Die Geschichte der Entdeckung des Periodengesetzes und des Periodensystems der chemischen Elemente. Entdeckung des periodischen Gesetzes der chemischen Elemente durch D.I.

2.2. Geschichte der Entstehung des Periodensystems.

Im Winter 1867/68 begann Mendeleev mit dem Schreiben des Lehrbuchs „Grundlagen der Chemie“ und stieß sofort auf Schwierigkeiten, das Faktenmaterial zu systematisieren. Als er Mitte Februar 1869 über die Struktur des Lehrbuchs nachdachte, kam er allmählich zu dem Schluss, dass die Eigenschaften einfacher Substanzen (und dies ist die Existenzform chemischer Elemente im freien Zustand) und die Atommassen der Elemente miteinander verbunden sind ein bestimmtes Muster.

Mendelejew wusste nicht viel über die Versuche seiner Vorgänger, chemische Elemente in der Reihenfolge zunehmender Atommassen anzuordnen, und über die Vorfälle, die sich in diesem Fall ereigneten. Beispielsweise hatte er fast keine Informationen über die Arbeit von Chancourtois, Newlands und Meyer.

Die entscheidende Phase seiner Gedanken kam am 1. März 1869 (14. Februar, alter Stil). Einen Tag zuvor hatte Mendeleev einen Antrag auf Urlaub für zehn Tage gestellt, um Artel-Käsereien in der Provinz Twer zu untersuchen: Er erhielt einen Brief mit Empfehlungen für das Studium der Käseproduktion von A. I. Khodnev, einem der Führer der Free Economic Society.

In St. Petersburg war es an diesem Tag bewölkt und frostig. Die Bäume im Universitätsgarten, auf den die Fenster von Mendelejews Wohnung blickten, knarrten im Wind. Noch im Bett trank Dmitri Iwanowitsch einen Becher warme Milch, stand dann auf, wusch sich das Gesicht und ging zum Frühstück. Er war in einer wunderbaren Stimmung.

Beim Frühstück hatte Mendelejew eine unerwartete Idee: die ähnlichen Atommassen verschiedener chemischer Elemente und ihre chemischen Eigenschaften zu vergleichen. Ohne lange nachzudenken, notierte er auf der Rückseite von Chodnews Brief die Symbole für Chlor Cl und Kalium K mit ziemlich nahe beieinander liegenden Atommassen von 35,5 bzw. 39 (der Unterschied beträgt nur 3,5 Einheiten). Im selben Brief skizzierte Mendeleev Symbole anderer Elemente und suchte nach ähnlichen „paradoxen“ Paaren unter ihnen: Fluor F und Natrium Na, Brom Br und Rubidium Rb, Jod I und Cäsium Cs, bei denen der Massenunterschied von 4,0 auf 5,0 zunimmt , und dann bis 6.0. Mendelejew konnte damals nicht wissen, dass die „unbestimmte Zone“ zwischen offensichtlichen Nichtmetallen und Metallen Elemente enthielt – Edelgase, deren Entdeckung später das Periodensystem erheblich verändern würde.

Nach dem Frühstück schloss sich Mendelejew in seinem Büro ein. Er holte einen Stapel Visitenkarten vom Schreibtisch und begann, auf die Rückseite die Symbole der Elemente und ihre wichtigsten chemischen Eigenschaften zu schreiben. Nach einiger Zeit hörte die Familie das Geräusch aus dem Büro: „Oooh! Gehörnter. Wow, was für ein Gehörnter! Ich werde sie besiegen. Ich werde sie töten!“ Diese Ausrufe bedeuteten, dass Dmitri Iwanowitsch kreative Inspiration hatte. Mendeleev bewegte Karten von einer horizontalen Reihe zur anderen und orientierte sich dabei an den Werten der Atommasse und den Eigenschaften einfacher Substanzen, die aus Atomen desselben Elements gebildet wurden. Dabei kamen ihm erneut fundierte Kenntnisse der anorganischen Chemie zugute. Allmählich zeichnete sich die Form des zukünftigen Periodensystems der chemischen Elemente ab. Also legte er zunächst eine Karte mit dem Element Beryllium Be (Atommasse 14) neben eine Karte mit dem Element Aluminium Al (Atommasse 27,4), wobei er Beryllium nach damaliger Tradition mit einem Analogon von Aluminium verwechselte. Nach einem Vergleich der chemischen Eigenschaften entschied er jedoch, Beryllium dem Magnesium Mg vorzuziehen. Er bezweifelte den damals allgemein akzeptierten Wert der Atommasse von Beryllium, änderte ihn auf 9,4 und änderte die Formel von Berylliumoxid von Be 2 O 3 in BeO (wie Magnesiumoxid MgO). Der „korrigierte“ Wert der Atommasse von Beryllium wurde übrigens erst zehn Jahre später bestätigt. Bei anderen Gelegenheiten verhielt er sich genauso mutig.

Allmählich kam Dmitri Iwanowitsch zu dem endgültigen Schluss, dass Elemente, die in aufsteigender Reihenfolge ihrer Atommassen angeordnet sind, eine klare Periodizität ihrer physikalischen und chemischen Eigenschaften aufweisen. Den ganzen Tag über arbeitete Mendeleev am System der Elemente und unterbrach sich kurz, um mit seiner Tochter Olga zu spielen und zu Mittag und zu Abend zu essen.

Am Abend des 1. März 1869 schrieb er die von ihm zusammengestellte Tabelle völlig um und schickte sie unter dem Titel „Erfahrung eines Systems von Elementen aufgrund ihres Atomgewichts und ihrer chemischen Ähnlichkeit“ an die Druckerei, um Notizen für Schriftsetzer zu machen und das Datum „17. Februar 1869“ eingeben (das ist der alte Stil).

So wurde das Periodengesetz entdeckt, dessen moderne Formulierung wie folgt lautet: Die Eigenschaften einfacher Stoffe sowie die Formen und Eigenschaften von Verbindungen von Elementen hängen periodisch von der Ladung der Kerne ihrer Atome ab.

Mendeleev schickte gedruckte Blätter mit der Tabelle der Elemente an viele in- und ausländische Chemiker und verließ St. Petersburg erst danach, um Käsefabriken zu inspizieren.

Bevor er ging, gelang es ihm noch, N.A. Menshutkin, einem organischen Chemiker und zukünftigen Chemiehistoriker, das Manuskript des Artikels „Beziehung von Eigenschaften mit dem Atomgewicht von Elementen“ zu übergeben – zur Veröffentlichung im Journal der Russischen Chemischen Gesellschaft und für die Kommunikation auf der bevorstehenden Vereinsversammlung.

Am 18. März 1869 verfasste Menshutkin, der damals Angestellter des Unternehmens war, im Namen Mendelejews einen kurzen Bericht über das Periodengesetz. Der Bericht erregte zunächst keine große Aufmerksamkeit unter Chemikern, und der Präsident der Russischen Chemischen Gesellschaft, Akademiker Nikolai Zinin (1812-1880), erklärte, dass Mendelejew nicht das tue, was ein echter Forscher tun sollte. Zwar änderte Zinin zwei Jahre später, nachdem er Dmitri Iwanowitschs Artikel „Das natürliche System der Elemente und seine Anwendung zur Angabe der Eigenschaften einiger Elemente“ gelesen hatte, seine Meinung und schrieb an Mendelejew: „Sehr, sehr gute, sehr ausgezeichnete Verbindungen, sogar lustig.“ zum Lesen, Gott schenke Ihnen viel Glück bei der experimentellen Bestätigung Ihrer Schlussfolgerungen. Ihr aufrichtig ergebener und zutiefst respektvoller N. Zinin.“ Mendelejew ordnete nicht alle Elemente in der Reihenfolge zunehmender Atommassen an; in manchen Fällen orientierte er sich eher an der Ähnlichkeit chemischer Eigenschaften. Somit ist die Atommasse von Kobalt Co größer als die von Nickel Ni, und Tellur Te ist ebenfalls größer als die von Jod I, aber Mendelejew ordnete sie in der Reihenfolge Co – Ni, Te – I und nicht umgekehrt. Andernfalls würde Tellur in die Halogengruppe fallen und Jod würde ein Verwandter von Selen Se werden.

An meine Frau und meine Kinder. Oder vielleicht wusste er, dass er im Sterben lag, wollte aber die Familie, die er herzlich und zärtlich liebte, nicht im Voraus stören und beunruhigen.“ Um 5:20 Uhr Am 20. Januar 1907 starb Dmitri Iwanowitsch Mendelejew. Er wurde auf dem Wolkowskoje-Friedhof in St. Petersburg unweit der Gräber seiner Mutter und seines Sohnes Wladimir beigesetzt. Im Jahr 1911 wurde auf Initiative fortgeschrittener russischer Wissenschaftler das D.I.-Museum gegründet. Mendelejew, wo...

Moskauer U-Bahn-Station, Forschungsschiff für ozeanographische Forschung, 101. chemisches Element und Mineral – Mendeleevit. Russischsprachige Wissenschaftler und Witzbolde fragen manchmal: „Ist Dmitri Iwanowitsch Mendelejew nicht ein Jude, das ist ein sehr seltsamer Nachname, kommt er nicht vom Nachnamen „Mendel“?“ Die Antwort auf diese Frage ist äußerst einfach: „Alle vier Söhne von Pavel Maksimovich Sokolov, ...

Die Lyzeumsprüfung, bei der der alte Derzhavin den jungen Puschkin segnete. Die Rolle des Messgeräts spielte zufällig der Akademiemitglied Yu.F. Fritzsche, ein berühmter Spezialist für organische Chemie. Die Dissertation des Kandidaten D. I. Mendeleev schloss 1855 das Pädagogische Hauptinstitut ab. Seine Dissertation „Isomorphismus im Zusammenhang mit anderen Beziehungen der Kristallform zur Zusammensetzung“ wurde seine erste große wissenschaftliche...

Hauptsächlich beschäftigte er sich mit der Frage der Kapillarität und Oberflächenspannung von Flüssigkeiten und verbrachte seine Freizeit im Kreis junger russischer Wissenschaftler: S.P. Botkina, I.M. Sechenova, I.A. Vyshnegradsky, A.P. Borodin und andere. 1861 kehrte Mendeleev nach St. Petersburg zurück, wo er an der Universität wieder Vorlesungen über organische Chemie hielt und ein für die damalige Zeit bemerkenswertes Lehrbuch veröffentlichte: „Organische Chemie“, in...

Im Buch des bekannten sowjetischen Chemiehistorikers N.F. Figurovsky „Essay über die allgemeine Geschichte der Chemie. Die Entwicklung der klassischen Chemie im 19. Jahrhundert“ (M., Nauka, 1979). Die Hauptzeiträume der Entdeckung von 63 chemischen Elementen werden von der Antike bis 1869 angegeben – dem Jahr der Einführung des Periodengesetzes durch Dmitri Iwanowitsch Mendelejew (1834–1907):

1. Die älteste Periode (vom 5. Jahrtausend v. Chr. bis 1200 n. Chr.).

Dieser lange Zeitraum geht auf die Bekanntschaft des Menschen mit den sieben Metallen der Antike zurück: Gold, Silber, Kupfer, Blei, Zinn, Eisen und Quecksilber. Neben diesen elementaren Stoffen waren in der Antike auch Schwefel und Kohlenstoff bekannt, die in freier Form in der Natur vorkommen.

2. Alchemistische Periode.

In dieser Zeit (von 1200 bis 1600) wurde die Existenz mehrerer Elemente nachgewiesen, die entweder im Zuge der alchemistischen Suche nach Möglichkeiten zur Umwandlung von Metallen oder im Prozess der Metallproduktion und -verarbeitung verschiedener Erze durch handwerkliche Metallurgen isoliert wurden. Dazu gehören Arsen, Antimon, Wismut, Zink, Phosphor.

3. Die Zeit der Entstehung und Entwicklung der technischen Chemie (Ende des 17. Jahrhunderts - 1751).

Zu dieser Zeit wurde als Ergebnis der praktischen Untersuchung der Eigenschaften verschiedener Metallerze und der Überwindung der Schwierigkeiten, die bei der Isolierung von Metallen auftraten, sowie durch Entdeckungen bei mineralogischen Expeditionen die Existenz von Platin, Kobalt und Nickel nachgewiesen.

4. Die erste Stufe der chemisch-analytischen Periode in der Entwicklung der Chemie (1760-1805). In dieser Zeit wurden mithilfe qualitativer und gravimetrischer quantitativer Analysen eine Reihe von Elementen entdeckt, einige davon nur in Form von „Erden“: Magnesium, Kalzium (zur Unterscheidung zwischen Kalk und Magnesia), Mangan, Barium ( Baryt), Molybdän, Wolfram, Tellur, Uran (Oxid), Zirkonium (Erde), Strontium (Erde), Titan (Oxid), Chrom, Beryllium (Oxid), Yttrium (Erde), Tantal (Erde), Cer (Erde) , Fluor (Flusssäure), Palladium, Rhodium, Osmium und Iridium.

5. Stufe der pneumatischen Chemie. Zu dieser Zeit (1760–1780) wurden die gasförmigen Elemente entdeckt – Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff und Chlor (letzteres galt bis 1809 als komplexe Substanz – oxidierte Salzsäure).

6. Das Stadium der Gewinnung freier Elemente durch Elektrolyse (G. Davy, 1807-1808) und chemisch: Kalium, Natrium, Calcium, Strontium, Barium und Magnesium. Sie alle waren jedoch früher in Form von „feuerfesten“ (Laugen-)Alkalien und Erdalkalien bzw. Weichalkalien bekannt.

7. Die zweite Stufe der chemisch-analytischen Periode in der Entwicklung der Chemie (1805-1850). Zu diesem Zeitpunkt wurden aufgrund der Verbesserung der Methoden der quantitativen Analyse und der Entwicklung eines systematischen Verlaufs der qualitativen Analyse Bor, Lithium, Cadmium, Selen, Silizium, Brom, Aluminium, Jod, Thorium, Vanadium, Lanthan (Erde) gefunden. , Erbium (Erde), Terbium (Erde) wurden entdeckt, Ruthenium, Niob.

8. Die Zeit der Entdeckung von Elementen mittels Spektralanalyse, unmittelbar nach der Entwicklung und Einführung dieser Methode in die Praxis (1860-1863): Cäsium, Rubidium, Thallium und Indium.

Die erste „Tabelle der einfachen Körper“ in der Geschichte der Chemie wurde bekanntlich 1787 von A. Lavoisier zusammengestellt. Alle einfachen Stoffe wurden in vier Gruppen eingeteilt: „I. Einfache Stoffe, vertreten in allen drei Naturreichen, die.“ können als Elemente von Körpern betrachtet werden: 1) Licht, 2) Kalorien, 3) Sauerstoff, 4) Stickstoff, 5) Wasserstoff. II. Einfache nichtmetallische Substanzen, die oxidieren und Säuren ergeben: 1) Antimon, 2) Phosphor, 3 ) Kohle, 4) Mursäurerest, 5) Flusssäurerest, 6) Borsäurerest III. Einfache metallische Substanzen, die oxidiert werden und Säuren ergeben: 1) Antimon, 2) Silber, 3) Arsen, 4) Wismut, 5) Kobalt, 6) Kupfer, 7) Zinn, 8) Eisen, 9) Mangan, 10) Quecksilber, 11) Molybdän, 12) Nickel, 13) Gold, 14) Platin, 15) Blei, 16) Wolfram, 17) Zink IV . Einfache Stoffe, salzbildend und erdig: 1) Kalk (kalkhaltige Erde), 2) Magnesia (Magnesiumsulfatbasis), 3) Baryt (schwere Erde), 4) Tonerde (Ton, Alaunerde), 5) Kieselsäure (kieselsäurehaltig). Erde)."

Diese Tabelle bildete die Grundlage der von Lavoisier entwickelten chemischen Nomenklatur. D. Dalton führte in die Wissenschaft das wichtigste quantitative Merkmal von Atomen chemischer Elemente ein – das relative Gewicht von Atomen oder das Atomgewicht.

Bei der Suche nach Mustern in den Eigenschaften von Atomen chemischer Elemente haben Wissenschaftler zunächst auf die Art der Änderungen der Atomgewichte geachtet. 1815-1816 Der englische Chemiker W. Prout (1785-1850) veröffentlichte zwei anonyme Artikel in den Annals of Philosophy, in denen er die Idee zum Ausdruck brachte und begründete, dass die Atomgewichte aller chemischen Elemente ganze Zahlen sind (d. h. Vielfache des Atomgewichts von Wasserstoff, was wurde dann als gleich der Einheit angenommen): „Wenn die Ansichten, die wir zum Ausdruck bringen wollen, richtig sind, dann können wir fast davon ausgehen, dass die Urmaterie der Alten in Wasserstoff verkörpert war ...“ Prouts Hypothese war sehr verlockend und führte dazu, dass zahlreiche experimentelle Studien durchgeführt wurden, um die Atomgewichte chemischer Elemente möglichst genau zu bestimmen.

Im Jahr 1829 verglich der deutsche Chemiker I. Debereiner (1780-1849) die Atomgewichte ähnlicher chemischer Elemente: Lithium, Calcium, Chlor, Schwefel, Mangan, Natrium, Strontium, Brom, Selen, Chrom, Kalium, Barium, Jod, Tellur , Eisen fand heraus, dass das Atomgewicht des mittleren Elements gleich der Hälfte der Summe der Atomgewichte der äußersten Elemente ist. Die Suche nach neuen Triaden führte L. Gmelin (1788-1853) – den Autor des weltberühmten Nachschlagewerks zur Chemie – zur Aufstellung zahlreicher Gruppen ähnlicher Elemente und zur Schaffung ihrer einzigartigen Klassifikation.

In den 60er Jahren Im 19. Jahrhundert gingen Wissenschaftler dazu über, Gruppen chemisch ähnlicher Elemente selbst zu vergleichen. So ordnete der Professor der Pariser Bergbauschule A. Chancourtois (1820-1886) alle chemischen Elemente auf der Oberfläche des Zylinders in aufsteigender Reihenfolge ihres Atomgewichts an, um eine „Helixlinie“ zu bilden. Bei dieser Anordnung lagen ähnliche Elemente oft auf derselben vertikalen Linie. Im Jahr 1865 veröffentlichte der englische Chemiker D. Newlands (1838-1898) eine Tabelle mit 62 chemischen Elementen. Die Elemente wurden in der Reihenfolge steigender Atomgewichte angeordnet und nummeriert.

Newlands nutzte die Nummerierung, um zu betonen, dass sich alle sieben Elemente die Eigenschaften der chemischen Elemente wiederholen. Als Professor J. Foster 1866 Newlands' neuen Artikel in der London Chemical Society diskutierte (der zur Veröffentlichung nicht empfohlen wurde), fragte er sarkastisch: „Haben Sie versucht, die Elemente in alphabetischer Reihenfolge ihrer Namen anzuordnen, und sind Ihnen neue Muster aufgefallen?“ ?

Im Jahr 1868 schlug der englische Chemiker W. Olding (1829-1921) eine Tabelle vor, die nach Angaben des Autors eine natürliche Beziehung zwischen allen Elementen aufzeigte.

Im Jahr 1864 stellte der deutsche Professor L. Mayer (1830-1895) eine Tabelle mit 44 chemischen Elementen (von 63 bekannten) zusammen.

