Význam periodického zákona periodického systému. Význam periodického systému a periodického zákona D
V roku 1869 D.I. Mendeleev na základe analýzy vlastností jednoduchých látok a zlúčenín sformuloval periodický zákon: "Vlastnosti jednoduchých telies a zlúčenín prvkov sú periodicky závislé od veľkosti atómových hmotností prvkov." Na základe periodického zákona bola zostavená periodická sústava prvkov. V ňom boli prvky s podobnými vlastnosťami spojené do zvislých skupinových stĺpcov. V niektorých prípadoch pri umiestňovaní prvkov do periodickej tabuľky bolo potrebné narušiť postupnosť zväčšujúcich sa atómových hmotností, aby sa zachovala periodicita opakovania vlastností. Napríklad bolo potrebné „vymeniť“ telúr a jód, ako aj argón a draslík. Dôvodom je, že Mendelejev navrhol periodický zákon v čase, keď nebolo nič známe o štruktúre atómu. Po navrhnutí planetárneho modelu atómu v 20. storočí je periodický zákon formulovaný takto:
"Vlastnosti chemických prvkov a zlúčenín sú periodicky závislé od nábojov atómových jadier."
Náboj jadra sa rovná počtu prvku v periodickej tabuľke a počtu elektrónov v elektrónovom obale atómu. Táto formulácia vysvetľovala „porušovanie“ periodického zákona. V periodickej tabuľke sa číslo periódy rovná počtu elektronických úrovní v atóme, číslo skupiny prvkov hlavných podskupín sa rovná počtu elektrónov vo vonkajšej úrovni.
Vedecký význam periodického zákona. Periodický zákon umožnil systematizovať vlastnosti chemických prvkov a ich zlúčenín. Mendelejev pri zostavovaní periodickej tabuľky predpovedal existenciu mnohých neobjavených prvkov, ponechávajúc pre ne prázdne bunky a predpovedal mnohé vlastnosti neobjavených prvkov, čo uľahčilo ich objav.Prvá z nich nasledovala o štyri roky neskôr.
Ale Mendelejevova veľká zásluha nespočíva len v objavovaní nových vecí.
Mendelejev objavil nový prírodný zákon. Namiesto nesúrodých, nesúvisiacich látok stála veda pred jediným harmonickým systémom, ktorý spájal všetky prvky vesmíru do jedného celku; atómy sa začali považovať za:
1. sú navzájom organicky spojené spoločným vzorom,
2. zisťovanie prechodu kvantitatívnych zmien atómovej hmotnosti na kvalitatívne zmeny ich chemickej. individuality,
3. čo naznačuje, že opak je kovový. a nekovové. vlastnosti atómov nie sú absolútne, ako sa predtým myslelo, ale len relatívnej povahy.
24. Vznik štruktúrnych teórií v procese rozvoja organickej chémie. Atómovo-molekulárna veda ako teoretický základ štruktúrnych teórií.
Organická chémia. Počas celého 18. storočia. V otázke chemických vzťahov organizmov a látok sa vedci riadili doktrínou vitalizmu - doktrínou, ktorá považovala život za zvláštny jav, nepodliehajúci zákonom vesmíru, ale vplyvu špeciálnych životných síl. Tento názor zdedili mnohí vedci z 19. storočia, hoci jeho základy sa otriasli už v roku 1777, keď Lavoisier naznačil, že dýchanie je proces podobný spaľovaniu.
V roku 1828 nemecký chemik Friedrich Wöhler (1800–1882) zahriatím kyanátu amónneho (táto zlúčenina bola bezpodmienečne klasifikovaná ako anorganická látka) získal močovinu, odpadový produkt ľudí a zvierat. V roku 1845 Adolf Kolbe, študent Wöhlera, syntetizoval kyselinu octovú z východiskových prvkov uhlíka, vodíka a kyslíka. V 50. rokoch 19. storočia francúzsky chemik Pierre Berthelot začal systematicky pracovať na syntéze organických zlúčenín a získal metyl a etylalkoholy, metán, benzén a acetylén. Systematické štúdium prírodných organických zlúčenín ukázalo, že všetky obsahujú jeden alebo viac atómov uhlíka a mnohé obsahujú atómy vodíka. Teória typov. Objav a izolácia obrovského množstva komplexných zlúčenín obsahujúcich uhlík vyvolali otázku zloženia ich molekúl a viedli k potrebe revízie existujúceho klasifikačného systému. V 40. rokoch 19. storočia si chemickí vedci uvedomili, že Berzeliusove dualistické myšlienky sa vzťahujú iba na anorganické soli. V roku 1853 sa uskutočnil pokus klasifikovať všetky organické zlúčeniny podľa typu. Zovšeobecnenú „teóriu typov“ navrhol francúzsky chemik Charles Frederic Gerard, ktorý veril, že kombinácia rôznych skupín atómov nie je určená elektrickým nábojom týchto skupín, ale ich špecifickými chemickými vlastnosťami.
Štrukturálna chémia. V roku 1857 Kekule na základe teórie valencie (valencia sa chápala ako počet atómov vodíka, ktoré sa spájajú s jedným atómom daného prvku) navrhol, že uhlík je štvormocný, a preto sa môže spájať so štyrmi ďalšími atómami a vytvárať dlhé reťazce - rovné alebo rozvetvené. Preto sa organické molekuly začali zobrazovať nie vo forme kombinácií radikálov, ale vo forme štruktúrnych vzorcov - atómov a väzieb medzi nimi.
V roku 1874 dánsky chemik Jacob van't Hoff a francúzsky chemik Joseph Achille Le Bel (1847–1930) rozšírili túto myšlienku na usporiadanie atómov v priestore. Verili, že molekuly nie sú ploché, ale trojrozmerné štruktúry. Tento koncept umožnil vysvetliť mnohé dobre známe javy, napríklad priestorovú izomériu, existenciu molekúl rovnakého zloženia, ale s rôznymi vlastnosťami. Dáta do nej veľmi dobre zapadajú Louis Pasteur o izoméroch kyseliny vínnej.
100 RUR bonus za prvú objednávku
Vyberte typ práce Diplomová práca Práca v kurze Abstrakt Diplomová práca Prax Článok Správa Recenzia Testová práca Monografia Riešenie problémov Podnikateľský plán Odpovede na otázky Kreatívna práca Esej Kresba Eseje Preklad Prezentácie Písanie na stroji Ostatné Zvyšovanie jedinečnosti textu Diplomová práca Laboratórne práce Pomoc online
Zistite si cenu
Prvú verziu Periodickej tabuľky prvkov publikoval Dmitri Ivanovič Mendelejev v roku 1869 - dlho predtým, ako bola študovaná štruktúra atómu. Sprievodcom D. I. Mendelejeva v tejto práci boli atómové hmotnosti (atómové hmotnosti) prvkov. Usporiadaním prvkov v rastúcom poradí ich atómovej hmotnosti objavil D. I. Mendelejev základný prírodný zákon, ktorý je dnes známy ako periodický zákon: Vlastnosti prvkov sa periodicky menia v súlade s ich atómovou hmotnosťou.
Základná novinka Periodického zákona, ktorú objavil a sformuloval D. I. Mendelejev, bola nasledovná:
1. Vzniklo spojenie medzi prvkami, ktoré sa svojimi vlastnosťami nepodobali. Táto súvislosť spočíva v tom, že vlastnosti prvkov sa plynule a približne rovnako menia so zvyšovaním ich atómovej hmotnosti a potom sa tieto zmeny PERIODICKY OPAKUJÚ.
