Prawo główne, który rządzi światem pierwiastków chemicznych, odkrył wielki rosyjski naukowiec Dmitrij Iwanowicz Mendelejew.

W momencie tego odkrycia znane były 63 pierwiastki chemiczne. Zgromadziła się ogromna ilość informacji na temat ich właściwości. Jednak obfitość faktów, których nie można było zrozumieć z jednego punktu widzenia, była źródłem trudności i zamieszania w chemii. Genialny rosyjski chemik, odkrywszy prawo rządzące właściwościami pierwiastków, a także budową atomów, rozwiązał te trudności.

Dymitr Iwanowicz Mendelejew.

Uważnie badając i porównując właściwości pierwiastków chemicznych, starał się odkryć tajemnice ich odległych i bliskich powiązań.

Mendelejew tak opisuje swoje poszukiwania: „... mimowolnie pojawia się myśl, że musi koniecznie istnieć związek między masą a właściwościami chemicznymi pierwiastków... Nie da się niczego szukać - przynajmniej grzybów lub jakiegoś rodzaju uzależnienie – z wyjątkiem patrzenia i próbowania. Zacząłem więc wybierać, zapisując na osobnych kartkach pierwiastki z ich masami atomowymi i podstawowymi właściwościami, pierwiastki podobne i o podobnych masach atomowych, co szybko doprowadziło do wniosku, że właściwości pierwiastków okresowo zależą od ich masy atomowej…”
Układając pierwiastki według rosnącej masy atomowej, naukowiec uzyskał rzędy pierwiastków; w każdym rzędzie właściwości elementów powtarzają się okresowo.

Według własnej definicji Mendelejewa odkryte przez niego prawo okresowości głosi, że „właściwości pierwiastków (a w konsekwencji utworzonych przez nie prostych i złożonych ciał) są okresowo zależne od ich mas atomowych”.

Mendelejew wykazał się wielką wnikliwością w odkrywaniu okresowości w świecie pierwiastków w czasie, gdy wiele pierwiastków nie zostało jeszcze odkrytych, a masy atomowe niektórych znanych pierwiastków zostały określone błędnie. Jednak udowodnienie istnienia tego wzorca niezaprzeczalnie okazało się niezwykle trudne.

Kiedy Mendelejew w swoich badaniach opierał się na masach atomowych znalezionych w ówczesnych dziełach, często naruszano okresowość.

Ale naukowiec nie utknął. Był głęboko przekonany o istnieniu okresowej zależności właściwości pierwiastków od ich mas atomowych. A kiedy zaobserwował naruszenia okresowości, możliwy był tylko jeden wniosek - oczywiście dane, którymi dysponowała nauka, były nieprawidłowe lub niekompletne. Poprawiał masy atomowe niektórych pierwiastków na podstawie obliczeń teoretycznych. Tak było w przypadku indu, platyny, uranu i innych pierwiastków; później dokładniejsze pomiary ich wag potwierdziły poprawność tych poprawek.

W 1869 roku, po opublikowaniu swojej pracy „Związek właściwości z masą atomową pierwiastków” w czasopiśmie Rosyjskiego Towarzystwa Chemicznego, Mendelejew przedstawił światu naukowemu odkryte przez siebie prawo okresowości. Do artykułu dołączono tabelę układu okresowego pierwiastków. Wyjaśniając istotę otwartego prawa, wielki naukowiec wskazał także na istnienie elementów wciąż nieznanych nauce.

W układzie okresowym pierwiastki chemiczne ułożone są w kolejności rosnącej według ich mas atomowych.

Mendelejew pozostawił w swoim systemie wiele miejsc na pierwiastki, które nie zostały jeszcze odkryte, których przybliżoną masę atomową i inne właściwości obliczył naukowiec, biorąc pod uwagę naturę sąsiednich pierwiastków. Po raz pierwszy w historii chemii Mendelejew przewidział istnienie nieznanych pierwiastków. Napisał, że muszą istnieć także pierwiastki, które nazwał eka-aluminium, eka-borem i e-krzemem.

Wielu naukowców zareagowało na przewidywania rosyjskiego naukowca z wielką nieufnością.

Jednak w sierpniu 1875 roku francuski naukowiec Lecoq de Bois-baudran poprzez analizę spektralną odkrył nowy pierwiastek w mieszance cynku, który nazwał galem (Gallia to starożytna nazwa Francji).

W 1879 roku słynny szwedzki chemik Nilsson odkrył drugi z pierwiastków przewidzianych przez Mendelejewa. Właściwości skandu, jak Nilsson nazwał nowy pierwiastek, całkowicie pokrywają się z przewidywanymi przez Mendelejewa właściwościami ekoboronu. Nawet obawy rosyjskiego naukowca, że ​​odkrycie ekoboronu w minerałach utrudni obecność innego pierwiastka chemicznego – itru, były uzasadnione.

„W ten sposób” – Nilsson podsumowuje swoje przesłanie o odkryciu nowego pierwiastka – „potwierdzają się rozważania rosyjskiego chemika, które pozwoliły nie tylko przewidzieć istnienie wymienionych pierwiastków – skandu i galu, ale także przewidzieć ich najważniejsze właściwości z wyprzedzeniem.”