D. I. Mendeleev beurteilte diesen Zeitraum wie folgt: „Es gibt kein einziges allgemeines Naturgesetz, das sofort aufgestellt werden könnte; seiner Genehmigung gehen immer viele Vorahnungen voraus, und die Anerkennung des Gesetzes erfolgt nicht, wenn es in seiner ganzen Bedeutung vollständig verwirklicht ist.“ aber erst nach Bestätigung seiner Konsequenzen durch Experimente, die Naturwissenschaftler als höchste Autorität ihrer Überlegungen und Meinungen anerkennen müssen.“

Im Jahr 1868 begann D. I. Mendeleev mit der Arbeit am Kurs „Grundlagen der Chemie“. Für eine möglichst logische Anordnung des Materials war es notwendig, die 63 chemischen Elemente irgendwie zu klassifizieren. Die erste Variation des Periodensystems der chemischen Elemente wurde im März 1869 von D. I. Mendelejew vorgeschlagen.

Zwei Wochen später wurde auf einer Tagung der Russischen Chemischen Gesellschaft Mendelejews Bericht „Zusammenhang der Eigenschaften mit dem Atomgewicht der Elemente“ verlesen, in dem mögliche Prinzipien für die Klassifizierung chemischer Elemente diskutiert wurden:

1) entsprechend ihrer Beziehung zum Wasserstoff (Formeln der Hydride); 2) in ihrer Beziehung zu Sauerstoff (Formeln höherer Sauerstoffoxide); 3) nach Wertigkeit; 4) nach Atomgewicht.

Dann untersuchte und überprüfte Mendelejew in den nächsten Jahren (1869-1871) die Muster und „Inkonsistenzen“, die in der ersten Version des „Systems der Elemente“ aufgefallen waren. Zusammenfassend schrieb D. I. Mendeleev über diese Arbeit: „Mit zunehmendem Atomgewicht haben die Elemente zunächst immer variablere Eigenschaften, und dann wiederholen sich diese Eigenschaften in einer neuen Reihenfolge, in einer neuen Zeile und in einer Reihe von Elementen und in.“ die gleiche Reihenfolge wie in der vorherigen Reihe. Daher kann das Gesetz der Periodizität wie folgt formuliert werden: „Die Eigenschaften der Elemente und damit die Eigenschaften der einfachen und komplexen Körper, die sie bilden, sind periodisch abhängig (d. h. sie wiederholen sich). richtig) auf ihr Atomgewicht.“ Gesetze Die Natur duldet keine Ausnahmen... Die Genehmigung eines Gesetzes ist nur durch die Ableitung von Konsequenzen daraus, die ohne sie unmöglich und unerwartet sind, und die Begründung dieser Konsequenzen und experimentelle Überprüfung möglich Nachdem ich das periodische Gesetz gesehen hatte, folgerte ich (1869-1871) daraus: Es hat solche logischen Konsequenzen, die zeigen könnten, ob es wahr ist oder nicht. Dazu gehören die Vorhersage der Eigenschaften unentdeckter Elemente und die Korrektur der Atomgewichte vieler, weniger Elemente, die damals untersucht wurden ... Sie brauchen eines – oder Sie halten das periodische Gesetz für völlig wahr und stellen ein neues Instrument des chemischen Wissens dar, oder Sie lehnen es ab.“

Während 1872-1874. Mendeleev begann, sich mit anderen Problemen zu befassen, und in der chemischen Literatur wurde das Periodengesetz fast nicht erwähnt.

Im Jahr 1875 berichtete der französische Chemiker L. de Boisbaudran, dass er bei der Untersuchung der Zinkblende spektroskopisch ein neues Element darin entdeckte. Er gewann Salze dieses Elements und bestimmte seine Eigenschaften. Zu Ehren Frankreichs nannte er das neue Element Gallium (wie die alten Römer Frankreich nannten). Vergleichen wir, was D. I. Mendeleev vorhergesagt hat und was L. de Boisbaudran gefunden hat:

Im ersten Bericht von L. de Boisbaudran wurde das spezifische Gewicht von Gallium mit 4,7 ermittelt. D. I. Mendeleev wies auf seinen Fehler hin. Bei sorgfältigeren Messungen ergab sich ein spezifisches Gewicht von Gallium von 5,96.

Im Jahr 1879 erschien eine Nachricht des schwedischen Chemikers L. Nilsson (1840-1899) über seine Entdeckung eines neuen chemischen Elements – Scandium. L. Nilsson klassifizierte Scandium als Seltenerdelement. P. T. Kleve wies L. Nilsson darauf hin, dass Scandiumsalze farblos sind, sein Oxid in Alkalien unlöslich ist und dass Scandium das von D. I. Mendeleev vorhergesagte Ekaboron ist. Vergleichen wir ihre Eigenschaften.

Bei der Analyse eines neuen Minerals im Februar 1886 entdeckte der deutsche Professor K. Winkler (1838-1904) ein neues Element und betrachtete es als Analogon von Antimon und Arsen. Es entstand eine Diskussion. K. Winkler stimmte zu, dass das von ihm entdeckte Element das von D. I. Mendelejew vorhergesagte Eca-Silizium war. K. Winkler nannte dieses Element Germanium.

So bestätigten Chemiker dreimal die Existenz der von Mendelejew vorhergesagten chemischen Elemente. Darüber hinaus waren es gerade die von Mendelejew vorhergesagten Eigenschaften dieser Elemente und ihre Position im Periodensystem, die es ermöglichten, die Fehler zu korrigieren, die Experimentatoren unwissentlich gemacht hatten. Die Weiterentwicklung der Chemie erfolgte auf der soliden Grundlage des Periodengesetzes, das in den 80er Jahren des 19. Jahrhunderts entstand. wurde von allen Wissenschaftlern als eines der wichtigsten Naturgesetze anerkannt. Daher ist das wichtigste Merkmal eines jeden chemischen Elements sein Platz im Periodensystem von D. I. Mendelejew.

Die Familie Mendeleev lebte in einem Haus am steilen, hohen Ufer des Tobol-Flusses in Tobolsk, und der zukünftige Wissenschaftler wurde hier geboren. Zu dieser Zeit befanden sich viele Dekabristen im Exil in Tobolsk: Annenkov, Baryatinsky, Wolf, Kuchelbecker, Fonwiesen und andere... Sie steckten ihre Umgebung mit ihrem Mut und ihrer harten Arbeit an. Sie wurden nicht durch Gefängnis, Zwangsarbeit oder Exil gebrochen. Mitya Mendeleev hat solche Leute gesehen. In der Kommunikation mit ihnen wurden seine Liebe zum Mutterland und seine Verantwortung für seine Zukunft geformt. Die Familie Mendeleev hatte freundschaftliche und familiäre Beziehungen zu den Dekabristen. D. I. Mendeleev schrieb: „... hier lebten ehrwürdige und angesehene Dekabristen: Fonvizen, Annenkov, Muravyov, in der Nähe unserer Familie, besonders nachdem einer der Dekabristen, Nikolai Wassiljewitsch Basargin, meine Schwester Olga Iwanowna geheiratet hatte... Dekabristenfamilien in denen Tage gaben sie dem Leben in Tobolsk eine besondere Prägung und statteten es mit einer weltlichen Erziehung aus. Die Legende über sie lebt noch immer in Tobolsk.“

Im Alter von 15 Jahren schloss Dmitri Iwanowitsch das Gymnasium ab. Seine Mutter Maria Dmitrievna unternahm große Anstrengungen, um sicherzustellen, dass der junge Mann seine Ausbildung fortsetzte.

Reis. 4. Mutter von D. I. Mendeleev - Maria Dmitrievna.

Mendeleev versuchte, die Medizinisch-Chirurgische Akademie in St. Petersburg zu betreten. Es stellte sich jedoch heraus, dass die Anatomie die Kräfte des beeinflussbaren jungen Mannes überstieg, sodass Mendelejew von der Medizin zur Pädagogik wechseln musste. Im Jahr 1850 trat er in das Hauptpädagogische Institut ein, wo einst sein Vater studierte. Nur hier verspürte Mendelejew eine Lust am Lernen und wurde bald einer der Besten.

Im Alter von 21 Jahren bestand Mendeleev die Aufnahmeprüfungen mit Bravour. Dmitri Mendelejews Studium am Pädagogischen Institut in St. Petersburg war zunächst nicht einfach. In seinem ersten Jahr schaffte er es, in allen Fächern außer Mathematik ungenügende Noten zu bekommen. Aber in den letzten Jahren lief es anders – Mendelejews durchschnittliche Jahresnote lag bei viereinhalb (von fünf möglichen).

Seine Dissertation über das Phänomen des Isomorphismus wurde als Kandidatendissertation anerkannt. Ein talentierter Student im Jahr 1855. wurde zum Lehrer am Richelieu-Gymnasium in Odessa ernannt. Hier bereitete er seine zweite wissenschaftliche Arbeit vor – „Specific Volumes“. Diese Arbeit wurde als Masterarbeit vorgelegt. Im Jahr 1857 Nach seiner Verteidigung erhielt Mendelejew den Titel eines Master of Chemistry und wurde Privatdozent an der Universität St. Petersburg, wo er Vorlesungen über organische Chemie hielt. 1859 wurde er ins Ausland geschickt.

Mendeleev verbrachte zwei Jahre an verschiedenen Universitäten in Frankreich und Deutschland, am produktivsten war jedoch seine Dissertationsarbeit in Heidelberg bei den führenden Wissenschaftlern dieser Zeit, Bunsen und Kirchhoff.

Zweifellos wurde das Leben des Wissenschaftlers stark von der Natur der Umgebung beeinflusst, in der er seine Kindheit verbrachte. Von seiner Jugend bis ins hohe Alter hat er alles und immer auf seine eigene Art gemacht. Angefangen bei alltäglichen Kleinigkeiten bis hin zum Wesentlichen. Die Nichte von Dmitri Iwanowitsch, N. Ya. Kapustin-Gubkina, erinnerte sich: „Er hatte seine eigenen Lieblingsgerichte, die er für sich selbst erfunden hatte... Er trug immer eine weite Stoffjacke ohne Gürtel in dem Stil, den er selbst erfunden hatte... Er rauchte selbst gedrehte Zigaretten ...“ Er schuf ein vorbildliches Anwesen – und gab es sofort wieder auf. Er führte bemerkenswerte Experimente zur Adhäsion von Flüssigkeiten durch und verließ dieses Wissenschaftsgebiet sofort für immer. Und welche Skandale warf er seinen Vorgesetzten entgegen! Schon in seiner Jugend, als junger Absolvent des Pädagogischen Instituts, schrie er den Direktor der Abteilung an, wofür er zum Minister selbst, Abraham Sergeevich Norovatov, gerufen wurde. Was kümmert ihn jedoch der Abteilungsleiter – er hat die Synode nicht einmal berücksichtigt. Als er ihm anlässlich seiner Scheidung von Feoza Nikitishna, die sich nie mit der Einzigartigkeit seiner Interessen abgefunden hatte, eine siebenjährige Strafe auferlegte, überredete Dmitri Iwanowitsch sechs Jahre vor dem Fälligkeitstermin den Priester in Kronstadt zur Heirat er schon wieder. Und was war die Geschichte seiner Ballonfahrt wert, als er gewaltsam einen Ballon der Militärabteilung beschlagnahmte und General Kowanko, einen erfahrenen Luftfahrer, aus dem Korb vertrieb... Dmitri Iwanowitsch litt nicht unter Bescheidenheit, im Gegenteil – „ Bescheidenheit ist die Mutter aller Laster“, behauptete Mendelejew.

Die Originalität der Persönlichkeit von Dmitri Iwanowitsch zeigte sich nicht nur im Verhalten des Wissenschaftlers, sondern auch in seinem gesamten Erscheinungsbild. Seine Nichte N. Ya. Kapustina-Gubkina zeichnete das folgende verbale Porträt des Wissenschaftlers: „Eine Mähne aus langem, flauschigem Haar um eine hohe weiße Stirn, sehr ausdrucksstark und sehr beweglich... Klare blaue, gefühlvolle Augen... Viele fanden Ähnlichkeiten in ihm mit Garibaldi... Beim Reden gestikulierte er immer. Weite, schnelle, nervöse Bewegungen seiner Hände entsprachen immer seiner Stimmung... Das Timbre seiner Stimme war tief, aber klangvoll und verständlich, aber sein Ton schwankte stark und wechselte oft von tiefen Tönen zu hohen, fast Tenortönen... Wann Er redete über etwas, das ihm nicht gefiel, dann zuckte er zusammen, beugte sich vor, stöhnte, quiekte ...“ Mendelejews liebste Freizeitbeschäftigung war viele Jahre lang die Herstellung von Koffern und Rahmen für Porträts. Materialien für diese Arbeiten kaufte er im Gostiny Dvor.

Mendelejews Originalität hob ihn schon in seiner Jugend von der Masse ab ... Während seines Studiums an einem pädagogischen Institut begann der blauäugige Sibirier, der nicht einmal einen Penny besaß, unerwartet für die Herrenprofessoren, eine solche Geistesschärfe zu zeigen , so wütend auf die Arbeit, dass er alle seine Kollegen weit hinter sich ließ. Zu diesem Zeitpunkt wurde er vom eigentlichen Staatsrat, einer berühmten Persönlichkeit im öffentlichen Bildungswesen, Lehrer, Wissenschaftler und Chemieprofessor Alexander Abramovich Voskresensky, bemerkt und verliebte sich in ihn. Deshalb empfahl Alexander Abramowitsch 1867 seinen Lieblingsschüler, den 33-jährigen Dmitri Iwanowitsch Mendelejew, als Professor für allgemeine und anorganische Chemie an der Fakultät für Physik und Mathematik der Universität St. Petersburg. Im Mai 1868 brachten die Mendelejews ihre geliebte Tochter Olga zur Welt ...

Dreiunddreißig ist das traditionelle Alter der Heldentat: Mit dreiunddreißig stieg Ilya Muromets dem Epos zufolge vom Herd. Aber obwohl das Leben von Dmitri Iwanowitsch in diesem Sinne keine Ausnahme bildete, konnte er selbst kaum spüren, dass in seinem Leben eine scharfe Wende stattfand. Anstelle der Kurse in technischer, organischer oder analytischer Chemie, die er zuvor unterrichtet hatte, musste er mit der Lektüre eines neuen Kurses beginnen, der allgemeinen Chemie.

Natürlich ist es einfacher, die Miniaturansicht-Methode zu verwenden. Allerdings war es auch nicht einfach, als er mit seinen bisherigen Kursen begann. Russische Handbücher existierten entweder überhaupt nicht oder sie existierten, waren aber veraltet. Chemie ist eine neue, junge Sache, und in der Jugend ist alles schnell veraltet. Ausländische Lehrbücher, die neuesten, mussten von mir selbst übersetzt werden. Er übersetzte „Analytische Chemie“ von Gerard, „Chemische Technologie“ von Wagner. Aber in der organischen Chemie in Europa wurde nichts Wertvolles gefunden, selbst wenn man sich hinsetzt und schreibt. Und er schrieb. In zwei Monaten ein völlig neuer Kurs nach neuen Prinzipien, dreißig gedruckte Blätter. Sechzig Tage täglicher Heißhunger – zwölf fertige Seiten pro Tag. Genau an einem Tag – er wollte seinen Zeitplan nicht von einer Kleinigkeit wie der Drehung des Globus um seine Achse abhängig machen – stand er dreißig oder vierzig Stunden lang nicht vom Tisch auf.

Dmitri Iwanowitsch konnte nicht nur betrunken arbeiten, sondern auch betrunken schlafen. Mendeleevs Nervensystem war äußerst empfindlich, seine Sinne waren geschärft – fast alle Memoirenschreiber berichten wortlos, dass er ungewöhnlich leicht und ständig in einen Schrei ausbrach, obwohl er im Wesentlichen ein freundlicher Mensch war.

Es ist möglich, dass die angeborenen Persönlichkeitsmerkmale von Dmitri Iwanowitsch durch sein spätes Erscheinen in der Familie erklärt wurden – er war das „letzte Kind“, das siebzehnte Kind. Und nach aktuellen Vorstellungen steigt die Möglichkeit von Mutationen bei den Nachkommen mit dem Alter der Eltern.

Er begann seine erste Vorlesung über allgemeine Chemie so:

„Wir unterscheiden alles klar, was wir als Substanz oder als Phänomen wahrnehmen. Materie nimmt Raum ein und hat Gewicht, aber ein Phänomen ist etwas, das mit der Zeit geschieht. Jede Substanz erzeugt eine Vielzahl von Phänomenen, und es gibt kein einziges Phänomen, das ohne Substanz auftritt. Die Vielfalt der Stoffe und Phänomene kann sich nicht jedermanns Aufmerksamkeit entziehen. Legalität, also Einfachheit und Richtigkeit in dieser Vielfalt zu entdecken, bedeutet, die Natur zu studieren ...“

Legalität, das heißt Einfachheit und Korrektheit entdecken... Substanz hat Gewicht... Substanz... Gewicht... Substanz... Gewicht...

Er dachte ununterbrochen darüber nach, egal was er tat. Und was hat er nicht getan! Dmitri Iwanowitsch hatte für alles genug Zeit. Es scheint, als hätte er endlich die beste Chemieabteilung Russlands erhalten, eine staatliche Wohnung, die Möglichkeit, bequem zu leben, ohne für zusätzliches Geld herumlaufen zu müssen – also konzentrieren Sie sich auf das Wesentliche, und alles andere ist Nebensache... Ich kaufte ein Anwesen mit 400 Desjatinen Land und verpfändete ein Jahr später den erfahrenen Paul, der die Möglichkeit untersuchte, die Erschöpfung der Erde mithilfe von Chemie umzukehren. Einer der ersten in Russland.

Eineinhalb Jahre vergingen wie im Flug, und in der allgemeinen Chemie gab es noch immer kein wirkliches System. Das bedeutet nicht, dass Mendelejew seinen Kurs völlig willkürlich lehrte. Er begann mit dem, was jeder kennt – mit Wasser, mit Luft, mit Kohle, mit Salzen. Aus den darin enthaltenen Elementen. Von den Grundgesetzen, nach denen Stoffe miteinander interagieren.

Dann sprach er über die chemischen Verwandten von Chlor – Fluor, Brom, Jod. Dies war die letzte Vorlesung, deren Abschrift er noch an die Druckerei schicken konnte, wo die zweite Ausgabe des neuen Buches, das er begonnen hatte, getippt wurde.

Die erste Ausgabe im Taschenformat wurde im Januar 1869 gedruckt. Auf der Titelseite stand: „Grundlagen der Chemie von D. Mendeleev“ . Keine Vorworte. Die erste, bereits veröffentlichte Ausgabe und die zweite, die sich in der Druckerei befand, sollten nach dem Plan von Dmitri Iwanowitsch den ersten Teil des Kurses und zwei weitere Ausgaben – den zweiten Teil – bilden.

Im Januar und in der ersten Februarhälfte hielt Mendelejew Vorträge über Natrium und andere Alkalimetalle und schrieb das entsprechende Kapitel des zweiten Teils „Grundlagen der Chemie“ - und blieb stecken.

