Význam Mendelejevovho periodického systému je stručný. Význam periodickej tabuľky
Periodická tabuľka prvkov mala veľký vplyv na následný vývoj chémie. Nielenže to bola prvá prirodzená klasifikácia chemických prvkov, ktorá ukázala, že tvoria harmonický systém a sú navzájom v úzkom spojení, ale bola to aj silný nástroj pre ďalší výskum.
V čase, keď Mendelejev zostavoval svoju tabuľku na základe periodického zákona, ktorý objavil, bolo ešte veľa prvkov neznámych. Obdobie 4-prvkového skandia teda nebolo známe. Pokiaľ ide o atómovú hmotnosť, Ti nasledovalo po Ca, ale Ti nebolo možné umiestniť bezprostredne za Ca, pretože patril by do skupiny 3, ale vzhľadom na vlastnosti Ti by mal byť zaradený do skupiny 4. Mendelejev preto vynechal jednu celu. Na rovnakom základe v období 4 zostali medzi Zn a As dve voľné bunky. V ďalších radoch sú ešte voľné miesta. Mendelejev bol nielen presvedčený že musia existovať ešte neznáme prvky, ktoré by tieto miesta vyplnili, ale aj vopred predpovedané vlastnosti takýchto prvkov, na základe ich postavenia medzi ostatnými prvkami periodickej tabuľky. Tieto prvky dostali aj názvy ekaboron (keďže svojimi vlastnosťami mal pripomínať bór), ekaaluminium, ecasilicium...
Objav Ga, Sc, Ge bol najväčším triumfom periodického zákona. Periodický systém mal veľký význam aj pri stanovovaní valencie a atómových hmotností niektorých prvkov. Rovnako periodická tabuľka dala podnet na korekciu atómových hmotností niektorých prvkov. Napríklad Cs mala predtým priradenú atómovú hmotnosť 123,4. Mendelejev usporiadaním prvkov do tabuľky zistil, že podľa svojich vlastností by Cs malo byť v hlavnej podskupine prvej skupiny pod Rb, a preto bude mať atómovú hmotnosť približne 130. Moderné definície ukazujú, že atómová hmotnosť Cs je 132,9054..
A v súčasnosti zostáva periodický zákon hlavnou hviezdou chémie. Práve na jej základe boli umelo vytvorené transuránové prvky. Jeden z nich, prvok č. 101, prvýkrát získaný v roku 1955, bol pomenovaný mendelevium na počesť veľkého ruského vedca.
Následný rozvoj vedy umožnil na základe periodického zákona oveľa hlbšie pochopiť štruktúru hmoty, než to bolo možné počas Mendelejevovho života.
Prorocké slová Mendelejeva sa brilantne potvrdili: „Periodickému zákonu nehrozí zničenie, ale sľubuje sa iba nadstavba a rozvoj.
Predpokladom objavu Periodického zákona boli rozhodnutia medzinárodného kongresu chemikov v meste Karlsruhe v roku 1860, kedy bola definitívne založená atómovo-molekulárna veda a prvé jednotné definície pojmov molekula a atóm. ako atómová hmotnosť, ktorú teraz nazývame relatívnou atómovou hmotnosťou, bola vykonaná.
D.I. Mendelejev sa vo svojom objave opieral o jasne formulované východiská:
Spoločnou nemennou vlastnosťou atómov všetkých chemických prvkov je ich atómová hmotnosť;
Vlastnosti prvkov závisia od ich atómových hmotností;
Forma tejto závislosti je periodická.
Vyššie diskutované predpoklady možno nazvať objektívnymi, teda nezávislými od osobnosti vedca, keďže boli determinované historickým vývojom chémie ako vedy.
III Periodický zákon a periodická sústava chemických prvkov.
Mendelejevov objav periodického zákona.