Wreszcie w 1886 roku niemiecki naukowiec Winkler odkrył trzeci pierwiastek przewidziany przez Mendelejewa. W swoim przesłaniu na ten temat Winkler zwrócił uwagę, że nowy pierwiastek – german – to właśnie e-krzem przepowiadany przez Mendelejewa.

Było to pełne świętowanie odkrycia Mendelejewa.

Fryderyk Engels napisał, że wraz z odkryciem prawa okresowości Mendelejew „dokonał wyczynu naukowego”.

Odkrycie Mendelejewa było potężnym potwierdzeniem jednego z podstawowych praw dialektyki - prawa przejścia ilości w jakość.

Właściwości pierwiastków chemicznych zależą od mas atomowych. Prawo przejścia ilości w jakość, jak pisał Fryderyk Engels, „obowiązuje... dla samych pierwiastków chemicznych”.

Jednym ze zwolenników prawa okresowego D. I. Mendelejewa był słynny czeski naukowiec Boguslav Brauner (1855–1935). Brauner potwierdził w swojej pracy, że miejsce wskazane przez Mendelejewa dla pierwiastka chemicznego berylu w układzie jest prawidłowe. Zatem masa atomowa tego pierwiastka, obliczona przez rosyjskiego naukowca na podstawie prawa okresowości, również jest prawidłowa.

Mendelejew pisał później z wdzięcznością o pracy B. F. Braunera, wspominając, jak często „musiał słyszeć, że kwestia masy atomowej berylu grozi zachwianiem ogólności prawa okresowości i może wymagać w nim głębokich przekształceń”.

Na podstawie odkrytego przez siebie prawa Mendelejew skorygował masę atomową ceru z 92, jak powszechnie przyjęto, do 138. Wywołało to burzliwy protest części naukowców.

„Jak” – napisał chemik Rammelsberg – „korygować masy atomowe, kierując się jakąś tabelą! tak to czysta woda spekulacje! - narobił hałasu. „To jest dostosowywanie faktów do jakiegoś schematu!”
Mendelejew odpowiedział na to: „Uważam, że teraz nie jest to konieczne, niemożliwe jest dokładne rozważanie o elementach z pominięciem prawa okresowości”.

Później Brauner swoją pracą potwierdził poprawność masy atomowej ceru, teoretycznie wyprowadzonej przez Mendelejewa. Brauner, a następnie angielski fizyk Moseley zwrócili uwagę na potrzebę ulokowania tzw. pierwiastków ziem rzadkich w specjalnym miejscu.

W 1884 r. Rewolucyjny naukowiec N.A. Morozow, uwięziony w twierdzy Shlisselburg, zakończył tam prace nad analizą układu okresowego. Teoretycznie przewidział także istnienie grupy pierwiastków chemicznych – gazów obojętnych.

Przynależność pierwiastka do tej lub innej grupy układu okresowego okresowego wskazuje na liczbę protonów i neutronów w jądrze atomu pierwiastka oraz liczbę elektronów w powłoce elektronowej.

Przynależność pierwiastka do określonego okresu układu okresowego wskazuje na liczbę warstw powłoki elektronowej atomu.

Tam, gdzie w układzie okresowym umieszcza się teraz „gazy szlachetne” – hel, neon, argon i inne, Morozow miał liczby 4, 20, 40 itd., pokazujące masy atomowe brakujących pierwiastków. Wszystkie te pierwiastki chemiczne Morozow wyodrębnił w odrębną, zerową grupę.

Przewidywania rosyjskich naukowców potwierdziły prace angielskich naukowców Rayleigha i Ramseya, którzy odkryli gazy obojętne.

Wielkość rosyjskiego geniuszu – Mendelejewa jest niezaprzeczalna. Ale wciąż byli ludzie, którzy próbowali odebrać Mendelejewowi prawo do miana autora prawa okresowego. Mendelejew włączył się w walkę o pierwszeństwo Rosji w odkryciu prawa okresowego.

„Stwierdzenie prawa” – pisał – „jest możliwe jedynie poprzez wyprowadzenie z niego konsekwencji, co bez niego byłoby niemożliwe i nieoczekiwane, oraz uzasadnienie tych konsekwencji w weryfikacji eksperymentalnej. Dlatego ja, widząc prawo okresowości, ja (1869-1871) wyciągnąłem z niego takie logiczne konsekwencje, które mogłyby wykazać, czy jest ono prawdziwe, czy nie... Bez takiej metody sprawdzania ani jedno prawo natury można ustalić. Ani Chancourtois, któremu Francuzi przypisują prawo do odkrycia prawa okresowości, ani Newlands, którego wysunęli Brytyjczycy, ani L. Meyer, przez innych cytowany jako twórca prawa okresowości, nie zaryzykowali przewidzenia właściwości nieodkrytych pierwiastków , zmieniając „przyjęte masy atomów” i w ogóle obliczając prawo okresowości, nowe, ściśle ustalone prawo natury, zdolne objąć fakty dotychczas nieuogólnione, tak jak to robiłem od samego początku.