2. V prípadoch, keď sa zdalo, že v slede zmien vlastností prvkov chýba nejaký článok, boli v periodickej tabuľke uvedené GAPS, ktoré bolo potrebné vyplniť prvkami, ktoré ešte neboli objavené. Periodický zákon navyše umožnil PREDPOVEDAŤ vlastnosti týchto prvkov.
Vo všetkých predchádzajúcich pokusoch určiť vzťah medzi prvkami sa iní výskumníci snažili vytvoriť úplný obraz, v ktorom nebolo miesto pre prvky, ktoré ešte neboli objavené.
Je obdivuhodné, že D. I. Mendelejev urobil svoj objav v čase, keď boli atómové hmotnosti mnohých prvkov určené veľmi približne a samotných prvkov bolo známych len 63 – teda o niečo viac ako polovica z tých, ktoré sú nám známe dnes.
Periodický zákon podľa Mendelejeva: "Vlastnosti jednoduchých telies... a zlúčenín prvkov sú periodicky závislé od veľkosti atómových hmotností prvkov."
Na základe periodického zákona bola zostavená periodická sústava prvkov. V ňom boli prvky s podobnými vlastnosťami spojené do zvislých skupinových stĺpcov. V niektorých prípadoch pri umiestňovaní prvkov do periodickej tabuľky bolo potrebné narušiť postupnosť zväčšujúcich sa atómových hmotností, aby sa zachovala periodicita opakovania vlastností. Napríklad bolo potrebné „vymeniť“ telúr a jód, ako aj argón a draslík.
Avšak aj po obrovskej a starostlivej práci chemikov na korekcii atómových hmotností prvky na štyroch miestach periodickej tabuľky „porušujú“ striktný poriadok usporiadania pri zvyšovaní atómovej hmotnosti.
Za čias D.I. Mendelejeva sa takéto odchýlky považovali za nedostatky periodickej tabuľky. Teória atómovej štruktúry dala všetko na svoje miesto: prvky sú umiestnené úplne správne - v súlade s nábojmi ich jadier. Ako potom môžeme vysvetliť, že atómová hmotnosť argónu je väčšia ako atómová hmotnosť draslíka?
Atómová hmotnosť akéhokoľvek prvku sa rovná priemernej atómovej hmotnosti všetkých jeho izotopov, berúc do úvahy ich množstvo v prírode. Atómová hmotnosť argónu je náhodou určená „najťažším“ izotopom (v prírode sa nachádza vo väčšom množstve). V draslíku naopak prevláda jeho „ľahší“ izotop (teda izotop s nižším hmotnostným číslom).
Dôvodom je, že Mendelejev navrhol periodický zákon v čase, keď nebolo nič známe o štruktúre atómu. Po navrhnutí planetárneho modelu atómu v 20. storočí bol periodický zákon formulovaný takto:
"Vlastnosti chemických prvkov a zlúčenín sú periodicky závislé od nábojov atómových jadier."
Náboj jadra sa rovná počtu prvku v periodickej tabuľke a počtu elektrónov v elektrónovom obale atómu. Táto formulácia vysvetľovala „porušovanie“ periodického zákona. V periodickej tabuľke sa číslo periódy rovná počtu elektronických úrovní v atóme, číslo skupiny prvkov hlavných podskupín sa rovná počtu elektrónov vo vonkajšej úrovni.
Dôvodom periodickej zmeny vlastností chemických prvkov je periodické plnenie elektrónových obalov. Po naplnení ďalšej škrupiny začína nové obdobie. Periodické zmeny prvkov sú zreteľne viditeľné v zmenách zloženia a vlastností oxidov.
Vedecký význam periodického zákona.
Periodický zákon umožnil systematizovať vlastnosti chemických prvkov a ich zlúčenín. Mendelejev pri zostavovaní periodickej tabuľky predpovedal existenciu mnohých neobjavených prvkov, pričom im ponechal prázdne bunky a predpovedal mnohé vlastnosti neobjavených prvkov, čo uľahčilo ich objavenie. Prvý z nich nasledoval o štyri roky neskôr. Zrazu sa objavil prvok, ktorému Mendelejev zanechal miesto a vlastnosti, ktorých atómovú hmotnosť predpovedal! Mladý francúzsky chemik Lecoq de Boisbaudran poslal list Parížskej akadémii vied. Povedalo:<Позавчера, 27 августа 1875 года, между двумя и четырьмя часами ночи я обнаружил новый элемент в минерале цинковая обманка из рудника Пьерфитт в Пиренеях>. Ale to najúžasnejšie malo ešte len prísť. Mendelejev predpovedal, pričom stále ponechal priestor pre tento prvok, že jeho hustota by mala byť 5,9. A Boisbaudran tvrdil: prvok, ktorý objavil, má hustotu 4,7. Mendelejev, ktorý tento nový prvok nikdy ani nevidel – čo ho robí o to prekvapivejším – vyhlásil, že francúzsky chemik sa vo svojich výpočtoch pomýlil. Ale ukázal sa aj Boisbaudran ako tvrdohlavý: trval na tom, že je presný. O niečo neskôr, po dodatočných meraniach, sa ukázalo: Mendelejev mal bezpodmienečnú pravdu. Boisbaudran pomenoval prvý prvok, ktorý vyplnil prázdne miesto v stole, gálium na počesť svojej vlasti Francúzsko. A nikoho vtedy nenapadlo dať mu meno človeka, ktorý predpovedal existenciu tohto prvku, človeka, ktorý raz a navždy predurčil cestu rozvoja chémie. Vedci dvadsiateho storočia to urobili. Prvok objavený sovietskymi fyzikmi nesie meno Mendelejev.
Ale Mendelejevova veľká zásluha nespočíva len v objavovaní nových vecí.
Mendelejev objavil nový prírodný zákon. Namiesto nesúrodých, nesúvisiacich látok stála veda pred jediným harmonickým systémom, ktorý spájal všetky prvky vesmíru do jedného celku; atómy sa začali považovať za:
1. sú navzájom organicky spojené spoločným vzorom,
2. zisťovanie prechodu kvantitatívnych zmien atómovej hmotnosti na kvalitatívne zmeny ich chemickej. individuality,
3. čo naznačuje, že opozícia medzi kovovými a nekovovými vlastnosťami atómov nie je absolútna, ako sa predtým myslelo, ale iba relatívna.
Objav vzájomného spojenia medzi všetkými prvkami, medzi ich fyzikálnymi a chemickými vlastnosťami predstavoval vedecký a filozofický problém obrovského významu: toto vzájomné prepojenie, túto jednotu treba vysvetliť.
Mendelejevov výskum poskytol pevný a spoľahlivý základ pre pokusy vysvetliť štruktúru atómu: po objavení periodického zákona sa ukázalo, že atómy všetkých prvkov by mali byť postavené „podľa jedného plánu“, že ich štruktúra by mala odráža periodicitu vlastností prvkov.
Len ten model atómu by mohol mať právo na uznanie a vývoj, ktorý by vedu priblížil k pochopeniu záhady postavenia prvku v periodickej tabuľke. Najväčší vedci nášho storočia, ktorí vyriešili tento veľký problém, odhalili štruktúru atómu - Mendelejevov zákon mal teda obrovský vplyv na vývoj všetkých moderných poznatkov o povahe hmoty.
Všetky úspechy modernej chémie, úspechy atómovej a jadrovej fyziky, vrátane jadrovej energie a syntézy umelých prvkov, boli možné len vďaka periodickému zákonu. Úspechy atómovej fyziky, objavenie sa nových výskumných metód a rozvoj kvantovej mechaniky zase rozšírili a prehĺbili podstatu periodického zákona.
