Acasă » Exploatare » Sensul legii periodice a sistemului periodic. Semnificația sistemului periodic și legea periodică D

Sensul legii periodice a sistemului periodic. Semnificația sistemului periodic și legea periodică D

În 1869, D.I. Mendeleev, pe baza unei analize a proprietăților substanțelor și compușilor simpli, a formulat Legea periodică: „Proprietățile corpurilor simple și ale compușilor elementelor depind periodic de mărimea maselor atomice ale elementelor.” Pe baza legii periodice a fost alcătuit sistemul periodic de elemente. În ea, elementele cu proprietăți similare au fost combinate în coloane de grup vertical. În unele cazuri, la plasarea elementelor în Tabelul Periodic, a fost necesar să se întrerupă succesiunea maselor atomice în creștere pentru a menține periodicitatea repetarii proprietăților. De exemplu, a fost necesar să „schimbăm” telurul și iodul, precum și argonul și potasiul. Motivul este că Mendeleev a propus legea periodică într-un moment în care nu se știa nimic despre structura atomului.După ce modelul planetar al atomului a fost propus în secolul al XX-lea, legea periodică este formulată după cum urmează:

„Proprietățile elementelor și compușilor chimici depind periodic de sarcinile nucleelor atomice.”

Sarcina nucleului este egală cu numărul elementului din tabelul periodic și cu numărul de electroni din învelișul de electroni a atomului. Această formulare explica „încălcările” Legii periodice. În tabelul periodic, numărul perioadei este egal cu numărul de niveluri electronice din atom, numărul grupului pentru elementele subgrupurilor principale este egal cu numărul de electroni din nivelul exterior.

Semnificația științifică a legii periodice. Legea periodică a făcut posibilă sistematizarea proprietăților elementelor chimice și compușilor acestora. La alcătuirea tabelului periodic, Mendeleev a prezis existența multor elemente nedescoperite, lăsându-le celule goale și a prezis multe proprietăți ale elementelor nedescoperite, ceea ce a facilitat descoperirea lor.Prima dintre acestea a urmat patru ani mai târziu.

Dar marele merit al lui Mendeleev nu constă numai în descoperirea de lucruri noi.

Mendeleev a descoperit o nouă lege a naturii. În loc de substanțe disparate, neconectate, știința sa confruntat cu un singur sistem armonios care a unit toate elementele Universului într-un singur întreg; atomii au început să fie considerați ca:

1. legate organic între ele printr-un model comun,

2. detectarea tranziției modificărilor cantitative ale greutății atomice în modificări calitative ale substanței lor chimice. individualități,

3. indicând că opusul este metalic. și nemetalice. Proprietățile atomilor nu sunt absolute, așa cum se credea anterior, ci sunt doar relative în natură.

24. Apariția teoriilor structurale în procesul de dezvoltare a chimiei organice. Știința atomo-moleculară ca bază teoretică pentru teoriile structurale.

Chimie organica. De-a lungul secolului al XVIII-lea. În problema relațiilor chimice dintre organismele și substanțele, oamenii de știință s-au ghidat după doctrina vitalismului - o doctrină care considera viața ca un fenomen special, supus nu legilor universului, ci influenței unor forțe vitale speciale. Acest punct de vedere a fost moștenit de mulți oameni de știință din secolul al XIX-lea, deși fundamentele sale au fost zdruncinate încă din 1777, când Lavoisier a sugerat că respirația este un proces asemănător arderii.

În 1828, chimistul german Friedrich Wöhler (1800–1882), prin încălzirea cianatului de amoniu (acest compus a fost clasificat necondiționat ca substanță anorganică), a obținut uree, un produs rezidual al oamenilor și animalelor. În 1845, Adolf Kolbe, un student al lui Wöhler, a sintetizat acidul acetic din elementele inițiale carbon, hidrogen și oxigen. În anii 1850, chimistul francez Pierre Berthelot a început să lucreze sistematic asupra sintezei compușilor organici și a obținut alcooli metilici și etilici, metan, benzen și acetilenă. Un studiu sistematic al compușilor organici naturali a arătat că toți conțin unul sau mai mulți atomi de carbon și mulți conțin atomi de hidrogen. Teoria tipurilor. Descoperirea și izolarea unui număr mare de compuși complecși care conțin carbon au ridicat problema compoziției moleculelor lor și au condus la necesitatea revizuirii sistemului de clasificare existent. În anii 1840, oamenii de știință în chimie și-au dat seama că ideile dualiste ale lui Berzelius se aplicau doar sărurilor anorganice. În 1853, s-a încercat clasificarea tuturor compușilor organici după tip. O „teorie a tipurilor” generalizată a fost propusă de un chimist francez Charles Frederic Gerard, care credea că combinarea diferitelor grupuri de atomi este determinată nu de sarcina electrică a acestor grupuri, ci de proprietățile lor chimice specifice.

Chimie structurală. În 1857, Kekule, bazat pe teoria valenței (valența a fost înțeleasă ca numărul de atomi de hidrogen care se combină cu un atom dintr-un element dat), a sugerat că carbonul este tetravalent și, prin urmare, se poate combina cu alți patru atomi, formând lanțuri lungi - drepte sau ramificate. Prin urmare, moleculele organice au început să fie descrise nu sub formă de combinații de radicali, ci sub formă de formule structurale - atomi și legături între ei.

În 1874, un chimist danez Jacob van't Hoff iar chimistul francez Joseph Achille Le Bel (1847–1930) a extins această idee la aranjarea atomilor în spațiu. Ei credeau că moleculele nu sunt plate, ci structuri tridimensionale. Acest concept a făcut posibilă explicarea multor fenomene binecunoscute, de exemplu, izomeria spațială, existența unor molecule de aceeași compoziție, dar cu proprietăți diferite. Datele se potrivesc foarte bine în ele Louis Pasteur despre izomerii acidului tartric.

100 RUR bonus pentru prima comandă

Selectați tipul de muncă Lucrări de diplomă Lucrări de curs Rezumat Lucrare de master Raport de practică Articol Raport Revizuire Lucrări de testare Monografie Rezolvarea problemelor Plan de afaceri Răspunsuri la întrebări Lucru de creație Eseu Desen Eseuri Traducere Prezentări Dactilografiere Altele Creșterea unicității textului Teza de master Lucrări de laborator Ajutor on-line

Aflați prețul

Prima versiune a Tabelului periodic al elementelor a fost publicată de Dmitri Ivanovich Mendeleev în 1869 - cu mult înainte ca structura atomului să fie studiată. Ghidul lui D. I. Mendeleev în această lucrare a fost masele atomice (greutățile atomice) ale elementelor. Prin aranjarea elementelor în ordinea crescătoare a greutăților lor atomice, D. I. Mendeleev a descoperit o lege fundamentală a naturii, care este acum cunoscută sub numele de Legea periodică: Proprietățile elementelor se modifică periodic în funcție de greutatea lor atomică.

Noutatea fundamentală a Legii periodice, descoperită și formulată de D. I. Mendeleev, a fost următoarea:

1. S-a stabilit o legătură între elementele care erau diferite în proprietățile lor. Această legătură constă în faptul că proprietățile elementelor se schimbă ușor și aproximativ în mod egal pe măsură ce greutatea lor atomică crește, iar apoi aceste modificări SE REPETĂ PERIOD.