Uprzedzając późniejsze odkrycia nauk przyrodniczych, genialny twórca prawa okresowości przewidział, że atom jest niepodzielny jedynie środkami chemicznymi.

Za pomocą prawa Mendelejewa rosyjscy naukowcy B. N. Cziczerin i N. A. Morozow (ich prace omówiono poniżej) zaproponowali, w oparciu o zasady spekulatywne, pierwszy model atomu, w którym jest on przedstawiony jako układ ciał przypominających Układ Słoneczny. Późniejsze badania eksperymentalne i obliczenia matematyczne wykazały, że takie porównanie ma pewne podstawy.

Prawo Mendelejewa jest potężnym narzędziem do zrozumienia natury i jej praw. Cały dalszy rozwój chemii i fizyki przebiegał w bezpośrednim związku z prawem Mendelejewa i od niego zależnym. Wszystkie odkrycia w tych naukach zostały oświetlone przez jego prawo. Za pomocą tego prawa pokazano teoretyczne znaczenie odkryć. Jednocześnie każde takie odkrycie prowadziło do doprecyzowania i rozszerzenia prawa, nie naruszając jego podstawowych założeń.

Kierując się prawem okresowym, nauka określiła strukturę atomów wszystkich pierwiastków, które, jak ustalono, składają się z powłoki elektronowej i jądra.

Liczba elektronów wzrasta od jednego w atomie wodoru do 101 w atomie mendelejewa, niedawno odkrytym i nazwanym na cześć odkrywcy prawa okresowości; liczba ta jest w pełni zgodna z liczbą porządkową pierwiastka w układzie okresowym. Ładunek jądra jest równy sumie ładunków elektronów. Dodatni ładunek jądra, równoważący elektrony ujemne, rośnie od 1 do 101. Dodatni ładunek jądra jest główną właściwością atomu, nadającą mu indywidualność chemiczną, ponieważ liczba elektronów zależy od dodatniego ładunku jądra .

Jądro również okazuje się złożone: składa się z protonów i neutronów. To jest większość atomu; Masa elektronu nie jest brana pod uwagę, ponieważ jest 1836,5 razy mniejsza niż masa protonu.

Wszystkie atomy mają te same elektrony, ale są one rozmieszczone wokół jądra w różnych warstwach. Liczba tych warstw odsłania najgłębsze znaczenie okresów, na jakie podzielone są wszystkie elementy systemu Mendelejewa. Każdy okres różni się od drugiego obecnością dodatkowej warstwy elektronowej w atomach swoich pierwiastków.

Zależy od budowy powłoki elektronowej Właściwości chemiczne atom, od reakcje chemiczne związane z wymianą elektronów zewnętrznych. Poza tym liczba właściwości fizyczne- przewodnictwo elektryczne i cieplne, a także właściwości optyczne są również powiązane z elektronami.

Nowoczesna nauka coraz szerzej odsłania znaczenie genialnej twórczości Mendelejewa.

Prawo okresowe wskazał na podobieństwo właściwości chemicznych pierwiastków znajdujących się w tej samej grupie, czyli w tej samej pionowej kolumnie tabeli.

Teraz jest to doskonale wyjaśnione przez strukturę powłoki elektronowej atomu. Elementy tej samej grupy mają ten sam numer elektrony w warstwie zewnętrznej: pierwiastki pierwszej grupy - lit, sód, potas i inne - mają po jednym elektronie w warstwie zewnętrznej; pierwiastki drugiej grupy - beryl, magnez, wapń i inne - po dwa elektrony; elementy trzeciej grupy - po trzy i wreszcie elementy grupy zerowej: hel - dwa, neon, krypton i inne - po osiem elektronów. Jest to maksymalna możliwa liczba elektronów w warstwie zewnętrznej i zapewnia tym atomom całkowitą bezwładność: w normalnych warunkach nie wchodzą one w związki chemiczne.

Izotopy.

Współczesna nauka pokazała, że ​​masa atomów tego samego pierwiastka może nie być taka sama – to zależy od różne ilości neutronów w jądrze atomowym danego pierwiastka chemicznego. Dlatego w jednej komórce układu okresowego nie ma jednego rodzaju atomu, ale kilka. Takie atomy nazywane są izotopami (w tłumaczeniu z języka greckiego „izotop” oznacza „zajmowanie tego samego miejsca”). Pierwiastek chemiczny cyna składa się na przykład z 12 odmian o niezwykle podobnych właściwościach, ale o różnych masach atomowych: średnia masa atomowa cyny wynosi 118,7.

Prawie wszystkie pierwiastki mają izotopy.

Do tej pory odkryto 300 naturalnych izotopów, około 800 uzyskano sztucznie, ale wszystkie z nich naturalnie znajdują się w 101 komórkach układu okresowego.

Wszystkie te odkrycia, powołane do życia przez prawo Mendelejewa, podkreślają geniusz rosyjskiego naukowca, który odkrył podstawowe prawo przyroda nieożywiona, co jednak ma ogromne znaczenie także dla świata organicznego.

