Perioodilise seaduse ja keemiliste elementide perioodilise süsteemi avastamise ajalugu. Keemiliste elementide perioodilise seaduse avastamine D.I.

2.2. Perioodilise tabeli loomise ajalugu.

Talvel 1867-68 hakkas Mendelejev kirjutama õpikut "Keemia alused" ja tal tekkis kohe raskusi faktimaterjali süstematiseerimisel. 1869. aasta veebruari keskpaigaks jõudis ta õpiku ülesehituse üle mõtiskledes järk-järgult järeldusele, et lihtainete omadused (ja see on keemiliste elementide vabas olekus olemasolu vorm) ja elementide aatommassid on ühendatud teatud mustriga.

Mendelejev ei teadnud palju oma eelkäijate katsetest järjestada keemilisi elemente aatommasside suurenemise järjekorda ja juhtumitest, mis sel juhul tekkisid. Näiteks polnud tal peaaegu mingit teavet Chancourtoisi, Newlandsi ja Meyeri töö kohta.

Tema mõtete otsustav etapp saabus 1. märtsil 1869 (vanas moodi 14. veebruar). Päev varem kirjutas Mendelejev palve kümnepäevaseks puhkuseks Tveri kubermangu artelli juustutehaste kontrollimiseks: ta sai Vaba Majanduse Seltsi ühelt juhilt A. I. Khodnevilt kirja soovitustega juustutootmise uurimiseks.

Peterburis oli sel päeval pilves ilm ja oli pakane. Puud ülikooli aias, kust paistsid Mendelejevi korteri aknad, krigisesid tuules. Veel voodis jõi Dmitri Ivanovitš kruusi sooja piima, tõusis siis püsti, pesi nägu ja läks hommikusöögile. Ta oli imelises tujus.

Hommikusöögi ajal tuli Mendelejevil ootamatu idee: võrrelda erinevate keemiliste elementide sarnaseid aatommasse ja nende keemilisi omadusi. Kahtlemata mõtlemata kirjutas ta Khodnevi kirja tagaküljele üsna lähedase aatommassiga kloori Cl ja kaalium K sümbolid, vastavalt 35,5 ja 39 (erinevus on vaid 3,5 ühikut). Mendelejev visandas samale kirjale teiste elementide sümbolid, otsides nende hulgast sarnaseid "paradoksaalseid" paare: fluor F ja naatrium Na, broom Br ja rubiidium Rb, jood I ja tseesium Cs, mille massierinevus suureneb 4,0-lt 5,0-ni. ja seejärel 6.0 juurde. Mendelejev ei saanud siis teada, et ilmselgete mittemetallide ja metallide vaheline "määramatu tsoon" sisaldab elemente - väärisgaase, mille avastamine muudaks perioodilist tabelit hiljem oluliselt.

Pärast hommikusööki lukustas Mendelejev end oma kabinetti. Ta võttis laualt välja virna visiitkaarte ja hakkas nende tagaküljele kirjutama elementide sümboleid ja nende peamisi keemilisi omadusi. Mõne aja pärast kuulis majapidamine kontorist kostvat häält: "Ohoo! Sarviline. Vau, milline sarviline! Ma võidan nad. Ma tapan nad!" Need hüüatused tähendasid, et Dmitri Ivanovitšil oli loominguline inspiratsioon. Mendelejev liigutas kaarte ühest horisontaalsest reast teise, juhindudes aatommassi väärtustest ja sama elemendi aatomitest moodustatud lihtsate ainete omadustest. Taas tulid talle appi põhjalikud teadmised anorgaanilisest keemiast. Järk-järgult hakkas kujunema tulevase keemiliste elementide perioodilise tabeli kuju. Niisiis pani ta algul kaardi elemendiga berüllium Be (aatommass 14) kõrvuti elemendiga alumiinium Al (aatommass 27,4), pidades tolleaegse traditsiooni kohaselt berülliumi alumiiniumi analoogiks. Kuid siis, pärast keemiliste omaduste võrdlemist, asetas ta berülliumi magneesiumi Mg kohale. Kahtledes tollal üldtunnustatud berülliumi aatommassi väärtuses, muutis ta selle 9,4-ks ja muutis berülliumoksiidi valemi Be 2 O 3 asemel BeO (nagu magneesiumoksiid MgO). Muide, berülliumi aatommassi “parandatud” väärtus kinnitati alles kümme aastat hiljem. Sama julgelt käitus ta ka teistel puhkudel.

Järk-järgult jõudis Dmitri Ivanovitš lõplikule järeldusele, et nende aatommasside kasvavas järjekorras paigutatud elementidel on füüsikaliste ja keemiliste omaduste selge perioodilisus. Mendelejev töötas terve päeva elementide süsteemi kallal, katkestades korraks oma tütre Olgaga mängimise ning lõuna- ja õhtusöögi.

1. märtsi õhtul 1869 kirjutas ta enda koostatud tabeli täielikult ümber ja saatis pealkirja all “Elementide süsteemi kogemus nende aatommassi ja keemilise sarnasuse alusel” trükikotta, tehes trükimasinatele märkmeid. ja pannes kuupäevaks “17. veebruar 1869” (see on vana stiil).

Nii avastati perioodiline seadus, mille kaasaegne sõnastus on järgmine: Lihtainete omadused, aga ka elementide ühendite vormid ja omadused, on perioodilises sõltuvuses nende aatomite tuumade laengust.

Mendelejev saatis trükitud poognaid elementide tabeliga paljudele kodu- ja välismaistele keemikutele ning alles pärast seda lahkus ta Peterburist juustutehaseid üle vaatama.

Enne lahkumist jõudis ta siiski orgaanilisele keemikule ja tulevasele keemiaajaloolasele N. A. Menšutkinile üle anda artikli “Omaduste seos elementide aatommassiga” käsikirja - avaldamiseks ajakirjas Journal of the Russian Chemical Society ja suhtlemiseks seltsi eelseisval koosolekul.

18. märtsil 1869 tegi Mendelejevi nimel lühikese ettekande perioodilise seaduse kohta Menšutkin, kes oli tol ajal ettevõtte ametnik. Aruanne ei pälvinud alguses keemikute tähelepanu ning Venemaa Keemia Seltsi president akadeemik Nikolai Zinin (1812-1880) nentis, et Mendelejev ei tee seda, mida tõeline teadlane tegema peaks. Tõsi, kaks aastat hiljem, olles lugenud Dmitri Ivanovitši artiklit “Elementide loomulik süsteem ja selle rakendamine mõne elemendi omaduste näitamisel”, muutis Zinin meelt ja kirjutas Mendelejevile: “Väga, väga head, väga suurepärased ühendused, isegi lõbusad. lugemiseks, andku jumal teile edu oma järelduste eksperimentaalsel kinnitamisel. Teie siiralt pühendunud ja sügavalt lugupidav N. Zinin." Mendelejev ei paigutanud kõiki elemente aatommasside kasvavas järjekorras; mõnel juhul lähtus ta rohkem keemiliste omaduste sarnasusest. Seega on koobalt Co aatommass suurem kui nikli Ni oma ja telluurium Te on samuti suurem kui joodil I, kuid Mendelejev paigutas need järjestusse Co - Ni, Te - I ja mitte vastupidi. Vastasel juhul satuks telluur halogeenrühma ja jood muutuks seleeni Se sugulaseks.