2. În acele cazuri în care părea că lipsește vreo legătură în succesiunea modificărilor proprietăților elementelor, în Tabelul Periodic erau prevăzute GAPS care trebuiau completate cu elemente care nu fuseseră încă descoperite. Mai mult, Legea periodică a făcut posibilă PREVIZIA proprietăților acestor elemente.

În toate încercările anterioare de a determina relația dintre elemente, alți cercetători au căutat să creeze o imagine completă în care să nu existe loc pentru elemente care nu fuseseră încă descoperite.

Este admirabil faptul că D. I. Mendeleev și-a făcut descoperirea într-un moment în care greutățile atomice ale multor elemente erau determinate foarte aproximativ și erau cunoscute doar 63 de elemente în sine - adică puțin mai mult de jumătate dintre cele cunoscute de noi astăzi.

Legea periodică conform lui Mendeleev: „Proprietățile corpurilor simple... și ale compușilor elementelor depind periodic de mărimea maselor atomice ale elementelor.”

Pe baza legii periodice a fost alcătuit sistemul periodic de elemente. În ea, elementele cu proprietăți similare au fost combinate în coloane de grup vertical. În unele cazuri, la plasarea elementelor în Tabelul Periodic, a fost necesar să se întrerupă succesiunea maselor atomice în creștere pentru a menține periodicitatea repetarii proprietăților. De exemplu, a fost necesar să „schimbăm” telurul și iodul, precum și argonul și potasiul.

Cu toate acestea, chiar și după munca enormă și atentă a chimiștilor de a corecta greutățile atomice, în patru locuri ale Tabelului periodic elementele „încalcă” ordinea strictă de aranjare în creșterea masei atomice.

În timpul lui D.I. Mendeleev, astfel de abateri erau considerate neajunsuri ale Tabelului Periodic. Teoria structurii atomice a pus totul la locul său: elementele sunt localizate absolut corect - în conformitate cu sarcinile nucleelor lor. Cum putem explica atunci că greutatea atomică a argonului este mai mare decât greutatea atomică a potasiului?

Greutatea atomică a oricărui element este egală cu greutatea atomică medie a tuturor izotopilor săi, ținând cont de abundența lor în natură. Din întâmplare, greutatea atomică a argonului este determinată de cel mai „greu” izotop (se găsește în natură în cantități mai mari). În potasiu, dimpotrivă, predomină izotopul său „mai ușor” (adică un izotop cu un număr de masă mai mic).

Motivul este că Mendeleev a propus legea periodică într-un moment în care nu se știa nimic despre structura atomului. După ce modelul planetar al atomului a fost propus în secolul al XX-lea, legea periodică a fost formulată după cum urmează:

„Proprietățile elementelor și compușilor chimici depind periodic de sarcinile nucleelor atomice.”

Motivul modificării periodice a proprietăților elementelor chimice este umplerea periodică a învelișurilor de electroni. După umplerea următoarei cochilie, începe o nouă perioadă. Modificările periodice ale elementelor sunt clar vizibile în modificările compoziției și proprietăților oxizilor.

Semnificația științifică a legii periodice.

Legea periodică a făcut posibilă sistematizarea proprietăților elementelor chimice și compușilor acestora. La alcătuirea tabelului periodic, Mendeleev a prezis existența multor elemente nedescoperite, lăsând celule goale pentru ele și a prezis multe proprietăți ale elementelor nedescoperite, ceea ce a facilitat descoperirea lor. Primul dintre acestea a urmat patru ani mai târziu. Elementul pentru care Mendeleev a lăsat un loc și proprietăți, a cărui greutate atomică a prezis-o, a apărut brusc! Tânărul chimist francez Lecoq de Boisbaudran a trimis o scrisoare Academiei de Științe din Paris. S-a spus:<Позавчера, 27 августа 1875 года, между двумя и четырьмя часами ночи я обнаружил новый элемент в минерале цинковая обманка из рудника Пьерфитт в Пиренеях>. Dar cel mai uimitor lucru avea să vină. Mendeleev a prezis, lăsând încă loc acestui element, că densitatea lui ar trebui să fie de 5,9. Și Boisbaudran a susținut: elementul pe care l-a descoperit are o densitate de 4,7. Mendeleev, care nici măcar nu văzuse noul element – ceea ce îl face cu atât mai surprinzător – a declarat că chimistul francez a făcut o greșeală în calculele sale. Dar și Boisbaudran s-a dovedit a fi încăpățânat: a insistat că a fost exact. Puțin mai târziu, după măsurători suplimentare, a devenit clar: Mendeleev avea dreptate necondiționată. Boisbaudran a numit primul element care umple spațiul gol din masa galiu în onoarea patriei sale, Franța. Și nimeni nu s-a gândit atunci să-i dea numele omului care a prezis existența acestui element, omul care a predeterminat odată pentru totdeauna calea dezvoltării chimiei. Oamenii de știință din secolul XX au făcut asta. Un element descoperit de fizicienii sovietici poartă numele de Mendeleev.

Dar marele merit al lui Mendeleev nu constă numai în descoperirea de lucruri noi.

1. legate organic între ele printr-un model comun,

2. detectarea tranziției modificărilor cantitative ale greutății atomice în modificări calitative ale substanței lor chimice. individualități,

3. indicând faptul că opoziția dintre proprietățile metalice și nemetalice ale atomilor nu este absolută, așa cum se credea anterior, ci doar relativă.

Descoperirea legăturii reciproce dintre toate elementele, între proprietățile lor fizice și chimice a pus o problemă științifică și filozofică de o importanță enormă: această legătură reciprocă, această unitate trebuie explicată.

Cercetările lui Mendeleev au oferit o bază solidă și de încredere pentru încercările de a explica structura atomului: după descoperirea legii periodice, a devenit clar că atomii tuturor elementelor ar trebui construiți „după un singur plan”, că structura lor ar trebui reflectă periodicitatea proprietăților elementelor.

Numai acel model al atomului ar putea avea dreptul la recunoaștere și dezvoltare, ceea ce ar aduce știința mai aproape de înțelegerea misterului poziției elementului în tabelul periodic. Cei mai mari oameni de știință ai secolului nostru, rezolvând această mare problemă, au dezvăluit structura atomului - astfel legea lui Mendeleev a avut un impact imens asupra dezvoltării tuturor cunoștințelor moderne despre natura materiei.

Toate succesele chimiei moderne, succesele fizicii atomice și nucleare, inclusiv energia nucleară și sinteza elementelor artificiale, au devenit posibile numai datorită legii periodice. La rândul lor, succesele fizicii atomice, apariția unor noi metode de cercetare și dezvoltarea mecanicii cuantice au extins și aprofundat esența legii periodice.

Pe parcursul secolului trecut, legea lui Mendeleev - o adevărată lege a naturii - nu numai că nu a devenit depășită și nu și-a pierdut semnificația. Dimpotrivă, dezvoltarea științei a arătat că sensul ei nu a fost încă pe deplin înțeles și completat, că este mult mai larg decât și-ar fi putut imagina creatorul, decât credeau oamenii de știință până de curând. S-a stabilit recent că nu numai structura învelișurilor de electroni exterioare ale unui atom, ci și structura fină a nucleelor atomice este supusă legii periodicității. Aparent, acele modele care guvernează lumea complexă și în mare măsură greșit înțeleasă a particulelor elementare au, de asemenea, un caracter periodic în centrul lor.