Im Jahr 1826 führte Jens Jakob Berzelius eine Untersuchung von 2000 Stoffen durch und bestimmte auf dieser Grundlage das Atomgewicht von drei Dutzend chemischen Elementen. Bei fünf davon wurde das Atomgewicht falsch bestimmt – bei Natrium, Kalium, Silber, Bor und Silizium. Berzelius machte einen Fehler, weil er zwei falsche Annahmen anwandte: dass ein Oxidmolekül nur ein Metallatom enthalten kann und dass ein gleiches Gasvolumen die gleiche Anzahl an Atomen enthält. Tatsächlich kann ein Oxidmolekül zwei oder mehr Metallatome enthalten, und ein gleiches Gasvolumen enthält nach dem Avogadro-Gesetz nicht die gleiche Anzahl von Atomen, sondern von Molekülen.

Bis 1858, als der Italiener Stanislao Cannizzaro das Gesetz seines Landsmanns Avogadro wieder einführte und die Atomgewichte mehrerer Elemente korrigierte, herrschte Verwirrung in der Frage der Atomgewichte.

Erst 1860, auf dem Chemiekongress in Karlsruhe, wurde nach hitzigen Debatten die Verwirrung aufgelöst, das Gesetz von Avogadro endgültig wiederhergestellt und die unerschütterlichen Grundlagen für die Bestimmung des Atomgewichts jedes chemischen Elements endgültig geklärt.

Durch einen glücklichen Zufall befand sich Mendelejew 1860 auf einer Geschäftsreise im Ausland, nahm an diesem Kongress teil und erhielt eine klare und eindeutige Vorstellung davon, dass das Atomgewicht nun ein genauer und zuverlässiger numerischer Ausdruck geworden war. Nach seiner Rückkehr nach Russland begann Mendelejew, die Liste der Elemente zu studieren, und machte auf die Periodizität der Wertigkeitsänderungen von Elementen aufmerksam, die in aufsteigender Reihenfolge der Atomgewichte angeordnet sind: Wertigkeit H – 1, Li – 1, Sei – 2, B – 3, C – 4, Mg – 2, N – 2, S – 2, F – 1, N / A – 1, Al – 3, Si – 4 usw. Basierend auf Zu- und Abnahmen der Wertigkeit teilte Mendelejew die Elemente in Perioden ein; Die erste Periode enthielt nur einen Wasserstoff, gefolgt von zwei Perioden mit jeweils 7 Elementen und dann Perioden mit mehr als 7 Elementen. D, I, Mendeleev nutzte diese Daten nicht nur, um eine Grafik zu erstellen, wie es Meyer und Chancourtois taten, sondern auch, um eine Tabelle ähnlich der Newlands-Tabelle zu erstellen. Ein solches Periodensystem der Elemente ist klarer und anschaulicher als ein Diagramm, und außerdem gelang es D, I, Mendeleev, den Fehler von Newlands zu vermeiden, der auf der Gleichheit der Perioden bestand.

« Als entscheidenden Moment meiner Überlegungen zum Periodengesetz betrachte ich das Jahr 1860 – den Chemikerkongress in Karlsruhe, an dem ich teilnahm... Die Idee der Möglichkeit der Periodizität in den Eigenschaften von Elementen mit zunehmendem Atomgewicht , wurde mir im Wesentlichen bereits intern präsentiert.“ , - bemerkte D.I. Mendelejew.

Im Jahr 1865 kaufte er das Gut Boblovo in der Nähe von Klin und bekam die Gelegenheit, Agrarchemie zu studieren, die ihn damals interessierte, und dort jeden Sommer mit seiner Familie zu entspannen.

Als „Geburtstag“ des Systems von D. I. Mendeleev gilt üblicherweise der 18. Februar 1869, als die erste Version der Tabelle erstellt wurde.

Reis. 5. Foto von D. I. Mendeleev im Jahr der Entdeckung des periodischen Gesetzes.

63 chemische Elemente waren bekannt. Nicht alle Eigenschaften dieser Elemente sind gut genug untersucht; sogar die Atomgewichte einiger Elemente wurden falsch oder ungenau bestimmt. Ist es viel oder wenig – 63 Elemente? Wenn wir bedenken, dass wir mittlerweile 109 Elemente kennen, dann reicht das natürlich nicht aus. Es reicht jedoch völlig aus, das Muster der Veränderungen ihrer Eigenschaften zu bemerken. Bei 30 oder 40 bekannten chemischen Elementen wäre es unwahrscheinlich, dass irgendetwas entdeckt würde. Es war ein gewisses Minimum an offenen Elementen erforderlich. Aus diesem Grund kann Mendelejews Entdeckung als zeitgemäß bezeichnet werden.

Auch vor Mendelejew versuchten Wissenschaftler, alle bekannten Elemente einer bestimmten Ordnung zu unterordnen, sie zu klassifizieren und zu einem System zusammenzufassen. Man kann nicht sagen, dass ihre Versuche nutzlos waren: Sie enthielten ein Körnchen Wahrheit. Sie alle beschränkten sich darauf, Elemente mit ähnlichen chemischen Eigenschaften zu Gruppen zusammenzufassen, fanden jedoch keinen inneren Zusammenhang zwischen diesen „natürlichen“, wie sie damals sagten, Gruppen von ihnen.

Im Jahr 1849 begann sich der bekannte russische Chemiker G. I. Hess für die Klassifizierung von Elementen zu interessieren. Im Lehrbuch „Grundlagen der reinen Chemie“ beschrieb er vier Gruppen nichtmetallischer Elemente mit ähnlichen chemischen Eigenschaften:

Ich Te C N

Br Se B P

Cl S Si As

F Ö

Hess schrieb: „Diese Klassifizierung ist noch sehr weit davon entfernt, natürlich zu sein, aber sie verbindet immer noch Elemente und Gruppen, die sehr ähnlich sind, und mit der Erweiterung unserer Informationen kann sie verbessert werden.“

Erfolglose Versuche, ein System chemischer Elemente auf der Grundlage ihrer Atomgewichte zu konstruieren, wurden bereits vor dem Kongress in Karlsruhe unternommen, beide von den Briten: 1853 von Gladstone, 1857 von Odling.

Einer der Klassifikationsversuche wurde 1862 vom Franzosen Alexandre Emile Beguys de Chancourtois unternommen . Er stellte das System der Elemente in Form einer Spirallinie auf der Oberfläche eines Zylinders dar. In jeder Runde gibt es 16 Elemente. Ähnliche Elemente befanden sich untereinander auf der Mantellinie des Zylinders. Als der Wissenschaftler seine Botschaft veröffentlichte, legte er ihr nicht die von ihm erstellte Grafik bei, und keiner der Wissenschaftler schenkte der Arbeit von de Chancourtois Beachtung.

Reis. 6. „Tellurschraube“ von de Chancourtois.

Erfolgreicher war der deutsche Chemiker Julius Lothar Meyer. 1864 schlug er eine Tabelle vor, in der alle bekannten chemischen Elemente entsprechend ihrer Wertigkeit in sechs Gruppen eingeteilt wurden. Im Aussehen ähnelte Meyers Tabelle ein wenig dem zukünftigen Periodensystem. Er betrachtete die von Gewichtsmengen eines Elements eingenommenen Volumina als numerisch gleich ihrem Atomgewicht. Es stellte sich heraus, dass jede solche Gewichtsmenge eines beliebigen Elements die gleiche Anzahl an Atomen enthält. Damit war das Verhältnis der betrachteten Volumina verschiedener Atome dieser Elemente gemeint. Daher wird diese Eigenschaft des Elements aufgerufen Atomvolumen.

Grafisch wird die Abhängigkeit des Atomvolumens von Elementen von ihren Atomgewichten als eine Reihe von Wellen ausgedrückt, die in scharfen Spitzen an Punkten ansteigen, die den Alkalimetallen (Natrium, Kalium, Cäsium) entsprechen. Jeder Abstieg und Anstieg zum Gipfel entspricht einer Periode in der Tabelle der Elemente. In jeder Periode nehmen neben dem Atomvolumen natürlich auch die Werte einiger physikalischer Eigenschaften zunächst ab und dann zu.

Reis. 7. Abhängigkeit der Atomvolumina von den Atommassen der Elemente, nach

L. Meyer.

Wasserstoff, das Element mit dem niedrigsten Atomgewicht, stand an erster Stelle der Elementliste. Zu dieser Zeit war es allgemein anerkannt, dass die 101. Periode ein Element enthielt. Die 2. und 3. Periode des Meyer-Diagramms umfassten jeweils sieben Elemente. Diese Perioden duplizierten die Newlands-Oktaven. In den nächsten beiden Perioden überstieg die Anzahl der Elemente jedoch sieben. Damit zeigte Meyer, wo Newlands falsch lag. Das Oktavgesetz konnte nicht für die gesamte Liste der Elemente strikt befolgt werden; die letzten Perioden mussten länger sein als die ersten.

Nach 1860 unternahm ein anderer englischer Chemiker, John Alexander Reina Newlands, den ersten Versuch dieser Art. Nach und nach stellte er Tabellen zusammen, in denen er versuchte, seine Idee umzusetzen. Die letzte Tabelle stammt aus dem Jahr 1865. Der Wissenschaftler glaubte, dass alles auf der Welt einer allgemeinen Harmonie unterliegt. Es muss sowohl in der Chemie als auch in der Musik dasselbe sein. Die Atomgewichte der Elemente sind in aufsteigender Reihenfolge aufgebaut und in Oktaven unterteilt – in acht vertikale Reihen mit jeweils sieben Elementen. Tatsächlich landeten viele Elemente mit verwandten chemischen Eigenschaften in einer horizontalen Linie: im ersten - Halogene, im zweiten - Alkalimetalle und so weiter. Aber leider kamen auch ziemlich viele Fremde in die Reihen, was das ganze Bild verdarb. Unter den Halogenen befanden sich beispielsweise Kobalt mit Nickel und drei Platinoide. Zu den Erdalkalimineralien zählen Vanadium und Blei. Zur Kohlenstofffamilie gehören Wolfram und Quecksilber. Um verwandte Elemente irgendwie zu vereinen, musste Newlands in acht Fällen die Anordnung der Elemente in der Reihenfolge ihrer Atomgewichte stören. Um acht Gruppen von sieben Elementen zu bilden, braucht man außerdem 56 Elemente, aber 62 waren bekannt, und an einigen Stellen ersetzte er ein Element gleichzeitig durch zwei. Das Ergebnis war völlige Willkür. Als Newlands seine meldete „Gesetz der Oktaven“ Bei einem Treffen der London Chemical Society bemerkte einer der Anwesenden sarkastisch: Hat der ehrwürdige Redner nicht versucht, die Elemente einfach alphabetisch zu ordnen und eine Art Muster zu entdecken?

Alle diese Klassifikationen enthielten nicht das Wesentliche: Sie spiegelten nicht das allgemeine, grundlegende Muster der Veränderungen der Eigenschaften von Elementen wider. Sie schufen nur den Anschein von Ordnung in ihrer Welt.

Mendelejews Vorgänger, die besondere Manifestationen des großen Musters in der Welt der chemischen Elemente bemerkten, waren aus verschiedenen Gründen nicht in der Lage, zu der großen Verallgemeinerung zu gelangen und die Existenz eines Grundgesetzes in der Welt zu erkennen. Mendelejew wusste nicht viel über die Versuche seiner Vorgänger, chemische Elemente in der Reihenfolge zunehmender Atommassen anzuordnen, und über die Vorfälle, die sich in diesem Fall ereigneten. Beispielsweise hatte er fast keine Informationen über die Arbeit von Chancourtois, Newlands und Meyer.

Im Gegensatz zu Newlands betrachtete Mendelejew nicht so sehr die Atomgewichte als die Hauptsache, sondern vielmehr die chemischen Eigenschaften, die chemische Individualität. Er dachte ständig darüber nach. Substanz... Gewicht... Substanz... Gewicht... Es wurden keine Lösungen gefunden.

Und dann geriet Dmitri Iwanowitsch in große Zeitnot. Und es kam ganz schlimm: nicht so sehr „jetzt oder nie“, sondern entweder heute, oder die Sache wurde erneut um mehrere Wochen verschoben.

Vor langer Zeit hat er der Freien Wirtschaftsgesellschaft versprochen, im Februar in die Provinz Twer zu reisen, die dortigen Käsereien zu begutachten und seine Gedanken zu einer modernen Lösung dieser Angelegenheit darzulegen. Für die Reise war bereits die Genehmigung der Universitätsbehörde eingeholt worden. Und die „Urlaubsbescheinigung“ – die damalige Reisebescheinigung – war bereits korrigiert. Und die letzte Abschiedsnote des Sekretärs der Freien Wirtschaftsgesellschaft Khodnev ist eingegangen. Und es blieb nichts anderes übrig, als die vereinbarte Reise anzutreten. Der Zug, mit dem er nach Twer reisen sollte, fuhr am Abend des 17. Februar vom Moskauer Bahnhof ab.

„Morgens, noch im Bett, trank er ausnahmslos einen Becher warme Milch... Nachdem er aufgestanden war und sich gewaschen hatte, ging er sofort in sein Büro und trank dort ein, zwei, manchmal drei große, becherförmige Tassen starker, nicht sehr süßer Tee.“ (aus den Memoiren seiner Nichte N.Ya. Kapustina-Gubkina).

Die auf der Rückseite von Chodnews Notiz vom 17. Februar erhaltene Spur des Bechers weist darauf hin, dass er früh am Morgen, vor dem Frühstück, wahrscheinlich von einem Boten mitgebracht wurde. Und dies wiederum weist darauf hin, dass der Gedanke an ein System von Elementen Dmitri Iwanowitsch weder Tag noch Nacht verlassen hat: Neben dem Abdruck des Bechers weist das Blatt sichtbare Spuren des unsichtbaren Denkprozesses auf, der zu der großen wissenschaftlichen Entdeckung führte . In der Geschichte der Wissenschaft ist dies ein seltener, wenn nicht der einzige Fall.

Den physischen Beweisen nach zu urteilen, ist Folgendes passiert. Nachdem er seinen Becher ausgetrunken und ihn an die erste Stelle gestellt hatte, die ihm auf Chodnews Brief begegnete, schnappte er sich sofort den Stift und schrieb auf dem ersten Blatt Papier, das er fand, auf demselben Brief von Chodnew, den Gedanken nieder, der ihm in den Sinn kam sein Kopf. Auf dem Blatt Papier erschienen untereinander die Symbole von Chlor und Kalium ... Dann Natrium und Bor, dann Lithium, Barium, Wasserstoff ... Der Stift wanderte, ebenso wie der Gedanke. Schließlich nahm er ein normales Oktam leeres Papier – auch dieses Blatt Papier ist erhalten geblieben – und skizzierte darauf untereinander in absteigender Reihenfolge Reihen von Symbolen und Atomgewichten: oben die Erdalkalien, unten das sind die Halogene, darunter die Sauerstoffgruppe, darunter die Stickstoffgruppe, darunter die Kohlenstoffgruppe usw. Es war für das Auge offensichtlich, wie groß die Unterschiede in den Atomgewichten benachbarter Elemente waren. Mendeleev konnte damals nicht wissen, dass die „unsichere Zone“ zwischen offensichtlich war Nichtmetalle Und Metalle enthält Elemente - Edelgase, deren Entdeckung das Periodensystem anschließend erheblich verändern wird.

Er war in Eile und machte ab und zu Fehler und Fehler. Schwefel wurde ein Atomgewicht von 36 statt 32 zugewiesen. Wenn man davon 65 (Atomgewicht von Zink) und 39 (Atomgewicht von Kalium) abzieht, erhält er 27. Aber es sind nicht die kleinen Dinge, die zählen! Er wurde von einer hohen Welle der Intuition getragen.

Er glaubte an die Intuition. Ich habe es in verschiedenen Situationen meines Lebens ganz bewusst eingesetzt. Anna Iwanowna, Mendelejews Frau, schrieb: „ Wenn er

Irgendein schwieriges, wichtiges Lebensproblem musste gelöst werden, er kam schnell mit seinem leichten Gang herein, sagte, was los sei und bat mich, mir meine Meinung aufgrund des ersten Eindrucks mitzuteilen. „Denk einfach nicht, denk einfach nicht“, wiederholte er. Ich habe gesprochen und das war die Entscheidung.“

Allerdings funktionierte nichts. Das gekritzelte Blatt verwandelte sich wieder in ein Rebus. Und die Zeit verging, am Abend mussten wir zum Bahnhof. Er hat die Hauptsache bereits gespürt und gespürt. Aber diesem Gefühl musste unbedingt eine klare logische Form gegeben werden. Sie können sich vorstellen, wie er verzweifelt oder wütend durch das Büro lief, sich alles ansah, was darin war, und nach einer Möglichkeit suchte, das System schnell zusammenzustellen. Schließlich schnappte er sich einen Stapel Karten, öffnete seine „Grundlagen“ auf der rechten Seite – dort befand sich eine Liste einfacher Körper – und begann, ein beispielloses Kartenspiel zu erstellen. Nachdem er ein Kartenspiel mit chemischen Karten zusammengestellt hatte, begann er ein beispielloses Solitärspiel zu spielen. Solitaire war eindeutig eine Herausforderung! Die ersten sechs Ränge reihten sich ohne Skandale ein. Doch dann begann sich alles aufzulösen.

Immer wieder griff Dmitri Iwanowitsch zum Stift und kritzelte mit seiner schnellen Handschrift Zahlenkolonnen auf das Blatt Papier. Und wieder gab er verwirrt diese Tätigkeit auf und begann, seine Zigarette zu drehen und so stark daran zu ziehen, dass sein Kopf völlig bewölkt wurde. Schließlich begannen ihm die Augen zu hängen, er warf sich auf das Sofa und schlief tief und fest ein. Das war für ihn nichts Ungewöhnliches. Diesmal schlief er nicht lange – vielleicht ein paar Stunden, aber vielleicht ein paar Minuten. Genaue Informationen hierzu gibt es nicht. Er erwachte aus der Tatsache, dass er sein Solitärspiel im Traum sah, und zwar nicht in der Form, in der er es auf dem Schreibtisch liegen ließ, sondern in einer anderen, harmonischeren und logischeren. Und er sprang sofort auf und begann, auf einem Blatt Papier eine neue Tabelle zu zeichnen.

Der erste Unterschied zur Vorgängerversion bestand darin, dass die Elemente nun nicht in der Reihenfolge abnehmender, sondern in der Reihenfolge steigender Atomgewichte angeordnet waren. Zweitens wurden die leeren Stellen innerhalb der Tabelle mit Fragezeichen und Atomgewichten gefüllt.

Reis. 8. Grobe Skizze, zusammengestellt von D. I. Mendeleev während der Entdeckung des periodischen Gesetzes (im Verlauf des Spiels „Chemical Solitaire“). 17. Februar (1. März) 1869.

Lange Zeit galt die Geschichte von Dmitri Iwanowitsch, er habe seinen Tisch im Traum gesehen, als Anekdote. In Träumen irgendetwas Vernünftiges zu finden, galt als Aberglaube. Heutzutage errichtet die Wissenschaft keine blinde Barriere mehr zwischen den Prozessen, die im Bewusstsein und im Unterbewusstsein ablaufen. Und er sieht nichts Übernatürliches darin, dass ein Bild, das nicht im Prozess der bewussten Überlegung entstanden ist, in fertiger Form als Ergebnis eines unbewussten Prozesses entstanden ist.

