Periodiskās sistēmas periodiskā likuma nozīme. Periodiskās sistēmas nozīme un periodiskais likums D

1869. gadā D. I. Mendeļejevs, pamatojoties uz vienkāršu vielu un savienojumu īpašību analīzi, formulēja Periodisko likumu: "Vienkāršu ķermeņu un elementu savienojumu īpašības periodiski ir atkarīgas no elementu atomu masas lieluma." Pamatojoties uz periodisko likumu, tika sastādīta elementu periodiskā sistēma. Tajā elementi ar līdzīgām īpašībām tika apvienoti vertikālās grupu kolonnās. Dažos gadījumos, ievietojot elementus Periodiskajā tabulā, bija nepieciešams izjaukt pieaugošo atomu masu secību, lai saglabātu īpašību atkārtošanās periodiskumu. Piemēram, nācās “samainīt” telūru un jodu, kā arī argonu un kāliju. Iemesls ir tāds, ka Mendeļejevs ierosināja periodisko likumu laikā, kad par atoma uzbūvi nekas nebija zināms.Pēc tam, kad 20. gadsimtā tika piedāvāts atoma planetārais modelis, periodiskais likums tiek formulēts šādi:

"Ķīmisko elementu un savienojumu īpašības periodiski ir atkarīgas no atomu kodolu lādiņiem."

Kodola lādiņš ir vienāds ar elementa skaitu periodiskajā tabulā un elektronu skaitu atoma elektronu apvalkā. Šis formulējums izskaidro Periodiskā likuma "pārkāpumus". Periodiskajā tabulā perioda numurs ir vienāds ar elektronisko līmeņu skaitu atomā, grupas numurs galveno apakšgrupu elementiem ir vienāds ar elektronu skaitu ārējā līmenī.

Periodiskā likuma zinātniskā nozīme. Periodiskais likums ļāva sistematizēt ķīmisko elementu un to savienojumu īpašības. Sastādot periodisko tabulu, Mendeļejevs prognozēja daudzu neatklātu elementu esamību, atstājot tiem tukšas šūnas, kā arī paredzēja daudzas neatklāto elementu īpašības, kas veicināja to atklāšanu.Pirmais no tiem sekoja četrus gadus vēlāk.

Taču Mendeļejeva lielie nopelni ir ne tikai jaunu lietu atklāšanā.

Mendeļejevs atklāja jaunu dabas likumu. Atšķirīgu, nesaistītu vielu vietā zinātne saskārās ar vienotu harmonisku sistēmu, kas apvienoja visus Visuma elementus vienā veselumā; atomus sāka uzskatīt par:

1. organiski saistīti viens ar otru ar kopīgu modeli,

2. noteikt atomu svara kvantitatīvo izmaiņu pāreju uz to ķīmiskās vielas kvalitatīvajām izmaiņām. individualitātes,

3. norādot, ka pretējais ir metālisks. un nemetāla. Atomu īpašības nav absolūtas, kā tika uzskatīts iepriekš, bet ir tikai relatīvas.

24. Strukturālo teoriju rašanās organiskās ķīmijas attīstības procesā. Atomu molekulārā zinātne kā strukturālo teoriju teorētiskais pamats.

Organiskā ķīmija. Visā 18. gs. Jautājumā par organismu un vielu ķīmiskajām attiecībām zinātnieki vadījās pēc vitālisma doktrīnas – doktrīnas, kas uzskatīja dzīvi par īpašu parādību, kas pakļauta nevis Visuma likumiem, bet gan īpašu dzīvības spēku ietekmei. Šo uzskatu pārmantoja daudzi 19. gadsimta zinātnieki, lai gan tā pamati tika satricināti jau 1777. gadā, kad Lavuazjē ierosināja, ka elpošana ir degšanai līdzīgs process.

1828. gadā vācu ķīmiķis Frīdrihs Vēlers (1800–1882), karsējot amonija cianātu (šis savienojums bez ierunām tika klasificēts kā neorganiska viela), ieguva urīnvielu, kas ir cilvēku un dzīvnieku atkritumu produkts. 1845. gadā Vēlera skolnieks Ādolfs Kolbe sintezēja etiķskābi no sākuma elementiem oglekļa, ūdeņraža un skābekļa. 1850. gados franču ķīmiķis Pjērs Bertelo sāka sistemātisku darbu pie organisko savienojumu sintēzes un ieguva metil- un etilspirtus, metānu, benzolu un acetilēnu. Sistemātiska dabisko organisko savienojumu izpēte ir parādījusi, ka tie visi satur vienu vai vairākus oglekļa atomus un daudzi satur ūdeņraža atomus. Tipa teorija. Liela skaita sarežģītu oglekli saturošu savienojumu atklāšana un izolēšana radīja jautājumu par to molekulu sastāvu un radīja nepieciešamību pārskatīt esošo klasifikācijas sistēmu. Līdz 1840. gadiem ķīmijas zinātnieki saprata, ka Berzēliusa duālistiskās idejas attiecas tikai uz neorganiskajiem sāļiem. 1853. gadā tika mēģināts klasificēt visus organiskos savienojumus pēc veidiem. Vispārēju "tipa teoriju" ierosināja franču ķīmiķis Čārlzs Frederiks Džerards, kurš uzskatīja, ka dažādu atomu grupu kombināciju nosaka nevis šo grupu elektriskais lādiņš, bet gan to specifiskās ķīmiskās īpašības.

Strukturālā ķīmija. 1857. gadā Kekule, balstoties uz valences teoriju (valence tika saprasta kā ūdeņraža atomu skaits, kas savienojas ar vienu dotā elementa atomu), ierosināja, ka ogleklis ir četrvērtīgs un tāpēc var apvienoties ar četriem citiem atomiem, veidojot garas ķēdes. taisni vai sazaroti. Tāpēc organiskās molekulas sāka attēlot nevis radikāļu kombināciju veidā, bet gan strukturālo formulu veidā - atomi un saites starp tām.

1874. gadā dāņu ķīmiķis Džeikobs van Hofs un franču ķīmiķis Džozefs Achille Le Bel (1847–1930) paplašināja šo ideju uz atomu izvietojumu kosmosā. Viņi uzskatīja, ka molekulas nav plakanas, bet gan trīsdimensiju struktūras. Šī koncepcija ļāva izskaidrot daudzas labi zināmas parādības, piemēram, telpisko izomēriju, tāda paša sastāva molekulu esamību, bet ar atšķirīgām īpašībām. Dati tajā ļoti labi iekļaujas Luiss Pastērs par vīnskābes izomēriem.

100 RUR bonuss par pirmo pasūtījumu

Izvēlēties darba veidu Diplomdarbs Kursa darbs Abstrakts Maģistra darbs Prakses atskaite Raksts Referāts Pārskats Pārbaudes darbs Monogrāfija Problēmu risināšana Biznesa plāns Atbildes uz jautājumiem Radošais darbs Eseja Zīmējums Esejas Tulkošana Prezentācijas Rakstīšana Cits Teksta unikalitātes paaugstināšana Maģistra darbs Laboratorijas darbs Tiešsaistes palīdzība

Uzziniet cenu

Pirmo elementu periodiskās tabulas versiju publicēja Dmitrijs Ivanovičs Mendeļejevs 1869. gadā - ilgi pirms atoma struktūras izpētes. D. I. Mendeļejeva ceļvedis šajā darbā bija elementu atomu masas (atomu svars). Sakārtojot elementus pieaugošā secībā pēc to atomu svara, D. I. Mendeļejevs atklāja dabas pamatlikumu, kas tagad ir pazīstams kā Periodiskais likums: elementu īpašības periodiski mainās atbilstoši to atomu svaram.

Periodiskā likuma fundamentālais jaunums, ko atklāja un formulēja D. I. Mendeļejevs, bija šāds:

1. Tika izveidota saikne starp elementiem, kas pēc īpašībām bija atšķirīgi. Šī saistība slēpjas faktā, ka elementu īpašības mainās vienmērīgi un aptuveni vienādi, palielinoties to atomsvarai, un tad šīs izmaiņas PERIODIKĀLI ATKĀRTOS.