Descoperirile ulterioare în chimie și fizică au confirmat în mod repetat sensul fundamental al Legii periodice. Au fost descoperite gaze inerte, care se încadrează perfect în Tabelul Periodic - acest lucru este arătat în mod deosebit de forma lungă a tabelului. Numărul de serie al unui element s-a dovedit a fi egal cu sarcina nucleului unui atom al acestui element. Multe elemente necunoscute anterior au fost descoperite datorită unei căutări direcționate pentru exact acele proprietăți care au fost prezise din Tabelul Periodic.

Legea periodică a lui D.I. Mendeleev este de o importanță excepțional de mare. El a pus bazele chimiei moderne și a făcut-o o știință unică, integrală. Elementele au început să fie considerate în relație, în funcție de locul lor în tabelul periodic. Chimia a încetat să mai fie o știință descriptivă. Odată cu descoperirea legii periodice, previziunea științifică a devenit posibilă în ea. A devenit posibil să se prezică și să descrie elemente noi și compușii acestora. Un exemplu strălucit în acest sens este predicția lui D.I. Mendeleev privind existența unor elemente nedescoperite încă în timpul său, dintre care pentru trei - Ga, Sc, Ge - a oferit o descriere precisă a proprietăților lor.

Pe baza legii lui D.I. Mendeleev, toate celulele goale ale sistemului său de la Z=1 la Z=92 au fost umplute și au fost descoperite elemente transuraniu. Și astăzi această lege servește drept ghid pentru descoperirea sau crearea artificială de noi elemente chimice. Astfel, ghidat de legea periodică, se poate argumenta că dacă elementul Z=114 este sintetizat, atunci va fi un analog al plumbului (ekaslead), dacă elementul Z=118 este sintetizat, atunci va fi un gaz nobil. (ekaradon).

Omul de știință rus N.A. Morozov în anii 80 ai secolului al XIX-lea a prezis existența gazelor nobile, care au fost apoi descoperite. În tabelul periodic completează perioadele și formează subgrupul principal al grupei VII. „Înainte de legea periodică”, scria D.I. Mendeleev, „elementele reprezentau doar fenomene aleatorii fragmentare ale naturii; nu exista niciun motiv să ne așteptăm la altele noi, iar cele găsite din nou erau o noutate complet neașteptată. Dreptul periodic a fost primul care a făcut posibil să se vadă elemente încă nedescoperite la o distanță la care viziunea fără ajutorul acestei legi nu o atinsese până atunci.”

Legea periodică a servit drept bază pentru corectarea maselor atomice ale elementelor. Masele atomice a 20 de elemente au fost corectate de D.I. Mendeleev, după care aceste elemente și-au luat locul în tabelul periodic.

Pe baza legii periodice și a sistemului periodic al lui D.I. Mendeleev, s-a dezvoltat rapid doctrina structurii atomului. A dezvăluit semnificația fizică a legii periodice și a explicat aranjarea elementelor în tabelul periodic. Corectitudinea doctrinei structurii atomului a fost întotdeauna verificată de legea periodică. Iată un alt exemplu. În 1921, N. Bohr a arătat că elementul Z = 72, a cărui existență a fost prezisă de D. I. Mendeleev în 1870 (ekabor), ar trebui să aibă o structură atomică similară cu atomul de zirconiu (Zr - 2. 8. 18. 10 . 2 și Hf - 2. 8. 18. 32. 10. 2) și, prin urmare, ar trebui căutat printre mineralele de zirconiu. În urma acestui sfat, în 1922, chimistul maghiar D. Hevesy și savantul olandez D. Coster au descoperit elementul Z=72 în minereul norvegian de zirconiu, numindu-l hafniu (de la numele latin de Copenhaga, locul unde a fost descoperit elementul) . Acesta a fost cel mai mare triumf al teoriei structurii atomice: pe baza structurii atomului, a fost prezisă locația unui element în natură.

Studiul structurii atomilor a condus la descoperirea energiei atomice și la utilizarea acesteia pentru nevoile umane. Putem spune că legea periodică este sursa primară a tuturor descoperirilor chimiei și fizicii din secolul XX. El a jucat un rol remarcabil în dezvoltarea altor științe naturale legate de chimie.

Legea și sistemul periodic stau la baza soluționării problemelor moderne din știința chimică și industrie. Ținând cont de sistemul periodic de elemente chimice al lui D.I. Mendeleev, se lucrează pentru obținerea de noi materiale polimerice și semiconductoare, aliaje rezistente la căldură, substanțe cu proprietăți specificate, pentru a folosi energia nucleară, pentru a folosi intestinele Pământului și ale Universului.

Tabelul periodic al elementelor a avut o mare influență asupra dezvoltării ulterioare a chimiei.

Dmitri Ivanovici Mendeleev (1834-1907)

Nu numai că a fost prima clasificare naturală a elementelor chimice, arătând că acestea formează un sistem armonios și sunt în strânsă legătură între ele, dar a devenit și un instrument puternic pentru cercetări ulterioare.

Pe vremea când Mendeleev și-a întocmit tabelul pe baza legii periodice pe care a descoperit-o, multe elemente erau încă necunoscute. Astfel, elementul scandiu din perioada a patra a fost necunoscut. În ceea ce privește masa atomică, titanul a venit după calciu, dar titanul nu a putut fi plasat imediat după calciu, deoarece s-ar încadra în a treia grupă, în timp ce titanul formează un oxid mai mare și, în funcție de alte proprietăți, ar trebui să fie clasificat în a patra grupă. . Prin urmare, Mendeleev a sărit peste o celulă, adică a lăsat spațiu liber între calciu și titan. Pe aceeași bază, în a patra perioadă au rămas două celule libere între zinc și arsen, acum ocupate de elementele galiu și germaniu. Mai sunt locuri goale pe alte rânduri. Mendeleev nu numai că era convins că trebuie să existe elemente încă necunoscute care să umple aceste spații, dar a prezis și proprietățile acestor elemente în avans, pe baza poziției lor între alte elemente ale tabelului periodic. El i-a dat numele ekabor unuia dintre ei, care în viitor urma să ocupe un loc între calciu și titan (întrucât proprietățile sale trebuiau să semene cu borul); celelalte două, pentru care au rămas spații în tabel între zinc și arsen, au fost denumite eka-aluminiu și eca-siliciu.

În următorii 15 ani, predicțiile lui Mendeleev au fost confirmate cu brio: toate cele trei elemente așteptate au fost descoperite. Mai întâi, chimistul francez Lecoq de Boisbaudran a descoperit galiul, care are toate proprietățile eka-aluminiului; apoi, în Suedia, L. F. Nilsson a descoperit scandiul, care avea proprietățile ekaboronului, iar în cele din urmă, câțiva ani mai târziu, în Germania, K. A. Winkler a descoperit un element pe care l-a numit germaniu, care s-a dovedit a fi identic cu ekasiliconul.

Pentru a judeca uimitoarea acuratețe a previziunii lui Mendeleev, să comparăm proprietățile eca-siliciului prezise de el în 1871 cu proprietățile germaniului descoperite în 1886:

Descoperirea galiului, scandiului și germaniului a fost cel mai mare triumf al legii periodice.