Tema naisele ja lastele. Või teadis ta, et on suremas, kuid ei tahtnud ette häirida ja muretseda perekonda, keda ta soojalt ja hellalt armastas. Kell 5.20 20. jaanuaril 1907 Dmitri Ivanovitš Mendelejev suri. Ta maeti Peterburi Volkovski kalmistule, mitte kaugele oma ema ja poja Vladimiri haudadest. 1911. aastal avati muuseumis D.I. Mendelejev, kus ...

Moskva metroojaam, okeanograafiliste uuringute uurimislaev, 101. keemiline element ja mineraal - mendeleeviit. Vene keelt kõnelevad teadlased-naljamehed küsivad vahel: "Aga kas Dmitri Ivanovitš Mendelejev pole juut, see on valusalt kummaline perekonnanimi, kas see pole perekonnanimest "Mendel" pärit?" Vastus sellele küsimusele on äärmiselt lihtne: "Pavel Maksimovitš Sokolovi kõik neli poega, ...

Lütseumi eksam, millel vana Deržavin õnnistas noort Puškinit. Mõõdiku rolli sattus täitma akadeemik Yu.F. Fritsshe, tuntud orgaanilise keemia spetsialist. Kandidaaditöö D.I.Mendelejev lõpetas Pedagoogilise Peainstituudi 1855. Tema väitekirjast "Isomorfism seoses muude kristallvormi ja koostise suhetega" sai tema esimene suurem teaduslik...

Peamiselt vedelike kapillaarsuse ja pindpinevuse teemal ning vaba aja veetis ta vene noorte teadlaste ringis: S.P. Botkina, I.M. Sechenova, I.A. Vyshnegradsky, A.P. Borodina ja teised. 1861. aastal naasis Mendelejev Peterburi, kus ta jätkas ülikoolis orgaanilise keemia loengute pidamist ja avaldas tolle aja kohta tähelepanuväärse õpiku "Orgaaniline keemia" ...

Väljapaistva nõukogude keemiaajaloolase N. F. Figurovski raamatus "Essee keemia üldisest ajaloost. Klassikalise keemia areng 19. sajandil" (M., Nauka, 1979). 63 keemilise elemendi avastamise peamised perioodid iidsetest aegadest kuni 1869. aastani - perioodilise seaduse kehtestamise aasta Dmitri Ivanovitš Mendelejevi (1834-1907) poolt:

1. Kõige iidsem periood (5. aastatuhandest eKr kuni 1200 pKr).

See pikk periood hõlmab inimese tutvumist 7 antiikaja metalliga - kulla, hõbeda, vase, plii, tina, raua ja elavhõbedaga. Lisaks nendele elementaarsetele ainetele tunti iidsetel aegadel väävlit ja süsinikku, mis esinesid looduses vabas olekus.

2. Alkeemiline periood.

Sel perioodil (1200–1600) tuvastati mitme elemendi olemasolu, mis eraldati kas metallide transmuteerimise viiside alkeemiliste otsingute käigus või käsitööliste metallurgide metallide tootmise ja mitmesuguste maakide töötlemise protsessides. Nende hulka kuuluvad arseen, antimon, vismut, tsink, fosfor.

3. Tehnilise keemia tekkimise ja arengu periood (17. sajandi lõpp - 1751).

Sel ajal tehti erinevate metallimaakide omaduste praktilise uurimise ja metallide isoleerimisel tekkinud raskuste ületamise ning mineraloogiliste ekspeditsioonide käigus tehtud avastuste tulemusena kindlaks plaatina, koobalti ja nikli olemasolu.

4. Keemilis-analüütilise perioodi esimene etapp keemia arengus (1760-1805). Sel perioodil avastati kvalitatiivsete ja kaalukvantitatiivsete analüüside abil mitmeid elemente, osa neist ainult "muldade" kujul: magneesium, kaltsium (mis teeb vahe lubja ja magneesiumi vahel), mangaan, baarium ( bariit), molübdeen, volfram, telluur, uraan (oksiid), tsirkoonium (muld), strontsium (muld), titaan (oksiid), kroom, berüllium (oksiid), ütrium (muld), tantaal (muld), tseerium (muld) , fluor (vesinikfluoriidhape), pallaadium, roodium, osmium ja iriidium.

5. Pneumaatilise keemia etapp. Sel ajal (1760-1780) avastati gaasilised elemendid - vesinik, lämmastik, hapnik ja kloor (viimast peeti kompleksaineks - kuni 1809. aastani oksüdeeritud vesinikkloriidhape).

6. Elektrolüüsi teel vabas olekus elementide saamise etapp (G. Davy, 1807-1808) ja keemiliselt: kaalium, naatrium, kaltsium, strontsium, baarium ja magneesium. Kõik need olid aga varem tuntud "süttivate" (söövitavate) leeliste ja leelismuldmetallide ehk pehmete leeliste kujul.

7. Keemilis-analüütilise perioodi teine ​​etapp keemia arengus (1805-1850). Praegusel ajal on kvantitatiivse analüüsi meetodite täiustamise ja kvalitatiivse analüüsi süstemaatilise kursuse väljatöötamise tulemusena boor, liitium, kaadmium, seleen, räni, broom, alumiinium, jood, toorium, vanaadium, lantaan (muld), erbium ( avastati muld), terbium (muld). ), ruteenium, nioobium.

8. Elementide avastamise periood spektraalanalüüsi abil, vahetult pärast selle meetodi väljatöötamist ja kasutuselevõttu (1860-1863): tseesium, rubiidium, tallium ja indium.