2. Tajos gadījumos, kad šķita, ka elementu īpašību izmaiņu secībā trūkst kādas saites, Periodiskajā tabulā tika nodrošināti GAPS, kas bija jāaizpilda ar elementiem, kas vēl nebija atklāti. Turklāt Periodiskais likums ļāva PAREIZĒT šo elementu īpašības.

Visos iepriekšējos mēģinājumos noteikt attiecības starp elementiem, citi pētnieki centās radīt pilnīgu priekšstatu, kurā nebūtu vietas elementiem, kas vēl nebija atklāti.

Apbrīnojami, ka D. I. Mendeļejevs savu atklājumu izdarīja laikā, kad daudzu elementu atomsvars tika noteikts ļoti aptuveni, un bija zināmi tikai 63 paši elementi – tas ir, nedaudz vairāk par pusi no mums zināmajiem mūsdienās.

Periodiskais likums saskaņā ar Mendeļejevu: "Vienkāršu ķermeņu... un elementu savienojumu īpašības periodiski ir atkarīgas no elementu atomu masas lieluma."

Pamatojoties uz periodisko likumu, tika sastādīta elementu periodiskā sistēma. Tajā elementi ar līdzīgām īpašībām tika apvienoti vertikālās grupu kolonnās. Dažos gadījumos, ievietojot elementus Periodiskajā tabulā, bija nepieciešams izjaukt pieaugošo atomu masu secību, lai saglabātu īpašību atkārtošanās periodiskumu. Piemēram, nācās “samainīt” telūru un jodu, kā arī argonu un kāliju.

Tomēr pat pēc milzīgā un rūpīgā ķīmiķu darba, lai koriģētu atomu svarus, četrās Periodiskās tabulas vietās elementi “pārkāpj” stingro izkārtojuma kārtību atomu masas palielināšanā.

D.I.Mendeļejeva laikā šādas novirzes tika uzskatītas par Periodiskās tabulas trūkumiem. Atomu uzbūves teorija visu nolika savās vietās: elementi atrodas absolūti pareizi – atbilstoši to kodolu lādiņiem. Kā tad mēs varam izskaidrot, ka argona atomsvars ir lielāks par kālija atomsvaru?

Jebkura elementa atomu svars ir vienāds ar visu tā izotopu vidējo atommasu, ņemot vērā to pārpilnību dabā. Nejauši argona atommasu nosaka “smagākais” izotops (dabā tas ir sastopams lielākos daudzumos). Kālijā, gluži pretēji, dominē tā “vieglāks” izotops (tas ir, izotops ar mazāku masas skaitu).

Iemesls ir tāds, ka Mendeļejevs ierosināja periodisko likumu laikā, kad nekas nebija zināms par atoma struktūru. Pēc tam, kad 20. gadsimtā tika ierosināts atoma planētu modelis, periodiskais likums tika formulēts šādi:

"Ķīmisko elementu un savienojumu īpašības periodiski ir atkarīgas no atomu kodolu lādiņiem."

Kodola lādiņš ir vienāds ar elementa skaitu periodiskajā tabulā un elektronu skaitu atoma elektronu apvalkā. Šis formulējums izskaidro Periodiskā likuma "pārkāpumus". Periodiskajā tabulā perioda numurs ir vienāds ar elektronisko līmeņu skaitu atomā, grupas numurs galveno apakšgrupu elementiem ir vienāds ar elektronu skaitu ārējā līmenī.

Ķīmisko elementu īpašību periodisko izmaiņu iemesls ir periodiska elektronu apvalku piepildīšanās. Pēc nākamās čaulas aizpildīšanas sākas jauns periods. Periodiskas elementu izmaiņas ir skaidri redzamas oksīdu sastāva un īpašību izmaiņās.

Periodiskā likuma zinātniskā nozīme.

Periodiskais likums ļāva sistematizēt ķīmisko elementu un to savienojumu īpašības. Sastādot periodisko tabulu, Mendeļejevs prognozēja daudzu neatklātu elementu esamību, atstājot tiem tukšas šūnas, kā arī paredzēja daudzas neatklāto elementu īpašības, kas veicināja to atklāšanu. Pirmā no tām sekoja četrus gadus vēlāk. Pēkšņi parādījās elements, kuram Mendeļejevs atstāja vietu un īpašības, kuru atommasu viņš prognozēja! Jaunais franču ķīmiķis Lekoks de Boisbaudrans nosūtīja vēstuli Parīzes Zinātņu akadēmijai. Tas teica:<Позавчера, 27 августа 1875 года, между двумя и четырьмя часами ночи я обнаружил новый элемент в минерале цинковая обманка из рудника Пьерфитт в Пиренеях>. Bet pats pārsteidzošākais vēl bija tikai priekšā. Mendeļejevs prognozēja, joprojām atstājot vietu šim elementam, ka tā blīvumam vajadzētu būt 5,9. Un Boisbaudran apgalvoja: viņa atklātā elementa blīvums ir 4,7. Mendeļejevs, kurš nekad nebija pat redzējis jauno elementu, kas padara to vēl pārsteidzošāku, paziņoja, ka franču ķīmiķis savos aprēķinos ir pieļāvis kļūdu. Taču arī Boisbaudrans izrādījās spītīgs: viņš uzstāja, ka ir precīzs. Nedaudz vēlāk, pēc papildu mērījumiem, kļuva skaidrs: Mendeļejevam bija beznosacījuma taisnība. Boisbaudran nosauca pirmo elementu, kas aizpildīja tukšo vietu galda gallijam par godu savai dzimtenei Francijai. Un neviens toreiz nedomāja viņam dot tā cilvēka vārdu, kurš paredzēja šī elementa esamību, cilvēka, kurš uz visiem laikiem noteica ķīmijas attīstības ceļu. Divdesmitā gadsimta zinātnieki to izdarīja. Padomju fiziķu atklātajam elementam ir Mendeļejeva vārds.

Taču Mendeļejeva lielie nopelni ir ne tikai jaunu lietu atklāšanā.

Mendeļejevs atklāja jaunu dabas likumu. Atšķirīgu, nesaistītu vielu vietā zinātne saskārās ar vienotu harmonisku sistēmu, kas apvienoja visus Visuma elementus vienā veselumā; atomus sāka uzskatīt par:

1. organiski saistīti viens ar otru ar kopīgu modeli,

2. noteikt atomu svara kvantitatīvo izmaiņu pāreju uz to ķīmiskās vielas kvalitatīvajām izmaiņām. individualitātes,

3. kas norāda, ka pretstats starp atomu metāliskajām un nemetāliskajām īpašībām nav absolūts, kā tika uzskatīts iepriekš, bet gan tikai relatīvs.

Savstarpējās saiknes atklāšana starp visiem elementiem, starp to fizikālajām un ķīmiskajām īpašībām radīja ārkārtīgi svarīgu zinātnisku un filozofisku problēmu: šī savstarpējā saikne, šī vienotība ir jāizskaidro.

Mendeļejeva pētījumi sniedza stabilu un uzticamu pamatu mēģinājumiem izskaidrot atoma uzbūvi: pēc periodiskā likuma atklāšanas kļuva skaidrs, ka visu elementu atomi jābūvē “pēc vienota plāna”, ka to uzbūvei ir jābūt. atspoguļo elementu īpašību periodiskumu.

Tikai tam atoma modelim varētu būt tiesības uz atpazīšanu un attīstību, kas tuvinātu zinātni elementa stāvokļa periodiskajā tabulā noslēpuma izpratnei. Mūsu gadsimta lielākie zinātnieki, risinot šo lielo problēmu, atklāja atoma uzbūvi - līdz ar to Mendeļejeva likumam bija milzīga ietekme uz visu mūsdienu zināšanu attīstību par matērijas dabu.

Visi mūsdienu ķīmijas panākumi, atomu un kodolfizikas panākumi, ieskaitot kodolenerģiju un mākslīgo elementu sintēzi, kļuva iespējami, tikai pateicoties periodiskajam likumam. Savukārt atomu fizikas panākumi, jaunu pētniecības metožu rašanās un kvantu mehānikas attīstība ir paplašinājusi un padziļinājusi periodiskā likuma būtību.