Prvú verziu Periodickej tabuľky prvkov publikoval D. I. Mendelejev v roku 1869 – dávno predtým, ako sa začala skúmať štruktúra atómu. V tom čase Mendelejev vyučoval chémiu na Petrohradskej univerzite. D. I. Mendelejev sa pripravoval na prednášky a zbieral materiál pre svoju učebnicu „Základy chémie“ a premýšľal o tom, ako systematizovať materiál tak, aby informácie o chemických vlastnostiach prvkov nevyzerali ako súbor nesúrodých faktov.
Sprievodcom D. I. Mendelejeva v tejto práci boli atómové hmotnosti (atómové hmotnosti) prvkov. Po Svetovom kongrese chemikov v roku 1860, na ktorom sa zúčastnil aj D.I.Mendelejev, bol problém správneho určovania atómových hmotností neustále v centre pozornosti mnohých popredných svetových chemikov, vrátane D.I.Mendelejeva.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 podľa ich atómovej hmotnosti.
Vyššie uvedená formulácia vôbec nie je v rozpore s modernou, v ktorej sa pojem „atómová hmotnosť“ nahrádza pojmom „jadrový náboj“. Jadro pozostáva z protónov a neutrónov. Počet protónov a neutrónov v jadrách väčšiny prvkov je približne rovnaký, takže atómová hmotnosť rastie približne rovnako, ako sa zvyšuje počet protónov v jadre (jadrový náboj Z).
Základná novinka periodického zákona 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.
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. Naopak, D.I.Mendelejev považoval za najdôležitejšiu časť svojej periodickej tabuľky tie bunky, ktoré boli ešte prázdne. To umožnilo predpovedať existenciu zatiaľ neznámych prvkov.
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.
Hlboká znalosť chemických vlastností rôznych prvkov umožnila Mendelejevovi nielen poukázať na prvky, ktoré ešte neboli objavené, ale aj presne predpovedať ich vlastnosti! D.I. Mendeleev presne predpovedal vlastnosti prvku, ktorý nazval „eka-kremík“. O 16 rokov neskôr tento prvok skutočne objavil nemecký chemik Winkler a pomenoval ho germánium.
Porovnanie vlastností predpovedaných D.I. Mendelejevom pre doposiaľ neobjavený prvok „eka-kremík“ s vlastnosťami prvku germánium (Ge). V modernej periodickej tabuľke germánium zaujíma miesto "eka-kremík".
Nehnuteľnosť
Predpovedal D. I. Mendelejev pre „eka-kremík“ v roku 1870
Definované pre germánium Ge, objavené v roku 1886
Farba, vzhľad
hnedá
svetlo hnedá
Atómová hmotnosť
72,59
Hustota (g/cm3)
5,5
5,35
Oxidový vzorec
XO2
GeO2
Chloridový vzorec
XCI4
GeCl4
Hustota chloridov (g/cm3)
1,9
1,84
Rovnakým spôsobom vlastnosti „eka-hliníka“ (prvok gálium Ga, objavený v roku 1875) a „eka-bóru“ (prvok scandium Sc, objavený v roku 1879) brilantne potvrdil D. I. Mendelejev.
Potom bolo vedcom na celom svete jasné, že periodická tabuľka D. I. Mendelejeva nielen systematizuje prvky, ale je grafickým vyjadrením základného zákona prírody - periodického zákona.
Štruktúra periodickej tabuľky.
Na základe periodického zákona D.I. Mendelejev vytvoril Periodickú tabuľku chemických prvkov, ktorá pozostávala zo 7 období a 8 skupín (krátkodobá verzia tabuľky). V súčasnosti sa častejšie používa dlhoperiodická verzia Periodickej sústavy (7 periód, 8 skupín, prvky lantanoidy a aktinidy sú zobrazené samostatne).
Obdobia sú vodorovné riadky tabuľky, delia sa na malé a veľké. V malých periódach sú 2 prvky (1. perióda) alebo 8 prvkov (2., 3. perióda), vo veľkých periódach - 18 prvkov (4., 5. perióda) alebo 32 prvkov (6., 5. perióda) 7. perióda). Každá perióda začína typickým kovom a končí nekovom (halogénom) a vzácnym plynom.