Teatavasti koostas keemia ajaloos esimese "Lihtkehade tabeli" A. Lavoisier aastal 1787. Kõik lihtained jaotati nelja rühma: "I. Kõigis kolmes loodusriigis esinevad lihtained, mis võivad käsitleda kehade elementidena: 1) valgust, 2) kalorit, 3) hapnikku, 4) lämmastikku, 5) vesinikku II. Lihtsad mittemetallilised ained, mis oksüdeerivad ja annavad happeid: 1) antimon, 2) fosfor, 3) kivisüsi. , 4) muratiinhappe radikaal, 5 ) vesinikfluoriidhappe radikaal, 6) boorhappe radikaal III. Lihtmetallist ained, mis oksüdeeritakse ja annavad happeid: 1) antimon, 2) hõbe, 3) arseen, 4) vismut, 5) koobalt, 6) vask, 7) tina, 8) raud, 9) mangaan, 10) elavhõbe, 11) molübdeen, 12) nikkel, 13) kuld, 14) plaatina, 15) plii, 16) volfram, 17) tsink IV. ) lubi (lubjamuld), 2) magneesium (magneesiumsulfaadi alus), 3) bariit (raskemuld), 4) alumiiniumoksiid (savi, maarjamuld), 5) ränidioksiid (ränimuld)."

See tabel oli Lavoisieri väljatöötatud keemilise nomenklatuuri aluseks. D. Dalton tõi teadusesse keemiliste elementide aatomite kõige olulisema kvantitatiivse tunnuse – aatomite suhtelise massi ehk aatommassi.

Keemiliste elementide aatomite omaduste mustreid otsides pöörasid teadlased ennekõike tähelepanu aatommasside muutumise olemusele. Aastatel 1815-1816 Inglise keemik W. Prout (1785-1850) avaldas ajakirjas Annals of Philosophy kaks anonüümset artiklit, milles väljendati ja põhjendati mõtet, et kõigi keemiliste elementide aatommassid on täisarvud (st vesiniku aatommassi kordsed, mis siis eeldati, et see on võrdne ühikuga): "Kui seisukohad, mida oleme otsustanud väljendada, on õiged, siis võime peaaegu arvata, et iidsete inimeste põhiaine kehastus vesinikus...". Prouti hüpotees oli väga ahvatlev ja sundis läbi viima palju eksperimentaalseid uuringuid, et määrata võimalikult täpselt keemiliste elementide aatommassid.

1829. aastal võrdles saksa keemik I. Debereiner (1780-1849) sarnaste keemiliste elementide aatommassi: liitium, kaltsium, kloor, väävel, mangaan, naatrium, strontsium, broom, seleen, kroom, kaalium, baarium, jood, telluur , Raud leidis, et keskmise elemendi aatommass võrdub poolega äärmiste elementide aatommasside summast. Uute triaadide otsimine viis L. Gmelini (1788-1853) - maailmakuulsa keemia käsiraamatu autori - arvukate sarnaste elementide rühmade loomise ja nende ainulaadse klassifikatsiooni loomiseni.

60ndatel 19. sajandil hakkasid teadlased ise võrdlema keemiliselt sarnaste elementide rühmi. Nii paigutas Pariisi kaevanduskooli professor A. Chancourtois (1820-1886) kõik keemilised elemendid silindri pinnal nende aatommassi järgi kasvavas järjekorras nii, et moodustuks "heeliksjoon". Sellise paigutuse korral langesid sarnased elemendid sageli samale vertikaalsele joonele. 1865. aastal avaldas inglise keemik D. Newlands (1838-1898) tabeli, mis sisaldas 62 keemilist elementi. Elemendid paigutati ja nummerdati aatommasside kasvavas järjekorras.

Newlands kasutas nummerdamist, et rõhutada, et iga seitsme elemendi järel korduvad keemiliste elementide omadused. Arutades 1866. aastal Londoni keemiaühingus Newlandsi uut artiklit (seda ei soovitatud avaldada), küsis professor J. Foster sarkastiliselt: „Kas olete proovinud seada elemente nende nimede tähestikulises järjekorras ja kas olete märganud uusi asju. mustrid?

1868. aastal pakkus inglise keemik W. Olding (1829-1921) välja tabeli, mis autori arvates demonstreeris korrapärast seost kõigi elementide vahel.

1864. aastal koostas saksa professor L. Mayer (1830-1895) tabeli 44 keemilisest elemendist (63-st teadaolevast).

Seda perioodi hinnates kirjutas D.I. Mendelejev: "Ei ole ühtki üldist loodusseadust, mis põhineks kohe, selle heakskiitmisele eelneb alati palju aimdusi ja seaduse tunnustamine ei tule siis, kui see täies tähenduses täielikult realiseerub. , kuid alles pärast selle tagajärgede kinnitamist katsetega, mida loodusteadlased peavad tunnistama oma kaalutluste ja arvamuste kõrgeimaks autoriteediks.

1868. aastal asus D.I.Mendelejev tegelema kursusega "Keemia alused". Materjali kõige loogilisemaks paigutuseks oli vaja 63 keemilist elementi kuidagi klassifitseerida. Keemiliste elementide perioodilise tabeli esimese variandi pakkus välja D. I. Mendelejev 1869. aasta märtsis.

Kaks nädalat hiljem loeti Vene Keemia Seltsi koosolekul Mendelejevi aruanne "Omaduste seos elementide aatommassiga", milles arutati keemiliste elementide klassifitseerimise võimalikke põhimõtteid:

1) vastavalt nende suhtele vesinikuga (hüdriidide valemid); 2) nende seose järgi hapnikuga (kõrgemate hapnikuoksiidide valemid); 3) valentsi järgi; 4) aatommassi järgi.

Seejärel uuris Mendelejev järgmistel aastatel (1869–1871) neid mustreid ja ebakõlasid, mida täheldati „Elementide süsteemi” esimeses versioonis. Seda tööd kokku võttes kirjutas D.I. Mendelejev: „Aatommassi kasvades on elementidel esmalt üha rohkem muutuvaid omadusi ja seejärel korratakse neid omadusi uuesti uues järjekorras, uues reas ja mitmes elemendis ning sama jada , nagu eelmises seerias. Seetõttu võib perioodilisuse seaduse sõnastada järgmiselt: „Elementide omadused ja seega ka nende moodustatavate lihtsate ja keerukate kehade omadused on perioodiliselt sõltuvad (st korduvad). õigesti) nende aatommassil.” Seaduste loodus ei salli erandeid... Seaduse heakskiitmine on võimalik ainult sellest tulenevate tagajärgede tuletamise kaudu, mis ilma selleta on võimatud ja ootamatud, ning nende tagajärgede põhjendamise ja katselise kontrollimise kaudu. Seetõttu, olles näinud perioodilist seadust, on minul (1869-1871) sellest tulenevalt sellised loogilised tagajärjed, mis võivad näidata, kas see vastab tõele või mitte. Nende hulka kuuluvad veel avastamata elementide omaduste ennustamine ja parandus. paljude, väheste tol ajal uuritud elementide aatommassidest... Teil on vaja ühte asja – või pidada perioodilist seadust täiesti tõeseks ja uueks keemiateadmiste vahendiks või lükata see tagasi.

Aastatel 1872-1874. Mendelejev hakkas tegelema muude probleemidega ja keemiaalases kirjanduses ei olnud peaaegu üldse mainitud perioodilist seadust.