V priebehu minulého storočia Mendelejevov zákon – skutočný zákon prírody – nielenže nezastaral a nestratil svoj význam. Naopak, rozvoj vedy ukázal, že jej význam ešte nie je úplne pochopený a dokončený, že je oveľa širší, ako si jeho tvorca dokázal predstaviť, ako si vedci donedávna mysleli. Nedávno sa zistilo, že nielen štruktúra vonkajších elektrónových obalov atómu, ale aj jemná štruktúra atómových jadier podlieha zákonu periodicity. Zdá sa, že tie vzory, ktoré riadia zložitý a do značnej miery nepochopený svet elementárnych častíc, majú vo svojom jadre tiež periodický charakter.
Ďalšie objavy v chémii a fyzike opakovane potvrdili základný význam periodického zákona. Boli objavené inertné plyny, ktoré dokonale zapadajú do periodickej tabuľky – to obzvlášť jasne ukazuje dlhá forma tabuľky. Ukázalo sa, že poradové číslo prvku sa rovná náboju jadra atómu tohto prvku. Mnoho dovtedy neznámych prvkov bolo objavených vďaka cielenému hľadaniu presne tých vlastností, ktoré boli predpovedané z periodickej tabuľky.
Výnimočne veľký význam má periodický zákon D.I. Mendelejeva. Položil základy modernej chémie a urobil z nej jednotnú integrálnu vedu. Prvky sa začali zvažovať vo vzťahu v závislosti od ich miesta v periodickej tabuľke. Chémia prestala byť deskriptívnou vedou. S objavom periodického zákona sa v ňom stala možná vedecká predvídavosť. Bolo možné predpovedať a opísať nové prvky a ich zlúčeniny. Skvelým príkladom toho je predpoveď D. I. Mendelejeva o existencii prvkov, ktoré v jeho dobe ešte neboli objavené, z ktorých pre tri - Ga, Sc, Ge - presne opísal ich vlastnosti.
Na základe zákona D.I. Mendelejeva boli všetky prázdne bunky jeho systému od Z=1 do Z=92 zaplnené a boli objavené prvky transuránu. A dnes tento zákon slúži ako návod na objavovanie alebo umelé vytváranie nových chemických prvkov. Na základe periodického zákona teda možno tvrdiť, že ak sa syntetizuje prvok Z=114, potom to bude analóg olova (ekaslead), ak sa syntetizuje prvok Z=118, bude to vzácny plyn. (ekaradon).
Ruský vedec N.A. Morozov v 80. rokoch 19. storočia predpovedal existenciu vzácnych plynov, ktoré boli potom objavené. V periodickej tabuľke dopĺňajú periódy a tvoria hlavnú podskupinu skupiny VII. „Pred periodickým zákonom,“ napísal D. I. Mendelejev, „prvky predstavovali iba fragmentárne náhodné javy prírody; nebol dôvod očakávať nejaké nové a tie znovu nájdené boli úplnou neočakávanou novinkou. Periodický zákon bol prvý, ktorý umožnil vidieť doposiaľ neobjavené prvky na diaľku, kam dovtedy nedosiahla vízia bez pomoci tohto zákona.“
Periodický zákon slúžil ako základ pre korekciu atómových hmotností prvkov. Atómové hmotnosti 20 prvkov boli opravené D.I. Mendelejevom, po ktorom tieto prvky zaujali svoje miesta v periodickej tabuľke.
Na základe periodického zákona a periodického systému D.I. Mendelejeva sa rýchlo vyvinula doktrína štruktúry atómu. Odhalila fyzikálny význam periodického zákona a vysvetlila usporiadanie prvkov v periodickej tabuľke. Správnosť učenia o štruktúre atómu bola vždy overená periodickým zákonom. Tu je ďalší príklad. V roku 1921 N. Bohr ukázal, že prvok Z = 72, ktorého existenciu predpovedal D. I. Mendelejev v roku 1870 (ekabor), by mal mať atómovú štruktúru podobnú atómu zirkónu (Zr - 2. 8. 18. 10 . 2 a Hf - 2. 8. 18. 32. 10. 2), a preto ho treba hľadať medzi minerálmi zirkónu. Na základe tejto rady v roku 1922 maďarský chemik D. Hevesy a holandský vedec D. Coster objavili v nórskej zirkónovej rude prvok Z=72, ktorý ho nazvali hafnium (z latinského názvu Copenhagen, miesto, kde bol prvok objavený) . Toto bol najväčší triumf teórie atómovej štruktúry: na základe štruktúry atómu sa predpovedalo umiestnenie prvku v prírode.
Štúdium štruktúry atómov viedlo k objavu atómovej energie a jej využitia pre ľudské potreby. Môžeme povedať, že periodický zákon je primárnym zdrojom všetkých objavov chémie a fyziky 20. storočia. Zohral významnú úlohu pri rozvoji ďalších prírodných vied súvisiacich s chémiou.
Periodický zákon a systém sú základom riešenia moderných problémov v chemickej vede a priemysle. Berúc do úvahy periodický systém chemických prvkov D.I.Mendelejeva, prebiehajú práce na získavaní nových polymérnych a polovodičových materiálov, žiaruvzdorných zliatin, látok so špecifikovanými vlastnosťami, na využitie jadrovej energie, na využitie útrob Zeme a Vesmíru.
Periodická tabuľka prvkov mala veľký vplyv na následný vývoj chémie.
Dmitrij Ivanovič Mendelejev (1834-1907)
Nielenže to bola prvá prirodzená klasifikácia chemických prvkov, ktorá ukázala, že tvoria harmonický systém a sú navzájom v úzkom spojení, ale stala sa aj silným nástrojom pre ďalší výskum.
V čase, keď Mendelejev zostavoval svoju tabuľku na základe periodického zákona, ktorý objavil, bolo ešte veľa prvkov neznámych. Skandium štvrtého obdobia teda nebolo známe. Pokiaľ ide o atómovú hmotnosť, titán prišiel po vápniku, ale titán nemohol byť zaradený hneď po vápniku, pretože by spadal do tretej skupiny, zatiaľ čo titán tvorí vyšší oxid a podľa iných vlastností by mal byť zaradený do štvrtej skupiny. . Preto Mendelejev preskočil jednu bunku, to znamená, že medzi vápnikom a titánom nechal voľný priestor. Na rovnakom základe v štvrtej perióde zostali dve voľné bunky medzi zinkom a arzénom, teraz obsadené prvkami gálium a germánium. V ďalších radoch sú ešte voľné miesta. Mendelejev bol nielen presvedčený, že musia existovať zatiaľ neznáme prvky, ktoré by tieto priestory vyplnili, ale vlastnosti takýchto prvkov vopred predpovedal aj na základe ich postavenia medzi ostatnými prvkami periodickej tabuľky. Jednému z nich dal názov ekabor, ktorý sa mal v budúcnosti usadiť medzi vápnikom a titánom (keďže svojimi vlastnosťami mal pripomínať bór); ďalšie dva, pre ktoré zostali v tabuľke medzery medzi zinkom a arzénom, boli pomenované eka-hliník a eca-kremík.
Počas nasledujúcich 15 rokov sa Mendelejevove predpovede brilantne potvrdili: boli objavené všetky tri očakávané prvky. Najprv francúzsky chemik Lecoq de Boisbaudran objavil gálium, ktoré má všetky vlastnosti eka-hliníka; potom vo Švédsku objavil L. F. Nilsson skandium, ktoré malo vlastnosti ekaboronu a napokon o niekoľko rokov neskôr v Nemecku objavil K. A. Winkler prvok, ktorý nazval germánium, ktorý sa ukázal byť identický s ekasilikónom.
