.

Демек, атомның негізгі сипаттамасы атомдық массасы емес, ядроның оң зарядының шамасы. Бұл атомның, демек, элементтің жалпы және дәл сипаттамасы. Элементтің барлық қасиеттері және оның периодтық жүйедегі орны атом ядросының оң зарядының шамасына байланысты. Осылайша, химиялық элементтің атомдық нөмірі оның атомының ядросының зарядымен сандық түрде сәйкес келеді. Элементтердің периодтық жүйесі периодтық заңның графикалық көрінісі болып табылады және элементтер атомдарының құрылымын көрсетеді.

Атом құрылысы теориясы элементтер қасиеттерінің периодты өзгеруін түсіндіреді. Атом ядроларының оң зарядының 1-ден 110-ға дейін артуы атомдардағы сыртқы энергетикалық деңгейдің құрылымдық элементтерінің мерзімді қайталануына әкеледі. Ал элементтердің қасиеттері негізінен сыртқы деңгейдегі электрондар санына байланысты болғандықтан, олар да периодты түрде қайталанып отырады. Бұл периодтық заңның физикалық мағынасы.

Периодтық жүйедегі әрбір период сыртқы деңгейде атомдары бір s-электроны (толық емес сыртқы деңгейлер) бар, сондықтан ұқсас қасиеттерді көрсететін элементтерден басталады - олар металдық сипатын анықтайтын валенттік электрондардан оңай бас тартады. Бұл сілтілі металдар – Li, Na, K, Rb, Cs.

Период сыртқы деңгейдегі атомдарында 2 (s2) электрон (бірінші периодта) немесе 8 (s2p6) электрон (кейінгі барлық периодтарда) болатын элементтермен аяқталады, яғни олардың аяқталған сыртқы деңгейі бар. Бұл инертті қасиетке ие асыл газдар He, Ne, Ar, Kr, Xe.

1869 жылы Д.И.Менделеев жай заттар мен қосылыстардың қасиеттерін талдау негізінде Периодтық заңды тұжырымдады: «Қарапайым денелер мен элементтер қосылыстарының қасиеттері периодты түрде элементтердің атомдық массаларының шамасына тәуелді».Периодтық заң негізінде элементтердің периодтық жүйесі құрастырылды. Онда ұқсас қасиеттері бар элементтер тік топтық бағандарға біріктірілді. Кейбір жағдайларда элементтерді периодтық жүйеге орналастырған кезде қасиеттердің қайталану периодтылығын сақтау үшін атомдық массалардың өсу ретін бұзу қажет болды. Мысалы, теллур мен йодты, сондай-ақ аргон мен калийді «алмастыру» қажет болды. Себебі, Менделеев периодтық заңды атомның құрылысы туралы ештеңе білмейтін кезеңде ұсынған.20 ғасырда атомның планетарлық моделі ұсынылғаннан кейін периодтық заң былай тұжырымдалады:

«Химиялық элементтер мен қосылыстардың қасиеттері периодты түрде атом ядроларының зарядтарына тәуелді».

Ядроның заряды периодтық жүйедегі элемент санына және атомның электрондық қабатындағы электрондар санына тең. Бұл тұжырымда мерзімді заңның «бұзылуы» түсіндірілді. Периодтық жүйеде период нөмірі атомдағы электрондық деңгейлер санына тең, негізгі топшалар элементтері үшін топ нөмірі сыртқы деңгейдегі электрондар санына тең.

Периодтық заңның ғылыми маңызы. Периодтық заң химиялық элементтер мен олардың қосылыстарының қасиеттерін жүйелеуге мүмкіндік берді. Периодтық жүйені құрастыру кезінде Менделеев көптеген ашылмаған элементтердің бар екендігін болжап, оларға бос ұяшықтар қалдырып, ашылмаған элементтердің көптеген қасиеттерін болжап, олардың ашылуына жағдай жасады.Олардың біріншісі төрт жылдан кейін пайда болды.

Бірақ Менделеевтің зор еңбегі тек жаңа нәрселерді ашуда ғана емес.

Менделеев табиғаттың жаңа заңын ашты. Бір-біріне ұқсамайтын, бір-бірімен байланысы жоқ субстанциялардың орнына ғылым Әлемнің барлық элементтерін біртұтас тұтастыққа біріктіретін біртұтас үйлесімді жүйеге тап болды; атомдар келесідей қарастырыла бастады:

1. бір-бірімен органикалық түрде ортақ заңдылықпен байланысты,

2. атомдық салмақтағы сандық өзгерістердің олардың химиялық құрамындағы сапалық өзгерістерге ауысуын анықтау. даралық,

3. керісінше металдық екенін көрсетеді. және металл емес. атомдардың қасиеттері бұрын ойлағандай абсолютті емес, тек салыстырмалы сипатта болады.