Sistemul periodic a avut, de asemenea, o mare importanță în stabilirea valenței și a maselor atomice ale unor elemente. Astfel, elementul beriliu a fost mult timp considerat un analog al aluminiului și oxidului său i s-a atribuit formula. Pe baza compoziției procentuale și a formulei așteptate a oxidului de beriliu, masa sa atomică a fost considerată a fi 13,5. Tabelul periodic a arătat că în tabel există un singur loc pentru beriliu, și anume deasupra magneziului, deci oxidul său trebuie să aibă formula , care dă masa atomică a beriliului egală cu zece. Această concluzie a fost în curând confirmată de determinările masei atomice a beriliului din densitatea de vapori a clorurii sale.

Exact Și în prezent, legea periodică rămâne firul călăuzitor și principiul călăuzitor al chimiei. Pe baza sa, elementele transuraniu situate în tabelul periodic după uraniu au fost create artificial în ultimele decenii. Unul dintre ele - elementul nr. 101, obținut pentru prima dată în 1955 - a fost numit mendelevium în onoarea marelui om de știință rus.

Descoperirea legii periodice și crearea unui sistem de elemente chimice a avut o mare importanță nu numai pentru chimie, ci și pentru filozofie, pentru întreaga noastră înțelegere a lumii. Mendeleev a arătat că elementele chimice formează un sistem armonios, care se bazează pe o lege fundamentală a naturii. Aceasta este o expresie a poziției dialecticii materialiste cu privire la interconectarea și interdependența fenomenelor naturale. Dezvăluind relația dintre proprietățile elementelor chimice și masa atomilor lor, legea periodică a fost o confirmare strălucitoare a uneia dintre legile universale ale dezvoltării naturii - legea trecerii cantității în calitate.

Dezvoltarea ulterioară a științei a făcut posibilă, pe baza legii periodice, înțelegerea structurii materiei mult mai profund decât a fost posibil în timpul vieții lui Mendeleev.

Teoria structurii atomice dezvoltată în secolul al XX-lea, la rândul său, a dat legii periodice și sistemului periodic de elemente o iluminare nouă, mai profundă. Cuvintele profetice ale lui Mendeleev au fost confirmate cu brio: „Legea periodică nu este amenințată cu distrugerea, ci doar suprastructura și dezvoltarea sunt promise”.

Introducere

Chimia a încetat să mai fie o știință descriptivă. Odată cu descoperirea legii periodice, previziunea științifică a devenit posibilă în ea. A devenit posibil să se prezică și să descrie elemente noi și compușii lor... Un exemplu strălucit în acest sens este predicția lui D.I. Mendeleev despre existența unor elemente nedescoperite încă în timpul său, dintre care pentru trei - Ga, Sc și Ge - a dat un descrierea corectă a proprietăților lor.

Tabelul periodic și semnificația lui pentru înțelegerea tabloului științific al lumii

Tabel periodic al elementelor de D. I. Mendeleev, o clasificare naturală a elementelor chimice, care este o expresie tabelară (sau altă expresie grafică) legea periodică a lui Mendeleev. P.S. e. dezvoltat de D.I. Mendeleevîn 1869-1871.

Istoria lui P. s. e.Încercările de sistematizare a elementelor chimice au fost făcute de diverși oameni de știință din Germania, Franța, Anglia și SUA începând cu anii 30 ai secolului al XIX-lea. Predecesorii lui Mendeleev - I. Döbereiner, ȘI. Dumas, chimistul francez A. Chancourtois, englez. chimiștii W. Odling, J. Newlands și alții au stabilit existența unor grupuri de elemente cu proprietăți chimice similare, așa-numitele „grupuri naturale” (de exemplu, „triadele” lui Döbereiner). Cu toate acestea, acești oameni de știință nu au mers mai departe decât să stabilească anumite modele în cadrul grupurilor. În 1864 L. Meyer Pe baza datelor despre greutățile atomice, el a propus un tabel care arată raportul greutăților atomice pentru mai multe grupuri caracteristice de elemente. Meyer nu a făcut mesaje teoretice de pe masa lui.

Prototipul științific al P. s. e. a apărut tabelul „Experiența unui sistem de elemente bazat pe greutatea lor atomică și asemănarea chimică”, întocmit de Mendeleev la 1 martie 1869. În următorii doi ani, autorul a îmbunătățit acest tabel, a introdus idei despre grupuri, serii și perioade de elemente; a făcut o încercare de a estima capacitatea perioadelor mici și mari, cuprinzând, în opinia sa, 7 și, respectiv, 17 elemente. În 1870 și-a numit sistemul natural, iar în 1871 - periodic. Chiar și atunci structura lui P. s. e. a căpătat o formă modernă în multe privințe.

Extrem de important pentru evoluția P. s. e. ideea introdusă de Mendeleev despre locul unui element în sistem s-a dovedit a fi adevărată; Poziția elementului este determinată de numerele perioadei și ale grupului. Pe baza acestei idei, Mendeleev a ajuns la concluzia că era necesară modificarea greutăților atomice acceptate atunci ale unor elemente (U, In, Ce și analogii săi), ceea ce a fost prima aplicare practică a greutăților atomice. e. și, de asemenea, pentru prima dată a prezis existența și proprietățile de bază ale mai multor elemente necunoscute, care corespundeau celulelor goale ale P. s. e. Un exemplu clasic este predicția „ekaaluminiului” (viitorul Ga, descoperit de P. Lecoq de Boisbaudranîn 1875), „ekabor” (Sc, descoperit de omul de știință suedez L. Nilsonîn 1879) și „exasilicon” (Ge, descoperit de omul de știință german K. Winklerîn 1886). În plus, Mendeleev a prezis existența analogilor de mangan (viitorul Tc și Re), teluriu (Po), iod (At), cesiu (Fr), bariu (Ra), tantal (Pa).

P.S. e. nu a câștigat imediat recunoașterea ca o generalizare științifică fundamentală; situația s-a schimbat semnificativ abia după descoperirea lui Ga, Sc, Ge și stabilirea divalenței lui Be (a fost considerată multă vreme trivalentă). Cu toate acestea, P. s. e. a reprezentat în multe feluri o generalizare empirică a faptelor, întrucât sensul fizic al legii periodice era neclar și nu exista o explicație a motivelor modificării periodice a proprietăților elementelor în funcție de creșterea greutăților atomice. Prin urmare, până la fundamentarea fizică a legii periodice și dezvoltarea teoriei lui P. s. e. multe fapte nu au putut fi explicate. Astfel, descoperirea de la sfârșitul secolului al XIX-lea a fost neașteptată. gaze inerte, care păreau să nu aibă loc în P. s. e.; această dificultate a fost eliminată datorită includerii p. e. grup zero independent (mai târziu VIII A-subgrupuri). Descoperirea multor „elemente radio” la începutul secolului al XX-lea. a condus la o contradicție între necesitatea plasării lor în P. s. e. și structura acesteia (pentru mai mult de 30 de astfel de elemente au fost 7 locuri „vacante” în perioadele a șasea și a șaptea). Această contradicție a fost depășită ca urmare a descoperirii izotopi. În cele din urmă, valoarea greutății atomice (masa atomică) ca parametru care determină proprietățile elementelor și-a pierdut treptat semnificația.