Aby sme mohli posúdiť úžasnú presnosť Mendelejevovej predvídania, porovnajme vlastnosti eca-kremíka, ktoré predpovedal v roku 1871, s vlastnosťami germánia objaveného v roku 1886:
Objav gália, skandia a germánia bol najväčším triumfom periodického zákona.
Periodický systém mal veľký význam aj pri stanovovaní valencie a atómových hmotností niektorých prvkov. Prvok berýlium sa teda dlho považoval za analóg hliníka a jeho oxid bol priradený vzorec. Na základe percentuálneho zloženia a očakávaného vzorca oxidu berýlinatého sa jeho atómová hmotnosť považovala za 13,5. Periodická tabuľka ukázala, že pre berýlium je v tabuľke len jedno miesto, a to nad horčíkom, takže jeho oxid musí mať vzorec , ktorý udáva atómovú hmotnosť berýlia 10. Tento záver bol čoskoro potvrdený stanovením atómovej hmotnosti berýlia z hustoty pár jeho chloridu.
Presne tak A v súčasnosti zostáva periodický zákon hlavnou niťou a hlavným princípom chémie. Práve na jej základe boli v posledných desaťročiach umelo vytvorené transuránové prvky nachádzajúce sa v periodickej tabuľke po uráne. Jeden z nich – prvok č. 101, prvýkrát získaný v roku 1955 – dostal meno mendelevium na počesť veľkého ruského vedca.
Objav periodického zákona a vytvorenie sústavy chemických prvkov malo veľký význam nielen pre chémiu, ale aj pre filozofiu, pre celé naše chápanie sveta. Mendelejev ukázal, že chemické prvky tvoria harmonický systém, ktorý je založený na základnom zákone prírody. Ide o vyjadrenie postoja materialistickej dialektiky o prepojení a vzájomnej závislosti prírodných javov. Odhalením vzťahu medzi vlastnosťami chemických prvkov a hmotnosťou ich atómov bol periodický zákon brilantným potvrdením jedného z univerzálnych zákonov vývoja prírody - zákona prechodu kvantity na kvalitu.
Následný rozvoj vedy umožnil na základe periodického zákona porozumieť štruktúre hmoty oveľa hlbšie, ako to bolo možné za Mendelejevovho života.
Teória atómovej štruktúry vyvinutá v 20. storočí zase dala periodickému zákonu a periodickej sústave prvkov nové, hlbšie osvetlenie. Prorocké slová Mendelejeva sa brilantne potvrdili: „Periodickému zákonu nehrozí zničenie, ale sľubuje sa iba nadstavba a rozvoj.
Úvod
Výnimočne veľký význam má periodický zákon D.I. Mendelejeva. Položil základy modernej chémie a urobil z nej jednotnú integrálnu vedu. Prvky sa začali zvažovať vo vzťahu v závislosti od ich miesta v periodickej tabuľke. Ako zdôraznil N.D. Zelinsky, periodický zákon bol „objavom vzájomného spojenia všetkých atómov vo vesmíre“.
Chémia prestala byť deskriptívnou vedou. S objavom periodického zákona sa v ňom stala možná vedecká predvídavosť. Bolo možné predpovedať a opísať nové prvky a ich zlúčeniny... Brilantným príkladom toho je predpoveď D. I. Mendelejeva o existencii prvkov v jeho dobe ešte neobjavených, z ktorých pre tri - Ga, Sc a Ge - dal presný popis ich vlastností.
Periodická tabuľka a jej význam pre pochopenie vedeckého obrazu sveta
Periodická tabuľka prvkov od D. I. Mendelejeva, prirodzená klasifikácia chemických prvkov, ktorá je tabuľkovým (alebo iným grafickým) vyjadrením periodický zákon mendelejeva. P.S. e. vyvinutý D.I. Mendelejev v rokoch 1869-1871.
História P. s. e. Pokusy o systematizáciu chemických prvkov robili od 30. rokov 19. storočia rôzni vedci v Nemecku, Francúzsku, Anglicku a USA. Mendelejevovi predchodcovia - I. Döbereiner, AND. Dumas, francúzsky chemik A. Chancourtois, angl. chemici W. Odling, J. Newlands a ďalší preukázali existenciu skupín prvkov s podobnými chemickými vlastnosťami, takzvaných „prírodných skupín“ (napríklad Döbereinerove „triády“). Títo vedci však nešli ďalej, než aby vytvorili konkrétne vzorce v rámci skupín. V roku 1864 L. Meyer Na základe údajov o atómových hmotnostiach navrhol tabuľku znázorňujúcu pomer atómových hmotností pre niekoľko charakteristických skupín prvkov. Meyer nevydával teoretické správy zo svojho stola.
Prototyp vedeckého P. s. e. objavila sa tabuľka „Skúsenosť systému prvkov na základe ich atómovej hmotnosti a chemickej podobnosti“, ktorú zostavil Mendelejev 1. marca 1869. V priebehu nasledujúcich dvoch rokov autor túto tabuľku vylepšil, predstavil predstavy o skupinách, radoch a obdobiach prvky; sa pokúsil odhadnúť kapacitu malých a veľkých periód, obsahujúcich podľa jeho názoru 7 a 17 prvkov. V roku 1870 nazval svoj systém prirodzený a v roku 1871 - periodický. Už vtedy bola štruktúra P. s. e. nadobudol v mnohých ohľadoch moderný tvar.
Mimoriadne dôležité pre evolúciu P. s. e. Mendelejevom predstavená myšlienka o mieste prvku v systéme sa ukázala ako pravdivá; Pozícia prvku je určená periódou a číslami skupín. Na základe tejto myšlienky Mendelejev dospel k záveru, že je potrebné zmeniť vtedy akceptované atómové hmotnosti niektorých prvkov (U, In, Ce a jeho analógov), čo bola prvá praktická aplikácia atómových hmotností. e., a tiež prvýkrát predpovedal existenciu a základné vlastnosti niekoľkých neznámych prvkov, ktoré zodpovedali prázdnym bunkám P. s. e. Klasickým príkladom je predpoveď „ekaaluminium“ (budúce Ga, objavené P. Lecoq de Boisbaudran v roku 1875), „ekabor“ (Sc, objavený švédskym vedcom L. Nilson v roku 1879) a „exasilikón“ (Ge, objavený nemeckým vedcom K. Winkler v roku 1886). Okrem toho Mendeleev predpovedal existenciu analógov mangánu (budúci Tc a Re), telúru (Po), jódu (At), cézia (Fr), bária (Ra), tantalu (Pa).
P.S. e. nezískal okamžite uznanie ako základné vedecké zovšeobecnenie; situácia sa výrazne zmenila až po objavení Ga, Sc, Ge a nastolení divalencie Be (dlho sa považovala za trivalentnú). Napriek tomu P. s. e. v mnohých ohľadoch predstavovalo empirické zovšeobecnenie faktov, keďže fyzikálny význam periodického zákona bol nejasný a chýbalo vysvetlenie príčin periodickej zmeny vlastností prvkov v závislosti od nárastu atómových hmotností. Preto až do fyzikálneho podloženia periodického zákona a rozvoja teórie P. s. e. mnohé skutočnosti sa nedali vysvetliť. Objav na konci 19. storočia bol teda nečakaný. inertné plyny, ktoré akoby nemali v P. s. e.; táto ťažkosť bola odstránená vďaka zaradeniu p. e. nezávislá nulová skupina (neskôr VIII a-podskupiny). Objav mnohých „rádiových prvkov“ na začiatku 20. storočia. viedlo k rozporu medzi potrebou ich umiestnenia do P. s. e. a jeho štruktúra (pre viac ako 30 takýchto prvkov bolo 7 „voľných“ miest v šiestom a siedmom období). Tento rozpor bol v dôsledku objavu prekonaný izotopy. Napokon hodnota atómovej hmotnosti (atómovej hmotnosti) ako parameter určujúci vlastnosti prvkov postupne strácala na význame.