24. Органикалық химияның даму процесінде құрылымдық теориялардың пайда болуы. Атом-молекулалық ғылым құрылымдық теориялардың теориялық негізі ретінде.

Органикалық химия.Бүкіл 18 ғасыр бойы. Организмдер мен заттардың химиялық байланыстары туралы мәселеде ғалымдар өмірді ғалам заңдарына емес, ерекше тіршілік күштерінің ықпалына бағынатын ерекше құбылыс ретінде қарастыратын витализм ілімін басшылыққа алды. Бұл көзқарас 19-ғасырдағы көптеген ғалымдарға мұра болды, дегенмен оның іргетасы 1777 жылы Лавуазье тыныс алу жану сияқты процесс деп айтқан кезде шайқалған.

1828 жылы неміс химигі Фридрих Вёлер (1800–1882) аммоний цианатын қыздыру арқылы (бұл қосылыс сөзсіз бейорганикалық затқа жатқызылды) адам мен жануарлардың қалдық өнімі мочевина алды. 1845 жылы Вёлердің шәкірті Адольф Кольбе бастапқы элементтерден көміртегі, сутегі және оттегіден сірке қышқылын синтездеді. 1850 жылдары француз химигі Пьер Бертело органикалық қосылыстарды синтездеу бойынша жүйелі жұмысты бастап, метил және этил спирттерін, метан, бензол, ацетиленді алды. Табиғи органикалық қосылыстарды жүйелі түрде зерттеу олардың барлығында бір немесе бірнеше көміртек атомдары, ал көбінде сутегі атомдары бар екенін көрсетті. Түр теориясы. Құрамында көміртегі бар күрделі қосылыстардың көптеп табылуы және оқшаулануы олардың молекулаларының құрамы туралы мәселені көтерді және қолданыстағы жіктеу жүйесін қайта қарау қажеттілігіне әкелді. 1840 жылдары химик ғалымдар Берцелиустың дуалистік идеялары бейорганикалық тұздарға ғана қатысты екенін түсінді. 1853 жылы барлық органикалық қосылыстарды түрі бойынша жіктеуге әрекет жасалды. Жалпыланған «типтер теориясын» француз химигі ұсынған Чарльз Фредерик Джерард, атомдардың әртүрлі топтарының қосындысы осы топтардың электр зарядымен емес, олардың ерекше химиялық қасиеттерімен анықталады деп есептеген.

Құрылымдық химия. 1857 жылы Кекуле валенттілік теориясына сүйене отырып (валенттілік берілген элементтің бір атомымен қосылатын сутегі атомдарының саны ретінде түсінілді) көміртегі төрт валентті, сондықтан басқа төрт атоммен қосылып, ұзын тізбектер құра алады деп ұсынды - түзу немесе тармақталған. Сондықтан органикалық молекулалар радикалдардың қосындысы түрінде емес, құрылымдық формулалар – атомдар және олардың арасындағы байланыстар түрінде бейнелене бастады.

1874 жылы дат химигі Джейкоб вант Хоффжәне француз химигі Джозеф Ахилле Ле Бель (1847–1930) бұл идеяны атомдардың кеңістіктегі орналасуына дейін кеңейтті. Олар молекулалар жазық емес, үш өлшемді құрылымдар деп есептеді. Бұл тұжырымдама көптеген белгілі құбылыстарды түсіндіруге мүмкіндік берді, мысалы, кеңістіктік изомерия, құрамы бірдей, бірақ қасиеттері әртүрлі молекулалардың болуы. Деректер оған өте жақсы сәйкес келеді Луи Пастершарап қышқылының изомерлері туралы.

6. Периодтық заң және периодтық жүйе Д.И. Менделеев Периодтық жүйенің құрылымы (период, топ, топша). Периодтық заң және периодтық жүйенің мәні.

Мерзімдізаң D.I. Менделеев:Жай денелердің қасиеттері, сонымен қатар қосылыстардың пішіндері мен қасиеттеріэлементтердің айырмашылығы периодты түрде тәуелді боладыэлементтердің атомдық салмақтарының мәндері.(Элементтердің қасиеттері олардың ядроларының атомдарының зарядына периодты түрде тәуелді).