Sztuczna produkcja nowych pierwiastków chemicznych, które nie występują w przyrodzie.

Naukowcy korzystają obecnie z systemu Mendelejewa zarówno przy rozszczepianiu atomów, jak i przy tworzeniu nowych pierwiastków.

Tym prawem atomowym kierują się chemicy, fizycy, geolodzy, agronomowie, budowniczowie, mechanicy, elektrycy i astronomowie.

Spektroskop pokazał, że pierwiastki występujące na Ziemi występują także na innych planetach. Zachodzące tu przemiany chemiczne mogą zachodzić także w innych częściach wszechświata.

Współczesna nauka wkroczyła w głąb atomu. Narodziła się nowa nauka - fizyka jądrowa. Wpływając na jądro atomowe, naukowcy przekształcają obecnie niektóre pierwiastki w inne, syntetyzując je skorupa Ziemska obecnie nie znaleziono. Nowe, sztucznie wytworzone pierwiastki obejmują grupę pierwiastków chemicznych sauranowych. Współczesna nauka otworzyła drogę do wykorzystania energii wewnątrzjądrowej. Wszystkie te odkrycia są nierozerwalnie związane z prawem Mendelejewa.

LEKCJA 5 10. klasa(pierwszy rok studiów)

Prawo okresowe i układ pierwiastków chemicznych według planu D.I.Mendelejewa

1. Historia odkrycia prawa okresowego i układu pierwiastków chemicznych przez D.I. Mendelejewa.

2. Prawo okresowości sformułowane przez D.I. Mendelejewa.

3. Nowoczesne sformułowanie prawa okresowości.

4. Znaczenie prawa okresowego i układu pierwiastków chemicznych D.I. Mendelejewa.

5. Układ okresowy pierwiastków chemicznych jest graficznym odzwierciedleniem prawa okresowego. Budowa układu okresowego: okresy, grupy, podgrupy.

6. Zależność właściwości pierwiastków chemicznych od budowy ich atomów.

Za datę odkrycia jednego z najważniejszych praw chemii – prawa okresowości uważa się 1 marca (nowy styl) 1869 roku. W połowie XIX wieku. Znano 63 pierwiastki chemiczne i zaistniała potrzeba ich klasyfikacji. Próby takiej klasyfikacji podejmowało wielu naukowców (W. Odling i J. A. R. Newlands, J. B. A. Dumas i A. E. Chancourtois, I. V. Debereiner i L. Y. Meyer), ale dopiero D. I. Mendelejewowi udało się dostrzec pewien prawidłowość, układając elementy w sposób rosnący kolejności ich mas atomowych. Ten wzór ma charakter okresowy, dlatego Mendelejew sformułował odkryte przez siebie prawo w następujący sposób: właściwości pierwiastków, a także formy i właściwości ich związków są okresowo zależne od masy atomowej pierwiastka.

W systemie pierwiastków chemicznych zaproponowanym przez Mendelejewa istniało wiele sprzeczności, których sam autor prawa okresowego nie był w stanie wyeliminować (argon-potas, tellur-jod, kobalt-nikiel). Dopiero na początku XX wieku, po odkryciu budowy atomu, wyjaśniono fizyczne znaczenie prawa okresowości i pojawiło się jego współczesne sformułowanie: właściwości pierwiastków, a także formy i właściwości ich związków są okresowo zależne od wielkości ładunku jąder ich atomów.

Sformułowanie to potwierdza także obecność izotopów, których właściwości chemiczne są takie same, chociaż masy atomowe są różne.

Prawo okresowości jest jednym z podstawowych praw natury i najważniejszym prawem chemii. Wraz z odkryciem tego prawa rozpoczyna się współczesny etap rozwoju nauk chemicznych. Chociaż fizyczne znaczenie prawa okresowości stało się jasne dopiero po stworzeniu teorii budowy atomu, sama teoria rozwinęła się w oparciu o prawo okresowości i układ pierwiastków chemicznych. Prawo pomaga naukowcom tworzyć nowe pierwiastki chemiczne i nowe związki pierwiastków oraz uzyskiwać substancje o pożądanych właściwościach. Sam Mendelejew przewidział istnienie 12 pierwiastków, które nie były jeszcze wówczas odkryte, i określił ich położenie w układzie okresowym. Szczegółowo opisał właściwości trzech z tych pierwiastków i za życia naukowca odkryto te pierwiastki („ekabor” – gal, „ekaaluminium” – skand, „ekasilicon” – german). Ponadto prawo okresowości ma ogromne znaczenie filozoficzne, potwierdzając najogólniejsze prawa rozwoju przyrody.