Pēdējā gadsimta laikā Mendeļejeva likums – īsts dabas likums – ne tikai nav novecojis un nav zaudējis savu nozīmi. Gluži pretēji, zinātnes attīstība ir parādījusi, ka tās nozīme vēl nav pilnībā izprasta un pabeigta, ka tā ir daudz plašāka, nekā tās radītājs varēja iedomāties, nekā zinātnieki domāja vēl nesen. Nesen tika noskaidrots, ka periodiskuma likumam ir pakļauta ne tikai atoma ārējo elektronu apvalku struktūra, bet arī atomu kodolu smalkā struktūra. Acīmredzot tiem modeļiem, kas regulē sarežģīto un lielā mērā pārprasto elementārdaļiņu pasauli, pamatā ir arī periodisks raksturs.

Turpmākie atklājumi ķīmijā un fizikā ir atkārtoti apstiprinājuši Periodiskā likuma fundamentālo nozīmi. Tika atklātas inertās gāzes, kas lieliski iekļaujas Periodiskajā tabulā – to īpaši skaidri parāda tabulas garā forma. Elementa sērijas numurs izrādījās vienāds ar šī elementa atoma kodola lādiņu. Daudzi iepriekš nezināmi elementi tika atklāti, mērķtiecīgi meklējot tieši tās īpašības, kuras tika prognozētas no periodiskās tabulas.

D.I. Mendeļejeva periodiskajam likumam ir ārkārtīgi liela nozīme. Viņš ielika pamatus mūsdienu ķīmijai un padarīja to par vienotu, neatņemamu zinātni. Elementus sāka uzskatīt par attiecībām atkarībā no to vietas periodiskajā tabulā. Ķīmija ir pārstājusi būt aprakstoša zinātne. Līdz ar periodiskā likuma atklāšanu tajā kļuva iespējama zinātniskā tālredzība. Kļuva iespēja paredzēt un aprakstīt jaunus elementus un to savienojumus. Spilgts piemērs tam ir D. I. Mendeļejeva pareģojums par savā laikā vēl neatklātu elementu eksistenci, no kuriem trīs - Ga, Sc, Ge - viņš precīzi aprakstīja to īpašības.

Balstoties uz D. I. Mendeļejeva likumu, tika aizpildītas visas viņa sistēmas tukšās šūnas no Z=1 līdz Z=92 un tika atklāti transurāna elementi. Un šodien šis likums kalpo kā vadlīnijas jaunu ķīmisko elementu atklāšanai vai mākslīgai radīšanai. Tādējādi, vadoties pēc periodiskā likuma, var apgalvot, ka, ja tiek sintezēts elements Z=114, tad tas būs svina (ekaslead) analogs, ja elementu Z=118 sintezē, tad tā būs cēlgāze. (ekaradons).

Krievu zinātnieks N. A. Morozovs 19. gadsimta 80. gados paredzēja cēlgāzu esamību, kuras pēc tam tika atklātas. Periodiskajā tabulā viņi aizpilda periodus un veido VII grupas galveno apakšgrupu. "Pirms periodiskā likuma," rakstīja D.I. Mendeļejevs, "elementi pārstāvēja tikai fragmentāras nejaušas dabas parādības; nebija pamata gaidīt jaunus, un atkal atrastie bija pilnīgs negaidīts jaunums. Periodiskais likums bija pirmais, kas ļāva saskatīt vēl neatklātus elementus tādā attālumā, kādu redze bez šī likuma palīdzības līdz tam nebija sasniegusi.

Periodiskais likums kalpoja par pamatu elementu atomu masu korekcijai. 20 elementu atomu masas koriģēja D.I.Mendeļejevs, pēc tam šie elementi ieņēma savas vietas periodiskajā tabulā.

Pamatojoties uz periodisko likumu un D.I.Mendeļejeva periodisko sistēmu, ātri attīstījās doktrīna par atoma uzbūvi. Tas atklāja periodiskā likuma fizisko nozīmi un izskaidroja elementu izvietojumu periodiskajā tabulā. Atoma uzbūves doktrīnas pareizība vienmēr ir pārbaudīta ar periodisko likumu. Šeit ir vēl viens piemērs. 1921. gadā N. Bors parādīja, ka elementam Z = 72, kura eksistenci 1870. gadā prognozēja D. I. Mendeļejevs (ekabor), vajadzētu būt ar cirkonija atomam līdzīgu atomu uzbūvi (Zr - 2. 8. 18. 10 . 2 un Hf - 2. 8. 18. 32. 10. 2), un tāpēc tas ir jāmeklē starp cirkonija minerāliem. Sekojot šim padomam, 1922. gadā ungāru ķīmiķis D. Hevesijs un nīderlandiešu zinātnieks D. Kosters norvēģu cirkonija rūdā atklāja elementu Z=72, nosaucot to par hafniju (no Kopenhāgenas latīņu nosaukuma, vieta, kur elements tika atklāts) . Šis bija lielākais atomu uzbūves teorijas triumfs: pamatojoties uz atoma uzbūvi, tika prognozēta elementa atrašanās vieta dabā.

Atomu struktūras izpēte noveda pie atomenerģijas atklāšanas un tās izmantošanas cilvēku vajadzībām. Var teikt, ka periodiskais likums ir visu 20. gadsimta ķīmijas un fizikas atklājumu primārais avots. Viņam bija izcila loma citu ar ķīmiju saistītu dabaszinātņu attīstībā.

Periodiskais likums un sistēma ir pamatā mūsdienu problēmu risināšanai ķīmijas zinātnē un rūpniecībā. Ņemot vērā D.I.Mendeļejeva ķīmisko elementu periodisko sistēmu, notiek darbs pie jaunu polimēru un pusvadītāju materiālu, karstumizturīgu sakausējumu, vielu ar noteiktām īpašībām iegūšanas, kodolenerģijas izmantošanas, Zemes un Visuma zarnu izmantošanas.

Periodiskajai elementu tabulai bija liela ietekme uz turpmāko ķīmijas attīstību.

Dmitrijs Ivanovičs Mendeļejevs (1834-1907)

Tā bija ne tikai pirmā ķīmisko elementu dabiskā klasifikācija, kas parāda, ka tie veido harmonisku sistēmu un ir cieši saistīti viens ar otru, bet arī kļuva par spēcīgu instrumentu turpmākiem pētījumiem.

Laikā, kad Mendeļejevs sastādīja savu tabulu, pamatojoties uz viņa atklāto periodisko likumu, daudzi elementi vēl nebija zināmi. Tādējādi ceturtā perioda elements skandijs nebija zināms. Pēc atommasas titāns bija aiz kalcija, bet titānu nevarēja likt uzreiz aiz kalcija, jo tas ietilptu trešajā grupā, savukārt titāns veido augstāku oksīdu un pēc citām īpašībām klasificējams ceturtajā grupā. . Tāpēc Mendeļejevs izlaida vienu šūnu, tas ir, viņš atstāja brīvu vietu starp kalciju un titānu. Uz tā paša pamata ceturtajā periodā starp cinku un arsēnu tika atstātas divas brīvas šūnas, kuras tagad aizņem elementi gallijs un germānija. Citās rindās vēl ir brīvas vietas. Mendeļejevs bija ne tikai pārliecināts, ka ir jābūt vēl nezināmiem elementiem, kas aizpildītu šīs telpas, bet arī iepriekš paredzēja šādu elementu īpašības, pamatojoties uz to atrašanās vietu starp citiem periodiskās tabulas elementiem. Vienam no tiem viņš deva vārdu ekabor, kuram nākotnē bija jāieņem vieta starp kalciju un titānu (jo tā īpašībām vajadzēja atgādināt boru); pārējās divas, kurām tabulā bija atstātas atstarpes starp cinku un arsēnu, tika nosauktas par eka-alumīniju un eka-silīciju.

Nākamo 15 gadu laikā Mendeļejeva prognozes tika izcili apstiprinātas: tika atklāti visi trīs gaidāmie elementi. Pirmkārt, franču ķīmiķis Lekoks de Boisbaudrans atklāja galliju, kam piemīt visas eka-alumīnija īpašības; pēc tam Zviedrijā L. F. Nilsons atklāja skandiju, kuram bija ekaborona īpašības, un visbeidzot, dažus gadus vēlāk Vācijā, K. A. Vinklers atklāja elementu, ko viņš sauca par germāniju, kas izrādījās identisks ekasilīcijam.