Элементтердің периодтық жүйесі. Менделеев литийден неонға немесе натрийден аргонға дейінгі сегіз элемент қатары сияқты қасиеттері ретімен өзгеретін элементтер қатарын период деп атады. Осы екі периодты натрий литий астында, ал аргон неон астында болатындай етіп бірінің астына жазсақ, элементтердің келесі орналасуын аламыз:

Бұл орналасу арқылы тік бағандар қасиеттері бойынша ұқсас және бірдей валенттілікке ие элементтерді қамтиды, мысалы, литий мен натрий, бериллий мен магний және т.б.

Барлық элементтерді периодтарға бөліп, қасиеттері мен түзілетін қосылыстардың түрі бойынша ұқсас элементтер бір-бірінің астында орналасуы үшін бір периодты екіншісінің астына қоя отырып, Менделеев кесте құрастырып, оны элементтердің топтары мен қатарлары бойынша периодтық жүйесі деп атады.

Периодтық жүйенің мағынасыБіз.Элементтердің периодтық жүйесі химияның кейінгі дамуына үлкен әсер етті. Бұл химиялық элементтердің үйлесімді жүйе құрайтынын және бір-бірімен тығыз байланыста екенін көрсететін алғашқы табиғи жіктелуі ғана емес, сонымен бірге одан әрі зерттеудің қуатты құралы болды.

7. Химиялық элементтер қасиеттерінің периодты өзгеруі. Атомдық және иондық радиустар. Иондану энергиясы. Электрондардың жақындығы. Электртерістілік.

Атом радиустарының Z атом ядросының зарядына тәуелділігі периодты. Бір период ішінде Z ұлғайған сайын атом мөлшерінің азаю тенденциясы байқалады, бұл әсіресе қысқа кезеңдерде айқын байқалады.

Ядродан алшақ жаңа электрондық қабаттың құрылысының басталуымен, яғни келесі кезеңге өту кезінде атомдық радиустар артады (мысалы, фтор мен натрий атомдарының радиустарын салыстырыңыз). Нәтижесінде кіші топ ішінде ядро ​​зарядының ұлғаюымен атомдардың өлшемдері артады.

Электрон атомдарының жоғалуы оның тиімді мөлшерінің төмендеуіне, ал артық электрондардың қосылуы ұлғаюына әкеледі. Сондықтан оң зарядталған ионның (катионның) радиусы әрқашан кіші, ал теріс зарядталған еместің (анионның) радиусы сәйкес электрлік бейтарап атомның радиусынан әрқашан үлкен болады.

Бір топшаның ішінде бір зарядты иондардың радиустары ядро ​​зарядының ұлғаюымен өседі.Бұл заңдылық электронды қабаттар санының ұлғаюымен және сыртқы электрондардың ядродан қашықтығының өсуімен түсіндіріледі.

Металдардың ең тән химиялық қасиеті олардың атомдарының сыртқы электрондардан оңай бас тартып, оң зарядты иондарға айналу қабілеті болса, бейметалдар, керісінше, теріс иондар түзу үшін электрондарды қосу қабілетімен сипатталады. Атомнан электронды алып тастау және соңғысын оң ионға айналдыру үшін иондану энергиясы деп аталатын біраз энергияны жұмсау керек.

Ионизация энергиясын атомдарды электр өрісінде үдетілген электрондармен бомбалау арқылы анықтауға болады. Электрон жылдамдығы атомдарды иондауға жеткілікті болатын ең төменгі өріс кернеуі берілген элемент атомдарының иондану потенциалы деп аталады және вольтпен өрнектеледі. Жеткілікті энергияны жұмсау арқылы атомнан екі, үш немесе одан да көп электрондарды шығаруға болады. Сондықтан олар бірінші иондану потенциалы (атомнан бірінші электронның жойылу энергиясы) және екінші иондану потенциалы (екінші электронның жойылу энергиясы) туралы айтады.

Жоғарыда атап өтілгендей, атомдар донорлық қана емес, сонымен қатар электрон ала алады. Бос атомға электрон қосқанда бөлінетін энергия атомның электронға жақындығы деп аталады. Электрондық жақындық, иондану энергиясы сияқты, әдетте электронды вольтпен өрнектеледі. Сонымен, сутегі атомының электронға жақындығы 0,75 эВ, оттегі – 1,47 эВ, фтор – 3,52 эВ.

Металл атомдарының электронды ұқсастықтары әдетте нөлге жақын немесе теріс; Бұдан шығатыны, көптеген металдардың атомдары үшін электрондардың қосылуы энергетикалық жағынан қолайсыз. Бейметал атомдарының электронды жақындығы әрқашан оң және неғұрлым көп болса, бейметал периодтық жүйедегі асыл газға неғұрлым жақын орналасады; бұл кезеңнің соңы жақындаған сайын металл емес қасиеттердің ұлғаюын көрсетеді.