1875. aastal teatas prantsuse keemik L. de Boisbaudran, et tsingi segu uurides avastas ta spektroskoopiliselt selles uue elemendi. Ta sai selle elemendi soolad ja määras selle omadused. Prantsusmaa auks pani ta uuele elemendile nimeks gallium (nii nimetasid vanad roomlased Prantsusmaad). Võrrelgem seda, mida D.I.Mendelejev ennustas ja mida L. de Boisbaudran leidis:

L. de Boisbaudrani esimeses aruandes leiti, et galliumi erikaal on 4,7. DIMendelejev juhtis talle tähelepanu oma veale. Hoolikam mõõtmine näitas, et galliumi erikaal oli 5,96.

1879. aastal ilmus rootsi keemikult L. Nilssonilt (1840-1899) teade uue keemilise elemendi – skandiumi – avastamise kohta. L. Nilson klassifitseeris skandiumi haruldaste muldmetallide elemendiks. P.T.Kleve juhtis L. Nilssonile tähelepanu, et skandiumisoolad on värvitud, selle oksiid ei lahustu leelistes ja skandium on D.I.Mendelejevi ennustatud ekaboor. Võrdleme nende omadusi.

1886. aasta veebruaris uut mineraali analüüsides avastas saksa professor K. Winkler (1838-1904) uue elemendi ning pidas seda antimoni ja arseeni analoogiks. Toimus arutelu. K. Winkler nõustus, et tema avastatud element oli D. I. Mendelejevi ennustatud eca-räni. K. Winkler nimetas seda elementi germaaniumiks.

Niisiis kinnitasid keemikud kolm korda Mendelejevi ennustatud keemiliste elementide olemasolu. Veelgi enam, just nende elementide Mendelejevi ennustatud omadused ja nende positsioon perioodilises tabelis võimaldasid parandada eksperimendi läbiviijate tahtmatult tehtud vigu. Keemia edasine areng toimus perioodilise seaduse kindlal alusel, mis XIX sajandi 80. aastatel. tunnistasid kõik teadlased üheks olulisemaks loodusseaduseks. Seega on iga keemilise elemendi kõige olulisem omadus selle koht D.I. Mendelejevi perioodilises tabelis.

Perekond Mendelejev elas Tobolskis Toboli jõe järsul kõrgel kaldal majas ja siin sündis tulevane teadlane. Tol ajal olid Tobolskis eksiilis paljud dekabristid: Annenkov, Barjatinski, Wolf, Kuchelbecker, Fonwiesen jt... Nad nakatasid ümbritsevaid oma julguse ja töökusega. Neid ei murdnud vangla, sunnitöö ega pagendus. Mitya Mendelejev nägi selliseid inimesi. Nendega suheldes kujunes välja tema armastus kodumaa vastu ja vastutus selle tuleviku eest. Mendelejevi perekonnal olid dekabristidega sõbralikud ja perekondlikud suhted. D. I. Mendelejev kirjutas: "... siin elasid auväärsed ja lugupeetud dekabristid: Fonvizen, Annenkov, Muravjov, meie perekonna lähedal, eriti pärast seda, kui üks dekabristidest Nikolai Vassiljevitš Basargin abiellus minu õega Olga Ivanovna... Dekabristide perekonnad , neis päevadel andsid nad Tobolski elule erilise jälje ja andsid talle ilmaliku kasvatuse. Legend nende kohta elab Tobolskis siiani.

15-aastaselt lõpetas Dmitri Ivanovitš keskkooli. Tema ema Maria Dmitrievna tegi palju pingutusi, et noormees jätkaks haridusteed.

Riis. 4. D.I.Mendelejevi ema - Maria Dmitrievna.

Mendelejev üritas astuda Peterburi meditsiini-kirurgia akadeemiasse. Anatoomia osutus aga muljetavaldavale noormehele üle jõu käivaks, mistõttu pidi Mendelejev vahetama meditsiini pedagoogika vastu. 1850. aastal astus ta Pedagoogilisse Peainstituuti, kus kunagi õppis tema isa. Ainult siin tundis Mendelejev õppimise maitset ja temast sai peagi üks parimaid.

21-aastaselt sooritas Mendelejev sisseastumiseksamid suurepäraselt. Dmitri Mendelejevi õpingud Peterburis Pedagoogilises Instituudis ei olnud alguses kerged. Esimesel kursusel õnnestus tal saada mitterahuldavad hinded kõigis ainetes peale matemaatika. Kuid vanematel aastatel läksid asjad teisiti - Mendelejevi keskmine aastahinne oli neli ja pool (võimalikust viiest).

Tema doktoritöö isomorfismi fenomenist tunnistati kandidaadiväitekirjaks. Andekas õpilane 1855. a. määrati Odessa Richelieu gümnaasiumi õpetajaks. Siin valmistas ta ette teise teadusliku töö - "Konkreetsed köited". See töö esitati magistritööna. Aastal 1857 Pärast selle kaitsmist sai Mendelejev keemiamagistri tiitli ja temast sai eradotsent Peterburi ülikoolis, kus ta pidas loenguid orgaanilisest keemiast. 1859. aastal saadeti ta välismaale.

Mendelejev veetis kaks aastat erinevates ülikoolides Prantsusmaal ja Saksamaal, kuid kõige produktiivsem oli doktoritöö Heidelbergis koos toonaste juhtivate teadlaste Bunseni ja Kirchhoffiga.

Kahtlemata mõjutas teadlase elu suuresti selle keskkonna olemus, milles ta oma lapsepõlve veetis. Noorusest kuni kõrge eani tegi ta kõike ja alati omal moel. Alustades igapäevastest pisiasjadest ja jätkates hädavajalikuga. Dmitri Ivanovitši õetütar N. Ya. Kapustin-Gubkina meenutas: „Tal olid oma lemmiktoidud, mille ta ise välja mõtles... Ta kandis alati laia riidest jopet ilma vööta, mille ta ise välja mõtles... Ta suitsetas rullis sigarette, veeretab neid ise...” Ta lõi eeskujuliku mõisa ja jättis selle kohe maha. Ta viis läbi märkimisväärseid vedelike adhesioonikatseid ja lahkus sellest teadusvaldkonnast kohe igaveseks. Ja milliseid skandaale ta oma ülemustele ajas! Isegi oma nooruses, äsja pedagoogilise instituudi lõpetajana, karjus ta osakonna direktori peale, milleks ta kutsuti ministri enda, Abraham Sergejevitš Norovatovi juurde. Kuid mis ta hoolib osakonna direktorist - ta ei võtnud isegi sinodi arvesse. Kui ta määras talle Feoza Nikitišnast, kes polnud kunagi leppinud oma huvide ainulaadsusega, lahutuse puhul seitsmeaastase karistuse, veenis Dmitri Ivanovitš kuus aastat enne tähtaega Kroonlinna preestrit abielluma. teda uuesti. Ja mida väärt oli tema õhupallilennu lugu, kui ta haaras väeosakonda kuuluva õhupalli jõuga kinni, visates korvist välja kogenud aeronaudi kindral Kovanko... Dmitri Ivanovitš ei kannatanud tagasihoidlikkuse all, pigem vastupidi - “ Tagasihoidlikkus on kõigi pahede ema,” kinnitas Mendelejev.