Lai spriestu par Mendeļejeva tālredzības apbrīnojamo precizitāti, salīdzināsim viņa 1871. gadā paredzētās eka-silīcija īpašības ar 1886. gadā atklātā germānija īpašībām:

Gallija, skandija un germānija atklāšana bija lielākais periodiskā likuma triumfs.

Periodiskajai sistēmai bija arī liela nozīme dažu elementu valences un atomu masas noteikšanā. Tādējādi elements berilijs jau sen tika uzskatīts par alumīnija analogu, un tā oksīdam tika piešķirta formula. Pamatojoties uz berilija oksīda procentuālo sastāvu un paredzamo formulu, tika uzskatīts, ka tā atomu masa ir 13,5. Periodiskā tabula ir parādījusi, ka tabulā ir tikai viena vieta berilijam, proti, virs magnija, tāpēc tā oksīdam ir jābūt formulai , kas dod berilija atommasu, kas vienāda ar desmit. Šo secinājumu drīz apstiprināja berilija atomu masas noteikšana pēc hlorīda tvaika blīvuma.

Tieši tā Un šobrīd periodiskais likums joprojām ir ķīmijas vadmotīvs un vadmotīvs. Pamatojoties uz to, pēdējās desmitgadēs tika mākslīgi izveidoti transurāna elementi, kas atrodas periodiskajā tabulā pēc urāna. Viens no tiem - elements Nr.101, pirmo reizi iegūts 1955.gadā - tika nosaukts par mendeleviju par godu izcilajam krievu zinātniekam.

Periodiskā likuma atklāšanai un ķīmisko elementu sistēmas izveidei bija liela nozīme ne tikai ķīmijai, bet arī filozofijai, visai mūsu pasaules izpratnei. Mendeļejevs parādīja, ka ķīmiskie elementi veido harmonisku sistēmu, kuras pamatā ir dabas pamatlikums. Tā ir materiālistiskās dialektikas nostājas izpausme par dabas parādību savstarpējo saistību un savstarpējo atkarību. Atklājot saistību starp ķīmisko elementu īpašībām un to atomu masu, periodiskais likums bija spožs apstiprinājums vienam no universālajiem dabas attīstības likumiem - likumam par kvantitātes pāreju uz kvalitāti.

Turpmākā zinātnes attīstība ļāva, pamatojoties uz periodisko likumu, izprast matērijas struktūru daudz dziļāk, nekā tas bija iespējams Mendeļejeva dzīves laikā.

Savukārt 20. gadsimtā izstrādātā atomu uzbūves teorija periodiskajam likumam un elementu periodiskajai sistēmai piešķīra jaunu, dziļāku apgaismojumu. Mendeļejeva pravietiskie vārdi tika izcili apstiprināti: "Periodiskajam likumam nedraud iznīcināšana, bet tiek solīta tikai virsbūve un attīstība."

Ievads

D.I. Mendeļejeva periodiskajam likumam ir ārkārtīgi liela nozīme. Viņš ielika pamatus mūsdienu ķīmijai un padarīja to par vienotu, neatņemamu zinātni. Elementus sāka uzskatīt par attiecībām atkarībā no to vietas periodiskajā tabulā. Kā norādīja N.D. Zelinskis, periodiskais likums bija "visu Visuma atomu savstarpējās saiknes atklāšana".

Ķīmija ir pārstājusi būt aprakstoša zinātne. Līdz ar periodiskā likuma atklāšanu tajā kļuva iespējama zinātniskā tālredzība. Kļuva iespējams paredzēt un aprakstīt jaunus elementus un to savienojumus... Spilgts piemērs tam ir D.I.Mendeļejeva pareģojums par savā laikā vēl neatklātu elementu eksistenci, no kuriem trim - Ga, Sc un Ge - viņš sniedza precīzs to īpašību apraksts.

Periodiskā tabula un tās nozīme pasaules zinātniskā attēla izpratnē

D. I. Mendeļejeva elementu periodiskā tabula, dabiska ķīmisko elementu klasifikācija, kas ir tabulas (vai cita grafiska) izteiksme Mendeļejeva periodiskais likums. P.S. e. izstrādājusi D.I. Mendeļejevs 1869.-1871.gadā.

Vēsture P. s. e. Kopš 19. gadsimta 30. gadiem dažādi zinātnieki Vācijā, Francijā, Anglijā un ASV mēģināja sistematizēt ķīmiskos elementus. Mendeļejeva priekšgājēji - I. Döbereiner, UN. Dumas, franču ķīmiķis A. Čankurtuā, angļu val. ķīmiķi W. Odling, J. Newlands un citi konstatēja elementu grupu ar līdzīgām ķīmiskajām īpašībām, tā saukto “dabisko grupu” eksistenci (piemēram, Dēbereinera “triādes”). Tomēr šie zinātnieki negāja tālāk par konkrētu modeļu noteikšanu grupās. 1864. gadā L. Meijers Pamatojoties uz datiem par atomu svaru, viņš ierosināja tabulu, kurā parādīta atomu svara attiecība vairākām raksturīgām elementu grupām. Meiers nesniedza teorētiskus ziņojumus no sava galda.

Zinātniskā P. s. prototips. e. parādījās tabula “Elementu sistēmas pieredze, pamatojoties uz to atommasu un ķīmisko līdzību”, kuru Mendeļejevs sastādīja 1869. gada 1. martā. Nākamo divu gadu laikā autore šo tabulu uzlaboja, ieviesa priekšstatus par grupām, sērijām un periodiem. elementi; mēģināja novērtēt mazo un lielo periodu kapacitāti, kas satur, pēc viņa domām, attiecīgi 7 un 17 elementus. 1870. gadā viņš sauca savu sistēmu par dabisku, bet 1871. gadā - par periodisku. Pat tad struktūra P. s. e. daudzējādā ziņā ieguvusi modernu formu.

Ārkārtīgi svarīgi P. s. evolūcijai. e. Mendeļejeva ieviestā doma par elementa vietu sistēmā izrādījās patiesa; Elementa pozīciju nosaka perioda un grupas numuri. Pamatojoties uz šo ideju, Mendeļejevs nonāca pie secinājuma, ka ir jāmaina dažu elementu (U, In, Ce un tā analogu) tolaik pieņemtie atomsvari, kas bija pirmais praktiskais atomsvaru pielietojums. e., un arī pirmo reizi paredzēja vairāku nezināmu elementu esamību un pamatīpašības, kas atbilda tukšajām P. s. šūnām. e. Klasisks piemērs ir “ekaalumīnija” (nākotnes Ga, ko atklāja P. Lekoks de Boisbaudrans 1875. gadā), “ekabor” (Sc, atklāja zviedru zinātnieks L. Nilsons 1879. gadā) un “eksasilīcija” (Ge, atklāja vācu zinātnieks K. Vinklers 1886. gadā). Turklāt Mendeļejevs prognozēja mangāna (nākotnes Tc un Re), telūra (Po), joda (At), cēzija (Fr), bārija (Ra), tantala (Pa) analogu esamību.

P.S. e. uzreiz neguva atzinību kā fundamentāls zinātnisks vispārinājums; situācija būtiski mainījās tikai pēc Ga, Sc, Ge atklāšanas un Be divalences noteikšanas (tā ilgu laiku tika uzskatīta par trīsvērtīgu). Neskatoties uz to, P. s. e. daudzējādā ziņā atspoguļoja faktu empīrisku vispārinājumu, jo periodiskā likuma fiziskā nozīme bija neskaidra un nebija izskaidrojuma elementu īpašību periodisko izmaiņu cēloņiem atkarībā no atomu svara pieauguma. Tāpēc līdz periodiskā likuma fiziskajam pamatojumam un P. s. teorijas attīstībai. e. daudzus faktus nevarēja izskaidrot. Tādējādi atklājums 19. gadsimta beigās bija negaidīts. inertās gāzes, kurām, šķiet, nebija vietas P. s. e.; šīs grūtības tika novērstas, pateicoties p. e. neatkarīga nulles grupa (vēlāk VIII a-apakšgrupas). Daudzu “radio elementu” atklāšana 20. gadsimta sākumā. radīja pretrunu starp nepieciešamību viņus ievietot P. s. e. un tā uzbūve (vairāk nekā 30 šādiem elementiem sestajā un septītajā periodā bija 7 “brīvas” vietas). Atklājuma rezultātā šī pretruna tika pārvarēta izotopi. Visbeidzot, atommasas (atommasas) vērtība kā elementu īpašības noteicošais parametrs pakāpeniski zaudēja savu nozīmi.