Mendelejew, überzeugt von der Existenz eines objektiven Gesetzes, dem alle Elemente mit unterschiedlichen Eigenschaften gehorchen, ging einen grundlegend anderen Weg.

Als spontaner Materialist suchte er nach etwas Materiellem als Merkmal der Elemente, das die ganze Vielfalt ihrer Eigenschaften widerspiegelte. Mendelejew nahm das Atomgewicht der Elemente als solches Merkmal und verglich die damals bekannten Gruppen anhand des Atomgewichts von ihre Mitglieder.

Indem man die Gruppe der Halogene (F = 19, Cl = 35,5, Br = 80, J = 127) unter die Gruppe der Alkalimetalle (Li = 7, Na = 23, K = 39, Rb = 85, Cs = 133) schreibt. Mendeleev ordnete ihnen andere Gruppen ähnlicher Elemente (in aufsteigender Reihenfolge ihres Atomgewichts) unter und stellte fest, dass die Mitglieder dieser natürlichen Gruppen eine gemeinsame regelmäßige Reihe von Elementen bilden; Darüber hinaus wiederholen sich die chemischen Eigenschaften der Elemente, aus denen eine solche Reihe besteht, regelmäßig. Alle 63 damals bekannten Elemente wurden entsprechend der Atomgewichtswerte in die Gesamtsumme eingeordnet "Periodensystem" Mendeleev entdeckte, dass zuvor etablierte natürliche Gruppen organisch in dieses System eintraten und ihre frühere künstliche Uneinigkeit verloren. Später formulierte Mendelejew das von ihm entdeckte periodische Gesetz wie folgt: „ Die Eigenschaften einfacher Körper sowie die Formen und Eigenschaften von Elementverbindungen hängen periodisch von den Werten der Atomgewichte der Elemente ab.“

Mendeleev veröffentlichte die erste Version der Tabelle der chemischen Elemente, die das Periodengesetz zum Ausdruck bringt, in Form eines separaten Blattes mit dem Titel „Ein Experiment zu einem System von Elementen basierend auf ihrem Atomgewicht und ihrer chemischen Ähnlichkeit“ und verschickte dieses Flugblatt im März 1869. an viele russische und ausländische Chemiker.

Reis. 9. „Erfahrung eines Systems von Elementen anhand ihres Gewichts und ihrer chemischen Ähnlichkeit.“

Die erste Tabelle ist immer noch sehr unvollkommen; sie ist weit von der modernen Form des Periodensystems entfernt. Aber diese Tabelle erwies sich als die erste grafische Darstellung des von Mendelejew entdeckten Musters: „Elemente, die nach ihrem Atomgewicht angeordnet sind, stellen eine klare Periodizität der Eigenschaften dar“ („Beziehung der Eigenschaften zum Atomgewicht der Elemente“ von Mendelejew). Dieser Artikel entstand aus den Gedanken des Wissenschaftlers während seiner Arbeit an der „System Experience...“. Ein Bericht über den von Mendeleev entdeckten Zusammenhang zwischen den Eigenschaften von Elementen und ihren Atomgewichten wurde am 6. (18.) März 1869 auf einer Sitzung der Russischen Chemischen Gesellschaft verfasst. Mendelejew war bei diesem Treffen nicht anwesend. Anstelle des abwesenden Autors wurde sein Bericht vom Chemiker N. A. Menshutkin gelesen. Im Protokoll der Russischen Chemischen Gesellschaft erschien ein trockener Eintrag über das Treffen am 6. März: „N. Menshutkin berichtet im Namen von D. Mendeleev über „die Erfahrung eines Systems von Elementen basierend auf ihrem Atomgewicht und ihrer chemischen Ähnlichkeit“. Aufgrund der Abwesenheit von D. Mendelejew wurde die Diskussion dieses Themas auf die nächste Sitzung verschoben.“ Die Rede von N. Menshutkin wurde im Journal der Russischen Chemischen Gesellschaft veröffentlicht („Beziehung der Eigenschaften zum Atomgewicht der Elemente“). Im Sommer 1871 fasste Mendelejew in seinem Werk seine zahlreichen Studien zur Entstehung des Periodengesetzes zusammen „Periodische Gültigkeit für chemische Elemente“ . In dem klassischen Werk „Grundlagen der Chemie“, das zu Mendelejews Lebzeiten acht Auflagen in russischer Sprache und mehrere Auflagen in Fremdsprachen erlebte, stellte Mendelejew erstmals die anorganische Chemie auf der Grundlage des Periodengesetzes vor.

Bei der Konstruktion des Periodensystems der Elemente überwand Mendelejew große Schwierigkeiten, da viele Elemente noch nicht entdeckt worden waren und neun der damals bekannten 63 Elemente das Atomgewicht falsch bestimmt hatten. Bei der Erstellung der Tabelle korrigierte Mendeleev das Atomgewicht von Beryllium und ordnete Beryllium nicht in dieselbe Gruppe wie Aluminium ein, wie es Chemiker normalerweise taten, sondern in dieselbe Gruppe wie Magnesium. In den Jahren 1870-71 änderte Mendelejew die Werte der Atomgewichte von Indium, Uran, Thorium, Cer und anderen Elementen, basierend auf ihren Eigenschaften und dem angegebenen Platz im Periodensystem. Basierend auf dem periodischen Gesetz platzierte er Tellur vor Jod und Kobalt vor Nickel, so dass sich Tellur in derselben Spalte mit Elementen mit der Wertigkeit 2 und Jod in derselben Spalte mit Elementen mit der Wertigkeit 1 befinden würde , obwohl die Atomgewichte dieser Elemente die entgegengesetzte Position erforderten.

Mendeleev sah drei Umstände, die seiner Meinung nach zur Entdeckung des Periodengesetzes beitrugen:

Erstens wurden die Atomgewichte der meisten chemischen Elemente mehr oder weniger genau bestimmt;

Zweitens entstand ein klares Konzept über Gruppen von Elementen mit ähnlichen chemischen Eigenschaften (natürliche Gruppen);

Drittens war bis 1869 die Chemie vieler seltener Elemente untersucht worden, ohne deren Kenntnis es schwierig gewesen wäre, zu einer Verallgemeinerung zu gelangen.

Der entscheidende Schritt zur Entdeckung des Gesetzes bestand schließlich darin, dass Mendelejew alle Elemente anhand ihres Atomgewichts verglich. Mendelejews Vorgänger verglichen einander ähnliche Elemente. Das heißt, Elemente natürlicher Gruppen. Es stellte sich heraus, dass diese Gruppen nichts miteinander zu tun hatten. Mendelejew kombinierte sie logischerweise in der Struktur seiner Tabelle.

Doch selbst nach der enormen und sorgfältigen Arbeit der Chemiker zur Korrektur der Atomgewichte „verletzen“ die Elemente an vier Stellen des Periodensystems die strenge Anordnungsreihenfolge bei steigenden Atomgewichten. Dies sind Elementpaare:

18 Ar (39,948) – 19 K (39,098); 27 Co(58,933) – 28 Ni(58,69);

52 Te(127,60) – 53 I(126,904) 90 Th(232,038) – 91 Pa(231,0359).

Zur Zeit von D. I. Mendelejew galten solche Abweichungen als Mängel des Periodensystems. Die Theorie des Atomaufbaus bringt alles in Ordnung: Die Elemente sind absolut korrekt angeordnet – entsprechend der Ladung ihrer Kerne. Wie können wir dann erklären, dass das Atomgewicht von Argon größer ist als das Atomgewicht von Kalium?

Das Atomgewicht eines Elements entspricht dem durchschnittlichen Atomgewicht aller seiner Isotope unter Berücksichtigung ihrer Häufigkeit in der Natur. Zufällig wird das Atomgewicht von Argon durch das „schwerste“ Isotop bestimmt (es kommt in der Natur in größeren Mengen vor). Bei Kalium hingegen überwiegt sein „leichteres“ Isotop (also ein Isotop mit geringerer Massenzahl).

Mendeleev charakterisierte den Verlauf des kreativen Prozesses, der die Entdeckung des periodischen Gesetzes darstellt: „... unwillkürlich entstand die Idee, dass es einen Zusammenhang zwischen Masse und chemischen Eigenschaften geben muss.“ Und da die Masse eines Stoffes zwar nicht absolut, sondern nur relativ ist, muss nach einer funktionalen Entsprechung zwischen den einzelnen Eigenschaften der Elemente und ihren Atomgewichten gesucht werden. Man kann nach nichts suchen, nicht einmal nach Pilzen oder irgendeiner Sucht, außer durch Schauen und Probieren. Also begann ich, Elemente mit ihren Atomgewichten und grundlegenden Eigenschaften, ähnlichen Elementen und ähnlichen Atomgewichten auszuwählen, indem ich sie auf separate Karten schrieb, was schnell zu der Schlussfolgerung führte, dass die Eigenschaften von Elementen periodisch von ihrem Atomgewicht abhängen, und viele Unklarheiten in Zweifel zog Ich zweifelte keine Minute an der Allgemeingültigkeit der gezogenen Schlussfolgerung, da es unmöglich war, einen Unfall zuzugeben.“

Die grundlegende Bedeutung und Neuheit des Periodengesetzes war wie folgt:

1. Es wurde eine Verbindung zwischen Elementen hergestellt, die in ihren Eigenschaften unterschiedlich waren. Dieser Zusammenhang liegt darin, dass sich die Eigenschaften von Elementen mit zunehmendem Atomgewicht gleichmäßig und annähernd gleichmäßig ändern und dass sich diese Änderungen dann REGELMÄSSIG WIEDERHOLEN.

2. In den Fällen, in denen es den Anschein hatte, dass in der Abfolge der Änderungen der Eigenschaften von Elementen ein Zusammenhang fehlte, wurden im Periodensystem Lücken bereitgestellt, die mit noch nicht entdeckten Elementen gefüllt werden mussten.

Reis. 10. Die ersten fünf Perioden des Periodensystems von D. I. Mendeleev. Edelgase wurden noch nicht entdeckt und sind daher in der Tabelle nicht aufgeführt. Weitere 4 zum Zeitpunkt der Erstellung der Tabelle unbekannte Elemente sind mit Fragezeichen gekennzeichnet. Die Eigenschaften von drei von ihnen wurden von D. I. Mendeleev mit hoher Genauigkeit vorhergesagt (Teil des Periodensystems der Zeit von D. I. Mendeleev in einer uns vertrauteren Form).

Das Prinzip, das D. I. Mendeleev zur Vorhersage der Eigenschaften noch unbekannter Elemente verwendete, ist in Abbildung 11 dargestellt.

Basierend auf dem Gesetz der Periodizität und der praktischen Anwendung des Gesetzes der Dialektik beim Übergang quantitativer Veränderungen in qualitative wies Mendelejew bereits 1869 auf die Existenz von vier Elementen hin, die noch nicht entdeckt worden waren. Zum ersten Mal in der Geschichte der Chemie wurde die Existenz neuer Elemente vorhergesagt und deren Atomgewichte sogar näherungsweise bestimmt. Ende 1870 Mendeleev beschrieb auf der Grundlage seines Systems die Eigenschaften eines noch unentdeckten Elements der Gruppe III und nannte es „Eka-Aluminium“. Der Wissenschaftler schlug außerdem vor, dass das neue Element mittels Spektralanalyse entdeckt werden würde. Tatsächlich entdeckte der französische Chemiker P. E. Lecoq de Boisbaudran im Jahr 1875 bei der Untersuchung der Zinkblende mit einem Spektroskop Mendelejews Eka-Aluminium darin. Die genaue Übereinstimmung der erwarteten Eigenschaften des Elements mit den experimentell bestimmten war der erste Triumph und eine brillante Bestätigung der Vorhersagekraft des periodischen Gesetzes. Beschreibungen der von Mendeleev vorhergesagten Eigenschaften von „Eka-Aluminium“ und der von Boisbaudran entdeckten Eigenschaften von Gallium sind in Tabelle 1 aufgeführt.

Vorausgesagt von D. I. Mendeleev

Installiert von Lecoq de Boisbaudran (1875)

Ekaaluminium Ea Atomgewicht etwa 68 Einfacher Körper, sollte niedrig schmelzbar sein Die Dichte liegt nahe bei 5,9 Atomvolumen 11,5 Sollte an der Luft nicht oxidieren Sollte Wasser in glühender Hitze zersetzen Formeln der Verbindungen: EaCl3, Ea2O3, Ea2(SO4)3 Sollte Alaun Ea2(SO4)3 * M2SO4 * 24H2O bilden, aber schwieriger als Aluminium Das Oxid Ea2O3 sollte leicht reduziert werden und ein Metall erzeugen, das flüchtiger als Aluminium ist, und daher ist zu erwarten, dass es durch Spektralanalyse von EaCl3 entdeckt wird – flüchtig.

Atomgewicht etwa 69,72 Der Schmelzpunkt von reinem Gallium liegt bei 30 Grad C Die Dichte von festem Gallium beträgt 5,904 und von flüssigem Gallium 6,095 Atomvolumen 11.7 Oxidation nur bei Rotgluttemperatur leicht Zersetzt Wasser bei hohen Temperaturen Verbindungsformeln: GaСl3, Ga2О3, Ga2(SO4)3 Bildet Alaun NH4Ga(SO4)2 * 12H2O Gallium wird durch Kalzinierung in einem Wasserstoffstrom aus seinem Oxid reduziert; mittels Spektralanalyse entdeckt Siedepunkt von GaCl3 215-220 Grad C

Im Jahr 1879 Der schwedische Chemiker L. Nilsson fand das Element Scandium, das vollständig dem von Mendelejew beschriebenen Ekaboron entspricht; 1886 entdeckte der deutsche Chemiker K. Winkler das Element Germanium, das Ekasilizium entspricht; 1898 entdeckten die französischen Chemiker Pierre Curie und Marie Skłodowska Curie Polonium und Radium. Mendelejew betrachtete Winkler, Lecoq de Boisbaudran und Nilsson als „Stärker des periodischen Gesetzes“.

Auch Mendeleevs Vorhersagen bewahrheiteten sich: Trimargan – modernes Rhenium, Diceium – Francium usw. wurden entdeckt.

Danach wurde Wissenschaftlern auf der ganzen Welt klar, dass das Periodensystem von D. I. Mendeleev nicht nur die Elemente systematisiert, sondern ist ein anschaulicher Ausdruck des Grundgesetzes der Natur – des Periodengesetzes.

Dieses Gesetz hat Vorhersagekraft. Es ermöglichte eine gezielte Suche nach neuen, noch nicht entdeckten Elementen. Die Atomgewichte vieler Elemente, die bisher nur unzureichend genau bestimmt wurden, mussten gerade deshalb überprüft und geklärt werden, weil ihre fehlerhaften Werte im Widerspruch zum Periodengesetz standen.

D. I. Mendeleev bemerkte einmal enttäuscht: „... wir kennen die Gründe für die Periodizität nicht.“ Er erlebte die Lösung dieses Rätsels nicht mehr.

Eines der wichtigen Argumente für die komplexe Struktur der Atome war die Entdeckung des periodischen Gesetzes von D. I. Mendeleev:

Die Eigenschaften einfacher Stoffe sowie die Eigenschaften und Formen von Verbindungen hängen periodisch von den Atommassen chemischer Elemente ab.

Als bewiesen wurde, dass die Seriennummer eines Elements in einem System numerisch gleich der Ladung des Kerns seines Atoms ist, wurde das physikalische Wesen des periodischen Gesetzes klar.

Aber warum ändern sich die Eigenschaften chemischer Elemente periodisch, wenn die Kernladung zunimmt? Warum ist das System der Elemente so und nicht anders aufgebaut und warum enthalten seine Perioden eine genau definierte Anzahl von Elementen? Auf diese wichtigsten Fragen gab es keine Antworten.

Logische Überlegungen haben vorausgesagt, dass, wenn eine Beziehung zwischen chemischen Elementen besteht, die aus Atomen bestehen, die Atome etwas gemeinsam haben und daher eine komplexe Struktur haben müssen.

Das Rätsel des Periodensystems der Elemente wurde vollständig gelöst, als es möglich war, die komplexe Struktur des Atoms, die Struktur seiner äußeren Elektronenhüllen und die Gesetze der Elektronenbewegung um einen positiv geladenen Kern zu verstehen, in dem fast die gesamte Masse enthalten ist des Atoms ist konzentriert.

Alle chemischen und physikalischen Eigenschaften eines Stoffes werden durch die Struktur seiner Atome bestimmt. Das von Mendelejew entdeckte periodische Gesetz ist ein universelles Naturgesetz, da es auf dem Gesetz der Atomstruktur basiert.

Der Begründer der modernen Atomlehre ist der englische Physiker Rutherford, der überzeugend zeigte, dass fast die gesamte Masse und positiv geladene Materie eines Atoms in einem kleinen Teil seines Volumens konzentriert ist. Er nannte diesen Teil des Atoms Kern. Die positive Ladung des Kerns wird durch die um ihn rotierenden Elektronen ausgeglichen. In diesem Atommodell Elektronen ähneln den Planeten des Sonnensystems, weshalb sie den Namen Planeten erhalten. Anschließend konnte Rutherford experimentelle Daten zur Berechnung der Kernladungen nutzen. Es stellte sich heraus, dass sie den Seriennummern der Elemente in der Tabelle von D. I. Mendeleev entsprachen. Nach der Arbeit von Rutherford und seinen Schülern erhielt Mendelejews periodisches Gesetz eine klarere Bedeutung und eine etwas andere Formulierung:

Die Eigenschaften einfacher Stoffe sowie die Eigenschaften und Formen von Elementverbindungen hängen periodisch von der Ladung des Kerns der Atome der Elemente ab.

Somit erhielt die Seriennummer eines chemischen Elements im Periodensystem eine physikalische Bedeutung.

1913 untersuchte G. Moseley in Rutherfords Labor die Röntgenstrahlung einer Reihe chemischer Elemente. Zu diesem Zweck konstruierte er die Anode der Röntgenröhre aus Materialien, die aus bestimmten Elementen bestanden. Es stellte sich heraus, dass die Wellenlängen der charakteristischen Röntgenstrahlung mit zunehmender Seriennummer der Elemente, aus denen die Kathode besteht, zunehmen. G. Moseley leitete eine Gleichung ab, die Wellenlänge und Seriennummer Z in Beziehung setzt:

Dieser mathematische Ausdruck wird heute Moseley-Gesetz genannt. Es ermöglicht die Bestimmung der Seriennummer des untersuchten Elements anhand der gemessenen Wellenlänge der Röntgenstrahlung.

Der einfachste Atomkern ist der Kern des Wasserstoffatoms. Seine Ladung hat das gleiche und entgegengesetzte Vorzeichen wie die Ladung des Elektrons und seine Masse ist die kleinste aller Kerne. Der Kern des Wasserstoffatoms wurde als Elementarteilchen erkannt und 1920 gab Rutherford ihm den Namen Proton . Die Masse eines Protons beträgt ungefähr eine atomare Masseneinheit.