Dmitri Ivanovitši isiksuse originaalsust ei täheldatud mitte ainult teadlase käitumises, vaid ka kogu tema välimuses. Tema vennatütar N. Ya Kapustina-Gubkina joonistas teadlasest järgmise verbaalse portree: „Pikkade kohevate juustega lakk kõrge valge lauba ümber, väga ilmekas ja väga liikuv... Selge sinine, hingestatud silmad... Paljud leidsid sarnasusi temas koos Garibaldiga... Rääkides žestikuleeris ta alati . Laiad, kiired, närvilised käteliigutused vastasid alati tema tujule... Hääletämber oli madal, kuid kõlav ja arusaadav, kuid toon varieerus suuresti ja lülitus sageli madalatelt nootidelt kõrgele, peaaegu tenorsele... Kui ta rääkis millestki, mis talle ei meeldinud, siis kortsutas kulmu, kummardus, oigas, kriuksus ... ". Mendelejevi lemmiktegevuseks vabal ajal oli aastaid portreede jaoks kohvrite ja raamide valmistamine. Ta ostis nende tööde jaoks tarvikud Gostiny Dvoris.

Mendelejevi omanäolisus eristas teda nooruspõlve rahvahulgast... Pedagoogilises instituudis õppides hakkas sinisilmne siberlane, kelle nimele ei mahtunud sentigi, härrastele professoritele ootamatult ilmutama sellist meeleteravust. , selline tööviha, et jättis kõik kolleegid kaugele maha. Just siis märkas ja armus teda tegelik riiginõunik, kuulus rahvahariduse tegelane, õpetaja, teadlane, keemiaprofessor Aleksandr Abramovitš Voskresenski. Seetõttu soovitas Aleksander Abramovitš 1867. aastal oma lemmikõpilast, kolmekümne kolmeaastast Dmitri Ivanovitš Mendelejevit Peterburi ülikooli füüsika-matemaatikateaduskonna üld- ja anorgaanilise keemia professori ametikohale. Mais 1868 sündis Mendelejevidele armastatud tütar Olga ...

Kolmkümmend kolm on traditsiooniline vägitegude vanus: eepose järgi tõusis Ilja Muromets pliidilt kolmekümne kolme aastaselt. Kuid kuigi Dmitri Ivanovitši elu polnud selles mõttes erand, ei tundnud ta ise vaevalt, et tema elus on toimumas järsk pööre. Varem õpetatud tehnilise ehk orgaanilise ehk analüütilise keemia kursuste asemel tuli tal hakata lugema uut kursust, üldkeemiat.

Muidugi, rihvel lihtsam. Ent kui ta oma endistele kursustele alustas, polnud see samuti lihtne. Venemaa hüvesid kas ei olnud üldse olemas või need olid olemas, aga need olid aegunud. Keemia on uus, noor asi ja nooruses vananeb kõik kiiresti. Välismaised õpikud, viimased, tuli ise tõlkida. Ta tõlkis Gerardi "Analüütilise keemia" ja Wagneri "Chemical Technology". Kuid Euroopas ei leitud orgaanilises keemias midagi väärilist, isegi kui istuda ja kirjutada. Ja ta kirjutas. Kahe kuuga täiesti uus kursus uutel põhimõtetel, kolmkümmend prinditud poognat. Kuuskümmend päeva igapäevast liigtööd – kaksteist valmis lehekülge päevas. Täpselt päeval – ta ei tahtnud panna oma ajakava sõltuma sellisest pisiasjast nagu maakera pöörlemine ümber oma telje, ta ei tõusnud lauast kolmkümmend või nelikümmend tundi.

Dmitri Ivanovitš ei saanud mitte ainult purjuspäi tööd teha, vaid ka purjuspäi magada. Mendelejevi närvisüsteem oli äärmiselt tundlik, tema meeled olid kõrgendatud - peaaegu kõik memuaristid teatavad sõnagi lausumata, et ta hakkas ebaharilikult kergesti, pidevalt karjuma, kuigi sisuliselt oli ta lahke inimene.

Võimalik, et Dmitri Ivanovitši kaasasündinud isiksuseomadusi seletati tema hilise ilmumisega perre - ta oli "viimane laps", seitsmeteistkümnes laps. Ja praeguste kontseptsioonide kohaselt suureneb mutatsioonide võimalus järglastel koos vanemate vanusega.

Ta alustas oma esimest loengut üldkeemiast järgmiselt:

„Kõik, mida märkame, eristame selgelt aine või nähtusena. Aine võtab enda alla ruumi ja sellel on kaal, kuid nähtus on miski, mis toimub ajas. Iga aine tekitab mitmesuguseid nähtusi ja pole ühtegi nähtust, mis toimuks ilma aineta. Erinevad ained ja nähtused ei pääse kõigi tähelepanust. Seaduslikkuse, st lihtsuse ja õigsuse avastamine selles mitmekesisuses tähendab looduse uurimist ... "

Avastamaks seaduslikkust, see tähendab lihtsust ja korrektsust... Ainel on kaal... Aine... Kaal... Aine... Kaal...

Ta mõtles sellele kogu aeg, olenemata sellest, mida ta tegi. Ja mida ta ei teinud! Dmitri Ivanovitšil oli kõige jaoks piisavalt aega. Näib, et lõpuks sai ta Venemaa parima keemiaosakonna, riigi omanduses oleva korteri, võimaluse elada mugavalt, ilma lisaraha eest ringi jooksmata - nii et keskenduge peamisele ja kõik muu on kõrval... Ostsin 400 dessiatiini suuruse kinnistu ja panin aasta hiljem hüpoteegi kogenud Pauli, kes uuris võimalust keemia abil maa ammendumine tagasi pöörata. Üks esimesi Venemaal.

Poolteist aastat möödus hetkega ja üldkeemias polnud ikka veel päris süsteemi. See ei tähenda, et Mendelejev luges oma kursust üsna juhuslikult. Ta alustas sellest, mis on kõigile tuttav - veest, õhust, kivisöest, sooladest. Nendes sisalduvatest elementidest. Põhiseadustest, mille järgi ained omavahel interakteeruvad.