Viens no galvenajiem iemesliem, kāpēc nav iespējams izskaidrot periodiskā likuma fizisko nozīmi un P. s. e. sastāvēja no atomu struktūras teorijas trūkuma. Tāpēc vissvarīgākais pavērsiens P. attīstības ceļā. e. Parādījās atoma planetārais modelis, ko ierosināja E. Rezerfords(1911). Pamatojoties uz to, holandiešu zinātnieks A. van den Brūks ierosināja (1913), ka elementa sērijas numurs P. s. e. (atomskaitlis Z) ir skaitliski vienāds ar atoma kodola lādiņu (elementārā lādiņa vienībās). To eksperimentāli apstiprināja G. Mozelijs(1913-14, sk Moseley Law). Tādējādi bija iespējams konstatēt, ka elementu īpašību izmaiņu periodiskums ir atkarīgs no atomu skaita, nevis no atomu svara. Rezultātā P. s. apakšējā robeža tika noteikta uz zinātniska pamata. e. (ūdeņradis kā elements ar minimālo Z = 1); elementu skaits starp ūdeņradi un urānu ir precīzi novērtēts; Noskaidrots, ka “nepilnības” P. s. e. atbilst nezināmiem elementiem ar Z = 43, 61, 72, 75, 85, 87.

Tomēr jautājums par precīzu retzemju elementu skaitu palika neskaidrs, un (kas ir īpaši svarīgi) netika atklāti elementu īpašību periodisko izmaiņu cēloņi atkarībā no Z. Šie cēloņi tika konstatēti tālākās izstrādes gaitā. retzemju elementu teorija. e. pamatojoties uz kvantu koncepcijām par atoma uzbūvi (skat. zemāk). Periodiskā likuma fiziskais pamatojums un izotonijas fenomena atklāšana ļāva zinātniski definēt jēdzienu “atommasa” (“atomu svars”). Pievienotajā periodiskajā tabulā ir ietvertas mūsdienu elementu atomu masas vērtības oglekļa skalā saskaņā ar 1973. gada Starptautisko tabulu. Radioaktīvo elementu visilgāk dzīvojošo izotopu masas skaitļi ir norādīti kvadrātiekavās. Stabilāko izotopu 99 Tc, 226 Ra, 231 Pa un 237 Np masas skaitļu vietā ir norādītas Starptautiskās atomsvaru komisijas (1969) pieņemtās šo izotopu atomu masas.

Struktūra P. s. e. Mūsdienu (1975) P. lpp. e. aptver 106 ķīmiskos elementus; no tiem viss transurāns (Z = 93-106), kā arī elementi ar Z = 43 (Tc), 61 (Pm), 85 (At) un 87 (Fr) iegūti mākslīgi. Visā vēsturē P. s. e. tika piedāvāts liels skaits (vairāki simti) tā grafiskā attēlojuma iespēju, galvenokārt tabulu veidā; Attēli ir zināmi arī dažādu ģeometrisku figūru (telpisku un plakanu), analītisko līkņu (piemēram, spirāles) utt. Visizplatītākās ir trīs P. s. e.: īss, Mendeļejeva ierosināts un saņēmis vispārēju atzinību; garas kāpnes. Garo formu izstrādāja arī Mendeļejevs, un uzlabotā formā to 1905. gadā ierosināja A. Verners. Kāpņu formu ierosināja angļu zinātnieks T. Beilijs (1882), dāņu zinātnieks J. Tomsens (1895) un uzlaboja N. Borom(1921). Katrai no trim formām ir priekšrocības un trūkumi. P. s konstruēšanas pamatprincips. e. ir visu ķīmisko elementu iedalījums grupās un periodos. Katra grupa savukārt ir sadalīta galvenajā (a) un sekundārajā (b) apakšgrupā. Katrā apakšgrupā ir elementi, kuriem ir līdzīgas ķīmiskās īpašības. Elementi A- Un b-apakšgrupas katrā grupā, kā likums, uzrāda zināmu ķīmisko līdzību viena ar otru, galvenokārt augstākos oksidācijas stāvokļos, kas parasti atbilst grupas numuram. Periods ir elementu kopums, sākot ar sārmu metālu un beidzot ar inertu gāzi (īpašs gadījums ir pirmais periods); Katrs periods satur stingri noteiktu elementu skaitu. P.S. e. sastāv no 8 grupām un 7 periodiem (septītais vēl nav pabeigts).

Pirmā perioda specifika ir tāda, ka tajā ir tikai 2 elementi: H un He. H vieta sistēmā ir neskaidra: tā kā tam piemīt īpašības, kas raksturīgas sārmu metāliem un halogēniem, tas tiek ievietots vai nu I. a-, vai (vēlams) VII a-apakšgrupa. Hēlijs - pirmais VII pārstāvis a-apakšgrupas (tomēr ilgu laiku He un visas inertās gāzes tika apvienotas neatkarīgā nulles grupā).

Otrais periods (Li - Ne) satur 8 elementus. Tas sākas ar sārmu metālu Li, kura vienīgais oksidācijas stāvoklis ir I. Tad nāk Be, metāls, II oksidācijas pakāpe. Nākamā elementa B metāliskais raksturs ir vāji izteikts (oksidācijas pakāpe III). Šis C ir tipisks nemetāls, un tas var būt vai nu pozitīvi, vai negatīvi četrvērtīgs. Sekojošie N, O, F un Ne ir nemetāli, un tikai N augstākais oksidācijas pakāpe V atbilst grupas numuram; skābeklim tikai retos gadījumos ir pozitīva valence, un F oksidācijas pakāpe ir zināma. Periods beidzas ar inerto gāzi Ne.

Trešais periods (Na - Ar) satur arī 8 elementus, kuru īpašību izmaiņu raksturs lielā mērā ir līdzīgs otrajā periodā novērotajam. Tomēr Mg, atšķirībā no Be, ir metāliskāks, tāpat kā Al, salīdzinot ar B, lai gan Al pēc savas būtības ir amfotērisks. Si, P, S, Cl, Ar ir tipiski nemetāli, taču tiem visiem (izņemot Ar) ir augstāks oksidācijas līmenis, kas vienāds ar grupas numuru. Tādējādi abos periodos, pieaugot Z, tiek novērota elementu metāliskā rakstura pavājināšanās un nemetāliskā rakstura nostiprināšanās. Mendeļejevs nosauca otrā un trešā perioda elementus (viņa terminoloģijā mazos) par tipiskiem. Zīmīgi, ka tie ir vieni no visizplatītākajiem dabā, un C, N un O kopā ar H ir galvenie organisko vielu elementi (organogēni). Visi pirmo trīs periodu elementi ir iekļauti apakšgrupās A .

Saskaņā ar mūsdienu terminoloģiju (skatīt zemāk) šo periodu elementi pieder pie s-elementi (sārmu un sārmzemju metāli), kas veido I a- un II a-apakšgrupas (krāsu tabulā iezīmētas sarkanā krāsā) un R-elementi (B - Ne, At - Ar), kas iekļauti III a- VIII a-apakšgrupas (to simboli ir izcelti oranžā krāsā). Mazu periodu elementiem ar pieaugošiem kārtas skaitļiem vispirms tiek novērots samazinājums atomu rādiusi, un tad, kad elektronu skaits atoma ārējā apvalkā jau ievērojami palielinās, to savstarpējā atgrūšanās noved pie atomu rādiusu palielināšanās. Nākamais maksimums tiek sasniegts nākamā perioda sākumā uz sārma elementa. Apmēram tāds pats modelis ir raksturīgs jonu rādiusiem.