Skupiny sú vertikálne postupnosti prvkov, sú číslované rímskymi číslicami od I do VIII a ruskými písmenami A a B. Krátkodobá verzia Periodickej sústavy zahŕňala podskupiny prvkov (hlavné a vedľajšie).
Podskupina je súbor prvkov, ktoré sú bezpodmienečnými chemickými analógmi; často prvky podskupiny majú najvyšší oxidačný stav zodpovedajúci číslu skupiny.
V skupinách A sa chemické vlastnosti prvkov môžu meniť v širokom rozmedzí od nekovových po kovové (napríklad v hlavnej podskupine skupiny V je dusík nekov a bizmut je kov).
V periodickej tabuľke sa typické kovy nachádzajú v skupine IA (Li-Fr), IIA (Mg-Ra) a IIIA (In, Tl). Nekovy sa nachádzajú v skupinách VIIA (F-Al), VIA (O-Te), VA (N-As), IVA (C, Si) a IIIA (B). Niektoré prvky A-skupín (berýlium Be, hliník Al, germánium Ge, antimón Sb, polónium Po a iné), ako aj mnohé prvky B-skupín vykazujú kovové aj nekovové vlastnosti (fenomén amfoterity).
Pre niektoré skupiny sa používajú názvy skupín: IA (Li-Fr) - alkalické kovy, IIA (Ca-Ra) - kovy alkalických zemín, VIA (O-Po) - chalkogény, VIIA (F-At) - halogény, VIIIA ( He-Rn ) - vzácne plyny. Forma periodickej tabuľky navrhnutá D.I. Mendelejev, bol nazývaný krátkodobý alebo klasický. V súčasnosti sa viac používa iná forma periodickej tabuľky - dlhodobá.
Periodický zákon D.I. Mendelejev a Periodická tabuľka chemických prvkov sa stali základom modernej chémie. Relatívne atómové hmotnosti sú uvedené podľa medzinárodnej tabuľky z roku 1983. Pre prvky 104-108 sú hmotnostné čísla izotopov s najdlhšou životnosťou uvedené v hranatých zátvorkách. Názvy a symboly prvkov uvedené v zátvorkách nie sú všeobecne akceptované.
IV Periodický zákon a štruktúra atómu.
Základné informácie o štruktúre atómov.
Koncom 19. a začiatkom 20. storočia fyzici dokázali, že atóm je zložitá častica a skladá sa z jednoduchších (elementárnych) častíc. Boli objavené:
katódové lúče (anglický fyzik J. J. Thomson, 1897), ktorých častice sa nazývajú elektróny e− (nesú jediný záporný náboj);
prirodzená rádioaktivita prvkov (francúzski vedci - rádiochemici A. Becquerel a M. Sklodowska-Curie, fyzik Pierre Curie, 1896) a existencia α-častíc (héliové jadrá 4He2+);
prítomnosť kladne nabitého jadra v strede atómu (anglický fyzik a rádiochemik E. Rutherford, 1911);
umelá premena jedného prvku na iný, napríklad dusíka na kyslík (E. Rutherford, 1919). Z jadra atómu jedného prvku (dusík - v Rutherfordovom experimente), pri zrážke s α-časticou, jadro atómu iného prvku (kyslík) a nová častica nesúca jednotkový kladný náboj a nazývaná protón ( p+, 1H jadro).
prítomnosť v jadre atómu elektricky neutrálnych častíc – neutrónov n0 (anglický fyzik J. Chadwick, 1932).
Výsledkom výskumu bolo zistenie, že atóm každého prvku (okrem 1H) obsahuje protóny, neutróny a elektróny, pričom protóny a neutróny sú sústredené v jadre atómu a elektróny na jeho periférii (v elektrónovom obale) .