Seejärel rääkis ta kloori keemilistest sugulastest – fluorist, broomist, joodist. See oli viimane loeng, mille stenogramm õnnestus tal siiski trükikotta saata, kus tema alustatud uue raamatu teist numbrit trükiti.

Esimene taskuformaadis number trükiti 1869. aasta jaanuaris. Tiitellehel oli kirjas: "Keemia alused D. Mendelejev" . Ei mingit eessõna. Esimene, juba avaldatud number ja teine, mis oli trükikojas, pidid Dmitri Ivanovitši plaani järgi moodustama kursuse esimese osa ja veel kaks numbrit - teise osa.

Jaanuaris ja veebruari esimesel poolel pidas Mendelejev loenguid naatriumist ja teistest leelismetallidest, kirjutas teise osa vastava peatüki. "Keemia alused" - ja jäi kinni.

1826. aastal lõpetas Jens Jakob Berzelius 2000 aine uuringu ja määras selle põhjal kolme tosina keemilise elemendi aatommassi. Neist viie puhul määrati aatommass valesti – naatriumi, kaaliumi, hõbeda, boori ja räni puhul. Berzelius tegi vea, kuna rakendas kahte valet eeldust: et oksiidimolekul võib sisaldada ainult ühte metalliaatomit ja et võrdne kogus gaase sisaldab võrdse arvu aatomeid. Tegelikult võib oksiidimolekul sisaldada kahte või enamat metalliaatomit ja võrdne kogus gaase sisaldab Avogadro seaduse kohaselt võrdsel arvul mitte aatomeid, vaid molekule.

Kuni 1858. aastani, mil itaallane Stanislao Cannizzaro, taastades oma kaasmaalase Avogadro seadust, korrigeeris mitme elemendi aatommassi, valitses aatommasside küsimuses segadus.

Alles 1860. aastal Karlsruhes toimunud keemiakongressil saadi pärast tuliseid vaidlusi segadus lahti, Avogadro seadus taastati lõpuks oma õigustega ja tehti lõplikult selgeks mis tahes keemilise elemendi aatommassi määramise vankumatud alused.

Õnneliku juhuse läbi oli Mendelejev 1860. aastal välislähetusel, osales sellel kongressil ja sai selge ja selge ettekujutuse, et aatommassist on nüüdseks saanud täpne ja usaldusväärne numbriline väljend. Venemaale naastes hakkas Mendelejev uurima elementide loendit ja juhtis tähelepanu elementide valentsi muutuste perioodilisusele, mis on järjestatud aatommasside kasvavas järjekorras: valents H – 1, Li – 1, Ole – 2, B – 3, C – 4, Mg – 2, N – 2, S – 2, F – 1, Na – 1, Al – 3, Si – 4 jne. Valentsuse suurenemise ja vähenemise põhjal jagas Mendelejev elemendid perioodideks; Esimene periood hõlmas ainult ühte vesinikku, millele järgnes kaks 7 elemendiga perioodi, seejärel perioodid, mis sisaldasid rohkem kui 7 elementi. D, I, Mendelejev ei kasutanud neid andmeid mitte ainult graafiku koostamiseks, nagu tegid Meyer ja Chancourtois, vaid ka Newlandsi tabeliga sarnase tabeli koostamiseks. Selline perioodiline elementide tabel on selgem ja visuaalsem kui graafik ning lisaks suutsid D, I, Mendelejev vältida Newlandsi viga, kes nõudis perioodide võrdsust.

« Pean oma perioodilise seaduse üle mõtlemise otsustavaks hetkeks 1860. aastat – Karlsruhes toimunud keemikute kongressi, millel osalesin... Idee perioodilisuse võimalikkusest kasvava aatommassiga elementide omadustes , sisuliselt esitati mulle juba sisemiselt." , - märkis D.I. Mendelejev.

1865. aastal ostis ta Klini lähedal asuva Boblovo mõisa ja sai võimaluse tegeleda tollal kiindunud põllumajanduskeemiaga ning seal igal suvel perega puhata.

D.I. Mendelejevi süsteemi “sünnipäevaks” peetakse tavaliselt 18. veebruari 1869, mil koostati tabeli esimene versioon.

Riis. 5. D. I. Mendelejevi foto perioodilise seaduse avastamise aastal.

Teada oli 63 keemilist elementi. Kõiki nende elementide omadusi pole piisavalt hästi uuritud, isegi mõne aatommassid on määratud valesti või ebatäpselt. Kas seda on palju või vähe – 63 elementi? Kui meenutada, et praegu teame 109 elementi, siis sellest muidugi ei piisa. Kuid see on täiesti piisav, et osata märgata nende omaduste muutumise mustrit. 30 või 40 teadaoleva keemilise elemendiga oleks vaevalt võimalik midagi avastada. Vaja oli teatud miinimumi avatud elemente. Seetõttu võib Mendelejevi avastust iseloomustada kui õigeaegset.

Teadlased püüdsid enne Mendelejevit ka kõiki teadaolevaid elemente teatud järjestusele allutada, klassifitseerida, ühte süsteemi viia. Ei saa öelda, et nende katsed olid kasutud: need sisaldasid mõningaid tõeterasid. Kõik nad piirdusid keemiliste omadustega sarnaste elementide ühendamisega rühmadesse, kuid ei leidnud sisemist seost nende "looduslike", nagu nad siis ütlesid, nende rühmade vahel.

1849. aastal hakkas elementide klassifitseerimise vastu huvi tundma silmapaistev vene keemik G. I. Hess. Õpikus "Puha keemia alused" kirjeldas ta nelja sarnaste keemiliste omadustega mittemetalliliste elementide rühma:

I Te C N

Br Se B P

Cl S Si As

F O

Hess kirjutas: "See klassifikatsioon on veel väga kaugel loomulikust, kuid siiski ühendab see elemente ja rühmi, mis on väga sarnased ning meie teabe laienemisega saab seda parandada."

Ebaõnnestunud katseid ehitada keemiliste elementide süsteem nende aatommasside alusel tehti juba enne Karlsruhe kongressi, nii brittide poolt: 1853. aastal Gladstone, 1857. aastal Odling.

Ühe klassifitseerimiskatse tegi 1862. aastal prantslane Alexander Emile Beguis de Chancourtois . Ta kujutas elementide süsteemi silindri pinnal spiraalse joone kujul. Igal pöördel on 16 elementi. Sarnased elemendid paiknesid üksteise all silindri generaatoril. Oma sõnumit avaldades ei lisanud teadlane sellele enda koostatud graafikut ja ükski teadlane ei pööranud de Chancourtois’ tööle tähelepanu.

Riis. 6. de Chancourtois "Telluriumi kruvi".