Ceturtais periods (K - Kr) satur 18 elementus (pirmais lielais periods pēc Mendeļejeva domām). Pēc sārmu metāla K un sārmzemju Ca (s-elementiem) nāk virkne desmit t.s pārejas elementi(Sc - Zn), vai d- elementi (simboli ir zilā krāsā), kas ir iekļauti apakšgrupās b atbilstošās grupas P. s. e. Lielākajai daļai pārejas elementu (no kuriem visi ir metāli) ir augstāks oksidācijas līmenis, kas vienāds ar to grupas skaitu. Izņēmums ir triāde Fe - Co - Ni, kur pēdējie divi elementi ir maksimāli pozitīvi trīsvērtīgi, un dzelzs noteiktos apstākļos ir zināms oksidācijas stāvoklī VI. Elementi, kas sākas no Ga un beidzas ar Kr ( R-elementi), pieder pie apakšgrupām A, un to īpašību izmaiņu raksturs ir tāds pats kā atbilstošajos Z intervālos otrā un trešā perioda elementiem. Konstatēts, ka Kr spēj veidot ķīmiskus savienojumus (galvenokārt ar F), bet tā VIII oksidācijas pakāpe nav zināma.

Piektais periods (Rb - Xe) tiek konstruēts līdzīgi kā ceturtais; tajā ir arī 10 pārejas elementu ieliktnis (Y - Cd), d- elementi. Perioda īpatnības: 1) triādē Ru - Rh - Pd tikai rutēnijs uzrāda VIII oksidācijas pakāpi; 2) visiem a apakšgrupu elementiem ir augstāki oksidācijas pakāpes, kas vienādas ar grupas numuru, ieskaitot Xe; 3) Man ir vājas metāla īpašības. Tādējādi īpašību izmaiņu raksturs, palielinoties Z ceturtā un piektā perioda elementiem, ir sarežģītāks, jo metāliskās īpašības tiek saglabātas lielā kārtas skaitļu diapazonā.

Sestais periods (Cs - Rn) ietver 32 elementus. Papildus 10 d-elementi (La, Hf - Hg) satur 14 kopu f- elementi, lantanīdi, no Ce līdz Lu (melni simboli). Elementi no La līdz Lu ir ķīmiski diezgan līdzīgi. Īsā formā P. s. e. lantanīdi ir iekļauti La lodziņā (jo to dominējošais oksidācijas pakāpe ir III) un ir rakstīti kā atsevišķa rinda tabulas apakšā. Šis paņēmiens ir nedaudz neērts, jo šķiet, ka 14 elementi atrodas ārpus tabulas. P. s. garajām un kāpņu formām šāda trūkuma nav. e., labi atspoguļojot lantanīdu specifiku uz P. s. integrālās struktūras fona. e. Perioda pazīmes: 1) triādē Os - Ir - Pt tikai osmijam ir VIII oksidācijas pakāpe; 2) At ir izteiktāks (salīdzinājumā ar 1) metālisks raksturs; 3) Rn, acīmredzot (tā ķīmija ir maz pētīta), vajadzētu būt visaktīvākajai no inertajām gāzēm.

Septītajā periodā, kas sākas ar Fr (Z = 87), arī jāietver 32 elementi, no kuriem līdz šim ir zināmi 20 (līdz elementam ar Z = 106). Fr un Ra ir attiecīgi I elementi a- un II a-apakšgrupas (s-elementi), Ac - elementu analogs III b-apakšgrupas ( d-elements). Nākamie 14 elementi, f-elementi (ar Z no 90 līdz 103) veido ģimeni aktinīdi. Īsā formā P. s. e. tie aizņem Ac šūnu un ir rakstīti atsevišķā rindā tabulas apakšā, tāpat kā lantanīdi, pretstatā tiem ir raksturīgs ievērojams oksidācijas stāvokļu dažādība. Šajā sakarā ķīmiskajā izteiksmē lantanīdu un aktinīdu sērijās ir manāmas atšķirības. Pētījums par elementu ķīmisko raksturu ar Z = 104 un Z = 105 parādīja, ka šie elementi ir attiecīgi hafnija un tantala analogi, t.i. d-elementi, un tie jāievieto IV b- un V b- apakšgrupas. Biedri b-apakšgrupām jābūt sekojošiem elementiem līdz Z = 112, un tad parādīsies (Z = 113-118) R- elementi (III a-VIll a-apakšgrupas).

Teorija par P. s. e. P. teorija balstās uz e. slēpjas ideja par specifiskiem likumiem, kas regulē elektronisko apvalku (slāņi, līmeņi) un apakščaulas (čaulas, apakšlīmeņi) uzbūvi atomos, palielinoties Z. Šo ideju izstrādāja Bors 1913.–1921. gadā, ņemot vērā ķīmisko elementu īpašību izmaiņas elektronu spektrā. e. un to atomu spektru izpētes rezultāti. Bors identificēja trīs būtiskas atomu elektronisko konfigurāciju veidošanās pazīmes: 1) elektronisko apvalku piepildīšana (izņemot apvalkus, kas atbilst galvenās vērtības vērtībām). kvantu skaitlis n= 1 un 2) nenotiek monotoni līdz pilnai kapacitātei, bet to pārtrauc elektronu kopu parādīšanās, kas pieder čaulām ar lielām vērtībām. n; 2) periodiski atkārtojas līdzīga veida atomu elektroniskās konfigurācijas; 3) P. s. periodu robežas. e. (izņemot pirmo un otro) nesakrīt ar secīgu elektronu čaulu robežām.

P. s. nozīme. e. P.S. e. spēlēja un turpina spēlēt milzīgu lomu dabaszinātņu attīstībā. Tas bija vissvarīgākais atomu molekulārās zinātnes sasniegums, kas ļāva sniegt mūsdienīgu jēdziena “ķīmiskais elements” definīciju un precizēt vienkāršu vielu un savienojumu jēdzienus. Raksti, ko atklāja P. s. e., būtiski ietekmēja atomu struktūras teorijas attīstību un veicināja izotonijas fenomena skaidrojumu. PALDIES. e. saistīts ar ķīmijas prognozēšanas problēmas stingri zinātnisku formulējumu, kas izpaudās gan nezināmu elementu un to īpašību esamības prognozēšanā, gan jau atklāto elementu ķīmiskās uzvedības jaunu pazīmju prognozēšanā. P.S. e. - ķīmijas, galvenokārt neorganiskās, pamats; tas būtiski palīdz risināt problēmas, kas saistītas ar vielu ar iepriekš noteiktām īpašībām sintēzi, jaunu materiālu, jo īpaši pusvadītāju materiālu, izstrādi, specifisku katalizatoru izvēli dažādiem ķīmiskiem procesiem utt. P.S. e. ir arī zinātniskais pamats ķīmijas mācīšanai.

Secinājums

D.I. Mendeļejeva periodiskā tabula kļuva par vissvarīgāko pavērsienu atomu molekulārās zinātnes attīstībā. Pateicoties viņai, veidojās mūsdienu ķīmiskā elementa jēdziens, tika noskaidrotas idejas par vienkāršām vielām un savienojumiem.

Periodiskās sistēmas paredzamā loma, ko parādīja pats Mendeļejevs, 20. gadsimtā izpaudās transurāna elementu ķīmisko īpašību novērtējumā.

Periodiskās sistēmas parādīšanās atvēra jaunu, patiesi zinātnisku laikmetu ķīmijas un vairāku saistīto zinātņu vēsturē - izkliedētas informācijas par elementiem un savienojumiem vietā parādījās saskaņota sistēma, uz kuras pamata kļuva iespējams vispārināt, izdarīt secinājumus un prognozēt.

Mendeleja atoma periodiskais likums

Periodiskais likums ļāva sistematizēt un vispārināt milzīgu daudzumu zinātniskās informācijas ķīmijā. Šo likuma funkciju parasti sauc par integrējošu. Īpaši skaidri tas izpaužas zinātniskā un mācību materiāla strukturēšanā ķīmijā. Akadēmiķis A.E. Fersmans teica, ka sistēma apvienoja visu ķīmiju vienā telpiskā, hronoloģiskā, ģenētiskā un enerģētiskā savienojumā.

Periodiskā likuma integrējošā loma izpaudās arī tajā, ka dažus datus par elementiem, kas it kā izkrita ārpus vispārējiem likumiem, pārbaudīja un precizēja gan pats autors, gan viņa sekotāji.