Jedným z hlavných dôvodov nemožnosti vysvetlenia fyzikálneho významu periodického zákona a P. s. e. spočívala v absencii teórie atómovej štruktúry. Preto najdôležitejším míľnikom na ceste rozvoja P. e. Objavil sa planetárny model atómu navrhnutý E. Rutherford(1911). Na jeho základe holandský vedec A. van den Broek navrhol (1913), že sériové číslo prvku v P. s. e. (atómové číslo Z) sa číselne rovná náboju atómového jadra (v jednotkách elementárneho náboja). Experimentálne to potvrdil G. Moseley(1913-14, pozri Moseleyho zákon). Bolo teda možné zistiť, že periodicita zmien vlastností prvkov závisí od atómového čísla, a nie od atómovej hmotnosti. V dôsledku toho bola na vedeckom základe stanovená spodná hranica P. s. e. (vodík ako prvok s minimom Z = 1); počet prvkov medzi vodíkom a uránom je presne odhadnutý; Zistilo sa, že „medzery“ v P. s. e. zodpovedajú neznámym prvkom so Z = 43, 61, 72, 75, 85, 87.
Otázka presného počtu prvkov vzácnych zemín však zostala nejasná a (čo je obzvlášť dôležité) neboli odhalené dôvody periodických zmien vlastností prvkov v závislosti od Z. Tieto dôvody sa našli počas ďalšieho vývoja teória prvkov vzácnych zemín. e. založené na kvantových koncepciách štruktúry atómu (pozri nižšie). Fyzikálne opodstatnenie periodického zákona a objav fenoménu izotónie umožnili vedecky definovať pojem „atómová hmotnosť“ („atómová hmotnosť“). Priložená periodická tabuľka obsahuje moderné hodnoty atómových hmotností prvkov na uhlíkovej stupnici v súlade s Medzinárodnou tabuľkou z roku 1973. Hmotnostné čísla izotopov rádioaktívnych prvkov s najdlhšou životnosťou sú uvedené v hranatých zátvorkách. Namiesto hmotnostných čísel najstabilnejších izotopov 99 Tc, 226 Ra, 231 Pa a 237 Np sú uvedené atómové hmotnosti týchto izotopov prijaté (1969) Medzinárodnou komisiou pre atómové hmotnosti.
Štruktúra P. s. e. Modern (1975) P. s. e. zahŕňa 106 chemických prvkov; z nich všetok transurán (Z = 93-106), ako aj prvky so Z = 43 (Tc), 61 (Pm), 85 (At) a 87 (Fr) boli získané umelo. Počas celej histórie P. s. e. bolo navrhnuté veľké množstvo (niekoľko stoviek) možností jeho grafického znázornenia, najmä vo forme tabuliek; Obrázky sú známe aj vo forme rôznych geometrických útvarov (priestorových a rovinných), analytických kriviek (napríklad špirál) atď. Najrozšírenejšie sú tri formy P. s. e.: krátky, navrhnutý Mendelejevom a získal všeobecné uznanie; dlhé schodisko. Dlhú formu vyvinul aj Mendelejev a v vylepšenej forme ju v roku 1905 navrhol A. Werner. Rebríkovú formu navrhol anglický vedec T. Bailey (1882), dánsky vedec J. Thomsen (1895) a zlepšil ju N. Borom(1921). Každá z troch foriem má svoje výhody a nevýhody. Základným princípom konštrukcie P. s. e. je rozdelenie všetkých chemických prvkov do skupín a období. Každá skupina je rozdelená na hlavnú (a) a sekundárnu (b) podskupinu. Každá podskupina obsahuje prvky, ktoré majú podobné chemické vlastnosti. Prvky A- A b-podskupiny v každej skupine spravidla vykazujú určitú vzájomnú chemickú podobnosť, najmä vo vyšších oxidačných stavoch, ktoré spravidla zodpovedajú číslu skupiny. Perióda je súbor prvkov začínajúci alkalickým kovom a končiaci inertným plynom (špeciálnym prípadom je prvá perióda); Každé obdobie obsahuje presne definovaný počet prvkov. P.S. e. pozostáva z 8 skupín a 7 období (siedma ešte nie je dokončená).
Špecifikom prvého obdobia je, že obsahuje iba 2 prvky: H a He. Miesto H v systéme je nejednoznačné: keďže vykazuje vlastnosti spoločné pre alkalické kovy a halogény, je umiestnené buď v I. a- alebo (výhodne) v VII a-podskupina. Hélium - prvý zástupca VII a-podskupiny (dlho sa však He a všetky inertné plyny spojili do samostatnej nulovej skupiny).
Druhá perióda (Li - Ne) obsahuje 8 prvkov. Začína sa alkalickým kovom Li, ktorého jediným oxidačným stavom je I. Potom prichádza Be, kov, oxidačný stupeň II. Kovový charakter ďalšieho prvku B je slabo vyjadrený (oxidačný stav III). Nasledujúce C je typický nekov a môže byť pozitívne alebo negatívne štvormocné. Nasledujúce N, O, F a Ne sú nekovy a iba pre N najvyšší oxidačný stav V zodpovedá číslu skupiny; kyslík len zriedkavo vykazuje kladnú valenciu a pre F je známy oxidačný stav VI. Obdobie končí inertným plynom Ne.
Aj tretia perióda (Na - Ar) obsahuje 8 prvkov, ktorých charakter zmien vlastností je do značnej miery podobný zmenám pozorovaným v druhej perióde. Mg je však na rozdiel od Be viac kovový, rovnako ako Al v porovnaní s B, hoci Al je vo svojej podstate amfotérny. Si, P, S, Cl, Ar sú typické nekovy, ale všetky (okrem Ar) vykazujú vyššie oxidačné stavy rovné číslu skupiny. V oboch obdobiach sa teda pri zvyšovaní Z pozoruje oslabenie kovového a zosilnenie nekovového charakteru prvkov. Mendelejev označil prvky druhej a tretej periódy (v jeho terminológii malé) za typické. Je príznačné, že patria medzi najbežnejšie v prírode a C, N a O sú spolu s H hlavnými prvkami organickej hmoty (organogény). Všetky prvky prvých troch období sú zahrnuté v podskupinách A .
Podľa modernej terminológie (pozri nižšie) prvky týchto období patria s-prvky (alkalické kovy a kovy alkalických zemín), ktoré tvoria I a- a II a-podskupiny (zvýraznené červenou farbou na tabuľke farieb) a R-prvky (B - Ne, At - Ar) zaradené do III a- VIII a-podskupiny (ich symboly sú zvýraznené oranžovou farbou). Pri prvkoch malých periód s rastúcimi radovými číslami sa najskôr pozoruje pokles atómové polomery a potom, keď sa počet elektrónov vo vonkajšom obale atómu už výrazne zvýši, ich vzájomné odpudzovanie vedie k zväčšeniu polomerov atómu. Ďalšie maximum sa dosiahne na začiatku nasledujúceho obdobia na alkalickom prvku. Približne rovnaký vzor je charakteristický pre iónové polomery.