Allerdings übersteigt die Masse aller Atome außer Wasserstoff zahlenmäßig die Ladungen der Atomkerne. Rutherford ging bereits davon aus, dass Kerne neben Protonen auch einige neutrale Teilchen mit einer bestimmten Masse enthalten sollten. Diese Teilchen wurden 1932 von Bothe und Becker entdeckt. Chadwick stellte ihre Natur fest und benannte sie Neutronen . Ein Neutron ist ein ungeladenes Teilchen mit einer Masse, die fast der Masse eines Protons entspricht, also auch 1 a. essen.

1932 entwickelten der sowjetische Wissenschaftler D. D. Ivanenko und der deutsche Physiker Heisenberg unabhängig voneinander die Protonen-Neutronen-Theorie des Kerns, nach der die Atomkerne aus Protonen und Neutronen bestehen.

Betrachten wir die Struktur eines Atoms eines Elements, zum Beispiel Natrium, vom Standpunkt der Proton-Neutron-Theorie. Die Ordnungszahl von Natrium im Periodensystem beträgt 11, die Massenzahl 23. Entsprechend der Ordnungszahl beträgt die Ladung des Kerns eines Natriumatoms + 11. Das Natriumatom hat also 11 Elektronen, die Summe ihrer Ladungen ist gleich der positiven Ladung des Kerns. Wenn das Natriumatom ein Elektron verliert, ist die positive Ladung um eins größer als die Summe der negativen Ladungen der Elektronen (10) und das Natriumatom wird zu einem Ion mit der Ladung 1+. Die Ladung des Atomkerns ist gleich der Summe der Ladungen von 11 im Kern befindlichen Protonen, deren Masse 11 a beträgt. e.m. Da die Massenzahl von Natrium 23 a beträgt. e.m., dann bestimmt die Differenz 23 – 11= 12 die Anzahl der Neutronen in einem Natriumatom.

Man nennt Protonen und Neutronen Nukleonen . Der Kern eines Natriumatoms besteht aus 23 Nukleonen, davon 11 Protonen und 12 Neutronen. Oben links im Elementsymbol steht die Gesamtzahl der Nukleonen im Kern, unten links die Anzahl der Protonen, zum Beispiel Na.

Alle Atome eines bestimmten Elements haben die gleiche Kernladung, also die gleiche Anzahl an Protonen im Kern. Die Anzahl der Neutronen in den Atomkernen von Elementen kann variieren. Atome, die in ihren Kernen die gleiche Anzahl an Protonen und unterschiedlich viele Neutronen haben, werden Atome genannt Isotope .

Als Atome werden Atome verschiedener Elemente bezeichnet, deren Kerne die gleiche Anzahl an Nukleonen enthalten Isobaren .

Die Wissenschaft verdankt vor allem dem großen dänischen Physiker Niels Bohr die Herstellung eines echten Zusammenhangs zwischen der Struktur des Atoms und der Struktur des Periodensystems. Er war der erste, der die wahren Prinzipien periodischer Änderungen der Eigenschaften von Elementen erklärte. Bohr begann damit, Rutherfords Atommodell realisierbar zu machen.

Rutherfords Planetenmodell des Atoms spiegelte die offensichtliche Wahrheit wider, dass der Hauptteil des Atoms in einem unbedeutend kleinen Teil des Volumens enthalten ist – dem Atomkern – und die Elektronen im restlichen Volumen des Atoms verteilt sind. Allerdings widerspricht die Art der Bewegung eines Elektrons auf einer Umlaufbahn um den Atomkern der Theorie der Bewegung elektrischer Ladungen in der Elektrodynamik.

Erstens muss nach den Gesetzen der Elektrodynamik ein um einen Kern rotierendes Elektron durch Energieverlust durch Strahlung auf den Kern fallen. Zweitens müssen sich die vom Elektron emittierten Wellenlängen bei Annäherung an den Kern kontinuierlich ändern und ein kontinuierliches Spektrum bilden. Atome verschwinden jedoch nicht, was bedeutet, dass keine Elektronen auf den Kern fallen und das Emissionsspektrum der Atome nicht kontinuierlich ist.

Wenn ein Metall auf die Verdampfungstemperatur erhitzt wird, beginnt sein Dampf zu glühen und der Dampf jedes Metalls hat seine eigene Farbe. Die durch ein Prisma zerlegte Strahlung von Metalldampf bildet ein Spektrum, das aus einzelnen leuchtenden Linien besteht. Ein solches Spektrum nennt man Linienspektrum. Jede Linie des Spektrums ist durch eine bestimmte Frequenz elektromagnetischer Strahlung gekennzeichnet.

Als Einstein 1905 das Phänomen des photoelektrischen Effekts erklärte, schlug er vor, dass sich Licht in Form von Photonen oder Energiequanten ausbreitet, die für jede Atomart eine ganz bestimmte Bedeutung haben.

Bohr führte 1913 ein Quantenkonzept in Rutherfords Planetenmodell des Atoms ein und erklärte den Ursprung der Linienspektren von Atomen. Seine Theorie über die Struktur des Wasserstoffatoms basiert auf zwei Postulaten.

Erstes Postulat:

Das Elektron dreht sich um den Kern, ohne Energie abzugeben, auf streng definierten stationären Bahnen, die der Quantentheorie genügen.

Auf jeder dieser Bahnen hat das Elektron eine bestimmte Energie. Je weiter die Umlaufbahn vom Kern entfernt ist, desto mehr Energie hat das darauf befindliche Elektron.

Die Bewegung eines Objekts um einen Mittelpunkt wird in der klassischen Mechanik durch den Drehimpuls bestimmt m´v´r, wobei m die Masse des sich bewegenden Objekts ist, v die Geschwindigkeit des Objekts ist und r der Radius des Kreises ist. Laut Quantenmechanik kann die Energie dieses Objekts nur bestimmte Werte annehmen. Bohr glaubte, dass der Drehimpuls eines Elektrons in einem Wasserstoffatom nur einer ganzen Zahl von Wirkungsquanten entsprechen kann. Anscheinend war dieser Zusammenhang Bohrs Vermutung; er wurde später vom französischen Physiker de Broglie mathematisch abgeleitet.

Somit ist der mathematische Ausdruck von Bohrs erstem Postulat die Gleichheit:

(1)

Gemäß Gleichung (1) entspricht der minimale Radius der Elektronenbahn und damit die minimale potentielle Energie des Elektrons einem Wert von n gleich Eins. Der Zustand des Wasserstoffatoms, der dem Wert n=1 entspricht, wird als normal oder basisch bezeichnet. Ein Wasserstoffatom, dessen Elektron sich in einer anderen Umlaufbahn befindet, die den Werten n = 2, 3, 4,¼ entspricht, wird als angeregt bezeichnet.

Gleichung (1) beinhaltet die Elektronengeschwindigkeit und den Orbitalradius als Unbekannte. Wenn Sie eine weitere Gleichung erstellen, die v und r enthält, können Sie die Werte dieser wichtigen Eigenschaften des Elektrons im Wasserstoffatom berechnen. Diese Gleichung wird unter Berücksichtigung der Gleichheit der Zentrifugal- und Zentripetalkräfte erhalten, die im System „Kern eines Wasserstoffatoms – Elektron“ wirken.

Die Zentrifugalkraft ist gleich. Die Zentripetalkraft, die nach dem Coulombschen Gesetz die Anziehungskraft des Elektrons auf den Kern bestimmt, beträgt . Unter Berücksichtigung der Gleichheit der Ladungen von Elektron und Kern im Wasserstoffatom können wir schreiben:

(2)

Wenn wir das Gleichungssystem (1) und (2) nach v und r auflösen, finden wir:

(3)

Die Gleichungen (3) und (4) ermöglichen die Berechnung der Bahnradien und Elektronengeschwindigkeiten für jeden Wert von n. Wenn n=1, ist der Radius der ersten Umlaufbahn des Wasserstoffatoms der Bohr-Radius und beträgt 0,053 nm. Die Geschwindigkeit eines Elektrons auf dieser Umlaufbahn beträgt 2200 km/s. Die Gleichungen (3) und (4) zeigen, dass die Radien der Elektronenbahnen des Wasserstoffatoms als Quadrate der natürlichen Zahlen zueinander in Beziehung stehen und die Geschwindigkeit des Elektrons mit zunehmendem n abnimmt.

Zweites Postulat:

Beim Übergang von einer Umlaufbahn zur anderen absorbiert oder emittiert ein Elektron ein Energiequantum.

Wenn ein Atom angeregt wird, d. h. wenn sich ein Elektron von einer näher am Kern liegenden Umlaufbahn zu einer weiter entfernten bewegt, wird ein Energiequantum absorbiert, und umgekehrt, wenn sich ein Elektron von einer entfernten zu einer nahen Umlaufbahn bewegt, ein Quantenenergie E 2 – E 1 = hv wird abgestrahlt. Nachdem Bohr die Radien der Bahnen und die Energie des Elektrons auf ihnen ermittelt hatte, berechnete er die Energie der Photonen und die entsprechenden Linien im Linienspektrum von Wasserstoff, die den experimentellen Daten entsprachen.

Man nennt die Zahl n, die die Größe der Radien der Quantenbahnen, die Bewegungsgeschwindigkeit der Elektronen und deren Energie bestimmt Hauptquantenzahl .

Anschließend verbesserte Sommerfeld Bohrs Theorie. Er schlug vor, dass ein Atom nicht nur kreisförmige, sondern auch elliptische Elektronenbahnen haben könnte, und erklärte auf dieser Grundlage den Ursprung der Feinstruktur des Wasserstoffspektrums.

Reis. 12. Das Elektron im Bohr-Atom beschreibt nicht nur kreisförmige, sondern auch elliptische Bahnen. So sehen sie für verschiedene Werte aus l bei P =2, 3, 4.

Allerdings verband die Bohr-Sommerfeld-Theorie der Atomstruktur klassische und quantenmechanische Konzepte und baute somit auf Widersprüchen auf. Die Hauptnachteile der Bohr-Sommerfeld-Theorie sind folgende:

1. Die Theorie ist nicht in der Lage, alle Details der spektralen Eigenschaften von Atomen zu erklären.

2. Es ist nicht möglich, die chemische Bindung selbst in einem so einfachen Molekül wie dem Wasserstoffmolekül quantitativ zu berechnen.

Aber die grundsätzliche Position war fest etabliert: Die Füllung der Elektronenhüllen in den Atomen chemischer Elemente erfolgt ab der dritten, M -Schalen nicht nacheinander, sondern nach und nach bis zur vollen Kapazität (d. h. wie es bei war). ZU- Und L - Muscheln), aber schrittweise. Mit anderen Worten: Der Aufbau von Elektronenschalen wird vorübergehend unterbrochen, weil in den Atomen Elektronen auftreten, die zu anderen Schalen gehören.

Diese Buchstaben werden wie folgt bezeichnet: N , l , m l , MS – und werden in der Sprache der Atomphysik als Quantenzahlen bezeichnet. Historisch gesehen wurden sie schrittweise eingeführt und ihre Entstehung ist größtenteils mit der Untersuchung atomarer Spektren verbunden.

Es stellt sich also heraus, dass der Zustand jedes Elektrons in einem Atom mit einem speziellen Code beschrieben werden kann, der eine Kombination aus vier Quantenzahlen ist. Hierbei handelt es sich nicht nur um abstrakte Größen, die zur Aufzeichnung elektronischer Zustände verwendet werden. Im Gegenteil, sie alle haben echten physischen Inhalt.

Nummer P geht in die Formel für die Kapazität der Elektronenhülle ein (2 P 2), also diese Quantenzahl P entspricht der Nummer der elektronischen Hülle; Mit anderen Worten: Diese Zahl bestimmt, ob ein Elektron zu einer bestimmten Elektronenhülle gehört.

Nummer P akzeptiert nur ganzzahlige Werte: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,..., entsprechend den Schalen: K, L, M, N, O, P, Q.

Weil das P in der Formel für die Elektronenenergie enthalten ist, dann sagt man, dass die Hauptquantenzahl die Gesamtenergiereserve des Elektrons im Atom bestimmt.

Ein anderer Buchstabe unseres Alphabets – die Orbitalquantenzahl (Seitenquantenzahl) – wird als bezeichnet l . Es wurde eingeführt, um die Ungleichheit aller zu einer bestimmten Schale gehörenden Elektronen hervorzuheben.

Jede Schale ist in bestimmte Unterschalen unterteilt, deren Anzahl der Nummer der Schale entspricht. Das heißt, K-Shell ( P =1) besteht aus einer Unterschale; L-Schale ( P =2) – von zwei; M-Schale ( P =3) – aus drei Unterschalen...

Und jede Unterschale dieser Schale zeichnet sich durch einen bestimmten Wert aus l . Die Orbitalquantenzahl nimmt auch ganzzahlige Werte an, allerdings beginnend bei Null, also 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6... Somit gilt: l immer weniger P . Es ist leicht zu verstehen, wann P =1 l =0; bei N =2 l =0 und 1; bei N = 3 l = 0, 1 und 2 usw. Zahl l , hat sozusagen ein geometrisches Bild. Schließlich können die Bahnen von Elektronen, die zu einer bestimmten Schale gehören, nicht nur kreisförmig, sondern auch elliptisch sein.

Unterschiedliche Bedeutungen l und charakterisieren verschiedene Arten von Umlaufbahnen.

Physiker lieben Traditionen und bevorzugen alte Buchstabenbezeichnungen zur Bezeichnung von Elektronenunterschalen S ( l =0), P ( l =1), D ( l =2), F ( l =3). Dies sind die Anfangsbuchstaben deutscher Wörter, die die Merkmale einer Reihe von Spektrallinien charakterisieren, die durch Elektronenübergänge verursacht werden: scharf, hauptsächlich, unscharf, grundlegend.

Nun können wir kurz aufschreiben, welche Elektronenunterschalen in Elektronenhüllen enthalten sind (Tabelle 2).

Zu wissen, wie viele Elektronen verschiedene Elektronenunterschalen aufnehmen können, hilft bei der Bestimmung der dritten und vierten Quantenzahlen – m l und m s, die als magnetisch und Spin bezeichnet werden.

Magnetische Quantenzahl m l eng verwandt mit l und bestimmt einerseits die Lagerichtung dieser Umlaufbahnen im Raum und andererseits ihre für einen gegebenen Zeitpunkt mögliche Anzahl l . Aus einigen Gesetzmäßigkeiten der Atomtheorie folgt dies für ein Gegebenes l Quantenzahl m l, dauert 2 l +1 Ganzzahlwerte: von – l bis + l , einschließlich Null. Zum Beispiel, z l =3 das ist die Folge m l wir haben: - 3, - 2, - 1, 0, +1, +2, +3, also insgesamt sieben Werte.

Warum ich l namens magnetisch? Jedes Elektron, das sich auf einer Umlaufbahn um den Kern dreht, stellt im Wesentlichen eine Windung der Wicklung dar, durch die elektrischer Strom fließt. Da ein Magnetfeld entsteht, kann jede Umlaufbahn in einem Atom als flache magnetische Schicht betrachtet werden. Wenn ein äußeres Magnetfeld vorhanden ist, interagiert jede Elektronenbahn mit diesem Feld und strebt danach, eine bestimmte Position im Atom einzunehmen.

Die Anzahl der Elektronen in jeder Umlaufbahn wird durch den Wert der Spinquantenzahl m s bestimmt.

Das Verhalten von Atomen in starken inhomogenen Magnetfeldern zeigte, dass sich jedes Elektron in einem Atom wie ein Magnet verhält. Und das deutet darauf hin, dass sich das Elektron um seine eigene Achse dreht, wie ein Planet auf einer Umlaufbahn. Diese Eigenschaft eines Elektrons wird „Spin“ (aus dem Englischen übersetzt „rotieren“) genannt. Die Rotationsbewegung des Elektrons ist konstant und unveränderlich. Die Rotation eines Elektrons ist völlig ungewöhnlich: Sie kann weder verlangsamt noch beschleunigt oder gestoppt werden. Es ist für alle Elektronen auf der Welt gleich.

Doch obwohl der Spin eine gemeinsame Eigenschaft aller Elektronen ist, erklärt er auch die Unterschiede zwischen den Elektronen in einem Atom.

Zwei Elektronen, die sich auf derselben Umlaufbahn um einen Kern drehen, haben den gleichen Spin in der Größe, können sich aber in der Richtung ihrer eigenen Rotation unterscheiden. In diesem Fall ändern sich das Vorzeichen des Drehimpulses und das Vorzeichen des Spins.

Die Quantenberechnung führt zu zwei möglichen Werten der Spinquantenzahlen, die einem Elektron im Orbit innewohnen: s=+ und s= - . Es kann keine anderen Bedeutungen geben. Daher können sich in einem Atom entweder nur ein oder zwei Elektronen auf jeder Umlaufbahn drehen. Mehr kann es nicht geben.

Jede Elektronenunterschale kann maximal 2(2) aufnehmen l + 1) - Elektronen, nämlich (Tabelle 3):

Von hier aus erhält man durch einfache Addition die Kapazitäten aufeinanderfolgender Schalen.

Erstaunlich ist die Einfachheit des Grundgesetzes, auf das die ursprünglich unendliche Komplexität der Struktur des Atoms reduziert wurde. Das ganze skurrile Verhalten der Elektronen in seiner äußeren Hülle, die alle seine Eigenschaften steuert, lässt sich ungewöhnlich einfach ausdrücken: Es gibt und kann in einem Atom keine zwei identischen Elektronen geben. Dieses Gesetz ist in der Wissenschaft als Pauli-Prinzip bekannt (benannt nach dem Schweizer theoretischen Physiker).

Wenn Sie die Gesamtzahl der Elektronen in einem Atom kennen, die seiner Ordnungszahl im Mendelejew-System entspricht, können Sie ein Atom „bauen“: Sie können die Struktur seiner äußeren Elektronenhülle berechnen – bestimmen, wie viele Elektronen sich darin befinden und was Art von Elektronen sind darin enthalten.

Während du wächst Z Ähnliche Arten elektronischer Konfigurationen von Atomen wiederholen sich periodisch. Im Wesentlichen handelt es sich dabei auch um eine Formulierung des periodischen Gesetzes, jedoch in Bezug auf den Prozess der Elektronenverteilung zwischen Schalen und Unterschalen.

Da wir das Gesetz der Atomstruktur kennen, können wir nun ein Periodensystem erstellen und erklären, warum es so aufgebaut ist. Es bedarf nur einer kleinen terminologischen Klarstellung: Diejenigen Elemente, in deren Atomen der Aufbau von s-, p-, d-, f-Unterschalen erfolgt, werden üblicherweise als s-, p-, d- bzw. f-Elemente bezeichnet.

Die Formel eines Atoms wird üblicherweise in der folgenden Form geschrieben: Die Hauptquantenzahl wird durch die entsprechende Zahl angegeben, die Nebenquantenzahl wird durch einen Buchstaben gekennzeichnet und oben rechts ist die Anzahl der Elektronen angegeben.

Die erste Periode enthält 1 S-Elemente – Wasserstoff und Helium. Die schematische Notation für die erste Periode lautet wie folgt: 1 s 2 . Die zweite Periode lässt sich wie folgt darstellen: 2 s 2 2 p 6, d. h. sie umfasst Elemente, in denen 2 s-, 2 p-Unterschalen gefüllt sind. Und die dritte (3 s-, 3p-Unterschalen sind darin eingebaut): 3 s 2 3p 6. Offensichtlich werden ähnliche Arten elektronischer Konfigurationen wiederholt.