Unul dintre principalele motive pentru imposibilitatea explicării sensului fizic al legii periodice și P. s. e. a constat în absenţa unei teorii a structurii atomice. Prin urmare, cea mai importantă piatră de hotar pe calea dezvoltării lui P.. e. A apărut un model planetar al atomului, propus de E. Rutherford(1911). Pe baza ei, omul de știință olandez A. van den Broek a sugerat (1913) că numărul de serie al unui element din P. s. e. (numărul atomic Z) este numeric egal cu sarcina nucleului atomic (în unități de sarcină elementară). Acest lucru a fost confirmat experimental de G. Moseley(1913-14, vezi Legea Moseley). Astfel, s-a putut stabili că periodicitatea modificărilor proprietăților elementelor depinde de numărul atomic, și nu de greutatea atomică. Ca urmare, limita inferioară a P. s. a fost determinată pe baze științifice. e. (hidrogen ca element cu minim Z = 1); numărul de elemente dintre hidrogen și uraniu este estimat cu precizie; S-a stabilit că „lacunele” din P. s. e. corespund elementelor necunoscute cu Z = 43, 61, 72, 75, 85, 87.

Cu toate acestea, întrebarea privind numărul exact de elemente din pământuri rare a rămas neclară și (ceea ce este deosebit de important) nu au fost dezvăluite motivele modificărilor periodice ale proprietăților elementelor în funcție de Z. Aceste motive au fost găsite în timpul dezvoltării ulterioare a teoria elementelor pământurilor rare. e. bazat pe concepte cuantice ale structurii atomului (vezi mai jos). Justificarea fizică a legii periodice și descoperirea fenomenului de izotonie au făcut posibilă definirea științifică a conceptului de „masă atomică” („greutate atomică”). Tabelul periodic atașat conține valorile moderne ale maselor atomice ale elementelor pe scara carbonului, în conformitate cu Tabelul internațional din 1973. Numerele de masă ale izotopilor cu cea mai lungă viață ai elementelor radioactive sunt date între paranteze drepte. În locul numerelor de masă ale celor mai stabili izotopi 99 Tc, 226 Ra, 231 Pa și 237 Np, sunt indicate masele atomice ale acestor izotopi adoptate (1969) de Comisia Internațională a Greutăților Atomice.

Structura lui P. s. e. Modern (1975) P. p. e. acoperă 106 elemente chimice; dintre acestea, toate transuraniul (Z = 93-106), precum și elementele cu Z = 43 (Tc), 61 (Pm), 85 (At) și 87 (Fr) au fost obținute artificial. De-a lungul istoriei lui P. s. e. au fost propuse un număr mare (câteva sute) de opțiuni pentru reprezentarea sa grafică, în principal sub formă de tabele; Imaginile sunt cunoscute și sub formă de diferite figuri geometrice (spațiale și plane), curbe analitice (de exemplu, spirale) etc. Cele mai răspândite sunt trei forme de P. s. e.: scurt, propus de Mendeleev și a primit recunoaștere universală; scara lunga. Forma lungă a fost dezvoltată și de Mendeleev, iar într-o formă îmbunătățită a fost propusă în 1905 de A. Werner. Forma scării a fost propusă de omul de știință englez T. Bailey (1882), savantul danez J. Thomsen (1895) și îmbunătățită de N. Borom(1921). Fiecare dintre cele trei forme are avantaje și dezavantaje. Principiul fundamental al construirii P. s. e. este împărțirea tuturor elementelor chimice în grupuri și perioade. Fiecare grup la rândul său este împărțit în subgrupuri principale (a) și secundare (b). Fiecare subgrup conține elemente care au proprietăți chimice similare. Elemente A- Și b-subgrupurile din fiecare grupă, de regulă, prezintă o anumită asemănare chimică între ele, în principal în stări de oxidare superioare, care, de regulă, corespund numărului grupului. O perioadă este o colecție de elemente care începe cu un metal alcalin și se termină cu un gaz inert (un caz special este prima perioadă); Fiecare perioadă conține un număr strict definit de elemente. P.S. e. este format din 8 grupe și 7 perioade (a șaptea nu este încă finalizată).

Specificul primei perioade este că conține doar 2 elemente: H și He. Locul lui H în sistem este ambiguu: deoarece prezintă proprietăți comune metalelor alcaline și halogenilor, este plasat fie în I A-, sau (de preferință) în VII A-subgrup. Heliu - primul reprezentant al VII A-subgrupuri (cu toate acestea, pentru o lungă perioadă de timp He și toate gazele inerte au fost combinate într-un grup zero independent).

A doua perioadă (Li - Ne) conține 8 elemente. Începe cu metalul alcalin Li, a cărui singură stare de oxidare este I. Apoi vine Be, un metal, starea de oxidare a II. Caracterul metalic al următorului element B este slab exprimat (starea de oxidare III). Următorul C este un nemetal tipic și poate fi fie pozitiv, fie negativ tetravalent. Următoarele N, O, F și Ne sunt nemetale și numai pentru N cea mai mare stare de oxidare V corespunde numărului de grup; oxigenul prezintă doar rar o valență pozitivă, iar pentru F este cunoscută starea de oxidare VI. Perioada se încheie cu gazul inert Ne.

A treia perioadă (Na - Ar) conține și 8 elemente, a căror natură a modificărilor proprietăților este în mare măsură similară cu cea observată în a doua perioadă. Cu toate acestea, Mg, spre deosebire de Be, este mai metalic, la fel ca Al în comparație cu B, deși Al este în mod inerent amfoter. Si, P, S, Cl, Ar sunt nemetale tipice, dar toate (cu excepția Ar) prezintă stări de oxidare mai mari, egale cu numărul grupului. Astfel, în ambele perioade, pe măsură ce Z crește, se observă o slăbire a metalului și o întărire a caracterului nemetalic al elementelor. Mendeleev a numit elementele perioadei a doua și a treia (mici, în terminologia sa) tipice. Este semnificativ faptul că sunt printre cele mai comune în natură, iar C, N și O sunt, alături de H, principalele elemente ale materiei organice (organogeni). Toate elementele primelor trei perioade sunt incluse în subgrupe A .

Conform terminologiei moderne (vezi mai jos), elementele acestor perioade îi aparțin s-elemente (metale alcaline și alcalino-pământoase) care alcătuiesc I A- și II A-subgrupuri (evidențiate cu roșu pe tabelul de culori) și R-elemente (B - Ne, At - Ar) cuprinse în III A- VIII A-subgrupuri (simbolurile lor sunt evidențiate cu portocaliu). Pentru elementele de perioade mici cu numere ordinale crescătoare, se observă mai întâi o scădere razele atomice, iar apoi, atunci când numărul de electroni din învelișul exterior al atomului crește deja semnificativ, respingerea lor reciprocă duce la o creștere a razelor atomice. Următorul maxim este atins la începutul următoarei perioade pe elementul alcalin. Aproximativ același model este caracteristic razelor ionice.

A patra perioadă (K - Kr) conține 18 elemente (prima perioadă majoră, după Mendeleev). După metalul alcalin K și alcalino-pământosul Ca (elementele s) vine o serie de zece așa-numite elemente de tranziție(Sc - Zn), sau d- elemente (simbolurile sunt în albastru) care sunt incluse în subgrupuri b grupuri corespunzătoare de P. s. e. Majoritatea elementelor de tranziție (care sunt toate metale) prezintă stări de oxidare mai mari, egale cu numărul lor de grup. Excepție este triada Fe - Co - Ni, unde ultimele două elemente sunt maxim pozitiv trivalente, iar fierul în anumite condiții este cunoscut în starea de oxidare VI. Elemente care încep cu Ga și se termină cu Kr ( R-elemente), aparțin subgrupurilor A, iar natura modificării proprietăților lor este aceeași ca și în intervalele Z corespunzătoare pentru elementele perioadei a doua și a treia. S-a stabilit că Kr este capabil să formeze compuși chimici (în principal cu F), dar starea sa de oxidare VIII este necunoscută.