Počet protónov v jadre sa rovná počtu elektrónov v obale atómu a zodpovedá poradovému číslu tohto prvku v periodickej tabuľke.
Elektrónový obal atómu je zložitý systém. Delí sa na podškrupiny s rôznymi energiami (úrovňami energie); úrovne sa zase delia na podúrovne a medzi podúrovne patria atómové orbitály, ktoré sa môžu líšiť tvarom a veľkosťou (označujú sa písmenami s, p, d, f atď.).
Hlavnou charakteristikou atómu teda nie je atómová hmotnosť, ale veľkosť kladného náboja jadra. Toto je všeobecnejšia a presnejšia charakteristika atómu, a teda prvku. Všetky vlastnosti prvku a jeho poloha v periodickej tabuľke závisia od veľkosti kladného náboja atómového jadra. Atómové číslo chemického prvku sa teda číselne zhoduje s nábojom jadra jeho atómu. Periodická tabuľka prvkov je grafickým znázornením periodického zákona a odráža štruktúru atómov prvkov.
Teória atómovej štruktúry vysvetľuje periodické zmeny vlastností prvkov. Zvýšenie kladného náboja atómových jadier z 1 na 110 vedie k periodickému opakovaniu štruktúrnych prvkov vonkajšej energetickej úrovne v atómoch. A keďže vlastnosti prvkov závisia najmä od počtu elektrónov na vonkajšej úrovni, aj tie sa periodicky opakujú. Toto je fyzikálny význam periodického zákona.
Každá perióda v periodickom systéme začína prvkami, ktorých atómy na vonkajšej úrovni majú jeden s-elektrón (neúplné vonkajšie úrovne) a preto vykazujú podobné vlastnosti – ľahko sa vzdávajú valenčných elektrónov, čo určuje ich kovový charakter. Ide o alkalické kovy - Li, Na, K, Rb, Cs.
Obdobie končí prvkami, ktorých atómy na vonkajšej úrovni obsahujú 2 (s2) elektróny (v prvej perióde) alebo 8 (s2p6) elektrónov (vo všetkých nasledujúcich periódach), to znamená, že majú dokončenú vonkajšiu úroveň. Ide o vzácne plyny He, Ne, Ar, Kr, Xe, ktoré majú inertné vlastnosti.
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.
6. Periodický zákon a periodický systém D.I. Mendelejev Štruktúra periodického systému (obdobie, skupina, podskupina). Význam periodického zákona a periodického systému.
Pravidelné právo D.I. Mendelejev:Vlastnosti jednoduchých telies, ako aj tvary a vlastnosti zlúčenínrozdiely prvkov sú periodicky závislé nahodnoty atómových hmotností prvkov. (Vlastnosti prvkov sú periodicky závislé od náboja atómov ich jadier).
Periodická tabuľka prvkov. Séria prvkov, v rámci ktorých sa vlastnosti postupne menia, ako napríklad séria ôsmich prvkov od lítia po neón alebo od sodíka po argón, Mendelejev nazval periódy. Ak tieto dve periódy napíšeme pod seba tak, že sodík je pod lítiom a argón pod neónom, dostaneme nasledujúce usporiadanie prvkov:
Pri tomto usporiadaní obsahujú vertikálne stĺpce prvky, ktoré sú svojimi vlastnosťami podobné a majú rovnakú mocnosť, napríklad lítium a sodík, berýlium a horčík atď.
Po rozdelení všetkých prvkov do periód a umiestnení jednej periódy pod druhú tak, aby sa prvky s podobnými vlastnosťami a typom vytvorených zlúčenín nachádzali pod sebou, Mendelejev zostavil tabuľku, ktorú nazval periodický systém prvkov podľa skupín a sérií.
Význam periodického systémumy. Periodická tabuľka prvkov mala veľký vplyv na následný vývoj chémie. Nielenže to bola prvá prirodzená klasifikácia chemických prvkov, ktorá ukázala, že tvoria harmonický systém a sú navzájom v úzkom spojení, ale bola to aj silný nástroj pre ďalší výskum.