Graficznym odzwierciedleniem prawa okresowości jest okresowy układ pierwiastków chemicznych Mendelejewa. Istnieje kilka form układu okresowego (krótki, długi, drabinkowy (zaproponowany przez N. Bohra), spiralny). W Rosji krótka forma jest najbardziej rozpowszechniona. Współczesny układ okresowy zawiera 110 odkrytych do tej pory pierwiastków chemicznych, z których każdy zajmuje określone miejsce i ma swój numer seryjny oraz nazwę. W tabeli wyróżniono rzędy poziome – kropki (1–3 – małe, składające się z jednego rzędu; 4–6 – duże, składające się z dwóch rzędów; 7. kropka – niepełne). Oprócz okresów istnieją pionowe rzędy - grupy, z których każda jest podzielona na dwie podgrupy (główna - a i drugorzędna - b). Podgrupy boczne zawierają pierwiastki tylko o dużych okresach, z których wszystkie wykazują właściwości metaliczne. Pierwiastki tej samej podgrupy mają tę samą strukturę zewnętrznych powłok elektronowych, co decyduje o ich podobnych właściwościach chemicznych.

Okres jest ciągiem elementów (od metal alkaliczny do gazu obojętnego), którego atomy mają tę samą liczbę poziomów energii równą liczbie okresu.

Główna podgrupa to pionowy rząd pierwiastków, których atomy mają tę samą liczbę elektronów na swoim zewnętrznym poziomie energii. Liczba ta jest równa numerowi grupy (z wyjątkiem wodoru i helu).

Wszystkie pierwiastki układu okresowego są podzielone na 4 rodziny elektronów ( S-, P-, D-,F-elements) w zależności od tego, który podpoziom atomu pierwiastka jest wypełniony jako ostatni.

Podgrupa boczna- to jest rząd pionowy D-pierwiastki posiadające tę samą całkowitą liczbę elektronów na D-podpoziom warstwy przedzewnętrznej i S-podpoziom warstwy zewnętrznej. Liczba ta jest zwykle równa numerowi grupy.

Najważniejszymi właściwościami pierwiastków chemicznych są metaliczność i niemetaliczność.

Metaliczność to zdolność atomów pierwiastka chemicznego do oddawania elektronów. Ilościową cechą metaliczności jest energia jonizacji.

Energia jonizacji atomu to ilość energii potrzebna do usunięcia elektronu z atomu pierwiastka, czyli przekształcenia atomu w kation. Im niższa energia jonizacji, tym łatwiej atom oddaje elektron, tym silniejsze są właściwości metaliczne pierwiastka.

Niemetaliczność to zdolność atomów pierwiastka chemicznego do pozyskiwania elektronów. Ilościową cechą niemetaliczności jest powinowactwo elektronowe.

Powinowactwo elektronowe to energia uwalniana, gdy elektron przyłącza się do neutralnego atomu, tj. gdy atom przekształca się w anion. Im większe powinowactwo elektronowe, tym łatwiej atom przyłącza elektron i tym silniejsze są niemetaliczne właściwości pierwiastka.

Uniwersalną cechą metaliczności i niemetaliczności jest elektroujemność (EO) pierwiastka.

EO pierwiastka charakteryzuje zdolność jego atomów do przyciągania elektronów, które biorą udział w tworzeniu wiązań chemicznych z innymi atomami w cząsteczce.

Im wyższa metaliczność, tym niższy EO.

Im większa niemetaliczność, tym większy EO.

Przy określaniu względnych wartości EO w skali Paulinga EO atomu litu przyjmuje się jako jeden (EO(Li) = 1); najbardziej elektroujemnym pierwiastkiem jest fluor (EO(F) = 4).

W krótkich okresach od metalu alkalicznego do gazu obojętnego:

Zwiększa się ładunek jąder atomowych;

Liczba poziomów energii nie zmienia się;

Liczba elektronów na poziomie zewnętrznym wzrasta z 1 do 8;

Promień atomów maleje;

Zwiększa się siła wiązania między elektronami warstwy zewnętrznej a rdzeniem;

Zwiększa się energia jonizacji;

Zwiększa się powinowactwo elektronów;

wzrasta EO;

Metaliczność pierwiastków maleje;

Zwiększa się niemetaliczność pierwiastków.

Wszystko D-pierwiastki danego okresu mają podobne właściwości - wszystkie są metalami, mają nieco inne promienie atomowe i wartości EO, ponieważ zawierają taką samą liczbę elektronów na poziomie zewnętrznym (np. w 4. okresie - z wyjątkiem Cr i Cu).

W głównych podgrupach od góry do dołu:

Zwiększa się liczba poziomów energii w atomie;

Liczba elektronów na poziomie zewnętrznym jest taka sama;

Promień atomów wzrasta;

Siła wiązania między elektronami poziomu zewnętrznego a jądrem maleje;

Energia jonizacji maleje;

Powinowactwo elektronów maleje;

EO maleje;

Metaliczność pierwiastków wzrasta;

Zmniejsza się niemetaliczność pierwiastków.

Okresowe prawo Dmitrija Iwanowicza Mendelejewa jest jednym z podstawowych praw natury, które łączy zależność właściwości pierwiastków chemicznych i proste substancje z ich masami atomowymi. Obecnie prawo zostało udoskonalone, a zależność właściwości wyjaśniono ładunkiem jądra atomowego.