A cincea perioadă (Rb - Xe) este construită în mod similar cu a patra; are, de asemenea, o inserție de 10 elemente de tranziție (Y - Cd), d-elemente. Caracteristici specifice perioadei: 1) în triada Ru - Rh - Pd, numai ruteniul prezintă starea VIII de oxidare; 2) toate elementele subgrupelor a prezintă stări de oxidare mai mari egale cu numărul grupului, inclusiv Xe; 3) I are proprietăți metalice slabe. Astfel, natura modificării proprietăților pe măsură ce Z crește pentru elementele din perioada a patra și a cincea este mai complexă, deoarece proprietățile metalice sunt păstrate pe o gamă largă de numere ordinale.

A șasea perioadă (Cs - Rn) include 32 de elemente. Pe lângă 10 d-elemente (La, Hf - Hg) contine un set de 14 f-elemente, lantanide, de la Ce la Lu (simboluri negre). Elementele La prin Lu sunt destul de asemănătoare din punct de vedere chimic. Pe scurt, P. s. e. lantanidele sunt incluse în caseta La (deoarece starea lor de oxidare predominantă este III) și sunt scrise ca o linie separată în partea de jos a tabelului. Această tehnică este oarecum incomod, deoarece 14 elemente par să fie în afara mesei. Formele lungi și de scară ale P. s. nu au un astfel de dezavantaj. e., reflectând bine specificitatea lantanidelor pe fondul structurii integrale a P. s. e. Caracteristici ale perioadei: 1) în triada Os - Ir - Pt, numai osmiul prezintă starea VIII de oxidare; 2) At are un caracter metalic mai pronunțat (comparativ cu 1); 3) Rn, aparent (chimia sa a fost puțin studiată), ar trebui să fie cel mai reactiv dintre gazele inerte.

A șaptea perioadă, începând cu Fr (Z = 87), ar trebui să conțină și 32 de elemente, dintre care 20 sunt cunoscute până acum (până la elementul cu Z = 106). Fr și Ra sunt elemente, respectiv I A- și II A-subgrupuri (s-elemente), Ac - analog al elementelor III b-subgrupuri ( d-element). Următoarele 14 elemente, f-elementele (cu Z de la 90 la 103) alcătuiesc familia actinide. Pe scurt, P. s. e. ele ocupă celula Ac și sunt scrise într-o linie separată în partea de jos a tabelului, ca și lantanidele, în contrast cu care sunt caracterizate printr-o varietate semnificativă de stări de oxidare. În acest sens, din punct de vedere chimic, seria de lantanide și actinide prezintă diferențe notabile. Un studiu al naturii chimice a elementelor cu Z = 104 și Z = 105 a arătat că aceste elemente sunt analogi ai hafniului și, respectiv, tantalului, adică d-elemente, și ar trebui plasate în IV b- și V b- subgrupuri. Membrii b-subgrupuri ar trebui să existe elemente ulterioare până la Z = 112, iar apoi va apărea (Z = 113-118) R-elemente (III A-VIll A-subgrupuri).

Teoria lui P. s. e. Teoria lui P. se bazează pe e. constă ideea legilor specifice care guvernează construcția învelișurilor electronice (straturi, niveluri) și subînvelișurilor (învelișuri, subniveluri) în atomi pe măsură ce crește Z. Această idee a fost dezvoltată de Bohr în 1913–21, ținând cont de natura modificarea proprietăților elementelor chimice din spectrul electronilor. e. și rezultatele studierii spectrelor lor atomice. Bohr a identificat trei caracteristici semnificative ale formării configurațiilor electronice ale atomilor: 1) umplerea învelișurilor electronice (cu excepția învelișurilor corespunzătoare valorilor principalelor număr cuantic n= 1 și 2) nu apare monoton până la capacitatea lor maximă, ci este întreruptă de apariția unor seturi de electroni aparținând unor învelișuri cu valori mari. n; 2) se repetă periodic tipuri similare de configurații electronice ale atomilor; 3) limitele perioadelor de P. s. e. (cu excepția primului și a celui de-al doilea) nu coincid cu granițele învelișurilor de electroni succesive.

Semnificația lui P. s. e. P.S. e. a jucat și continuă să joace un rol uriaș în dezvoltarea științelor naturale. A fost cea mai importantă realizare a științei atomo-moleculare; a făcut posibilă darea unei definiții moderne a conceptului de „element chimic” și clarificarea conceptelor de substanțe și compuși simpli. Modele relevate de P. s. e., a avut o influență semnificativă asupra dezvoltării teoriei structurii atomice și a contribuit la explicarea fenomenului de izotonie. MERSI. e. legat de o formulare strict științifică a problemei predicției în chimie, care s-a manifestat atât în predicția existenței unor elemente necunoscute și a proprietăților acestora, cât și în predicția de noi trăsături ale comportamentului chimic al elementelor deja descoperite. P.S. e. - fundamentul chimiei, în primul rând anorganice; ajută în mod semnificativ la rezolvarea problemelor de sinteză a substanțelor cu proprietăți predeterminate, dezvoltarea de noi materiale, în special materiale semiconductoare, selectarea catalizatorilor specifici pentru diferite procese chimice etc. P.S. e. constituie şi baza ştiinţifică pentru predarea chimiei.

Concluzie

Tabelul periodic al lui D.I. Mendeleev a devenit cea mai importantă piatră de hotar în dezvoltarea științei atomo-moleculare. Datorită ei, s-a format conceptul modern de element chimic și s-au clarificat ideile despre substanțe și compuși simpli.

Rolul predictiv al sistemului periodic, arătat de însuși Mendeleev, în secolul al XX-lea s-a manifestat în evaluarea proprietăților chimice ale elementelor transuraniului.

Apariția sistemului periodic a deschis o nouă eră, cu adevărat științifică, în istoria chimiei și a unui număr de științe conexe - în loc de informații împrăștiate despre elemente și compuși, a apărut un sistem coerent, pe baza căruia a devenit posibilă generalizarea, trage concluzii și prezice.

legea periodică a atomului Mendeley

Legea periodică a făcut posibilă sistematizarea și generalizarea unei cantități uriașe de informații științifice în chimie. Această funcție a legii este de obicei numită integrativă. Se manifestă mai ales clar în structurarea materialului științific și educațional în chimie. Academicianul A.E. Fersman a spus că sistemul a unit toată chimia într-o singură conexiune spațială, cronologică, genetică și energetică.

Rolul integrator al Legii periodice s-a manifestat și prin faptul că unele date despre elemente, care ar fi căzut în afara legilor generale, au fost verificate și lămurite atât de autor însuși, cât și de adepții săi.

Acest lucru s-a întâmplat cu caracteristicile beriliului. Înainte de lucrarea lui Mendeleev, era considerat un analog trivalent al aluminiului datorită așa-numitei lor similitudini diagonale. Astfel, în a doua perioadă au existat două elemente trivalente și nu unul divalent. În această etapă, mai întâi la nivelul construcțiilor de modele mentale, Mendeleev a bănuit o eroare în studiile proprietăților beriliului. Apoi a găsit lucrarea chimistului rus Avdeev, care a susținut că beriliul este divalent și are o greutate atomică de 9. Lucrarea lui Avdeev a rămas neobservată de lumea științifică, autorul a murit devreme, aparent fiind otrăvit de compuși de beriliu extrem de otrăvitori. Rezultatele cercetării lui Avdeev au fost stabilite în știință datorită Legii periodice.