Štvrtá perióda (K - Kr) obsahuje 18 prvkov (prvá väčšia perióda podľa Mendelejeva). Po alkalickom kove K a alkalickej zemine Ca (s-prvkoch) prichádza rad desiatich tzv prechodové prvky(Sc - Zn), príp d- prvky (symboly sú modré), ktoré sú zahrnuté v podskupinách b zodpovedajúce skupiny P. s. e. Väčšina prechodných prvkov (všetky sú to kovy) vykazuje vyššie oxidačné stavy, ktoré sa rovnajú ich číslu skupiny. Výnimkou je triáda Fe - Co - Ni, kde sú posledné dva prvky maximálne pozitívne trojmocné a železo je za určitých podmienok známe v oxidačnom stupni VI. Prvky začínajúce od Ga a končiace s Kr ( R-prvky), patria do podskupín A a povaha zmeny ich vlastností je rovnaká ako v zodpovedajúcich Z intervaloch pre prvky druhej a tretej periódy. Zistilo sa, že Kr je schopný tvoriť chemické zlúčeniny (hlavne s F), ale jeho oxidačný stav VIII nie je známy.
Piata perióda (Rb - Xe) je konštruovaná podobne ako štvrtá; má tiež vložku 10 prechodových prvkov (Y - Cd), d-prvky. Špecifické znaky obdobia: 1) v triáde Ru - Rh - Pd vykazuje oxidačný stav VIII iba ruténium; 2) všetky prvky podskupín a vykazujú vyššie oxidačné stavy rovné číslu skupiny, vrátane Xe; 3) I má slabé kovové vlastnosti. Povaha zmeny vlastností pri zvyšovaní Z pre prvky štvrtej a piatej periódy je teda zložitejšia, pretože kovové vlastnosti sú zachované vo veľkom rozsahu poradových čísel.
Šiesta perióda (Cs - Rn) obsahuje 32 prvkov. Okrem 10 d-prvky (La, Hf - Hg) obsahuje množinu 14 f- prvky, lantanoidy, od Ce po Lu (čierne symboly). Prvky La až Lu sú chemicky dosť podobné. V skratke P. s. e. lantanoidy sú zahrnuté v rámčeku La (keďže ich prevládajúci oxidačný stav je III) a sú napísané ako samostatný riadok na konci tabuľky. Táto technika je trochu nepohodlná, pretože 14 prvkov sa zdá byť mimo stola. Dlhé a schodiskové formy P. s. nemajú takú nevýhodu. dobre odrážajúce špecifickosť lantanoidov na pozadí integrálnej štruktúry P. s. e. Charakteristiky obdobia: 1) v triáde Os - Ir - Pt vykazuje oxidačný stav VIII iba osmium; 2) At má výraznejší (v porovnaní s 1) kovový charakter; 3) Rn, zjavne (jeho chémia bola málo študovaná), by mal byť najreaktívnejší z inertných plynov.
Siedma perióda začínajúca Fr (Z = 87) by mala obsahovať aj 32 prvkov, z ktorých je zatiaľ známych 20 (až po prvok so Z = 106). Fr a Ra sú prvky, respektíve I a- a II a-podskupiny (s-prvky), Ac - analóg prvkov III b- podskupiny ( d-element). Ďalších 14 prvkov, f-prvky (so Z od 90 do 103) tvoria rodinu aktinidy. V skratke P. s. e. zaberajú bunku Ac a sú napísané v samostatnom riadku v spodnej časti tabuľky, podobne ako lantanoidy, na rozdiel od nich sa vyznačujú značnou rozmanitosťou oxidačných stavov. V tomto ohľade, z chemického hľadiska, séria lantanoidov a aktinoidov vykazuje značné rozdiely. Štúdia chemickej povahy prvkov so Z = 104 a Z = 105 ukázala, že tieto prvky sú analógmi hafnia a tantalu, tj. d-prvky, a mali by byť umiestnené v IV b- a V b- podskupiny. členov b-podskupiny by mali byť nasledujúce prvky až do Z = 112 a potom sa objaví (Z = 113-118) R- prvky (III a-Vill a-podskupiny).
Teória P. s. e. Teória P. vychádza z e. spočíva v myšlienke špecifických zákonov upravujúcich konštrukciu elektronických obalov (vrstiev, úrovní) a podplášťov (plášťov, podúrovní) v atómoch pri zvyšovaní Z. Túto myšlienku rozvinul Bohr v rokoch 1913–21, berúc do úvahy povahu zmena vlastností chemických prvkov v elektrónovom spektre. e. a výsledky štúdia ich atómových spektier. Bohr identifikoval tri významné črty tvorby elektronických konfigurácií atómov: 1) plnenie elektronických obalov (okrem obalov zodpovedajúcich hodnotám princípu kvantové číslo n= 1 a 2) sa nevyskytuje monotónne až do ich plnej kapacity, ale je prerušený objavením sa množín elektrónov patriacich do obalov s veľkými hodnotami n; 2) podobné typy elektronických konfigurácií atómov sa periodicky opakujú; 3) hranice období P. s. e. (okrem prvého a druhého) sa nezhodujú s hranicami po sebe nasledujúcich elektrónových obalov.
Význam P. s. e. P.S. e. zohral a stále zohráva obrovskú úlohu vo vývoji prírodných vied. Bol to najdôležitejší úspech atómovo-molekulárnej vedy, umožnil modernú definíciu pojmu „chemický prvok“ a objasnil pojmy jednoduchých látok a zlúčenín. Vzory odhalené P. s. mal významný vplyv na rozvoj teórie štruktúry atómu a prispel k vysvetleniu fenoménu izotónie. VĎAKA. e. spojené s prísne vedeckou formuláciou problému predikcie v chémii, ktorá sa prejavila tak v predpovedi existencie neznámych prvkov a ich vlastností, ako aj v predikcii nových znakov chemického správania už objavených prvkov. P.S. e) základy chémie, predovšetkým anorganickej; výrazne pomáha riešiť problémy syntézy látok s vopred určenými vlastnosťami, vývoj nových materiálov, najmä polovodičových, výber špecifických katalyzátorov pre rôzne chemické procesy a pod. P.S. e. je tiež vedeckým základom pre výučbu chémie.
Záver
Periodická tabuľka D.I. Mendelejeva sa stala najdôležitejším míľnikom vo vývoji atómovo-molekulárnej vedy. Vďaka nej sa sformoval moderný koncept chemického prvku, objasnili sa predstavy o jednoduchých látkach a zlúčeninách.
Prediktívna úloha periodického systému, ktorú ukázal sám Mendelejev, sa v 20. storočí prejavila pri hodnotení chemických vlastností transuránových prvkov.
Vzhľad periodického systému otvoril novú, skutočne vedeckú éru v histórii chémie a mnohých príbuzných vied - namiesto rozptýlených informácií o prvkoch a zlúčeninách sa objavil koherentný systém, na základe ktorého bolo možné zovšeobecňovať, vyvodzovať závery a predvídať.
periodický zákon mendeleyho atómu
Periodický zákon umožnil systematizovať a zovšeobecniť obrovské množstvo vedeckých informácií v chémii. Táto funkcia zákona sa zvyčajne nazýva integračná. Zvlášť jasne sa to prejavuje v štruktúrovaní vedeckého a vzdelávacieho materiálu v chémii. Akademik A.E. Fersman povedal, že systém zjednotil všetku chémiu do jedného priestorového, chronologického, genetického a energetického spojenia.
Integračná úloha Periodického zákona sa prejavila aj v tom, že niektoré údaje o prvkoch, ktoré sa údajne vymykali všeobecným zákonitostiam, overil a objasnil sám autor aj jeho nasledovníci.