Saksa keemik Julius Lothar Meyer oli edukam. 1864. aastal pakkus ta välja tabeli, milles kõik teadaolevad keemilised elemendid jaotati nende valentsuse järgi kuue rühma. Välimuselt sarnanes Meyeri tabel veidi tulevase perioodilise tabeliga. Ta pidas elemendi massikoguste poolt hõivatud mahtu numbriliselt võrdseks nende aatommassiga. Selgus, et iga elemendi iga selline kaalukogus sisaldab sama arvu aatomeid. See tähendas nende elementide erinevate aatomite kaalutud mahtude suhet. Seetõttu nimetatakse seda elemendi omadust aatomi maht.

Graafiliselt väljendatakse elementide aatommahtude sõltuvust nende aatommassist lainete jadana, mis tõusevad leelismetallidele (naatrium, kaalium, tseesium) vastavates punktides teravate piikidena. Iga laskumine ja tõus tippu vastab perioodile elementide tabelis. Igal perioodil vähenevad lisaks aatomimahule loomulikult ka mõne füüsikalise karakteristiku väärtused ja seejärel suurenevad.

Riis. 7. Aatomimahtude sõltuvus elementide aatommassidest vastavalt

L. Meyer.

Vesinik, väikseima aatommassiga element, oli elementide nimekirjas esimene. Sel ajal oli üldtunnustatud seisukoht, et 101. periood sisaldas ühte elementi. Meyeri diagrammi 2. ja 3. periood sisaldasid kumbki seitset elementi. Need perioodid dubleerisid Newlandsi oktaave. Järgmisel kahel perioodil ületas elementide arv aga seitsme piiri. Seega näitas Meyer, kus Newlands eksis. Oktaavide seadust ei saanud rangelt järgida kogu elementide loetelu puhul, viimased perioodid pidid olema pikemad kui esimesed.

Pärast 1860. aastat tegi esimese sellise katse teine ​​inglise keemik John Alexander Reina Newlands. Üksteise järel koostas ta tabeleid, milles püüdis oma ideed realiseerida. Viimane tabel on dateeritud 1865. aastast. Teadlane uskus, et kõik maailmas allub üldisele harmooniale. See peab olema sama nii keemias kui muusikas. Kasvavas järjekorras konstrueerituna on elementide aatommassid jagatud oktaavideks – kaheksaks vertikaalseks reaks, igas seitse elementi. Tõepoolest, paljud seotud keemiliste omadustega elemendid sattusid ühele horisontaaljoonele: esimeses - halogeenid, teises - leelismetallid jne. Kuid kahjuks sattus ridadesse üsna palju võõraid ja see rikkus kogu pildi. Halogeenide hulgas olid näiteks koobalt nikliga ja kolm platinoidi. Leelismuldmetallide hulgas on vanaadium ja plii. Süsiniku perekonda kuuluvad volfram ja elavhõbe. Seotud elementide kuidagi ühendamiseks pidi Newlands kaheksal juhul rikkuma elementide paigutust aatommasside järjekorras. Lisaks on kaheksa seitsmest elemendist koosneva rühma tegemiseks vaja 56 elementi, kuid teada oli 62 ja mõnes kohas asendas ta ühe elemendi korraga kahega. See osutus täielikuks jamaks. Kui Newlands teatas oma "Oktaavi seadus" Londoni keemiaseltsi koosolekul märkis üks kohalviibijatest sarkastiliselt: kas auväärt kõneleja pole püüdnud elemente lihtsalt tähestikuliselt järjestada ja mingisuguseid mustreid avastada?

Kõik need klassifikatsioonid ei sisaldanud peamist: need ei peegeldanud elementide omaduste muutuste üldist, fundamentaalset mustrit. Nad lõid oma maailmas vaid korra näivuse.

Mendelejevi eelkäijad, kes märkasid keemiliste elementide maailmas valitseva suure mustri erilisi ilminguid, ei suutnud erinevatel põhjustel tõusta suure üldistuseni ega mõista põhiseaduse olemasolu maailmas. Mendelejev ei teadnud palju oma eelkäijate katsetest järjestada keemilisi elemente aatommasside suurenemise järjekorda ja juhtumitest, mis sel juhul tekkisid. Näiteks polnud tal peaaegu mingit teavet Chancourtoisi, Newlandsi ja Meyeri töö kohta.

Erinevalt Newlandsist pidas Mendelejev peamiseks mitte niivõrd aatommassi, kuivõrd keemilisi omadusi, keemilist individuaalsust. Ta mõtles sellele kogu aeg. Aine… Kaal… Aine… Kaal… Ühtegi otsust ei tulnud.

Ja siis sattus Dmitri Ivanovitš raskesse ajahätta. Ja läks väga halvasti: mitte niivõrd “nüüd või mitte kunagi”, vaid kas täna või lükkus asi jälle mitu nädalat edasi.

Juba ammu andis ta Vabamajanduse Seltsile lubaduse, et sõidab veebruaris Tveri kubermangu, uurib sealseid juustuvabrikuid ja esitab oma mõtteid selle asja tänapäevasesse vormistamiseks. Reisile oli juba küsitud ülikoolivõimude luba. Ja "puhkusetunnistus" - tollane reisitunnistus - oli juba parandatud. Ja viimane lahkumiskiri Vabamajanduse Seltsi sekretärilt Hodnevilt on kätte saadud. Ja ei jäänudki muud üle, kui määratud reisile asuda. Rong, millega ta pidi sõitma Tverisse, väljus Moskovski jaamast 17. veebruari õhtul.

“Hommikul, veel voodis olles, jõi ta alati kruusi sooja piima... Tõusnud ja pesnud, läks ta kohe oma kabinetti ja jõi seal ühe, kaks, vahel kolm suurt kruusikujulist tassi kange, mitte väga magus tee. (õetütre N.Ya. Kapustina-Gubkina memuaaridest).

Tassi jälg, mis on säilinud Khodnevi 17. veebruari sedeli tagaküljel, viitab sellele, et see saadi kätte varahommikul enne hommikusööki, tõenäoliselt sõnumitooja poolt. Ja see omakorda näitab, et mõte elementide süsteemist ei jätnud Dmitri Ivanovitšit ei päeval ega öösel: tassi jäljendi kõrval hoiab leht nähtavaid jälgi nähtamatust mõttekäigust, mis viis suure teadusliku avastuseni. . Teaduse ajaloos on see harv juhus, kui mitte ainuke.