Prawo to odkrył rosyjski naukowiec w 1869 roku. Mendelejew przedstawił to społeczności naukowej w raporcie na kongres Rosyjskiego Towarzystwa Chemicznego (raport sporządził inny naukowiec, ponieważ Mendelejew został zmuszony do pilnego wyjazdu na polecenie Wolnego Towarzystwa Ekonomicznego w Petersburgu). W tym samym roku ukazał się podręcznik „Podstawy chemii”, napisany przez Dmitrija Iwanowicza dla studentów. Naukowiec opisał w nim właściwości popularnych związków, a także próbował zapewnić logiczne usystematyzowanie pierwiastków chemicznych. Zaprezentowano także po raz pierwszy tablicę z elementami ułożonymi okresowo, jako graficzną interpretację prawa okresowości. Przez wszystkie kolejne lata Mendelejew udoskonalał swój stół, na przykład dodał kolumnę gazów obojętnych, którą odkryto 25 lat później.

Społeczność naukowa nie od razu zaakceptowała idee wielkiego rosyjskiego chemika, nawet w Rosji. Jednak po odkryciu trzech nowych pierwiastków (galu w 1875 r., skandu w 1879 r. i germanu w 1886 r.), przewidywanych i opisanych przez Mendelejewa w jego słynnym raporcie, uznano prawo okresowości.

• Jest uniwersalnym prawem natury.
• Tabela, która graficznie przedstawia prawo, zawiera nie tylko wszystkie znane elementy, ale także te, które wciąż są odkrywane.
• Wszystkie nowe odkrycia nie wpłynęły na znaczenie prawa i stołu. Stół jest udoskonalany i zmieniany, ale jego istota pozostała niezmieniona.
• Umożliwiło wyjaśnienie mas atomowych i innych cech niektórych pierwiastków oraz przewidzenie istnienia nowych pierwiastków.
• Chemicy otrzymali rzetelną wskazówkę, jak i gdzie szukać nowych pierwiastków. Ponadto prawo pozwala z dużym prawdopodobieństwem określić z góry właściwości nieodkrytych jeszcze elementów.
• Odegrał ogromną rolę w rozwoju chemia nieorganiczna w 19-stym wieku.

Historia odkryć

Jeść piękna legendaże Mendelejew widział we śnie swój stół, obudził się rano i zapisał to. W rzeczywistości jest to tylko mit. Sam naukowiec wielokrotnie powtarzał, że 20 lat swojego życia poświęcił stworzeniu i udoskonaleniu układu okresowego pierwiastków.

Wszystko zaczęło się od tego, że Dmitrij Iwanowicz postanowił napisać podręcznik chemii nieorganicznej dla studentów, w którym planował usystematyzować całą znaną wówczas wiedzę. I oczywiście oparł się na osiągnięciach i odkryciach swoich poprzedników. Po raz pierwszy uwagę na związek między masami atomowymi a właściwościami pierwiastków zwrócił niemiecki chemik Döbereiner, który próbował podzielić znane mu pierwiastki na triady o podobnych właściwościach i masach, które spełniają pewną regułę. W każdej trójce środkowy element miał wagę bliską średniej arytmetycznej dwóch zewnętrznych elementów. W ten sposób naukowiec był w stanie utworzyć pięć grup, na przykład Li-Na-K; Cl-Br-I. Ale to nie były wszystkie znane elementy. Poza tym te trzy pierwiastki wyraźnie nie wyczerpują listy pierwiastków o podobnych właściwościach. Próby znalezienia ogólny wzór podjęli później Niemcy Gmelin i von Pettenkofer, Francuzi J. Dumas i de Chancourtois oraz Anglicy Newlands i Odling. Najdalej posunął się niemiecki naukowiec Meyer, który w 1864 roku sporządził tablicę bardzo podobną do układu okresowego, tyle że zawierała ona tylko 28 pierwiastków, podczas gdy znanych było już 63.

W przeciwieństwie do swoich poprzedników Mendelejew odniósł sukces sporządź tabelę zawierającą wszystkie znane elementy ułożone według określonego systemu. Jednocześnie pozostawił niektóre komórki puste, obliczając w przybliżeniu masy atomowe niektórych pierwiastków i opisując ich właściwości. Ponadto rosyjski naukowiec miał odwagę i przezorność oznajmić, że odkryte przez niego prawo jest uniwersalnym prawem natury i nazwał je „prawem okresowym”. Powiedziawszy „a”, poszedł dalej i poprawił masy atomowe pierwiastków, które nie zmieściły się w tabeli. Po bliższym przyjrzeniu się okazało się, że jego poprawki były trafne, a odkrycie opisanych przez niego hipotetycznych elementów stało się ostatecznym potwierdzeniem prawdziwości nowego prawa: praktyka potwierdziła słuszność teorii.