Astfel de modificări și perfecționări ale valorilor atât ale greutăților atomice, cât și ale valențelor au fost făcute de Mendeleev pentru încă nouă elemente (In, V, Th, U, La, Ce și alte trei lantanide). Pentru încă zece elemente, doar greutățile atomice au fost corectate. Și toate aceste clarificări au fost ulterior confirmate experimental.

În același mod, opera lui Karl Karlovich Klaus l-a ajutat pe Mendeleev să formeze un grup unic al VIII-lea de elemente, explicând asemănările orizontale și verticale din triadele de elemente:

fier cobalt nichel

ruteniu rodiu paladiu

octogonal iridiu platină

Funcția de prognoză (predictivă) a Legii periodice a primit confirmarea cea mai izbitoare în descoperirea elementelor necunoscute cu numerele de serie 21, 31 și 32. Existența lor a fost prezisă mai întâi la nivel intuitiv, dar odată cu formarea sistemului, Mendeleev a fost capabile să-și calculeze proprietățile cu un grad ridicat de acuratețe. Povestea binecunoscută a descoperirii scandiului, galiului și germaniului a fost triumful descoperirii lui Mendeleev. F. Engels a scris: „Aplicând inconștient legea hegeliană a tranziției cantității în calitate, Mendeleev a realizat o ispravă științifică care poate fi plasată în siguranță alături de descoperirea lui Laverrier, care a calculat orbita planetei necunoscute Neptun”. Cu toate acestea, există dorința de a argumenta cu clasicul. În primul rând, toate cercetările lui Mendeleev, începând din anii săi de student, s-au bazat destul de conștient pe legea lui Hegel. În al doilea rând, Laverrier a calculat orbita lui Neptun conform legilor cunoscute și dovedite ale lui Newton, iar D.I. Mendeleev a făcut toate predicțiile pe baza legii universale a naturii descoperite de el însuși.

La sfârșitul vieții sale, Mendeleev nota cu satisfacție: „După ce am scris în 1871 un articol despre aplicarea legii periodice la determinarea proprietăților elementelor încă nedescoperite, nu am crezut că voi trăi pentru a justifica această consecință a legea periodică, dar realitatea a răspuns diferit. Am descris trei elemente: ekaboron, ekaaluminiu și ekasilicon, iar la mai puțin de 20 de ani am avut cea mai mare bucurie să-i văd pe toți trei descoperiți... L. de Boisbaudran, Nilsson și Winkler, la rândul meu, îi consider adevărați întăritori ai periodicului. lege. Fără ei, el nu ar fi fost recunoscut în măsura în care a făcut-o acum.” În total, Mendeleev a prezis douăsprezece elemente.

De la bun început, Mendeleev a subliniat că legea descrie proprietățile nu numai ale elementelor chimice în sine, ci și ale multor compuși ai acestora, inclusiv ale celor necunoscuti până acum. Pentru a confirma acest lucru, este suficient să dam următorul exemplu. Din 1929, când academicianul P. L. Kapitsa a descoperit pentru prima dată conductivitatea nemetalică a germaniului, dezvoltarea studiului semiconductorilor a început în toate țările lumii. A devenit imediat clar că elementele cu astfel de proprietăți ocupă subgrupul principal al grupului IV. De-a lungul timpului, s-a înțeles că proprietățile semiconductoarelor ar trebui, într-o măsură mai mare sau mai mică, să fie posedate de compușii elementelor situate în perioade la fel de îndepărtate de acest grup (de exemplu, cu o formulă generală precum AzB;). Acest lucru a făcut imediat căutarea de noi semiconductori, practic importanți, țintită și previzibilă. Aproape toate electronicele moderne se bazează pe astfel de conexiuni.

Este important de menționat că predicțiile în cadrul Tabelului Periodic au fost făcute chiar și după acceptarea sa generală. În 1913 Moseley a descoperit că lungimea de undă a razelor X, care sunt primite de la anticatozi formați din diferite elemente, se modifică în mod natural în funcție de numărul de serie atribuit în mod convențional elementelor din Tabelul Periodic. Experimentul a confirmat că numărul de serie al unui element are o semnificație fizică directă. Abia mai târziu numerele de serie au fost legate de valoarea sarcinii pozitive a nucleului. Dar legea lui Moseley a făcut posibilă confirmarea imediată experimentală a numărului de elemente din perioade și, în același timp, prezicerea locurilor de hafniu (nr. 72) și reniu (nr. 75) care nu fuseseră încă descoperite până la acel moment.

Aceleași studii ale lui Moseley au făcut posibilă eliminarea „durerii de cap” serioase pe care le-au provocat-o lui Mendeleev anumite abateri de la seria corectă de creștere a maselor atomice ale elementelor din tabelul maselor atomice. Mendeleev le-a făcut sub presiunea analogiilor chimice, parțial la nivel de expert și parțial pur și simplu la nivel intuitiv. De exemplu, cobaltul a fost înaintea nichelului în tabel, iar iodul, cu o greutate atomică mai mică, a urmat teluriului mai greu. În științele naturii se știe de mult că un fapt „urât” care nu se încadrează în cadrul celei mai frumoase teorii îl poate distruge. La fel, abaterile inexplicabile au amenințat Legea periodică. Dar Moseley a demonstrat experimental că numerele de serie ale cobalt (nr. 27) și nichel (nr. 28) corespund exact cu poziția lor în sistem. S-a dovedit că aceste excepții nu fac decât să confirme regula generală.

O predicție importantă a fost făcută în 1883 de Nikolai Aleksandrovici Morozov. Pentru participarea la mișcarea Voința Poporului, studentul la chimie Morozov a fost condamnat la moarte, care mai târziu a fost înlocuită cu închisoare pe viață în izolare. A petrecut aproximativ treizeci de ani în închisorile regale. Un prizonier al cetății Shlisselburg a avut ocazia să primească ceva literatură științifică despre chimie. Pe baza unei analize a intervalelor de greutăți atomice dintre grupurile vecine de elemente din tabelul periodic, Morozov a ajuns la concluzia intuitivă despre posibilitatea existenței unui alt grup de elemente necunoscute cu „proprietăți zero” între grupurile de halogeni și alcaline. metale. El a sugerat să le cauți în aer. Mai mult, el a exprimat o ipoteză despre structura atomilor și, pe baza acesteia, a încercat să dezvăluie cauzele periodicității în proprietățile elementelor.

Cu toate acestea, ipotezele lui Morozov au devenit disponibile pentru discuție mult mai târziu, când a fost eliberat după evenimentele din 1905. Dar până atunci, gazele inerte fuseseră deja descoperite și studiate.

Multă vreme, faptul existenței gazelor inerte și poziția lor în tabelul periodic a stârnit serioase controverse în lumea chimică. Mendeleev însuși a crezut de ceva timp că o substanță simplă necunoscută de tip Nj s-ar putea ascunde sub numele de marcă de argon deschis. Prima presupunere rațională despre locul gazelor inerte a fost făcută de autorul descoperirii lor, William Ramsay. Și în 1906, Mendeleev a scris: „Când a fost stabilit Tabelul periodic (18b9), nu numai că argonul nu era cunoscut, dar nu exista nici un motiv să suspecteze posibilitatea existenței unor astfel de elemente. Astăzi... aceste elemente, în ceea ce privește greutățile lor atomice, au ocupat locul exact între halogeni și metalele alcaline.”