Zu Beginn der 4. Periode gibt es zwei 4 s-Elemente, d. h. die Füllung der N-Schale beginnt früher, als der Aufbau der M-Schale abgeschlossen ist. Es enthält 10 weitere freie Plätze, die durch zehn Folgeelemente (3 D-Elemente) gefüllt werden. Die Füllung der M-Schale ist beendet, die Füllung der N-Schale geht weiter (mit sechs 4 p-Elektronen). Daher ist die Struktur der 4. Periode wie folgt: 4 s 2 3 d 10 4 p 6. Die fünfte Periode ist ähnlich ausgefüllt:

5 s 2 4 d 10 5 p 6 .

In der sechsten Periode gibt es 32 Elemente. Die schematische Schreibweise lautet: 6 s 2 4 f 14 5 d 10 6 p 6.

Und schließlich die nächste, 7. Periode: 7 s 2 5 f 14 6 d 10 7 p 6. Es ist zu bedenken, dass noch nicht alle Elemente der 7. Periode bekannt sind.

Dieses schrittweise Füllen der Schalen ist ein strenges physikalisches Gesetz. Es stellt sich heraus, dass es (aus energetischer Sicht) für Elektronen rentabler ist, zunächst die Ebenen der 4 s-Unterschale zu besetzen, anstatt die Ebenen der 3-d-Unterschale zu besetzen. Es sind diese Energie-„Schwingungen“ „gewinnbringender – weniger profitabel“, die die Situation erklären, dass in chemischen Elementen die Füllung der Elektronenhüllen schrittweise erfolgt.

Mitte 20. Der französische Physiker L. de Broglie äußerte eine kühne Idee: Alle materiellen Teilchen (einschließlich Elektronen) haben nicht nur materielle, sondern auch Welleneigenschaften. Schon bald konnte gezeigt werden, dass sich Elektronen ebenso wie Lichtwellen auch um Hindernisse herum biegen können.

Da ein Elektron eine Welle ist, kann seine Bewegung in einem Atom mit der Wellengleichung beschrieben werden. Diese Gleichung wurde 1926 vom österreichischen Physiker E. Schrödinger abgeleitet. Mathematiker nennen es eine partielle Differentialgleichung zweiter Ordnung. Für Physiker ist dies die Grundgleichung der Quantenmechanik.

So sieht die Gleichung aus:

+++ y = 0,

Wo M– Elektronenmasse; R – der Abstand des Elektrons vom Kern; e – Elektronenladung; E– Gesamtelektronenenergie, gleich der Summe aus kinetischer und potentieller Energie; Z– Seriennummer des Atoms (für das Wasserstoffatom ist es 1); H– „Wirkungsquantum“; X , j , z – Elektronenkoordinaten; y ist die Wellenfunktion (eine abstrakte abstrakte Größe, die den Grad der Wahrscheinlichkeit charakterisiert).

Der Grad der Wahrscheinlichkeit, dass sich ein Elektron an einer bestimmten Stelle im Raum um den Kern herum befindet. Wenn y = 1, dann muss sich das Elektron tatsächlich an genau dieser Stelle befinden; wenn y = 0, dann gibt es dort keine Spur eines Elektrons.

Die Idee der Wahrscheinlichkeit, ein Elektron zu finden, ist von zentraler Bedeutung für die Quantenmechanik. Und der Wert der Funktion y (psi) (genauer gesagt das Quadrat ihres Wertes) drückt die Wahrscheinlichkeit aus, dass sich ein Elektron an dem einen oder anderen Punkt im Raum befindet.

In einem quantenmechanischen Atom gibt es keine eindeutigen Elektronenbahnen, die im Bohr-Modell des Atoms so klar umrissen sind. Das Elektron scheint in Form einer Wolke im Raum ausgebreitet zu sein. Aber die Dichte dieser Wolke ist unterschiedlich: wie man sagt, wo sie dick ist und wo sie leer ist. Eine höhere Wolkendichte entspricht einer höheren Wahrscheinlichkeit, ein Elektron zu finden.

Vom abstrakten quantenmechanischen Modell des Atoms kann man zum visuellen und sichtbaren Modell des Bohr-Atoms übergehen. Dazu müssen Sie die Schrödinger-Gleichung lösen. Es stellt sich heraus, dass der Wellenfunktion drei verschiedene Größen zugeordnet sind, die nur ganzzahlige Werte annehmen können. Darüber hinaus ist die Reihenfolge der Änderungen dieser Größen so, dass sie nichts anderes als Quantenzahlen sein können. Haupt-, Orbital- und Magnetisch. Sie wurden jedoch speziell eingeführt, um die Spektren verschiedener Atome zu bezeichnen. Dann wanderten sie ganz organisch zum Bohr-Modell des Atoms über. Das ist wissenschaftliche Logik – selbst der größte Skeptiker kann sie nicht entkräften.

All dies bedeutet, dass die Lösung der Schrödinger-Gleichung letztendlich zur Ableitung der Reihenfolge der Füllung der Elektronenschalen und Unterschalen von Atomen führt. Dies ist der Hauptvorteil des quantenmechanischen Atoms gegenüber dem Bohr-Atom. Und die dem Planetenatom bekannten Konzepte können aus quantenmechanischer Sicht neu überdacht werden. Wir können sagen, dass eine Umlaufbahn eine bestimmte Menge wahrscheinlicher Positionen eines bestimmten Elektrons in einem Atom ist. Es entspricht einer bestimmten Wellenfunktion. Anstelle des Begriffs „Orbit“ wird in der modernen Atomphysik und -chemie der Begriff „Orbital“ verwendet.

Die Schrödinger-Gleichung ist also wie ein Zauberstab, der alle Mängel der formalen Theorie des Periodensystems beseitigt. Verwandelt „formell“ in „sachlich“.

In Wirklichkeit ist dies jedoch bei weitem nicht der Fall. Denn die Gleichung hat nur für das Wasserstoffatom, das einfachste aller Atome, eine exakte Lösung. Für das Heliumatom und nachfolgende Atome ist es unmöglich, die Schrödinger-Gleichung genau zu lösen, da die Wechselwirkungskräfte zwischen den Elektronen addiert werden. Und ihren Einfluss auf das Endergebnis zu berücksichtigen, ist eine mathematische Aufgabe von unvorstellbarer Komplexität. Es ist für menschliche Fähigkeiten unzugänglich; Nur elektronische Hochgeschwindigkeitscomputer, die Hunderttausende Operationen pro Sekunde ausführen, können sich damit messen. Und selbst dann nur unter der Voraussetzung, dass das Berechnungsprogramm mit zahlreichen Vereinfachungen und Näherungen entwickelt wird.

Im Laufe von 40 Jahren ist die Liste der bekannten chemischen Elemente um 19 gewachsen. Und alle 19 Elemente wurden synthetisiert und künstlich hergestellt.

Unter der Synthese von Elementen kann man verstehen, dass man aus einem Element mit einer geringeren Kernladung, einer niedrigeren Ordnungszahl, ein Element mit einer höheren Ordnungszahl erhält. Und der Produktionsprozess selbst wird als Kernreaktion bezeichnet. Seine Gleichung wird auf die gleiche Weise geschrieben wie die Gleichung einer gewöhnlichen chemischen Reaktion. Auf der linken Seite stehen die reagierenden Stoffe, auf der rechten Seite die entstehenden Produkte. Die Reaktanten einer Kernreaktion sind das Ziel und das bombardierende Teilchen.

Das Ziel kann nahezu jedes Element des Periodensystems sein (in freier Form oder in Form einer chemischen Verbindung).

Die Rolle bombardierender Teilchen spielen a-Teilchen, Neutronen, Protonen, Deuteronen (Kerne des schweren Wasserstoffisotops) sowie die sogenannten mehrfach geladenen schweren Ionen verschiedener Elemente – Bor, Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Neon, Argon und andere Elemente des Periodensystems.

Damit eine Kernreaktion stattfinden kann, muss das bombardierende Teilchen mit dem Kern des Zielatoms kollidieren. Wenn ein Teilchen eine ausreichend hohe Energie hat, kann es so tief in den Kern eindringen, dass es mit ihm verschmilzt. Da alle oben aufgeführten Teilchen außer dem Neutron positive Ladungen tragen, erhöhen sie bei ihrer Verschmelzung mit dem Kern dessen Ladung. Und eine Änderung des Wertes von Z bedeutet die Transformation von Elementen: die Synthese eines Elements mit einem neuen Wert der Kernladung.

Um einen Weg zu finden, bombardierende Teilchen zu beschleunigen und ihnen eine hohe Energie zu verleihen, die ausreicht, um mit Kernen zu verschmelzen, wurde ein spezieller Teilchenbeschleuniger erfunden und gebaut – ein Zyklotron. Dann bauten sie eine spezielle Fabrik für neue Elemente – einen Atomrektor. Ihr direkter Zweck ist die Erzeugung von Kernenergie. Da darin jedoch immer intensive Neutronenflüsse herrschen, können sie leicht für künstliche Fusionszwecke genutzt werden. Ein Neutron hat keine Ladung und muss daher nicht beschleunigt werden (und ist auch nicht möglich). Im Gegenteil: Langsame Neutronen erweisen sich als nützlicher als schnelle.

Chemiker mussten sich den Kopf zerbrechen und wahre Wunder des Einfallsreichtums zeigen, um Wege zu finden, winzige Mengen neuer Elemente aus der Zielsubstanz zu trennen. Lernen Sie, die Eigenschaften neuer Elemente zu untersuchen, als nur wenige Atome verfügbar waren ...

Durch die Arbeit von Hunderten und Tausenden von Wissenschaftlern wurden 19 neue Zellen in das Periodensystem aufgenommen. Vier liegen innerhalb seiner alten Grenzen: zwischen Wasserstoff und Uran. Fünfzehn - für Uran. So ist alles passiert...

4 Stellen im Periodensystem blieben lange Zeit leer: Zellen Nr. 43, 61, 85 und 87.

Diese 4 Elemente waren schwer zu fassen. Die Bemühungen der Wissenschaftler, in der Natur nach ihnen zu suchen, blieben erfolglos. Mit Hilfe des Periodengesetzes wurden längst alle anderen Plätze im Periodensystem besetzt – vom Wasserstoff bis zum Uran.

Mehr als einmal wurden in wissenschaftlichen Fachzeitschriften Berichte über die Entdeckung dieser vier Elemente veröffentlicht. Aber alle diese Entdeckungen wurden nicht bestätigt: Jedes Mal ergab eine genaue Überprüfung, dass ein Fehler gemacht worden war und zufällige unbedeutende Verunreinigungen mit einem neuen Element verwechselt wurden.

Eine lange und schwierige Suche führte schließlich zur Entdeckung eines der schwer fassbaren Elemente der Natur. Es stellte sich heraus, dass Exzesium Nr. 87 in der Zerfallskette des natürlichen radioaktiven Isotops Uran-235 vorkommt. Es ist ein kurzlebiges radioaktives Element.

Reis. 13. Bildungsschema des Elements Nr. 87 – Frankreich. Einige radioaktive Isotope können auf zwei Arten zerfallen, beispielsweise sowohl durch a- als auch durch b-Zerfall. Dieses Phänomen wird als radioaktive Gabel bezeichnet. Alle natürlichen Radioaktionsfamilien enthalten Gabeln.

Element 87 verdient eine ausführlichere Erörterung. Jetzt lesen wir in Chemie-Enzyklopädien: Francium (Seriennummer 87) wurde 1939 von der französischen Wissenschaftlerin Margarita Perey entdeckt.

Wie gelang es Perey, das schwer fassbare Element einzufangen? Im Jahr 1914 begannen drei österreichische Radiochemiker – S. Meyer, W. Hess und F. Paneth – mit der Untersuchung des radioaktiven Zerfalls des Actinium-Isotops mit der Massenzahl 227. Es war bekannt, dass es zur Actinouranium-Familie gehört und b-Teilchen emittiert; Daher ist sein Abbauprodukt Thorium. Allerdings hatten Wissenschaftler vage Vermutungen, dass Actinium-227 in seltenen Fällen auch a-Teilchen aussendet. Mit anderen Worten, dies ist ein Beispiel für eine radioaktive Gabel. Bei einer solchen Umwandlung sollte ein Isotop des Elements 87 entstehen. Meyer und seine Kollegen beobachteten tatsächlich Alphateilchen. Weitere Forschungen waren erforderlich, wurden jedoch durch den Ersten Weltkrieg unterbrochen.

Margarita Perey ging den gleichen Weg. Doch ihr standen empfindlichere Instrumente und neue, verbesserte Analysemethoden zur Verfügung. Deshalb war sie erfolgreich.

Francium wird als künstlich synthetisiertes Element eingestuft. Dennoch wurde das Element erstmals in der Natur entdeckt. Dies ist ein Isotop von Francium-223. Seine Halbwertszeit beträgt nur 22 Minuten. Es wird klar, warum es so wenig Frankreich auf der Erde gibt. Erstens hat es aufgrund seiner Zerbrechlichkeit keine Zeit, sich in nennenswerten Mengen zu konzentrieren, und zweitens ist der Prozess seiner Entstehung selbst durch eine geringe Wahrscheinlichkeit gekennzeichnet: Nur 1,2 % der Actinium-227-Kerne zerfallen unter Emission von a- Partikel.

In dieser Hinsicht ist es rentabler, Francium künstlich herzustellen. 20 Isotope von Francium wurden bereits gewonnen, das langlebigste davon ist Francium-223. Mithilfe sehr geringer Mengen an Franciumsalzen konnten Chemiker nachweisen, dass seine Eigenschaften denen von Cäsium sehr ähnlich sind.

Durch die Untersuchung der Eigenschaften von Atomkernen kamen Physiker zu dem Schluss, dass es für Elemente mit den Ordnungszahlen 43, 61, 85 und 87 keine stabilen Isotope geben kann. Sie können nur radioaktiv sein, haben kurze Halbwertszeiten und müssen schnell verschwinden. Daher wurden alle diese Elemente künstlich vom Menschen geschaffen. Die Wege zur Entstehung neuer Elemente wurden durch das Periodengesetz vorgegeben. Element 43 war das erste künstlich geschaffene Element.

Der Kern des Elements 43 sollte 43 positive Ladungen und 43 Elektronen haben, die den Kern umkreisen. Der leere Raum für Element 43, der sich in der Mitte der fünften Periode befindet, enthält Mangan in der vierten Periode und Rhenium in der sechsten. Daher sollten die chemischen Eigenschaften von Element 43 denen von Mangan und Rhenium ähneln. Links von Zelle 43 befindet sich Molybdän Nr. 42, rechts Ruthenium Nr. 44. Um Element 43 zu erzeugen, ist es daher notwendig, die Anzahl der Ladungen im Kern eines Atoms mit 42 Ladungen um eine weitere Elementarladung zu erhöhen. Um ein neues Element 43 zu synthetisieren, ist es daher notwendig, Molybdän als Ausgangsmaterial zu verwenden. Das leichteste Element, Wasserstoff, hat eine positive Ladung. Es ist also zu erwarten, dass Element 43 durch eine Kernreaktion zwischen Molybdän und einem Proton gewonnen werden kann.

Reis. 14. Schema zur Synthese des Elements Nr. 43 – Technetium.

Die Eigenschaften von Element 43 sollten denen von Mangan und Rhenium ähneln, und um die Bildung dieses Elements nachzuweisen und zu beweisen, ist es notwendig, chemische Reaktionen zu verwenden, die denen ähneln, mit denen Chemiker das Vorhandensein kleiner Mengen Mangan und bestimmen Rhenium.

Auf diese Weise ermöglicht das Periodensystem, den Weg zur Entstehung künstlicher Elemente aufzuzeigen.

Auf genau die gleiche Weise wurde 1937 das erste künstliche chemische Element geschaffen. Es erhielt den bezeichnenden Namen Technetium – das erste Element, das technisch und künstlich hergestellt wurde. So wurde die Synthese von Technetium durchgeführt. Die Molybdänplatte wurde einem intensiven Beschuss durch Kerne des schweren Wasserstoffisotops Deuterium ausgesetzt, die in einem Zyklotron auf enorme Geschwindigkeit beschleunigt wurden.

In die Molybdänkerne drangen schwere Wasserstoffkerne ein, die sehr hohe Energie erhielten. Nach der Bestrahlung in einem Zyklotron wurde der Molybdänkunststoff in Säure gelöst. Mit denselben Reaktionen, die für die analytische Bestimmung von Mangan (einem Analogon von Element 43) erforderlich sind, wurde aus der Lösung eine unbedeutende Menge einer neuen radioaktiven Substanz isoliert. Das war das neue Element – ​​Technetium. Sie entsprechen genau der Position des Elements im Periodensystem.

Mittlerweile ist Technetium gut zugänglich: Es entsteht in relativ großen Mengen in Kernreaktoren. Technetium ist gut untersucht und wird bereits in der Praxis eingesetzt.

Die Methode, mit der Element 61 erzeugt wurde, ist der Methode, mit der Technetium hergestellt wird, sehr ähnlich. Element 61 wurde erst 1945 aus Fragmentierungselementen isoliert, die in einem Kernreaktor bei der Uranspaltung entstanden.

Reis. 15. Schema zur Synthese des Elements Nr. 61 – Promethium.

Das Element erhielt den symbolischen Namen „Promethium“. Dieser Name wurde ihm nicht leichtfertig gegeben. Es symbolisiert den dramatischen Weg der Wissenschaft, der Natur die Kernspaltungsenergie zu stehlen und diese Energie zu beherrschen (der Legende nach stahl der Titan Prometheus das Feuer vom Himmel und gab es den Menschen; dafür wurde er an einen Felsen gekettet und von einem riesigen Adler gequält täglich), warnt aber auch vor der schrecklichen Kriegsgefahr.

Mittlerweile wird Promethium in beträchtlichen Mengen gewonnen: Es wird in Atombatterien eingesetzt – Gleichstromquellen, die viele Jahre ohne Unterbrechung arbeiten können.

Das schwerste Halogen, Ekaiod, Element 85, wurde auf ähnliche Weise synthetisiert. Es wurde zunächst durch Beschuss von Wismut (Nr. 83) mit Heliumkernen (Nr. 2) gewonnen und in einem Zyklotron auf hohe Energien beschleunigt. Das neue Element heißt astatine (instabil). Es ist radioaktiv und verschwindet schnell. Auch seine chemischen Eigenschaften entsprachen exakt dem Periodengesetz. Es ähnelt Jod.

Reis. 16. Schema zur Synthese des Elements Nr. 85 – Astatin.

Transurane Elemente sind künstlich synthetisierte chemische Elemente, die im Periodensystem nach Uran stehen. Wie viele davon in Zukunft noch synthetisiert werden können, kann noch niemand definitiv beantworten.

Uran war 70 lange Jahre lang das letzte Element in der natürlichen Reihe chemischer Elemente.