Okresowe prawo pierwiastków chemicznych jest podstawowym prawem natury, które ustala okresowość zmian właściwości pierwiastków chemicznych w miarę wzrostu ładunków jąder ich atomów. Za datę odkrycia prawa uważa się 1 marca (17 lutego, stary styl) 1869 r., kiedy D. I. Mendelejew zakończył opracowywanie „Doświadczenia układu pierwiastków na podstawie ich masy atomowej i podobieństwa chemicznego”. Naukowiec po raz pierwszy użył terminu „prawo okresowości” („prawo okresowości”) pod koniec 1870 r. Według Mendelejewa „trzy rodzaje danych” przyczyniły się do odkrycia prawa okresowości. Po pierwsze, dostępność jest wystarczająca duża liczba znane pierwiastki (63); po drugie, zadowalająca znajomość właściwości większości z nich; po trzecie, fakt, że masy atomowe wielu pierwiastków zostały określone z dużą dokładnością, dzięki czemu pierwiastki chemiczne można było ułożyć w naturalny szereg zgodnie ze wzrostem ich mas atomowych. Mendelejew uważał, że decydującym warunkiem odkrycia prawa jest porównanie wszystkich pierwiastków według ich mas atomowych (wcześniej porównywano tylko pierwiastki podobne chemicznie).

Klasyczne sformułowanie prawa okresowości, podane przez Mendelejewa w lipcu 1871 r., głosiło: „Właściwości pierwiastków, a zatem właściwości prostych i złożonych ciał, które tworzą, są okresowo zależne od ich masy atomowej”. To sformułowanie obowiązywało przez ponad 40 lat, ale prawo okresowe pozostało jedynie stwierdzeniem faktów i nie miało podstaw fizycznych. Stało się to możliwe dopiero w połowie lat 1910-tych, kiedy opracowano nuklearny, planetarny model atomu (patrz Atom) i ustalono, że numer seryjny pierwiastka w układzie okresowym jest liczbowo równy ładunkowi jądra jego atom. W rezultacie możliwe stało się fizyczne sformułowanie prawa okresowego: „Właściwości pierwiastków i proste i substancje złożone są okresowo zależne od ładunków jądrowych (Z) swoich atomów.” Jest nadal szeroko stosowany. Istotę prawa okresowości można wyrazić innymi słowami: „Konfiguracje zewnętrznych powłok elektronowych atomów powtarzają się okresowo wraz ze wzrostem Z”; Jest to swego rodzaju „elektroniczne” formułowanie prawa.

Istotną cechą prawa okresowego jest to, że w przeciwieństwie do innych podstawowych praw natury (na przykład prawa uniwersalna grawitacja lub prawo równoważności masy i energii), nie ma ono wyrażenia ilościowego, to znaczy nie można go zapisać w postaci żadnego wzoru lub równania matematycznego. Tymczasem sam Mendelejew i inni naukowcy próbowali znaleźć matematyczny wyraz tego prawa. W formie wzorów i równań można ilościowo wyrazić różne wzorce konstruowania konfiguracji elektronicznych atomów w zależności od wartości głównej i orbitalnej liczby kwantowej. Jeśli chodzi o prawo okresowości, ma ono wyraźne odzwierciedlenie graficzne w postaci okresowego układu pierwiastków chemicznych, reprezentowanych głównie różne rodzaje tabele (patrz wkładka).

Prawo okresowości jest prawem uniwersalnym dla całego Wszechświata, objawiającym się wszędzie tam, gdzie istnieją struktury materialne typu atomowego. Jednak nie tylko konfiguracje atomów zmieniają się okresowo wraz ze wzrostem Z. Okazało się, że budowa i właściwości jąder atomowych także ulegają okresowym zmianom, chociaż sam charakter tej okresowej zmiany jest tu znacznie bardziej skomplikowany niż w przypadku atomów: w jądrach dochodzi do regularnego tworzenia się powłok protonowych i neutronowych. Jądra, w których te powłoki są wypełnione (zawierają 2, 8, 20, 50, 82, 126 protonów lub neutronów) nazywane są „magicznymi” i uważane są za swego rodzaju granice okresów układu okresowego jąder atomowych.

Tutaj czytelnik znajdzie informacje na temat jednego z najważniejszych praw, jakie kiedykolwiek odkrył człowiek w dziedzinie nauki - prawa okresowego Dmitrija Iwanowicza Mendelejewa. Zapoznasz się z jego znaczeniem i wpływem na chemię i zastanowisz się Postanowienia ogólne, charakterystyka i szczegóły prawa okresowego, historia odkryć i główne postanowienia.

Co to jest prawo okresowości

Prawo okresowe jest prawem naturalnym o fundamentalnym charakterze, które po raz pierwszy odkrył D.I. Mendelejew w 1869 r., a samo odkrycie nastąpiło poprzez porównanie właściwości niektórych pierwiastków chemicznych i znanych wówczas wartości mas atomowych.

Mendelejew argumentował, że zgodnie ze swoim prawem ciała proste i złożone oraz różne związki pierwiastków zależą od ich okresowej zależności od typu i masy atomu.

Prawo okresowości jest jedyne w swoim rodzaju, a wynika to z faktu, że nie jest wyrażone za pomocą równań matematycznych, w przeciwieństwie do innych podstawowych praw natury i wszechświata. Graficznie znajduje to swój wyraz w układzie okresowym pierwiastków chemicznych.

Historia odkryć

Odkrycie prawa okresowości nastąpiło w 1869 roku, ale próby usystematyzowania wszystkich znanych x-tych pierwiastków rozpoczęły się znacznie wcześniej.