Белгісіз элементтерді ғылыми болжау мүмкіндігі периодтық заң мен элементтердің периодтық жүйесі ашылғаннан кейін ғана шындыққа айналды. Д.И.Менделеев 11-нің болуын болжаған жаңа элементтер: экаборон, экассиликон, экаалюминий және т.б. Периодтық жүйедегі элементтің «координаталары» (сериялық нөмірі, тобы және периоды) атомдық массаны, сондай-ақ болжанған элементтің ең маңызды қасиеттерін шамамен болжауға мүмкіндік берді. Бұл болжамдардың дәлдігі, әсіресе болжанатын элемент белгілі және жеткілікті зерттелген элементтермен қоршалған кезде өсті.

Соның арқасында 1875 жылы Францияда Л.де Буйсборан галлийді (эка-алюминий) ашты; 1879 жылы Л.Нильсон (Швеция) скандийді (экабор) ашты; 1886 жылы Германияда К.Винклер германийді (exasilicon) ашты.

Тоғызыншы және оныншы қатарлардың ашылмаған элементтеріне қатысты Д.И.Менделеевтің тұжырымдары аса сақ болды, өйткені олардың қасиеттері өте нашар зерттелген. Сонымен, алтыншы кезең аяқталған висмуттан кейін екі сызықша қалды. Біреуі теллур аналогына сәйкес келсе, екіншісі белгісіз ауыр галогенге қатысты. Жетінші кезеңде тек екі элемент – торий мен уран белгілі болды. Д.И.Менделеев торийдің алдындағы бірінші, екінші және үшінші топ элементтеріне жататын сызықшалары бар бірнеше ұяшықтарды қалдырды. Торий мен уранның арасында бос ұяшық қалды. Уранның артында бес бос орын қалды, яғни. 100 жылға жуық уақыт бойы трансуран элементтері болжанған.

Д.И.Менделеевтің тоғызыншы және оныншы қатардағы элементтерге қатысты болжамдарының дұрыстығын растау үшін полониймен мысал келтіруге болады (сериялық № 84). Реттік нөмірі 84 элементтің қасиеттерін болжаған Д.И.Менделеев оны теллурдың аналогы ретінде белгілеп, оны двителлур деп атады. Бұл элемент үшін ол атомдық массасы 212 және EO e типті оксид түзу мүмкіндігін қабылдады. Бұл элементтің тығыздығы 9,3 г/см 3 және балқитын, кристалды және төмен ұшатын сұр метал болуы керек. 1946 жылы ғана таза күйінде алынған полоний - тығыздығы 9,3 г/см 3 жұмсақ, балқитын, күміс түсті металл. Оның қасиеттері теллурға өте ұқсас.

Д.И.Менделеевтің периодтық заңы табиғаттың маңызды заңдарының бірі бола отырып, ерекше маңызға ие. Элементтер арасындағы табиғи қатынасты, жайдан күрделіге қарай материяның даму кезеңдерін көрсететін бұл заң қазіргі химияның бастауын белгіледі. Оның ашылуымен химия сипаттаушы ғылым болудан қалды.

Д.И.Менделеевтің периодтық заңы мен элементтер жүйесі дүниені танудың сенімді әдістерінің бірі болып табылады. Элементтер ортақ қасиеттері немесе құрылымы бойынша біріктірілгендіктен, бұл құбылыстардың өзара байланысы мен өзара тәуелділік заңдылықтарын көрсетеді.

Барлық элементтер бірге ең қарапайым сутектен 118-ші элементке дейінгі үздіксіз дамудың бір сызығын құрайды. Бұл заңдылықты алғаш рет Д.И.Менделеев байқады, ол жаңа элементтердің болуын болжауға қабілетті, сол арқылы материяның дамуының үздіксіздігін көрсетті.

Топтар ішіндегі элементтер мен олардың қосылыстарының қасиеттерін салыстыра отырып, сандық өзгерістердің сапалық өзгерістерге ауысу заңының көрінісін оңай анықтауға болады. Сонымен, кез келген периодта типтік металдан типтік бейметалға (галоген) ауысу жүреді, бірақ галогеннен келесі кезеңнің бірінші элементіне (сілтілік металл) өту қасиеттерінің күрт пайда болуымен бірге жүреді. осы галогенге қарама-қарсы. Д.И.Менделеевтің ашылуы заттың табиғаты туралы барлық заманауи білімдердің дамуына орасан зор әсер етіп, атом құрылысы теориясының дәл және сенімді негізін қалады.