Und die ganze Zeit beschäftigten sich die Wissenschaftler natürlich mit der Frage: Gibt es in der Natur Elemente, die schwerer als Uran sind? Dmitri Iwanowitsch glaubte, dass, wenn jemals Uranelemente im Erdinneren entdeckt werden könnten, ihre Zahl begrenzt sein müsse. Nach der Entdeckung der Radioaktivität wurde das Fehlen solcher Elemente in der Natur damit erklärt, dass ihre Halbwertszeiten kurz sind und sie alle vor langer Zeit, in den sehr frühen Stadien der Entwicklung unseres Planeten, zerfielen und in leichtere Elemente umgewandelt wurden . Aber Uran, das sich als radioaktiv herausstellte, hatte eine so lange Lebensdauer, dass es bis heute überlebt hat. Warum konnte die Natur nicht zumindest den nächstgelegenen Transuranen eine ebenso großzügige Zeit zum Leben geben? Es gab viele Berichte über die Entdeckung vermeintlich neuer Elemente innerhalb des Systems – zwischen Wasserstoff und Uran, aber fast nie wurde in wissenschaftlichen Zeitschriften über die Entdeckung von Transuranen geschrieben. Wissenschaftler stritten nur über den Grund für den Bruch des Periodensystems auf Uran.

Erst die Kernfusion ermöglichte die Feststellung interessanter Umstände, die zuvor nicht einmal vermutet werden konnten.

Die ersten Studien zur Synthese neuer chemischer Elemente zielten auf die künstliche Herstellung von Transuranen ab. Über das erste künstliche Transuran-Element wurde drei Jahre vor dem Erscheinen von Technetium gesprochen. Das auslösende Ereignis war die Entdeckung des Neutrons. Ein Elementarteilchen ohne Ladung hatte eine enorme Durchschlagskraft, konnte ohne Hindernisse den Atomkern erreichen und Umwandlungen verschiedener Elemente bewirken. Man begann, Neutronen auf Ziele aus den unterschiedlichsten Substanzen abzufeuern. Der Pionier der Forschung auf diesem Gebiet war der herausragende italienische Physiker E. Fermi.

Mit Neutronen bestrahltes Uran zeigte eine unbekannte Aktivität mit einer kurzen Halbwertszeit. Uran-238 verwandelt sich nach der Absorption eines Neutrons in ein unbekanntes Isotop des Elements Uran-239, das b-radioaktiv ist und sich in ein Isotop eines Elements mit der Ordnungszahl 93 verwandeln sollte. Eine ähnliche Schlussfolgerung wurde von E. Fermi und seine Kollegen.

Tatsächlich war es sehr aufwändig zu beweisen, dass die unbekannte Aktivität tatsächlich dem ersten Transuranelement entsprach. Chemische Operationen führten zu dem Schluss: Das neue Element hat ähnliche Eigenschaften wie Mangan, gehört also zur VII. b-Untergruppe. Dieses Argument erwies sich als beeindruckend: Damals (in den 30er Jahren) glaubten fast alle Chemiker, dass, wenn es Transurane gäbe, zumindest das erste davon ähnlich sein würde D-Elemente aus früheren Perioden. Dies war ein Fehler, der zweifellos die Geschichte der Entdeckung von Elementen, die schwerer als Uran waren, beeinflusste.

Kurz gesagt, E. Fermi verkündete 1934 selbstbewusst die Synthese nicht nur des Elements 93, dem er den Namen „Ausonium“ gab, sondern auch seines rechten Nachbarn im Periodensystem, „Hesperia“ (Nr. 94). Letzteres war ein Produkt des b-Zerfalls von Ausonium:

Es gab Wissenschaftler, die diese Kette noch weiter „zogen“. Unter ihnen: die deutschen Forscher O. Hahn, L. Meitner und F. Strassmann. Schon 1937 sprach man vom Element Nr. 97 als etwas Realem:

Aber keines der neuen Elemente wurde in nennenswerten Mengen gewonnen oder in freier Form isoliert. Ihre Synthese wurde anhand verschiedener indirekter Zeichen beurteilt.

Letztendlich stellte sich heraus, dass es sich bei all diesen kurzlebigen Substanzen, die man für Transurane hält, tatsächlich um Elemente der Mitte des Periodensystems handelt, also um künstliche radioaktive Isotope seit langem bekannter chemischer Elemente. Dies wurde deutlich, als O. Hahn und F. Strassmann am 22. Dezember 1938 eine der größten Entdeckungen des 20. Jahrhunderts machten. – Entdeckung der Uranspaltung unter dem Einfluss langsamer Neutronen. Wissenschaftler haben unwiderlegbar festgestellt, dass mit Neutronen bestrahltes Uran Isotope von Barium und Lanthan enthält. Sie konnten nur unter der Annahme gebildet werden, dass Neutronen Urankerne offenbar in mehrere kleinere Fragmente zerlegen.

Der Spaltungsmechanismus wurde von L. Meitner und O. Frisch erklärt. Das sogenannte Tröpfchenmodell des Atomkerns gab es bereits: Der Atomkern wurde wie ein Flüssigkeitstropfen. Wenn einem Tropfen genügend Energie zugeführt und angeregt wird, kann er in kleinere Tropfen zerfallen. Ebenso kann ein durch ein Neutron in einen angeregten Zustand gebrachter Kern zerfallen und in kleinere Teile zerfallen – die Kerne von Atomen leichterer Elemente.

Im Jahr 1940 bewiesen die sowjetischen Wissenschaftler G. N. Flerov und K. A. Petrzhak, dass die Uranspaltung spontan erfolgen kann. So wurde eine neue Art radioaktiver Umwandlung entdeckt, die in der Natur vorkommt: die spontane Spaltung von Uran. Dies war eine äußerst wichtige Entdeckung.

Es ist jedoch falsch, die Forschung zu Transuranen in den 1930er Jahren als fehlerhaft zu bezeichnen.

Uran hat zwei hauptsächliche natürliche Isotope: Uran-238 (deutlich vorherrschend) und Uran-235. Das zweite wird hauptsächlich unter dem Einfluss langsamer Neutronen gespalten, während das erste, das ein Neutron absorbiert, sich nur in ein schwereres Isotop – Uran-239 – umwandelt, und diese Absorption ist umso intensiver, je schneller die bombardierenden Neutronen sind. Daher führte der Effekt der Neutronenmoderation bei den ersten Versuchen zur Synthese von Transuranen dazu, dass beim „Abfeuern“ eines Targets aus natürlichem Uran der Spaltungsprozess vorherrschte.

Aber Uran-238, das ein Neutron absorbierte, musste zwangsläufig zur Entstehungskette der Transuranelemente führen. Es musste eine zuverlässige Möglichkeit gefunden werden, die Atome des Elements 93 in einem komplexen Durcheinander von Spaltfragmenten einzufangen. Da diese Fragmente eine vergleichsweise geringere Masse haben, sollten sie beim Bombardement von Uran über größere Entfernungen geflogen sein (eine längere Weglänge haben) als die sehr massiven Atome des Elements 93.

Der amerikanische Physiker E. MacMillan, der an der University of California arbeitete, stützte seine Experimente auf diese Überlegungen. Im Frühjahr 1939 begann er, die Verteilung der Uranspaltfragmente entlang der Pfadlängen sorgfältig zu untersuchen. Es gelang ihm, einen kleinen Teil der Fragmente mit geringer Reichweite zu trennen. In diesem Abschnitt entdeckte er Spuren einer radioaktiven Substanz mit einer Halbwertszeit von 2,3 Tagen und hoher Strahlungsintensität. Eine solche Aktivität wurde in anderen Fragmentfraktionen nicht beobachtet. McMillan konnte zeigen, dass dieser Stoff X ein Zerfallsprodukt des Isotops Uran-239 ist:

Der Chemiker F. Ableson schloss sich der Arbeit an. Es stellte sich heraus, dass ein radioaktiver Stoff mit einer Halbwertszeit von 2,3 Tagen chemisch von Uran und Thorium getrennt werden kann und nichts mit Rhenium zu tun hat. Somit brach die Annahme zusammen, dass es sich bei Element 93 um Ekarenium handeln sollte.

Die erfolgreiche Synthese von Neptunium (das neue Element wurde nach dem Planeten des Sonnensystems benannt) wurde Anfang 1940 von der amerikanischen Zeitschrift „Physical Review“ angekündigt. Damit begann die Ära der Synthese von Transuranelementen, die sich als sehr erfolgreich herausstellte wichtig für die Weiterentwicklung von Mendelejews Periodizitätslehre.

Reis. 17. Schema zur Synthese des Elements Nr. 93 – Neptunium.

Selbst die Perioden der langlebigsten Isotope von Transuranen sind in der Regel deutlich kürzer als das Alter der Erde und daher ist ihre Existenz in der Natur derzeit praktisch ausgeschlossen. Somit ist der Grund für den Bruch in der natürlichen Reihe chemischer Elemente auf Uran – Element 92 – klar.

Auf Neptunium folgte Plutonium. Es wurde durch eine Kernreaktion synthetisiert:

Winter 1940 – 1941 Der amerikanische Wissenschaftler G. Seaborg und seine Kollegen (mehrere neue Transuranelemente wurden anschließend im Labor von G. Seaborg synthetisiert). Es stellte sich jedoch heraus, dass das wichtigste Plutoniumisotop eine Halbwertszeit von 24.360 Jahren hatte. Darüber hinaus spaltet sich Plutonium-239 unter dem Einfluss langsamer Neutronen viel intensiver als

Reis. 18. Schema zur Synthese des Elements Nr. 94 - Plutonium.

In den 40er Jahren Drei weitere Elemente, die schwerer als Uran sind, wurden synthetisiert: Americium (zu Ehren von Amerika), Curium (zu Ehren von M. und P. Curie) und Berkelium (zu Ehren von Berkeley in Kalifornien). Das Ziel in Kernreaktoren war Plutonium-239, das mit Neutronen und a-Teilchen beschossen wurde, und Americium (seine Bestrahlung führte zur Synthese von Berkelium):

.

50er Jahre begann mit der Synthese von California (Nr. 98). Es wurde gewonnen, als das langlebige Isotop Curium-242 in erheblichen Mengen angesammelt und daraus ein Target hergestellt wurde. Kernreaktion: führte zur Synthese eines neuen Elements 98.

Um zu den Elementen 99 und 100 zu gelangen, musste darauf geachtet werden, Gewichte von Berkelium und Kalifornien anzusammeln. Der Beschuss daraus hergestellter Ziele mit a-Teilchen bot Anlass für die Synthese neuer Elemente. Doch die Halbwertszeiten (Stunden und Minuten) der synthetisierten Isotope der Elemente 97 und 98 waren zu kurz, was sich als Hindernis für ihre Anreicherung in den erforderlichen Mengen herausstellte. Es wurde auch ein anderer Weg vorgeschlagen: die Langzeitbestrahlung von Plutonium mit einem intensiven Neutronenfluss. Auf die Ergebnisse müssten wir jedoch viele Jahre warten (um eines der Berkeliumisotope in reiner Form zu erhalten, wurde das Plutonium-Target sechs Jahre lang bestrahlt!). Es gab nur einen Weg, die Synthesezeit deutlich zu verkürzen: die Leistung des Neutronenstrahls stark zu erhöhen. Dies erwies sich in Laboren als unmöglich.

Eine thermonukleare Explosion kam zur Rettung. Am 1. November 1952 explodierten die Amerikaner auf dem Eniwetak-Atoll im Pazifischen Ozean eine thermonukleare Sprengladung. Von der Explosionsstelle wurden mehrere hundert Kilogramm Erde eingesammelt und Proben untersucht. Dadurch konnten Isotope der Elemente 99 und 100 entdeckt werden, die Einsteinium (zu Ehren von A. Einstein) bzw. Fermium (zu Ehren von E. Fermi) genannt wurden.

Der bei der Explosion erzeugte Neutronenfluss erwies sich als sehr stark, sodass die Uran-238-Kerne in sehr kurzer Zeit eine große Anzahl von Neutronen absorbieren konnten. Diese superschweren Uranisotope verwandelten sich infolge von Ketten aufeinanderfolgender Zerfälle in Isotope von Einsteinium und Fermium (Abbildung 19).

Reis. 19. Schema der Synthese der Elemente Nr. 99 – Einsteinium und Nr. 100 – Fermium.

Mendeleevium ist der Name des chemischen Elements Nr. 101, das 1955 von amerikanischen Physikern unter der Leitung von G. Seaborg synthetisiert wurde. Die Autoren der Synthese benannten das neue Element „zu Ehren der Verdienste des großen russischen Chemikers, der es als erster geschafft hat.“ Verwenden Sie das Periodensystem, um die Eigenschaften unentdeckter chemischer Elemente vorherzusagen.“ Den Wissenschaftlern gelang es, genug Einsteinium anzusammeln, um daraus ein Ziel herzustellen (die Menge an Einsteinium wurde in einer Milliarde Atomen gemessen); Durch Bestrahlung mit a-Teilchen konnte die Synthese der Kerne des Elements 101 berechnet werden (Abbildung 20):

Reis. 20. Schema zur Synthese des Elements Nr. 101 – Mendeleevium.

Es stellte sich heraus, dass die Halbwertszeit des resultierenden Isotops viel länger war als von den Theoretikern erwartet. Und obwohl bei der Synthese nur wenige Mendeleevium-Atome erhalten wurden, erwies es sich als möglich, ihre chemischen Eigenschaften mit denselben Methoden zu untersuchen, die für frühere Transurane verwendet wurden.

Eine würdige Einschätzung des Periodengesetzes lieferte William Razmay, der argumentierte, dass das Periodengesetz ein wahrer Kompass für Forscher sei.

Nach seinem Tod vergingen einige Jahre, und das Mendeleev-System wurde zum wichtigsten Bindeglied in unserem Wissen über die Welt, in der wir leben, über die Entwicklung der Materie im Universum, seit Mendeleev in seinen wissenschaftlichen Entdeckungen und insbesondere in der Entdeckung von Das periodische Gesetz wandte tatsächlich die dialektische Methode der Erkenntnis von Naturphänomenen an, in deren Zusammenhang er von Friedrich Engels hoch gelobt wurde, der bei der Beurteilung des periodischen Gesetzes feststellte, dass der Wissenschaftler, wenn auch unbewusst, Hegels Gesetz über den Übergang von Quantität in anwendete Qualität, dennoch eine wissenschaftliche Leistung vollbracht.“

Ohne dieses allgegenwärtige Gesetz ist es unmöglich, Chemie zu studieren. Wie lächerlich würde ein Chemielehrbuch ohne das Periodensystem aussehen! Sie müssen verstehen, wie verschiedene Elemente miteinander in Beziehung stehen und warum sie so miteinander verbunden sind. Nur dann wird sich das Periodensystem als ein reichhaltiger Speicher für Informationen über die Eigenschaften von Elementen und ihren Verbindungen erweisen, ein Speicher, mit dem kaum etwas zu vergleichen ist.

Ein erfahrener Chemiker kann allein durch die Betrachtung des Platzes, den ein Element in einem System einnimmt, viel darüber sagen: ob das Element ein Metall oder ein Nichtmetall ist; ob es Verbindungen mit Wasserstoff-Hydriden bildet oder nicht; welche Oxide sind für dieses Element charakteristisch? welche Wertigkeiten es beim Eingehen chemischer Verbindungen aufweisen kann; welche Verbindungen dieses Elements stabil und welche im Gegenteil zerbrechlich sind; Aus welchen Verbindungen und auf welche Weise ist es am bequemsten und profitabelsten, dieses Element in freier Form zu erhalten. Und wenn ein Chemiker in der Lage ist, all diese Informationen aus dem Periodensystem zu extrahieren, bedeutet dies, dass er sie gut beherrscht.

Das Periodensystem ist die Grundlage für die Gewinnung neuer Materialien und Stoffe mit neuen, ungewöhnlichen, vorgegebenen Eigenschaften, Stoffe, die der Natur unbekannt sind. Mittlerweile werden sie in großen Mengen hergestellt. Es wurde auch zu einem Leitfaden für die Synthese von Halbleitermaterialien. Anhand vieler Beispiele haben Wissenschaftler herausgefunden, dass Verbindungen von Elementen, die bestimmte Plätze im Periodensystem (hauptsächlich in seinen Gruppen III – V) besetzen, die besten Halbleitereigenschaften haben oder haben sollten.

Es ist unmöglich, sich die Aufgabe zu stellen, neue Legierungen zu erhalten und dabei das Periodensystem außer Acht zu lassen. Denn Struktur und Eigenschaften von Legierungen werden durch die Stellung der Metalle in der Tabelle bestimmt. Derzeit sind Tausende verschiedener Legierungen bekannt.

Vielleicht kann man in jedem Zweig der modernen Chemie eine Widerspiegelung des Periodengesetzes beobachten. Doch nicht nur Chemiker verneigen sich vor seiner Größe. Bei der schwierigen und faszinierenden Aufgabe, neue Elemente zu synthetisieren, kommt man nicht ohne das Periodengesetz aus. In Sternen findet ein gigantischer natürlicher Prozess der Synthese chemischer Elemente statt. Wissenschaftler nennen diesen Prozess Nukleosynthese.

Bisher haben Wissenschaftler keine Ahnung, auf welche genaue Weise und infolge welcher aufeinanderfolgenden Kernreaktionen die uns bekannten chemischen Elemente entstanden sind. Es gibt viele Hypothesen zur Nukleosynthese, eine vollständige Theorie gibt es jedoch noch nicht. Aber wir können mit Sicherheit sagen, dass selbst die schüchternsten Annahmen über die Entstehungswege der Elemente unmöglich wären, ohne die Reihenfolge der Elemente im Periodensystem zu berücksichtigen. Die Gesetze der Kernperiodizität, Struktur und Eigenschaften von Atomkernen liegen verschiedenen Nukleosynthesereaktionen zugrunde.

Es würde lange dauern, die Bereiche menschlichen Wissens und Handelns aufzuzählen, in denen das Große Gesetz und das System der Elemente eine wichtige Rolle spielen. Und um die Wahrheit zu sagen: Wir können uns nicht einmal das volle Ausmaß von Mendelejews Periodizitätslehre vorstellen. Oftmals wird es den Wissenschaftlern seine unerwarteten Facetten offenbaren.

Mendeleev ist zweifellos einer der größten Chemiker der Welt. Obwohl seit seinem Gesetz mehr als hundert Jahre vergangen sind, weiß niemand, wann der gesamte Inhalt des berühmten Periodensystems vollständig verstanden sein wird.

Reis. 21. Foto von Dmitri Iwanowitsch Mendelejew.

Reis. 22. Russische Chemische Gesellschaft unter dem Vorsitz

1. Petryanov I.V., Trifonov D.N. „Das große Gesetz“

Moskau, „Pädagogik“, 1984

2. Kedrov B. M. „Prognosen von D. I. Mendeleev im Atomismus“

Moskau, Atomizdat, 1977

3. Agafoshin N. P. „Periodisches Gesetz und das periodische System der Elemente von D. I. Mendeleev“ Moskau, „Aufklärung“, 1973

4. „D. I. Mendeleev in den Memoiren seiner Zeitgenossen“ Moskau, „Atomizdat“, 1973.