Multă vreme a existat o dezbatere: alocarea gazelor inerte într-un grup zero independent de elemente sau a le considera subgrupul principal al grupului VIII. Fiecare punct de vedere are argumentele sale pro și contra.

Pe baza poziției elementelor în Tabelul Periodic, chimiștii teoreticieni conduși de Linus Pauling s-au îndoit de multă vreme de pasivitatea chimică completă a gazelor nobile, indicând direct posibila stabilitate a fluorurilor și oxizilor acestora. Dar abia în 1962, chimistul american Neil Bartlett a fost primul care a realizat reacția hexafluorurei de platină cu oxigenul în cele mai obișnuite condiții, obținând XePtF^ hexafluoroplatinat de xenon, urmat de alți compuși gazoși, care acum sunt numiți mai corect nobili decât inert.

Legea periodică își păstrează funcția predictivă până astăzi.

Trebuie remarcat faptul că predicțiile membrilor necunoscuți ai oricărui set pot fi de două tipuri. Dacă sunt prezise proprietățile unui element situat într-o serie cunoscută de altele similare, atunci o astfel de predicție se numește interpolare. Este firesc să presupunem că aceste proprietăți vor fi supuse acelorași legi ca și proprietățile elementelor învecinate. Așa au fost prezise proprietățile elementelor lipsă din tabelul periodic. Este mult mai dificil să preziceți caracteristicile noilor membri ai mulțimilor dacă aceștia se află în afara părții descrise. Extrapolarea - predicția valorilor funcției care se află în afara unui număr de modele cunoscute - este întotdeauna mai puțin sigură.

Această problemă s-a confruntat pe oamenii de știință când au început să caute elemente dincolo de granițele cunoscute ale sistemului. La începutul secolului al XX-lea. Tabelul periodic s-a încheiat cu uraniu (nr. 92). Primele încercări de a obține elemente transuraniu au fost făcute în 1934, când Enrico Fermi și Emilio Segre au bombardat uraniu cu neutroni. Astfel a început drumul către actinoizi și transactinoizi.

Reacțiile nucleare sunt, de asemenea, folosite pentru a sintetiza alte elemente necunoscute anterior.

Elementul nr. 101, sintetizat artificial de Eienn Theodor Seaborg și colegii săi, a fost numit „mendelevium”. Seaborg însuși a spus acest lucru: „Este deosebit de semnificativ să remarcăm că elementul 101 a fost numit în onoarea marelui chimist rus D.I. Mendeleev de către oamenii de știință americani, care l-au considerat întotdeauna un pionier în chimie”.

Numărul de elemente nou descoperite, sau mai degrabă create artificial, este în continuă creștere. Sinteza celor mai grele nuclee de elemente cu numerele de serie 113 și 115 a fost efectuată la Institutul Comun Rus de Cercetări Nucleare din Dubna prin bombardarea nucleelor de americiu obținut artificial cu nuclee ale izotopului greu de calciu-48. În acest caz, apare nucleul elementului nr. 115, care se descompun imediat pentru a forma nucleul elementului nr. 113. Astfel de elemente supergrele nu există în natură, dar apar în timpul exploziilor de supernove și ar putea exista și în timpul Big Bang-ului. . Cercetările lor ajută la înțelegerea modului în care Universul nostru a luat ființă.

Un total de 39 de izotopi radioactivi naturali apar în natură. Diferiți izotopi se descompun cu viteze diferite, care sunt caracterizate prin timpi de înjumătățire. Timpul de înjumătățire al uraniului-238 este de 4,5 miliarde de ani, iar pentru alte elemente poate fi egal cu milioanemii de secundă.

Elementele radioactive, care se descompun secvențial și se transformă unele în altele, formează o serie întreagă. Sunt cunoscute trei astfel de serii: conform elementului inițial, toți membrii seriei sunt combinați în familiile de uraniu, actinouraniu și toriu. O altă familie este formată din izotopi radioactivi produși artificial. În toate familiile, transformările sunt finalizate prin apariția atomilor de plumb neradioactivi.

Deoarece scoarța terestră poate conține doar izotopi ale căror timpi de înjumătățire sunt proporționali cu vârsta Pământului, putem presupune că peste miliarde de ani din istoria sa au existat și izotopi de scurtă durată care au dispărut literalmente. Acestea au inclus probabil izotopul greu de potasiu-40. Ca urmare a dezintegrarii sale complete, valoarea tabelată a masei atomice a potasiului este astăzi de 39,102, deci este inferioară ca masă elementului nr. 18 argon (39,948). Așa se explică excepțiile în creșterea consistentă a maselor atomice ale elementelor din tabelul periodic.

Academicianul V. I. Goldansky, într-un discurs dedicat memoriei lui Mendeleev, a remarcat „rolul fundamental pe care îl joacă lucrările lui Mendeleev chiar și în domenii complet noi ale chimiei, care au apărut la zeci de ani după moartea genialului creator al Tabelului Periodic”.

Știința este istoria și depozitarea înțelepciunii și experienței secolelor, a contemplației lor raționale și a judecății testate.

D. I. Mendeleev

Rareori se întâmplă ca o descoperire științifică să se dovedească a fi ceva complet neașteptat; este aproape întotdeauna anticipată:

Cu toate acestea, generațiile ulterioare, care folosesc răspunsuri dovedite la toate întrebările, adesea le este greu să aprecieze ce dificultăți le-a costat predecesorilor lor.

C. Darwin

Fiecare dintre științele despre lumea din jurul nostru are ca subiect de studiu forme specifice de mișcare a materiei. Ideile predominante iau în considerare aceste forme de mișcare în ordinea complexității crescânde:

mecanic - fizic - chimic - biologic - social. Fiecare dintre formele ulterioare nu le respinge pe cele anterioare, ci le include.

Nu întâmplător, la celebrarea centenarului descoperirii Legii Periodice, G. T. Seaborg și-a dedicat raportul ultimelor realizări ale chimiei. În ea, el a apreciat foarte mult realizările uimitoare ale omului de știință rus: „Când luăm în considerare evoluția Tabelului periodic de pe vremea lui Mendeleev, cel mai izbitor lucru este că a reușit să creeze Tabelul periodic al elementelor, deși Mendeleev nu a fost conștienți de astfel de concepte acum general acceptate, cum ar fi structura nucleară și izotopi, relația numerelor atomice cu valența, natura electronică a atomilor, periodicitatea proprietăților chimice explicate de structura electronică și, în sfârșit, radioactivitatea.”

Se pot cita cuvintele academicianului A.E. Fersman, care a atras atenția asupra viitorului: „Vor apărea și vor muri noi teorii, generalizări strălucitoare. Noile idei vor înlocui conceptele noastre deja învechite despre atom și electron. Cele mai mari descoperiri și experimente vor anula trecutul și vor deschide astăzi orizonturi de noutate și amploare incredibile - toate acestea vor veni și vor trece, dar Legea periodică a lui Mendeleev va trăi mereu și va ghida căutarea.”

24. Apariția teoriilor structurale în procesul de dezvoltare a chimiei organice. Știința atomo-moleculară ca bază teoretică pentru teoriile structurale.

Articole similare