7. Periodické zmeny vlastností chemických prvkov. Atómové a iónové polomery. Ionizačná energia. Elektrónová afinita. Elektronegativita.
Závislosť polomerov atómov od náboja jadra atómu Z je periodická. Počas jednej periódy, keď sa Z zvyšuje, existuje tendencia zmenšovať sa veľkosť atómu, čo je obzvlášť zreteľne pozorované v krátkych obdobiach
So začiatkom výstavby novej elektrónovej vrstvy, vzdialenejšej od jadra, teda pri prechode do ďalšieho obdobia, sa zväčšujú atómové polomery (porovnaj napr. polomery atómov fluóru a sodíka). Výsledkom je, že v rámci podskupiny sa so zvyšujúcim sa jadrovým nábojom zväčšujú veľkosti atómov.
Strata atómov elektrónov vedie k zníženiu jeho efektívnej veľkosti a pridanie nadbytočných elektrónov vedie k zvýšeniu. Preto je polomer kladne nabitého iónu (katiónu) vždy menší a polomer záporne nabitého ne(aniónu) je vždy väčší ako polomer zodpovedajúceho elektricky neutrálneho atómu.
V rámci jednej podskupiny sa polomery iónov rovnakého náboja zväčšujú so zvyšujúcim sa jadrovým nábojom.Tento vzorec sa vysvetľuje nárastom počtu elektronických vrstiev a rastúcou vzdialenosťou vonkajších elektrónov od jadra.
Najcharakteristickejšou chemickou vlastnosťou kovov je schopnosť ich atómov ľahko sa vzdávať vonkajších elektrónov a transformovať sa na kladne nabité ióny, zatiaľ čo nekovy sa naopak vyznačujú schopnosťou pridávať elektróny za vzniku záporných iónov. Na odstránenie elektrónu z atómu a jeho premenu na kladný ión je potrebné vynaložiť určitú energiu, ktorá sa nazýva ionizačná energia.
Ionizačnú energiu možno určiť bombardovaním atómov elektrónmi zrýchlenými v elektrickom poli. Najnižšie napätie poľa, pri ktorom je rýchlosť elektrónu dostatočná na ionizáciu atómov, sa nazýva ionizačný potenciál atómov daného prvku a vyjadruje sa vo voltoch. S vynaložením dostatočnej energie je možné z atómu odstrániť dva, tri alebo viac elektrónov. Preto hovoria o prvom ionizačnom potenciáli (energia odstránenia prvého elektrónu z atómu) a druhom ionizačnom potenciáli (energii odstránenia druhého elektrónu)
Ako je uvedené vyššie, atómy môžu nielen darovať, ale aj získavať elektróny. Energia uvoľnená, keď sa elektrón pripojí k voľnému atómu, sa nazýva elektrónová afinita atómu. Elektrónová afinita, podobne ako ionizačná energia, sa zvyčajne vyjadruje v elektrónvoltoch. Elektrónová afinita atómu vodíka je teda 0,75 eV, kyslíka - 1,47 eV, fluóru - 3,52 eV.
Elektrónové afinity atómov kovov sú typicky blízke nule alebo záporné; Z toho vyplýva, že pre atómy väčšiny kovov je pridávanie elektrónov energeticky nevýhodné. Elektrónová afinita nekovových atómov je vždy kladná a čím je väčšia, tým bližšie je nekov k vzácnemu plynu v periodickej tabuľke; to naznačuje nárast nekovových vlastností s blížiacim sa koncom obdobia.