Д.И.Менделеевтің периодтық жүйені құру жөніндегі жұмысы жаңа химиялық элементтерді мақсатты түрде іздеудің ғылыми негізделген әдісінің негізін қалады. Мысал ретінде қазіргі ядролық физиканың көптеген жетістіктерін келтіруге болады. Соңғы жарты ғасырда 102-118 реттік нөмірлері бар элементтер синтезделді. Олардың қасиеттерін, сондай-ақ өндірісін зерттеу химиялық элементтер арасындағы қарым-қатынас заңдылықтарын білмейінше мүмкін емес еді.

Мұндай мәлімдеменің дәлелі нәтижелер 114, 116, 118 элементтердің синтезі бойынша зерттеулер.

114-ші элементтің изотопы плутонийдің 48 Са изотопымен, ал 116-шы кюрийдің 48 Са изотопымен әрекеттесуінен алынды:

Алынған изотоптардың тұрақтылығы соншалықты жоғары, олар өздігінен бөлінбейді, бірақ альфа-ыдырауды бастан кешіреді, т.б. альфа-бөлшектердің бір мезгілде шығарылуымен ядроның бөлінуі.

Алынған тәжірибелік деректер теориялық есептеулерді толығымен растайды: дәйекті альфа ыдырауы болған кезде 112-ші және 110-шы элементтердің ядролары түзіледі, содан кейін өздігінен бөліну басталады:

Элементтердің қасиеттерін салыстыра отырып, олардың бір-бірімен ортақ құрылымдық белгілермен байланысты екеніне көз жеткіземіз. Сонымен, сыртқы және алдыңғы сыртқы электронды қабаттардың құрылымын салыстыра отырып, берілген элементке тән қосылыстардың барлық түрлерін жоғары дәлдікпен болжауға болады. Мұндай айқын байланыс 104-ші элемент – рутерфордий мысалында өте жақсы суреттелген. Химиктер болжағандай, егер бұл элемент гафнийдің (72 Hf) аналогы болса, онда оның тетрахлориді шамамен HfCl 4 сияқты қасиеттерге ие болуы керек. Эксперименттік химиялық зерттеулер химиктер болжамын ғана емес, сонымен қатар жаңа аса ауыр элемент 1 (M Rf.) ашылғанын растады. Дәл осындай ұқсастықты қасиеттерден көруге болады - Os (Z = 76) және Ds (Z = 110) - екеуі де элементтер R0 4 типті ұшқыш оксидтер түзеді.Мұның бәрі туралы айтады құбылыстардың өзара байланысы мен өзара тәуелділік заңының көрінісі.

Элементтердің қасиеттерін топтар ішінде де, периодтарда да салыстыру, атом құрылысымен салыстыру заңдылықты көрсетеді. саннан сапаға көшу.Сандық өзгерістердің сапалық өзгерістерге ауысуы ғана мүмкін арқылыбас тартудан бас тарту.Кезеңдер ішінде ядро ​​заряды ұлғайған сайын сілтілі металдан асыл газға ауысады. Келесі кезең қайтадан сілтілі металдан басталады – өзінен бұрынғы асыл газдың қасиеттерін толығымен жоққа шығаратын элемент (мысалы, He және Li; Ne және Na; Ar және Kr және т.б.).

Әрбір периодта келесі элемент ядросының заряды алдыңғымен салыстырғанда бір есе артады. Бұл процесс сутегіден 118-ші элементке дейін байқалады және көрсетеді материяның дамуының үздіксіздігі.

Ақырында, атомдағы қарама-қарсы зарядтардың (протон мен электрон) қосылуы, металдық және бейметалдық қасиеттердің көрінуі, амфотерлі оксидтер мен гидроксидтердің болуы заңдылықтың көрінісі. қарама-қайшылықтардың бірлігі мен күресі.

Периодтық заңның ашылуы материяның қасиеттеріне қатысты іргелі зерттеулердің бастамасы болғанын да айта кеткен жөн.

Нильс Бордың айтуынша, периодтық жүйе «химия, физика, минералогия және технология салаларындағы зерттеулер үшін жетекші жұлдыз».

• 112, 114, 116, 118 элементтері Біріккен ядролық зерттеулер институтында (Дубна, Ресей) алынды. 113 және 115 элементтерін ресейлік және американдық физиктер бірлесіп алған. Материалды Ресей Ғылым академиясының академигі Ю.Ц.Оганесян ілтипатпен ұсынды.