Stalo sa to s charakteristikami berýlia. Pred Mendelejevovou prácou bol považovaný za trojmocný analóg hliníka kvôli ich takzvanej diagonálnej podobnosti. V druhom období teda existovali dva trojmocné prvky a ani jeden dvojmocný. Práve v tejto fáze, najskôr na úrovni konštrukcií mentálnych modelov, mal Mendelejev podozrenie na chybu v štúdiách vlastností berýlia. Potom našiel prácu ruského chemika Avdeeva, ktorý tvrdil, že berýlium je dvojmocné a má atómovú hmotnosť 9. Avdeevova práca zostala nepovšimnutá vedeckým svetom, autor zomrel skoro, zrejme bol otrávený extrémne jedovatými zlúčeninami berýlia. Výsledky Avdeevovho výskumu boli založené vo vede vďaka periodickému zákonu.
Takéto zmeny a spresnenia hodnôt atómových hmotností a valencií vykonal Mendelejev pre deväť ďalších prvkov (In, V, Th, U, La, Ce a tri ďalšie lantanoidy). Pre desať ďalších prvkov boli opravené iba atómové hmotnosti. A všetky tieto objasnenia boli následne experimentálne potvrdené.
Rovnakým spôsobom pomohla práca Karla Karlovicha Klausa Mendelejevovi vytvoriť jedinečnú skupinu prvkov VIII, ktorá vysvetľuje horizontálne a vertikálne podobnosti v triádach prvkov:
železo kobalt nikel
ruténium rhodium paládium
osemhranná irídium platina
Prognostická (prediktívna) funkcia Periodického zákona sa najvýraznejšie potvrdila v objave neznámych prvkov s poradovými číslami 21, 31 a 32. Ich existencia bola najskôr predpovedaná na intuitívnej úrovni, ale s vytvorením systému bol Mendelejev schopné vypočítať ich vlastnosti s vysokou presnosťou. Známy príbeh o objavení skandia, gália a germánia bol triumfom Mendelejevovho objavu. F. Engels napísal: „Nevedomým aplikovaním Hegelovho zákona o prechode kvantity na kvalitu Mendelejev dosiahol vedecký čin, ktorý možno bezpečne priradiť k objavu Laverriera, ktorý vypočítal obežnú dráhu neznámej planéty Neptún.“ Existuje však túžba hádať sa s klasikou. Po prvé, celý Mendelejevov výskum, počnúc študentskými rokmi, bol celkom vedome založený na Hegelovom zákone. Po druhé, Laverrier vypočítal obežnú dráhu Neptúna podľa Newtonových dlho známych a overených zákonov a D.I. Mendelejev urobil všetky predpovede na základe univerzálneho prírodného zákona, ktorý objavil sám.
Na sklonku života Mendelejev s uspokojením poznamenal: „Keď som v roku 1871 napísal článok o aplikácii periodického zákona na určovanie vlastností prvkov, ktoré ešte neboli objavené, nemyslel som si, že sa dožijem ospravedlnenia tohto dôsledku periodický zákon, no realita odpovedala inak. Opísal som tri prvky: ekabór, ekahliník a ekasilikón a o necelých 20 rokov neskôr som mal najväčšiu radosť z toho, že som videl všetky tri objavené... L. de Boisbaudran, Nilsson a Winkler za mňa považujem za skutočných posilňovačov periodika zákona. Bez nich by nebol uznaný v takom rozsahu, ako teraz.“ Celkovo Mendelejev predpovedal dvanásť prvkov.
Mendelejev od začiatku upozorňoval, že zákon popisuje vlastnosti nielen samotných chemických prvkov, ale aj mnohých ich zlúčenín, vrátane doteraz neznámych. Aby sme to potvrdili, stačí uviesť nasledujúci príklad. Od roku 1929, kedy akademik P. L. Kapitsa prvýkrát objavil nekovovú vodivosť germánia, sa vo všetkých krajinách sveta začal rozvoj štúdia polovodičov. Okamžite sa ukázalo, že prvky s takýmito vlastnosťami zaberajú hlavnú podskupinu skupiny IV. Postupom času prišlo k pochopeniu, že polovodičové vlastnosti by mali vo väčšej či menšej miere mať zlúčeniny prvkov nachádzajúcich sa v periódach rovnako vzdialených od tejto skupiny (napríklad so všeobecným vzorcom ako AzB;). Vďaka tomu bolo hľadanie nových prakticky dôležitých polovodičov cielené a predvídateľné. Takmer všetka moderná elektronika je založená na takýchto spojeniach.
Je dôležité poznamenať, že predpovede v rámci periodickej tabuľky boli urobené aj po jej všeobecnom prijatí. V roku 1913 Moseley zistil, že vlnová dĺžka röntgenových lúčov, ktoré sú prijímané z antikatód vyrobených z rôznych prvkov, sa prirodzene mení v závislosti od sériového čísla konvenčne priradeného prvkom v periodickej tabuľke. Experiment potvrdil, že sériové číslo prvku má priamy fyzikálny význam. Až neskôr sériové čísla súviseli s hodnotou kladného náboja jadra. Moseleyho zákon však umožnil okamžite experimentálne potvrdiť počet prvkov v periódach a zároveň predpovedať dovtedy ešte neobjavené miesta hafnia (č. 72) a rénia (č. 75).
Rovnaké štúdie Moseleyho umožnili odstrániť vážnu „bolesť hlavy“, ktorú Mendelejevovi spôsobili určité odchýlky od správneho radu rastúcich atómových hmotností prvkov v tabuľke atómových hmotností. Mendelejev ich vytvoril pod tlakom chemických analógií, čiastočne na expertnej úrovni a čiastočne jednoducho na intuitívnej úrovni. Napríklad kobalt bol v tabuľke pred niklom a jód s nižšou atómovou hmotnosťou nasledoval za ťažším telúrom. V prírodných vedách je už dávno známe, že jeden „škaredý“ fakt, ktorý nezapadá do rámca tej najkrajšej teórie, ju môže zničiť. Rovnako nevysvetliteľné odchýlky ohrozovali periodický zákon. Moseley ale experimentálne dokázal, že sériové čísla kobaltu (č. 27) a niklu (č. 28) presne zodpovedajú ich pozícii v systéme. Ukázalo sa, že tieto výnimky len potvrdzujú všeobecné pravidlo.
Dôležitú predpoveď urobil v roku 1883 Nikolaj Aleksandrovič Morozov. Za účasť v hnutí Ľudová vôľa bol študent chémie Morozov odsúdený na trest smrti, ktorý bol neskôr nahradený doživotným väzením na samotke. V kráľovských väzniciach strávil asi tridsať rokov. Väzeň pevnosti Shlisselburg mal možnosť získať vedeckú literatúru o chémii. Na základe analýzy intervalov atómových hmotností medzi susednými skupinami prvkov v periodickej tabuľke, Morozov dospel k intuitívnemu záveru o možnosti existencie ďalšej skupiny neznámych prvkov s „nulovými vlastnosťami“ medzi skupinami halogénov a alkálií. kovy. Navrhol ich hľadať vo vzduchu. Okrem toho vyslovil hypotézu o štruktúre atómov a na jej základe sa pokúsil odhaliť príčiny periodicity vlastností prvkov.
Morozovove hypotézy sa však stali dostupnými na diskusiu oveľa neskôr, keď bol prepustený po udalostiach v roku 1905. Ale v tom čase už boli objavené a študované inertné plyny.