Možnosť vedeckej predpovede neznámych prvkov sa stala realitou až po objavení periodického zákona a periodickej sústavy prvkov. D.I. Mendelejev predpovedal existenciu 11 nové prvky: ekabór, ekasilik, ekahliník atď. „Súradnice“ prvku v periodickej sústave (poradové číslo, skupina a perióda) umožnili približne predpovedať atómovú hmotnosť, ako aj najdôležitejšie vlastnosti predpovedaného prvku. Presnosť týchto predpovedí sa zvýšila najmä vtedy, keď bol predpovedaný prvok obklopený známymi a dostatočne študovanými prvkami.
Vďaka tomu v roku 1875 vo Francúzsku objavil L. de Boisbaudran gálium (eka-hliník); v roku 1879 L. Nilsson (Švédsko) objavil scandium (ekabor); v roku 1886 v Nemecku objavil K. Winkler germánium (exasilicon).
Pokiaľ ide o neobjavené prvky deviateho a desiateho radu, vyjadrenia D.I. Mendelejeva boli opatrnejšie, pretože ich vlastnosti boli skúmané mimoriadne zle. Takže po bizmute, pri ktorom sa skončila šiesta tretina, zostali dve čiarky. Jeden zodpovedal analógu telúru, druhý patril neznámemu ťažkému halogénu. V siedmom období boli známe len dva prvky – tórium a urán. D.I. Mendelejev zanechal niekoľko buniek s pomlčkami, ktoré mali patriť k prvkom prvej, druhej a tretej skupiny predchádzajúcej tóriu. Medzi tóriom a uránom zostala prázdna bunka. Za uránom zostalo päť prázdnych miest, t.j. Takmer 100 rokov sa predpokladalo transuránové prvky.
Na potvrdenie presnosti predpovedí D.I. Mendelejeva týkajúcich sa prvkov deviateho a desiateho radu môžeme uviesť príklad s polóniom (sériové číslo 84). D. I. Mendelejev, ktorý predpovedal vlastnosti prvku s poradovým číslom 84, ho označil za analóg telúru a nazval ho dwitellurium. Pre tento prvok predpokladal atómovú hmotnosť 212 a schopnosť vytvárať oxid typu EO e. Tento prvok by mal mať hustotu 9,3 g/cm3 a mal by byť taviteľným, kryštalickým a málo prchavým šedým kovom. Polónium, ktoré bolo vo svojej čistej forme získané až v roku 1946, je mäkký, taviteľný kov striebornej farby s hustotou 9,3 g/cm 3 . Jeho vlastnosti sú veľmi podobné telúru.
Výnimočný význam má periodický zákon D.I. Mendelejeva, ktorý je jedným z najdôležitejších prírodných zákonov. Tento zákon odrážajúci prirodzený vzťah, ktorý existuje medzi prvkami, štádiami vývoja hmoty od jednoduchých po komplexné, znamenal začiatok modernej chémie. S jeho objavom prestala byť chémia popisnou vedou.
Periodický zákon a systém prvkov D.I.Mendelejeva sú jednou zo spoľahlivých metód chápania sveta. Keďže prvky sú spojené spoločnými vlastnosťami alebo štruktúrou, naznačuje to vzorce vzájomného prepojenia a vzájomnej závislosti javov.
Všetky prvky spolu tvoria jednu líniu nepretržitého vývoja od najjednoduchšieho vodíka po 118. prvok. Tento vzor si prvýkrát všimol D.I. Mendelejev, ktorý dokázal predpovedať existenciu nových prvkov, čím ukázal kontinuitu vývoja hmoty.
Porovnaním vlastností prvkov a ich zlúčenín v rámci skupín možno ľahko odhaliť prejav zákona o prechode kvantitatívnych zmien na kvalitatívne. V rámci akéhokoľvek obdobia teda dochádza k prechodu z typického kovu na typický nekov (halogén), ale prechod z halogénu na prvý prvok nasledujúceho obdobia (alkalický kov) je sprevádzaný prudkým objavením sa vlastností. oproti tomuto halogénu. Objav D.I. Mendelejeva položil presný a spoľahlivý základ pre teóriu atómovej štruktúry, ktorý má obrovský vplyv na rozvoj všetkých moderných poznatkov o podstate hmoty.