Tas notika ar berilija īpašībām. Pirms Mendeļejeva darba tas tika uzskatīts par trīsvērtīgu alumīnija analogu to tā sauktās diagonālās līdzības dēļ. Tādējādi otrajā periodā bija divi trīsvērtīgi elementi, nevis viens divvērtīgs. Tieši šajā posmā, vispirms mentālo modeļu konstrukciju līmenī, Mendeļejevam radās aizdomas par kļūdu berilija īpašību pētījumos. Tad viņš atrada krievu ķīmiķa Avdejeva darbu, kurš apgalvoja, ka berilijs ir divvērtīgs un tā atomsvars ir 9. Zinātniskajai pasaulei Avdejeva darbs palika nepamanīts, autors nomira agri, acīmredzot saindējies ar ārkārtīgi indīgiem berilija savienojumiem. Avdejeva pētījumu rezultāti tika noteikti zinātnē, pateicoties Periodiskajam likumam.

Šādas izmaiņas un precizējumus gan atomu svara, gan valences vērtībās Mendeļejevs veica vēl deviņiem elementiem (In, V, Th, U, La, Ce un trīs citiem lantanīdiem). Vēl desmit elementiem tika koriģēti tikai atomu svari. Un visi šie precizējumi vēlāk tika apstiprināti eksperimentāli.

Tādā pašā veidā Kārļa Karloviča Klausa darbs palīdzēja Mendeļejevam izveidot unikālu VIII elementu grupu, izskaidrojot horizontālās un vertikālās līdzības elementu triādēs:

dzelzs kobalta niķelis

rutēnija rodija pallādijs

astoņstūra irīdija platīna

Periodiskā likuma prognostiskā (prognozējošā) funkcija visspilgtāko apstiprinājumu guva nezināmu elementu ar kārtas numuriem 21, 31 un 32 atklāšanā. To esamība vispirms tika prognozēta intuitīvā līmenī, taču līdz ar sistēmas veidošanos Mendeļejevs spēj aprēķināt to īpašības ar augstu precizitātes pakāpi. Plaši pazīstamais stāsts par skandija, gallija un germānija atklāšanu bija Mendeļejeva atklājuma triumfs. F. Engelss rakstīja: "Neapzināti piemērojot Hēgela likumu par kvantitātes pāreju uz kvalitāti, Mendeļejevs paveica zinātnisku varoņdarbu, ko var droši novietot blakus Laverjē atklājumam, kurš aprēķināja nezināmās planētas Neptūna orbītu." Tomēr ir vēlme strīdēties ar klasiku. Pirmkārt, visi Mendeļejeva pētījumi, sākot no studentu gadiem, diezgan apzināti balstījās uz Hēgeļa likumu. Otrkārt, Laverjērs aprēķināja Neptūna orbītu pēc sen zināmiem un pārbaudītiem Ņūtona likumiem, un D.I. Mendeļejevs veica visas prognozes, pamatojoties uz viņa paša atklāto universālo dabas likumu.

Savas dzīves beigās Mendeļejevs ar gandarījumu atzīmēja: “Uzrakstījis 1871. gadā rakstu par periodiskā likuma piemērošanu vēl neatklātu elementu īpašību noteikšanai, es nedomāju, ka dzīvošu, lai attaisnotu šīs notikuma sekas. periodiskais likums, bet realitāte atbildēja citādi. Es aprakstīju trīs elementus: ekaboronu, ekaalumīniju un ekasilikonu, un pēc nepilniem 20 gadiem man bija vislielākais prieks redzēt visus trīs atklātus... L. de Boisbaudran, Nilsson un Winkler no savas puses uzskatu par patiesiem periodikas stiprinātājiem. likumu. Bez viņiem viņš nebūtu tik atpazīts kā tagad. Kopumā Mendeļejevs paredzēja divpadsmit elementus.

Mendeļejevs jau pašā sākumā norādīja, ka likumā ir aprakstītas ne tikai pašu ķīmisko elementu, bet arī daudzu to savienojumu, tostarp līdz šim nezināmo, īpašības. Lai to apstiprinātu, pietiek ar šādu piemēru. Kopš 1929. gada, kad akadēmiķis P. L. Kapitsa pirmo reizi atklāja germānija nemetālisko vadītspēju, pusvadītāju izpētes attīstība sākās visās pasaules valstīs. Uzreiz kļuva skaidrs, ka elementi ar šādām īpašībām ieņem IV grupas galveno apakšgrupu. Laika gaitā radās izpratne, ka pusvadītāju īpašībām lielākā vai mazākā mērā vajadzētu būt elementu savienojumiem, kas atrodas vienlīdz tālu no šīs grupas (piemēram, ar tādu vispārīgu formulu kā AzB;). Tas nekavējoties padarīja jaunu praktiski svarīgu pusvadītāju meklēšanu mērķtiecīgu un paredzamu. Gandrīz visa mūsdienu elektronika ir balstīta uz šādiem savienojumiem.

Ir svarīgi atzīmēt, ka prognozes periodiskajā tabulā tika veiktas pat pēc tās vispārējas pieņemšanas. 1913. gadā Moseley atklāja, ka rentgenstaru viļņa garums, kas tiek saņemts no antikatodiem, kas izgatavoti no dažādiem elementiem, dabiski mainās atkarībā no sērijas numura, kas parasti tiek piešķirts elementiem periodiskajā tabulā. Eksperiments apstiprināja, ka elementa sērijas numuram ir tieša fiziska nozīme. Tikai vēlāk sērijas numuri tika saistīti ar kodola pozitīvā lādiņa vērtību. Taču Moseleja likums ļāva nekavējoties eksperimentāli apstiprināt elementu skaitu periodos un vienlaikus paredzēt līdz tam vēl neatklātās hafnija (Nr. 72) un rēnija (Nr. 75) vietas.

Tie paši Moseley pētījumi ļāva novērst nopietnās “galvassāpes”, ko Mendeļejevam izraisīja noteiktas novirzes no pareizās pieaugošās elementu atomu masas sērijas atomu masu tabulā. Mendeļejevs tos radīja ķīmisko analoģiju ietekmē, daļēji ekspertu līmenī un daļēji vienkārši intuitīvā līmenī. Piemēram, kobalts tabulā bija priekšā niķelim, un jods ar mazāku atommasu sekoja smagākam telūram. Dabaszinātnēs jau sen zināms, ka viens “neglīts” fakts, kas neiekļaujas skaistākās teorijas ietvaros, var to sagraut. Tāpat neizskaidrojamas novirzes apdraudēja Periodisko likumu. Bet Moseley eksperimentāli pierādīja, ka kobalta (Nr. 27) un niķeļa (Nr. 28) sērijas numuri precīzi atbilst to pozīcijai sistēmā. Izrādījās, ka šie izņēmumi tikai apstiprina vispārējo noteikumu.

Svarīgu pareģojumu 1883. gadā izteica Nikolajs Aleksandrovičs Morozovs. Par dalību Tautas gribas kustībā ķīmijas studentam Morozovam tika piespriests nāvessods, kas vēlāk tika aizstāts ar mūža ieslodzījumu vieninieku kamerā. Apmēram trīsdesmit gadus viņš pavadīja karaļa cietumos. Šlisselburgas cietokšņa ieslodzītajam bija iespēja saņemt zinātnisku literatūru par ķīmiju. Balstoties uz atomu svaru intervālu analīzi starp blakus esošajām elementu grupām periodiskajā tabulā, Morozovs nonāca pie intuitīva secinājuma par iespējamību, ka starp halogēnu un sārmu grupām pastāv vēl viena nezināmu elementu grupa ar “nulles īpašībām”. metāli. Viņš ieteica tos meklēt gaisā. Turklāt viņš izteica hipotēzi par atomu struktūru un, pamatojoties uz to, mēģināja atklāt elementu īpašību periodiskuma cēloņus.

Tomēr Morozova hipotēzes kļuva pieejamas apspriešanai daudz vēlāk, kad viņš tika atbrīvots pēc 1905. gada notikumiem. Taču līdz tam laikam inertās gāzes jau bija atklātas un pētītas.