Existencia inertných plynov a ich postavenie v periodickej tabuľke po dlhú dobu vyvolávali v chemickom svete vážne kontroverzie. Sám Mendelejev istý čas veril, že pod značkou otvorený argón sa môže skrývať neznáma jednoduchá látka typu Nj. Prvý racionálny predpoklad o mieste inertných plynov vyslovil autor ich objavu William Ramsay. A v roku 1906 Mendelejev napísal: „Keď bola ustanovená periodická tabuľka (18b9), nielenže nebol známy argón, ale neexistoval ani dôvod na podozrenie z existencie takýchto prvkov. Dnes... tieto prvky, pokiaľ ide o ich atómové hmotnosti, zaujali presné miesto medzi halogénmi a alkalickými kovmi.
Dlho sa diskutovalo: zaradiť inertné plyny do nezávislej nulovej skupiny prvkov alebo ich považovať za hlavnú podskupinu skupiny VIII. Každý uhol pohľadu má svoje pre a proti.
Na základe postavenia prvkov v periodickej tabuľke teoretickí chemici vedení Linusom Paulingom dlho pochybovali o úplnej chemickej pasivite vzácnych plynov, pričom priamo poukazovali na možnú stabilitu ich fluoridov a oxidov. Ale až v roku 1962 americký chemik Neil Bartlett ako prvý uskutočnil reakciu hexafluoridu platiny s kyslíkom za najbežnejších podmienok, čím sa získal xenónhexafluoroplatičitan XePtF^, po ktorom nasledovali ďalšie zlúčeniny plynov, ktoré sa dnes správnejšie nazývajú ušľachtilé než inertný.
Periodický zákon si svoju predikčnú funkciu zachováva dodnes.
Treba poznamenať, že predpovede neznámych členov ktorejkoľvek množiny môžu byť dvojakého typu. Ak sa predpovedajú vlastnosti prvku nachádzajúceho sa v známej sérii podobných prvkov, potom sa takáto predpoveď nazýva interpolácia. Je prirodzené predpokladať, že tieto vlastnosti budú podliehať rovnakým zákonom ako vlastnosti susedných prvkov. Takto boli predpovedané vlastnosti chýbajúcich prvkov v rámci periodickej tabuľky. Oveľa ťažšie je predpovedať charakteristiky nových členov množín, ak sú mimo opísanej časti. Extrapolácia - predikcia funkčných hodnôt, ktoré sú mimo radu známych vzorov - je vždy menej istá.
Práve tomuto problému čelili vedci, keď začali hľadať prvky za známymi hranicami systému. Na začiatku 20. stor. Periodická tabuľka končila uránom (č. 92). Prvé pokusy získať transuránové prvky sa uskutočnili v roku 1934, keď Enrico Fermi a Emilio Segre bombardovali urán neutrónmi. Tak sa začala cesta k aktinoidom a transaktinoidom.
Jadrové reakcie sa využívajú aj na syntézu iných predtým neznámych prvkov.
Prvok č. 101, umelo syntetizovaný Eiennom Theodorom Seaborgom a jeho kolegami, bol nazvaný „mendelevium“. Sám Seaborg povedal toto: „Je obzvlášť dôležité poznamenať, že prvok 101 pomenovali americkí vedci, ktorí ho vždy považovali za priekopníka chémie, na počesť veľkého ruského chemika D. I. Mendelejeva.
Počet novoobjavených, či skôr umelo vytvorených prvkov neustále narastá. Syntéza najťažších jadier prvkov s poradovými číslami 113 a 115 sa uskutočnila v Ruskom spojenom ústave pre jadrový výskum v Dubne bombardovaním jadier umelo získaného amerícia jadrami ťažkého izotopu vápnika-48. V tomto prípade sa objaví jadro prvku č. 115, ktoré sa okamžite rozpadne na jadro prvku č. 113. Takéto superťažké prvky v prírode neexistujú, ale vznikajú pri výbuchoch supernov a mohli by existovať aj počas Veľkého tresku. . Ich výskum pomáha pochopiť, ako vznikol náš vesmír.
V prírode sa vyskytuje celkovo 39 prirodzene sa vyskytujúcich rádioaktívnych izotopov. Rôzne izotopy sa rozpadajú rôznymi rýchlosťami, ktoré sa vyznačujú polčasmi rozpadu. Polčas rozpadu uránu-238 je 4,5 miliardy rokov a pre niektoré ďalšie prvky sa môže rovnať milióntinám sekundy.
Rádioaktívne prvky, ktoré sa postupne rozkladajú a premieňajú na seba, tvoria celé série. Sú známe tri takéto série: podľa počiatočného prvku sú všetci členovia série skombinovaní do rodín uránu, aktinouránu a tória. Ďalšiu rodinu tvoria umelo vyrobené rádioaktívne izotopy. Vo všetkých rodinách sú premeny ukončené objavením sa nerádioaktívnych atómov olova.
Keďže zemská kôra môže obsahovať iba izotopy, ktorých polčasy rozpadu sú úmerné veku Zeme, môžeme predpokladať, že za miliardy rokov jej histórie existovali aj izotopy s krátkou životnosťou, ktoré dnes doslova vyhynuli. Patrili medzi ne pravdepodobne ťažký izotop draslíka-40. V dôsledku jeho úplného rozpadu je dnes tabuľková hodnota atómovej hmotnosti draslíka 39,102, takže je hmotovo podriadený prvku č. 18 argón (39,948). To vysvetľuje výnimky v konzistentnom náraste atómových hmotností prvkov v periodickej tabuľke.
Akademik V. I. Goldansky v prejave venovanom pamiatke Mendelejeva poznamenal „základnú úlohu, ktorú Mendelejevove diela zohrávajú aj v úplne nových oblastiach chémie, ktoré vznikli desaťročia po smrti skvelého tvorcu periodickej tabuľky“.
Veda je históriou a úložiskom múdrosti a skúseností storočí, ich racionálneho uvažovania a overeného úsudku.
D. I. Mendelejev
Málokedy sa stáva, že vedecký objav sa ukáže ako niečo úplne neočakávané; takmer vždy sa to očakáva:
Nasledujúce generácie, ktoré používajú overené odpovede na všetky otázky, však často len ťažko doceňujú, aké ťažkosti to stálo ich predchodcov.
C. Darwin
Každá z vied o svete okolo nás má za predmet štúdia špecifické formy pohybu hmoty. Prevládajúce myšlienky zvažujú tieto formy pohybu v poradí narastajúcej zložitosti:
mechanicko - fyzikálne - chemické - biologické - sociálne. Každá z nasledujúcich foriem neodmieta predchádzajúce, ale zahŕňa ich.
Nie je náhoda, že na oslave stého výročia objavu Periodického zákona venoval G. T. Seaborg svoju správu najnovším výdobytkom chémie. V ňom vysoko ocenil úžasné úspechy ruského vedca: „Keď vezmeme do úvahy vývoj periodickej tabuľky od čias Mendelejeva, najpozoruhodnejšie je, že dokázal vytvoriť periodickú tabuľku prvkov, hoci Mendelejev nebol vedomí si dnes už všeobecne akceptovaných pojmov ako jadrová štruktúra a izotopy, vzťah medzi atómovými číslami a valenciou, elektrónová povaha atómov, periodicita chemických vlastností vysvetlených elektrónovou štruktúrou a napokon rádioaktivita.
Možno citovať slová akademika A.E. Fersmana, ktorý upozornil na budúcnosť: „Objavia sa a zomrú nové teórie, brilantné zovšeobecnenia. Nové nápady nahradia naše už zastarané koncepty atómu a elektrónu. Najväčšie objavy a experimenty zrušia minulosť a otvoria dnešné horizonty neuveriteľnej novosti a šírky – to všetko príde a odíde, ale Mendelejevov periodický zákon bude vždy žiť a bude usmerňovať hľadanie.