Práca D. I. Mendelejeva o vytvorení periodickej tabuľky položila základ vedecky podloženej metódy cieleného hľadania nových chemických prvkov. Príkladom sú početné úspechy modernej jadrovej fyziky. Za posledné polstoročie boli syntetizované prvky s poradovými číslami 102-118. Štúdium ich vlastností, ako aj ich výroby by bolo nemožné bez znalosti zákonitostí vzťahov medzi chemickými prvkami.
Dôkazom takéhoto tvrdenia je výsledky výskum syntézy prvkov 114, 116, 118.
Izotop 114. prvku bol získaný interakciou plutónia s izotopom 48 Ca a 116. prvok interakciou kuria s izotopom 48 Ca:
Stabilita výsledných izotopov je taká vysoká, že sa spontánne neštiepia, ale dochádza k rozpadu alfa, t.j. štiepenie jadra so súčasnou emisiou alfa častíc.
Získané experimentálne údaje úplne potvrdzujú teoretické výpočty: ako sa vyskytujú po sebe nasledujúce rozpady alfa, vytvárajú sa jadrá 112. a 110. prvku, po ktorých začína spontánne štiepenie:
Porovnaním vlastností prvkov sa presvedčíme, že sú prepojené spoločnými konštrukčnými znakmi. Porovnaním štruktúry vonkajšieho a predvonkajšieho elektrónového obalu je teda možné s vysokou presnosťou predpovedať všetky typy zlúčenín charakteristické pre daný prvok. Takýto jasný vzťah veľmi dobre ilustruje príklad 104. prvku – rutherfordium. Chemici predpovedali, že ak je tento prvok analógom hafnia (72 Hf), potom by jeho tetrachlorid mal mať približne rovnaké vlastnosti ako HfCl 4. Experimentálne chemické štúdie potvrdili nielen predpoveď chemikov, ale aj objav nového superťažkého prvku 1 (M Rf. Rovnakú analógiu možno vidieť vo vlastnostiach - Os (Z = 76) a Ds (Z = 110) - obe prvky tvoria prchavé oxidy typu R0 4. Toto všetko hovorí o prejav zákona vzájomného vzťahu a vzájomnej závislosti javov.
Porovnanie vlastností prvkov v rámci skupín a období a ich porovnanie so štruktúrou atómu naznačuje zákon prechod od kvantity ku kvalite. Prechod kvantitatívnych zmien na kvalitatívne je možný len cezodmietnutie odmietnutia. V priebehu času, keď sa jadrový náboj zvyšuje, dochádza k prechodu z alkalického kovu na vzácny plyn. Ďalšie obdobie začína opäť alkalickým kovom - prvkom, ktorý úplne neguje vlastnosti vzácneho plynu, ktorý mu predchádza (napríklad He a Li; Ne a Na; Ar a Kr atď.).
V každom období sa náboj jadra nasledujúceho prvku zvýši o jeden v porovnaní s predchádzajúcim. Tento proces je pozorovaný od vodíka po 118. prvok a naznačuje kontinuita vývoja hmoty.
Napokon, kombinácia opačných nábojov (protón a elektrón) v atóme, prejav kovových a nekovových vlastností, existencia amfotérnych oxidov a hydroxidov je prejavom zákona jednota a boj protikladov.
Treba tiež poznamenať, že objav periodického zákona bol začiatkom základného výskumu týkajúceho sa vlastností hmoty.
Podľa Nielsa Bohra je periodická tabuľka „hlavnou hviezdou pre výskum v oblasti chémie, fyziky, mineralógie a technológie“.
- Prvky 112, 114, 116, 118 boli získané v Spoločnom ústave pre jadrový výskum (Dubna, Rusko). Prvky 113 a 115 získali spoločne ruskí a americkí fyzici. Materiál láskavo poskytol akademik Ruskej akadémie vied Yu. Ts. Oganesyan.