5. Volkov V. A. Biografisches Nachschlagewerk „Outstanding Chemists of the World“, Moskau, „Higher School“, 1991

6. Bogolyubova L.N. „Biografien großer Chemiker“ Moskau, „Aufklärung“, 1997

7. Ivanova L. F., Egorova E. N. Desktop-Enzyklopädie „Alles über alles“ Moskau, „Mnemosyne“, 2001

8. Summ L.B. Kinderlexikon „Ich erkunde die Welt. Chemie“ Moskau, „Olympus“, 1998

Die Entdeckung des Periodensystems der chemischen Elemente war einer der wichtigen Meilensteine ​​in der Geschichte der Entwicklung der Chemie als Wissenschaft. Der Entdecker der Tabelle war der russische Wissenschaftler Dmitri Mendelejew. Einem außergewöhnlichen Wissenschaftler mit einer breiten wissenschaftlichen Sichtweise gelang es, alle Vorstellungen über die Natur chemischer Elemente in einem einzigen zusammenhängenden Konzept zu vereinen.

M24.RU erzählt Ihnen von der Geschichte der Entdeckung des Periodensystems, interessanten Fakten im Zusammenhang mit der Entdeckung neuer Elemente und Volksmärchen rund um Mendelejew und dem von ihm geschaffenen Tisch der chemischen Elemente.

Geschichte der Tischeröffnung

Bis zur Mitte des 19. Jahrhunderts wurden 63 chemische Elemente entdeckt und Wissenschaftler auf der ganzen Welt haben immer wieder Versuche unternommen, alle existierenden Elemente in einem einzigen Konzept zusammenzufassen. Es wurde vorgeschlagen, die Elemente nach zunehmender Atommasse zu ordnen und sie nach ähnlichen chemischen Eigenschaften in Gruppen einzuteilen.

Im Jahr 1863 schlug der Chemiker und Musiker John Alexander Newland seine Theorie vor, der eine Anordnung chemischer Elemente vorschlug, die der von Mendelejew entdeckten ähnelte, aber die Arbeit des Wissenschaftlers wurde von der wissenschaftlichen Gemeinschaft nicht ernst genommen, da der Autor mitgerissen wurde durch die Suche nach Harmonie und die Verbindung von Musik mit Chemie.

Im Jahr 1869 veröffentlichte Mendelejew sein Diagramm des Periodensystems im Journal der Russischen Chemischen Gesellschaft und informierte die führenden Wissenschaftler der Welt über die Entdeckung. Anschließend verfeinerte und verbesserte der Chemiker das Schema immer wieder, bis es sein gewohntes Aussehen erhielt.

Der Kern von Mendelejews Entdeckung besteht darin, dass sich die chemischen Eigenschaften der Elemente mit zunehmender Atommasse nicht monoton, sondern periodisch ändern. Nach einer bestimmten Anzahl von Elementen mit unterschiedlichen Eigenschaften beginnen sich die Eigenschaften zu wiederholen. So ähnelt Kalium Natrium, Fluor Chlor und Gold Silber und Kupfer.

Im Jahr 1871 fasste Mendelejew die Ideen schließlich zum Periodengesetz zusammen. Wissenschaftler sagten die Entdeckung mehrerer neuer chemischer Elemente voraus und beschrieben ihre chemischen Eigenschaften. Anschließend wurden die Berechnungen des Chemikers vollständig bestätigt – Gallium, Scandium und Germanium entsprachen vollständig den Eigenschaften, die Mendelejew ihnen zuschrieb.

Geschichten über Mendelejew

Es gab viele Geschichten über den berühmten Wissenschaftler und seine Entdeckungen. Die damaligen Menschen hatten wenig Verständnis für Chemie und glaubten, dass das Studium der Chemie so etwas sei, als würde man Babysuppe essen und im industriellen Maßstab stehlen. Daher erlangten Mendelejews Aktivitäten schnell eine Fülle von Gerüchten und Legenden.

Eine der Legenden besagt, dass Mendelejew in einem Traum die Tabelle der chemischen Elemente entdeckte. Dies ist nicht der einzige Fall; auch August Kekule, der von der Formel des Benzolrings träumte, sprach über seine Entdeckung. Allerdings lachte Mendelejew nur über die Kritiker. „Ich habe vielleicht zwanzig Jahre lang darüber nachgedacht, und Sie sagen: Ich saß da ​​und plötzlich ... fertig!“, sagte der Wissenschaftler einmal über seine Entdeckung.

Eine andere Geschichte schreibt Mendelejew die Entdeckung des Wodkas zu. Im Jahr 1865 verteidigte der große Wissenschaftler seine Dissertation zum Thema „Diskurs über die Kombination von Alkohol mit Wasser“, und daraus entstand sofort eine neue Legende. Die Zeitgenossen des Chemikers schmunzelten und sagten, dass der Wissenschaftler „unter dem Einfluss von Alkohol in Kombination mit Wasser recht gut kreiert“, und nachfolgende Generationen nannten Mendelejew bereits den Entdecker des Wodkas.

Sie lachten auch über den Lebensstil des Wissenschaftlers und insbesondere über die Tatsache, dass Mendelejew sein Labor in der Mulde einer riesigen Eiche einrichtete.

Zeitgenossen machten sich auch über Mendelejews Leidenschaft für Koffer lustig. Während seiner unfreiwilligen Inaktivität in Simferopol war der Wissenschaftler gezwungen, sich die Zeit mit dem Weben von Koffern zu vertreiben. Später stellte er selbstständig Kartonbehälter für den Laborbedarf her. Obwohl dieses Hobby eindeutig „amateurhaft“ war, wurde Mendelejew oft als „Meister der Koffer“ bezeichnet.

Entdeckung von Radium

Eine der tragischsten und zugleich berühmtesten Seiten in der Geschichte der Chemie und des Auftauchens neuer Elemente im Periodensystem ist mit der Entdeckung des Radiums verbunden. Das neue chemische Element wurde von den Eheleuten Marie und Pierre Curie entdeckt, die herausfanden, dass der nach der Trennung von Uran und Uranerz verbleibende Abfall radioaktiver war als reines Uran.

Da damals noch niemand wusste, was Radioaktivität ist, schrieben Gerüchte dem neuen Element schnell heilende Eigenschaften und die Fähigkeit zu, fast alle der Wissenschaft bekannten Krankheiten zu heilen. Radium war in Lebensmitteln, Zahnpasta und Gesichtscremes enthalten. Die Reichen trugen Uhren, deren Zifferblätter mit radiumhaltiger Farbe bemalt waren. Das radioaktive Element wurde als Mittel zur Potenzsteigerung und zum Stressabbau empfohlen.

Diese „Produktion“ dauerte zwanzig Jahre – bis in den 30er Jahren des 20. Jahrhunderts Wissenschaftler die wahren Eigenschaften der Radioaktivität entdeckten und herausfanden, wie zerstörerisch die Wirkung von Strahlung auf den menschlichen Körper ist.

Marie Curie starb 1934 an der Strahlenkrankheit, die durch eine langfristige Radiumexposition verursacht wurde.

Nebel und Coronium

Das Periodensystem ordnete nicht nur die chemischen Elemente in einem einzigen harmonischen System, sondern ermöglichte auch die Vorhersage vieler Entdeckungen neuer Elemente. Gleichzeitig wurden einige chemische „Elemente“ als nicht existent anerkannt, da sie nicht in das Konzept des Periodengesetzes passten. Die bekannteste Geschichte ist die „Entdeckung“ der neuen Elemente Nebulium und Coronium.

Bei der Untersuchung der Sonnenatmosphäre entdeckten Astronomen Spektrallinien, die sie keinem der auf der Erde bekannten chemischen Elemente zuordnen konnten. Wissenschaftler vermuteten, dass diese Linien zu einem neuen Element gehören, das Koronium genannt wird (da die Linien bei der Untersuchung der „Korona“ der Sonne – der äußeren Schicht der Sternatmosphäre – entdeckt wurden).

Einige Jahre später machten Astronomen bei der Untersuchung der Spektren von Gasnebeln eine weitere Entdeckung. Die entdeckten Linien, die wiederum nicht mit etwas Terrestrischem identifiziert werden konnten, wurden einem anderen chemischen Element zugeschrieben – dem Nebel.

Die Entdeckungen wurden kritisiert, weil im Periodensystem Mendelejews kein Platz mehr für Elemente mit den Eigenschaften Nebulium und Coronium war. Bei der Überprüfung wurde festgestellt, dass es sich bei Nebulium um gewöhnlichen terrestrischen Sauerstoff und bei Coronium um stark ionisiertes Eisen handelt.

Das Material wurde auf der Grundlage von Informationen aus offenen Quellen erstellt. Vorbereitet von Vasily Makagonov @vmakagonov

ENTDECKUNG DES PERIODISCHEN GESETZES

Das periodische Gesetz wurde von D. I. Mendeleev entdeckt, als er am Text des Lehrbuchs „Grundlagen der Chemie“ arbeitete, als er auf Schwierigkeiten bei der Systematisierung des Faktenmaterials stieß. Als der Wissenschaftler Mitte Februar 1869 über die Struktur des Lehrbuchs nachdachte, kam er allmählich zu dem Schluss, dass die Eigenschaften einfacher Substanzen und die Atommassen von Elementen durch ein bestimmtes Muster verbunden sind.

Die Entdeckung des Periodensystems der Elemente erfolgte nicht zufällig; sie war das Ergebnis enormer, langer und sorgfältiger Arbeit, die von Dmitri Iwanowitsch selbst und vielen Chemikern unter seinen Vorgängern und Zeitgenossen geleistet wurde. „Als ich anfing, meine Klassifizierung der Elemente fertigzustellen, schrieb ich jedes Element und seine Verbindungen auf separate Karten und ordnete sie dann in der Reihenfolge von Gruppen und Reihen an. So erhielt ich die erste visuelle Tabelle des Periodengesetzes. Aber das war nur der Schlussakkord, das Ergebnis aller bisherigen Arbeiten“, sagte der Wissenschaftler. Mendeleev betonte, dass seine Entdeckung das Ergebnis von zwanzig Jahren Nachdenken über die Verbindungen zwischen Elementen und Nachdenken über die Beziehungen der Elemente von allen Seiten war.

Am 17. Februar (1. März) wurde das Manuskript des Artikels, das eine Tabelle mit dem Titel „Ein Experiment über ein System von Elementen basierend auf ihren Atomgewichten und chemischen Ähnlichkeiten“ enthielt, fertiggestellt und zusammen mit Notizen für Schriftsetzer und dem Datum an die Druckerei übergeben „17. Februar 1869.“ Die Ankündigung von Mendeleevs Entdeckung erfolgte durch den Herausgeber der Russischen Chemischen Gesellschaft, Professor N.A. Menshutkin, auf einer Sitzung der Gesellschaft am 22. Februar (6. März 1869). Mendeleev selbst war bei der Sitzung nicht anwesend, da zu diesem Zeitpunkt Im Auftrag der Free Economic Society untersuchte er die Twerskaja-Käsereien und die Provinzen Nowgorod.

In der ersten Version des Systems wurden die Elemente vom Wissenschaftler in neunzehn horizontalen Reihen und sechs vertikalen Spalten angeordnet. Am 17. Februar (1. März) war die Entdeckung des periodischen Gesetzes keineswegs abgeschlossen, sondern begann erst. Dmitry Ivanovich setzte seine Entwicklung und Vertiefung noch fast drei Jahre lang fort. Im Jahr 1870 veröffentlichte Mendelejew in „Grundlagen der Chemie“ („Natürliches System der Elemente“) die zweite Version des Systems: horizontale Spalten analoger Elemente, die in acht vertikal angeordnete Gruppen umgewandelt wurden; Die sechs vertikalen Säulen der ersten Version wurden zu Perioden, die mit Alkalimetall begannen und mit Halogen endeten. Jede Periode war in zwei Serien unterteilt; Elemente verschiedener Serien, die in der Gruppe enthalten waren, bildeten Untergruppen.

Der Kern von Mendelejews Entdeckung bestand darin, dass sich mit zunehmender Atommasse chemischer Elemente deren Eigenschaften nicht monoton, sondern periodisch ändern. Nach einer bestimmten Anzahl von Elementen mit unterschiedlichen Eigenschaften, angeordnet in zunehmendem Atomgewicht, beginnen sich die Eigenschaften zu wiederholen. Der Unterschied zwischen Mendelejews Arbeit und der Arbeit seiner Vorgänger bestand darin, dass Mendelejew nicht eine Grundlage für die Klassifizierung von Elementen hatte, sondern zwei – Atommasse und chemische Ähnlichkeit. Damit die Periodizität vollständig eingehalten werden konnte, korrigierte Mendelejew die Atommassen einiger Elemente, ordnete mehrere Elemente entgegen den damals akzeptierten Vorstellungen über ihre Ähnlichkeit mit anderen in sein System ein und ließ in der Tabelle leere Zellen für noch nicht entdeckte Elemente hätte platziert werden sollen.

Basierend auf diesen Werken formulierte Mendeleev 1871 das Periodengesetz, dessen Form im Laufe der Zeit etwas verbessert wurde.

Das Periodensystem der Elemente hatte großen Einfluss auf die weitere Entwicklung der Chemie. Es war nicht nur die erste natürliche Klassifizierung chemischer Elemente, die zeigte, dass sie ein harmonisches System bilden und in enger Verbindung zueinander stehen, sondern es war auch ein wirkungsvolles Werkzeug für die weitere Forschung. Als Mendelejew seine Tabelle auf der Grundlage des von ihm entdeckten Periodengesetzes zusammenstellte, waren viele Elemente noch unbekannt. Mendelejew war nicht nur davon überzeugt, dass es noch unbekannte Elemente geben musste, die diese Räume füllen würden, sondern er sagte auch im Voraus die Eigenschaften solcher Elemente basierend auf ihrer Position unter anderen Elementen des Periodensystems voraus. Im Laufe der nächsten 15 Jahre wurden Mendelejews Vorhersagen auf brillante Weise bestätigt; Alle drei erwarteten Elemente wurden entdeckt (Ga, Sc, Ge), was den größten Triumph des periodischen Gesetzes darstellte.

DI. Mendeleev reichte das Manuskript „Erfahrung eines Systems von Elementen basierend auf ihrem Atomgewicht und ihrer chemischen Ähnlichkeit“ ein // Präsidentenbibliothek // Tag der Geschichte http://www.prlib.ru/History/Pages/Item.aspx?itemid=1006

RUSSISCHE CHEMISCHE GESELLSCHAFT

Die Russische Chemische Gesellschaft ist eine wissenschaftliche Organisation, die 1868 an der Universität St. Petersburg gegründet wurde und ein freiwilliger Zusammenschluss russischer Chemiker war.

Die Notwendigkeit der Gründung der Gesellschaft wurde auf dem 1. Kongress der russischen Naturforscher und Ärzte bekannt gegeben, der Ende Dezember 1867 – Anfang Januar 1868 in St. Petersburg stattfand. Auf dem Kongress wurde die Entscheidung der Teilnehmer der Chemischen Sektion bekannt gegeben :

„Die Chemische Sektion äußerte einstimmig den Wunsch, sich in der Chemischen Gesellschaft zur Kommunikation der bereits etablierten Kräfte russischer Chemiker zusammenzuschließen. Die Sektion geht davon aus, dass diese Gesellschaft Mitglieder in allen Städten Russlands haben wird und dass ihre Veröffentlichung die auf Russisch veröffentlichten Werke aller russischen Chemiker umfassen wird.

Zu diesem Zeitpunkt waren bereits in mehreren europäischen Ländern chemische Gesellschaften gegründet worden: die London Chemical Society (1841), die French Chemical Society (1857), die German Chemical Society (1867); Die American Chemical Society wurde 1876 gegründet.

Die Satzung der Russischen Chemischen Gesellschaft, die hauptsächlich von D. I. Mendeleev zusammengestellt wurde, wurde am 26. Oktober 1868 vom Ministerium für öffentliche Bildung genehmigt, und die erste Sitzung der Gesellschaft fand am 6. November 1868 statt. Anfänglich gehörten ihr 35 Chemiker an St. Petersburg, Kasan, Moskau, Warschau, Kiew, Charkow und Odessa. N. N. Zinin wurde der erste Präsident der Russischen Kulturgesellschaft und N. A. Menshutkin wurde der Sekretär. Mitglieder der Gesellschaft zahlten Mitgliedsbeiträge (10 Rubel pro Jahr), neue Mitglieder wurden nur auf Empfehlung von drei bestehenden aufgenommen. Im ersten Jahr seines Bestehens wuchs die RCS von 35 auf 60 Mitglieder und wuchs in den folgenden Jahren kontinuierlich weiter (129 im Jahr 1879, 237 im Jahr 1889, 293 im Jahr 1899, 364 im Jahr 1909, 565 im Jahr 1917).

Im Jahr 1869 erwarb die Russische Chemische Gesellschaft ein eigenes gedrucktes Organ – die Zeitschrift der Russischen Chemischen Gesellschaft (ZHRKhO); Das Magazin erschien 9-mal im Jahr (monatlich, außer in den Sommermonaten). Der Herausgeber von ZhRKhO war von 1869 bis 1900 N. A. Menshutkin und von 1901 bis 1930 A. E. Favorsky.

Im Jahr 1878 fusionierte die Russische Chemische Gesellschaft mit der Russischen Physikalischen Gesellschaft (gegründet 1872) zur Russischen Physikalisch-Chemischen Gesellschaft. Die ersten Präsidenten der Russischen Föderalen Chemischen Gesellschaft waren A. M. Butlerov (1878–1882) und D. I. Mendeleev (1883–1887). Im Zusammenhang mit der Vereinigung im Jahr 1879 (ab dem 11. Band) wurde die „Zeitschrift der Russischen Chemischen Gesellschaft“ in „Zeitschrift der Russischen Physiko-Chemischen Gesellschaft“ umbenannt. Die Erscheinungsfrequenz betrug 10 Ausgaben pro Jahr; Das Magazin bestand aus zwei Teilen – einem chemischen (ZhRKhO) und einem physikalischen (ZhRFO).

Viele Werke der Klassiker der russischen Chemie wurden erstmals auf den Seiten von ZhRKhO veröffentlicht. Besonders hervorzuheben sind die Arbeiten von D. I. Mendeleev zur Entstehung und Entwicklung des Periodensystems der Elemente und A. M. Butlerov im Zusammenhang mit der Entwicklung seiner Theorie der Struktur organischer Verbindungen; Forschungen von N. A. Menshutkin, D. P. Konovalov, N. S. Kurnakov, L. A. Chugaev auf dem Gebiet der anorganischen und physikalischen Chemie; V. V. Markovnikov, E. E. Vagner, A. M. Zaitsev, S. N. Reformatsky, A. E. Favorsky, N. D. Zelinsky, S. V. Lebedev und A. E. Arbuzov auf dem Gebiet der organischen Chemie. Im Zeitraum von 1869 bis 1930 wurden in ZhRKhO 5067 ursprüngliche chemische Studien, Abstracts und Übersichtsartikel zu bestimmten Fragen der Chemie sowie Übersetzungen der interessantesten Werke aus ausländischen Fachzeitschriften veröffentlicht.

RFCS wurde der Gründer der Mendelejew-Kongresse für Allgemeine und Angewandte Chemie; Die ersten drei Kongresse fanden 1907, 1911 und 1922 in St. Petersburg statt. 1919 wurde die Veröffentlichung von ZHRFKhO ausgesetzt und erst 1924 wieder aufgenommen.