Pierwszą próbę stworzenia takiego układu podjął I. V. Debereiner w 1829 r. Wszystkie znane mu pierwiastki chemiczne sklasyfikował w triady, powiązane ze sobą bliskością połowy sumy mas atomowych wchodzących w skład tej grupy trzech składników . Próbę stworzenia unikalnej tabeli klasyfikacji pierwiastków za Debereinerem podjął A. de Chancourtois, nazwał swój system „spiralą ziemską”, a od jego nazwiska oktawę Newlands opracował John Newlands. W 1864 roku niemal jednocześnie William Olding i Lothar Meyer opublikowali tabele tworzone niezależnie od siebie.

Ustawa okresowa została przedstawiona społeczności naukowej do recenzji 8 marca 1869 r., a stało się to podczas posiedzenia Towarzystwa Rosyjskiego. Dmitrij Iwanowicz Mendelejew ogłosił swoje odkrycie na oczach wszystkich i w tym samym roku ukazał się podręcznik Mendelejewa „Podstawy chemii”, w którym po raz pierwszy pokazano stworzony przez niego układ okresowy. Rok później, w 1870 r., napisał artykuł i przedłożył go Rosyjskiemu Towarzystwu Chemicznemu, gdzie po raz pierwszy zastosowano pojęcie prawa okresowości. W 1871 roku Mendelejew wyczerpująco opisał swoją koncepcję w swoim słynnym artykule na temat okresowego prawa pierwiastków chemicznych.

Nieoceniony wkład w rozwój chemii

Znaczenie prawa okresowego jest niezwykle duże społeczność naukowa na całym świecie. Wynika to z faktu, że jego odkrycie dało potężny impuls rozwojowi zarówno chemii, jak i innych nauk przyrodniczych, na przykład fizyki i biologii. Związek między pierwiastkami a ich jakościowymi właściwościami chemicznymi i fizycznymi był otwarty, umożliwiło to także zrozumienie istoty budowy wszystkich pierwiastków według jednej zasady i dało początek nowoczesnemu sformułowaniu pojęć o pierwiastkach chemicznych, konkretyzacji wiedzy. substancji o złożonej i prostej budowie.

Zastosowanie prawa okresowości pozwoliło rozwiązać problem prognozowania chemicznego i określić przyczynę zachowania znanych pierwiastków chemicznych. Dzięki temu samemu prawu możliwa stała się fizyka atomowa, w tym energia jądrowa. Nauki te umożliwiły z kolei poszerzenie horyzontów istoty tego prawa i pogłębienie jego zrozumienia.

Właściwości chemiczne pierwiastków układu okresowego

Zasadniczo pierwiastki chemiczne są ze sobą powiązane cechami właściwymi dla nich w stanie wolnego atomu lub jonu, solwatowanego lub uwodnionego, w prostej substancji oraz w formie, w jakiej mogą tworzyć się ich liczne związki. Jednak na te właściwości składają się zwykle dwa zjawiska: właściwości charakterystyczne dla atomu w stanie wolnym i substancja prosta. Rodzajów nieruchomości tego typu jest wiele, ale najważniejsze to:

1. Jonizacja atomowa i jej energia w zależności od położenia pierwiastka w tabeli, jego liczby porządkowej.
2. Powinowactwo energetyczne atomu i elektronu, które podobnie jak jonizacja atomowa zależy od położenia pierwiastka w układzie okresowym.
3. Elektroujemność atomu, która nie ma stałej wartości, ale może się zmieniać w zależności od różnych czynników.
4. Promienie atomów i jonów - tutaj z reguły wykorzystuje się dane empiryczne, co wiąże się z falową naturą elektronów w stanie ruchu.
5. Atomizacja substancji prostych - opis zdolności reaktywnych pierwiastka.
6. Stany utlenienia są cechą formalną, ale pojawiają się jako jedna z najważniejsze cechy element.
7. Potencjał utleniający dla substancji prostych jest miarą i wskazaniem potencjału substancji do działania w roztworach wodnych, a także poziomu przejawiania się właściwości redoks.

Okresowość elementów typu wewnętrznego i wtórnego

Prawo okresowości pozwala zrozumieć inny ważny składnik przyrody - okresowość wewnętrzną i wtórną. Wyżej wymienione obszary badania właściwości atomów są w rzeczywistości znacznie bardziej złożone, niż mogłoby się wydawać. Wynika to z faktu, że elementy s, p, d tabeli zmieniają swoje cechy jakościowe w zależności od położenia w okresie (okresowość wewnętrzna) i grupie (okresowość wtórna). Na przykład, proces wewnętrzny Przejściu elementu s z pierwszej grupy do ósmej do elementu p towarzyszą minimalne i maksymalne punkty na krzywej linii energetycznej zjonizowanego atomu. Zjawisko to ukazuje wewnętrzną niestabilność okresowości zmian właściwości atomu w zależności od jego położenia w okresie.

Wyniki

Teraz czytelnik ma jasne zrozumienie i definicję, czym jest okresowe prawo Mendelejewa, jest świadomy jego znaczenia dla człowieka i rozwoju różnych nauk oraz ma pojęcie o jego nowoczesne przepisy i historia odkryć.