Ilgu laiku fakts par inerto gāzu esamību un to atrašanās vietu periodiskajā tabulā izraisīja nopietnas domstarpības ķīmiskajā pasaulē. Pats Mendeļejevs kādu laiku uzskatīja, ka zem atklātā argona zīmola varētu slēpties nezināma vienkārša Nj tipa viela. Pirmo racionālo pieņēmumu par inerto gāzu vietu izteica to atklājuma autors Viljams Remzijs. Un 1906. gadā Mendeļejevs rakstīja: “Kad tika izveidota periodiskā tabula (18b9), argons ne tikai nebija zināms, bet arī nebija pamata aizdomām par šādu elementu esamību. Mūsdienās šie elementi atomu svara ziņā ir ieņēmuši precīzu vietu starp halogēniem un sārmu metāliem.

Ilgu laiku notika debates: iedalīt inertās gāzes neatkarīgā nulles elementu grupā vai uzskatīt tās par VIII grupas galveno apakšgrupu. Katram skatījumam ir savi plusi un mīnusi.

Pamatojoties uz elementu stāvokli periodiskajā tabulā, teorētiskie ķīmiķi Linusa Paulinga vadībā jau sen ir šaubījušies par cēlgāzu pilnīgu ķīmisko pasivitāti, tieši norādot uz to fluorīdu un oksīdu iespējamo stabilitāti. Bet tikai 1962. gadā amerikāņu ķīmiķis Nīls Bartlets pirmais veica platīna heksafluorīda reakciju ar skābekli visparastākajos apstākļos, iegūstot ksenona heksafluorplatinātu XePtF^, kam sekoja citi gāzu savienojumi, kurus tagad pareizāk dēvē par cēlajiem, nevis. inerts.

Periodiskais likums saglabā savu prognozēšanas funkciju līdz šai dienai.

Jāatzīmē, ka jebkuras kopas nezināmu dalībnieku prognozes var būt divu veidu. Ja tiek prognozētas elementa īpašības, kas atrodas zināmā līdzīgu sērijā, tad šādu prognozi sauc par interpolāciju. Ir dabiski pieņemt, ka uz šīm īpašībām attieksies tie paši likumi kā uz blakus esošo elementu īpašībām. Tādā veidā tika prognozētas trūkstošo elementu īpašības periodiskajā tabulā. Daudz grūtāk ir paredzēt jauno kopu dalībnieku raksturlielumus, ja tie atrodas ārpus aprakstītās daļas. Ekstrapolācija - funkciju vērtību prognozēšana, kas atrodas ārpus vairākiem zināmiem modeļiem, vienmēr ir mazāk droša.

Tieši ar šo problēmu zinātnieki saskārās, kad viņi sāka meklēt elementus ārpus zināmajām sistēmas robežām. 20. gadsimta sākumā. Periodiskā tabula beidzās ar urānu (Nr. 92). Pirmie mēģinājumi iegūt transurāna elementus tika veikti 1934. gadā, kad Enriko Fermi un Emilio Segre bombardēja urānu ar neitroniem. Tā sākās ceļš uz aktinoīdiem un transaktinoīdiem.

Kodolreakcijas tiek izmantotas arī citu iepriekš nezināmu elementu sintezēšanai.

101. elements, ko mākslīgi sintezēja Eiens Teodors Sīborgs un viņa kolēģi, tika nosaukts par "mendelevium". Pats Sīborgs sacīja: "Īpaši nozīmīgi ir atzīmēt, ka amerikāņu zinātnieki nosauca elementu 101 par godu izcilajam krievu ķīmiķim D. I. Mendeļejevam, vienmēr uzskatot viņu par ķīmijas pionieri."

Jaunatklāto vai drīzāk mākslīgi radīto elementu skaits nepārtraukti pieaug. Smagāko elementu kodolu ar kārtas numuriem 113 un 115 sintēze veikta Krievijas Apvienotajā kodolpētniecības institūtā Dubnā, mākslīgi iegūtā amerīcija kodolus bombardējot ar smagā izotopa kalcija-48 kodoliem. Šajā gadījumā parādās elementa Nr.115 kodols, kas uzreiz sadalās, veidojot elementa Nr.113 kodolu. Dabā šādi supersmagie elementi neeksistē, taču tie rodas supernovas sprādzienu laikā, un varētu pastāvēt arī Lielā sprādziena laikā. . Viņu pētījumi palīdz saprast, kā radās mūsu Visums.

Pavisam dabā sastopami 39 dabā sastopami radioaktīvie izotopi. Dažādi izotopi sadalās dažādos ātrumos, kam raksturīgs pussabrukšanas periods. Urāna-238 pussabrukšanas periods ir 4,5 miljardi gadu, un dažiem citiem elementiem tas var būt vienāds ar sekundes miljondaļām.

Radioaktīvie elementi, kas secīgi sadalās un pārvēršas viens otrā, veido veselas sērijas. Ir zināmas trīs šādas sērijas: saskaņā ar sākotnējo elementu visi sērijas locekļi ir apvienoti urāna, aktinourāna un torija saimēs. Vēl viena saime sastāv no mākslīgi ražotiem radioaktīviem izotopiem. Visās ģimenēs pārvērtības pabeidz neradioaktīvo svina atomu parādīšanās.

Tā kā zemes garozā var būt tikai izotopi, kuru pussabrukšanas periods ir samērojams ar Zemes vecumu, mēs varam pieņemt, ka miljardiem gadu garumā tās vēsturē pastāvēja arī īslaicīgi izotopi, kas tagad ir burtiski izmiruši. Tie, iespējams, ietvēra smago kālija izotopu-40. Tā pilnīgas sabrukšanas rezultātā kālija atommasas tabulā norādītā vērtība šodien ir 39,102, tātad tā masa ir zemāka par elementu Nr. 18 argonu (39,948). Tas izskaidro izņēmumus pastāvīgajā elementu atomu masu pieaugumā periodiskajā tabulā.

Akadēmiķis V. I. Goldanskis Mendeļejeva piemiņai veltītajā runā atzīmēja "Mendeļejeva darbu fundamentālo lomu pat pilnīgi jaunās ķīmijas jomās, kas radās gadu desmitiem pēc Periodiskās tabulas izcilā veidotāja nāves".

Zinātne ir gadsimtu gudrības un pieredzes vēsture un krātuve, to racionāla apcere un pārbaudīts spriedums.

D. I. Mendeļejevs

Reti gadās, ka zinātnisks atklājums izrādās kaut kas pilnīgi negaidīts, gandrīz vienmēr tas tiek gaidīts:

Tomēr nākamajām paaudzēm, kuras izmanto pārbaudītas atbildes uz visiem jautājumiem, bieži ir grūti novērtēt, kādas grūtības tas maksāja viņu priekšgājējiem.

C. Darvins

Katrai zinātnei par apkārtējo pasauli ir noteiktas matērijas kustības formas. Dominējošās idejas uzskata, ka šie pārvietošanās veidi kļūst arvien sarežģītāki:

mehāniski - fizikāli - ķīmiski - bioloģiski - sociāli. Katra no nākamajām formām nenoraida iepriekšējās, bet iekļauj tās.

Nav nejaušība, ka Periodiskā likuma atklāšanas simtgades svinībās G. T. Sēborgs savu referātu veltīja jaunākajiem ķīmijas sasniegumiem. Tajā viņš augstu novērtēja krievu zinātnieka apbrīnojamos sasniegumus: “Apsverot periodiskās sistēmas attīstību kopš Mendeļejeva laikiem, visspilgtākais ir tas, ka viņš spēja izveidot elementu periodisko tabulu, lai gan Mendeļejevs nebija. apzinoties tādus mūsdienās vispārpieņemtus jēdzienus kā kodola struktūra un izotopi, atomu skaitļu attiecības ar valenci, atomu elektroniskā būtība, ķīmisko īpašību periodiskums, ko izskaidro elektroniskā struktūra, un, visbeidzot, radioaktivitāte.

Var minēt akadēmiķa A.E.Fersmana vārdus, kas vērsa uzmanību uz nākotni: “Parādīsies jaunas teorijas, izcili vispārinājumi un mirs. Jaunas idejas aizstās mūsu jau novecojušās koncepcijas par atomu un elektronu. Lielākie atklājumi un eksperimenti iznīcinās pagātni un šodien pavērs neticama novitātes un plašuma apvāršņus - tas viss nāks un ies, bet Mendeļejeva Periodiskais likums vienmēr dzīvos un vadīs meklējumus.