Asitõendite põhjal otsustades juhtus nii. Olles oma kruusi valmis teinud ja asetanud selle esimesele ettejuhtuvale kohale - Hodnevi kirjale haaras ta kohe pliiatsi ja esimesele ettejuhtuvale paberile, samale kirjale Hodnevilt, pani ta kirja mõtte, mis vilksatas. tema pea. Paberilehele ilmusid üksteise alla kloori ja kaaliumi sümbolid... Siis naatrium ja boor, siis liitium, baarium, vesinik... Pliiats eksles, nagu ka mõte. Lõpuks võttis ta tavalise oktaami tühja paberit - ka see paberitükk on säilinud - ja visandas sellele üksteise alla kahanevas järjekorras sümbolite ja aatomkaalude read: üleval on leelismuldmetallid, all. need on halogeenid, nende all on hapnikurühm, selle all on lämmastikurühm, selle all on süsinikurühm jne. Silmale oli näha, kui lähedased olid naaberastme elementide aatommasside erinevused. Mendelejev ei saanud siis teada, et "ebakindel tsoon" on ilmne mittemetallid Ja metallid sisaldab elemente - väärisgaasid, mille avastamine muudab hiljem oluliselt perioodilist tabelit.

Tal oli kiire, nii et aeg-ajalt tegi ta vigu ja eksimusi. Väävli aatommass määrati 32 asemel 36. Lahutades neist 65 (tsingi aatommass) 39 (kaaliumi aatommass), sai ta 27. Kuid olulised pole pisiasjad! Teda kandis kõrge intuitsioonilaine.

Ta uskus intuitsiooni. Kasutasin seda täiesti teadlikult oma elus erinevates olukordades. Mendelejevi naine Anna Ivanovna kirjutas: " Kui ta

Lahendada tuli mingi raske, tähtis eluteema, ta astus oma kerge kõnnakuga kiirelt sisse, ütles, milles asi, ja palus oma arvamust esmamulje põhjal öelda. "Ära mõtle, lihtsalt ära mõtle," kordas ta. Ma rääkisin ja see oli otsus."

Siiski ei töötanud midagi. Kritseldatud leht muutus taas rebussiks. Ja aeg läks, õhtul pidime jaama minema. Ta on juba tundnud ja tunnetanud peamist. Aga kindlasti tuli sellele tundele anda selge loogiline vorm. Võite ette kujutada, kuidas ta meeleheitest või raevust tormas kontoris ringi, vaatas kõike, mis seal oli, ja otsis viisi, kuidas süsteem kiiresti kokku panna. Lõpuks haaras ta kaardipaki, avas paremal lehel oma “Põhialused” – kus oli nimekiri lihtsatest kehadest – ja asus tegema enneolematut kaardipakki. Olles valmistanud keemilise kaardipaki, hakkas ta mängima enneolematut pasjanssi. Solitaire küsiti ilmselgelt! Esimesed kuus rida rivistusid ilma skandaalideta. Siis aga hakkas kõik lahti hargnema.

Ikka ja jälle haaras Dmitri Ivanovitš pastaka ja kritseldas oma kiire käekirjaga paberilehele numbriveerud. Ja jälle hämmeldunult loobus ta sellest tegevusest ning hakkas sigaretti veeretama ja seda nii palju peale pahvima, et pea läks täiesti häguseks. Lõpuks hakkasid ta silmad vajuma, ta heitis diivanile ja jäi sügavalt magama. See polnud talle võõras. Seekord ei maganud ta kaua – võib-olla paar tundi, aga võib-olla paar minutit. Selle kohta pole täpset teavet. Ta ärkas sellest, et nägi unes oma pasjanssimängu ja mitte sellisel kujul, nagu ta selle lauale jättis, vaid mõnes teises, harmoonilisemas ja loogilisemas. Ja siis hüppas ta püsti ja hakkas paberile uut tabelit koostama.

Selle esimene erinevus eelmisest versioonist seisnes selles, et elemendid olid nüüd paigutatud mitte vähenemise, vaid aatommassi suurenemise järjekorras. Teine on see, et tühjad kohad tabeli sees olid täidetud küsimärkide ja aatomkaaluga.

Riis. 8. D. I. Mendelejevi koostatud eskiis perioodilise seaduse avastamise ajal ("keemilise pasjanssi" lahti voltimise käigus). 17. veebruar (1. märts) 1869. a.

Pikka aega käsitleti Dmitri Ivanovitši juttu, et ta nägi unes oma lauda, ​​anekdoodina. Unenägudes millegi ratsionaalse leidmist peeti ebausuks. Tänapäeval ei sea teadus enam pimedat barjääri teadvuses ja alateadvuses toimuvate protsesside vahele. Ja ta ei näe midagi üleloomulikku selles, et teadvustamata protsessi tulemusena sündis valmis kujul pilt, mis ei tekkinud teadliku arutlemise käigus.

Mendelejev, olles veendunud objektiivse seaduse olemasolus, millele alluvad kõik erinevate omadustega elemendid, läks põhimõtteliselt teist teed.

Olles spontaanne materialist, otsis ta elementide tunnusena midagi materiaalset, mis peegeldaks kogu nende omaduste mitmekesisust.Võttes selliseks tunnuseks elementide aatommassi, võrdles Mendelejev tol ajal tuntud rühmi elementide aatommassi järgi. nende liikmed.

Kirjutades halogeenide rühma (F = 19, Cl = 35,5, Br = 80, J = 127) leelismetallide rühma alla (Li = 7, Na = 23, K = 39, Rb = 85, Cs = 133) ja asetades selle alla teised sarnaste elementide rühmad (nende aatommasside suurenevas järjekorras), tegi Mendelejev kindlaks, et nende looduslike rühmade liikmed moodustavad ühise korrapärase elementide rea; Lisaks korratakse perioodiliselt sellise seeria moodustavate elementide keemilisi omadusi. Pannes aatommasside väärtuse järgi kogusummasse kõik tol ajal teadaolevad 63 elementi "perioodilisustabel" Mendelejev avastas, et varem väljakujunenud looduslikud rühmad sisenesid sellesse süsteemi orgaaniliselt, kaotades oma varasema kunstliku lahknevuse. Hiljem sõnastas Mendelejev tema avastatud perioodilise seaduse järgmiselt: Lihtkehade omadused, aga ka elementide ühendite vormid ja omadused sõltuvad perioodiliselt elementide aatommasside väärtustest.

Mendelejev avaldas perioodilist seadust väljendava keemiliste elementide tabeli esimese versiooni eraldi lehe kujul pealkirjaga "Elementide süsteemi kogemus, mis põhineb nende aatommassil ja keemilisel sarnasusel" ja saatis selle lendlehe välja märtsis 1869. paljud vene ja välismaised keemikud.

Riis. 9. "Elementide süsteemi kogemus nende kaalu ja keemilise sarnasuse alusel."

Esimene tabel on endiselt väga ebatäiuslik, see on kaugel perioodilisuse süsteemi kaasaegsest vormist. Kuid see tabel osutus Mendelejevi avastatud seaduspärasuse esimeseks graafiliseks illustratsiooniks: "Aatommassi järgi paigutatud elemendid esindavad omaduste selget perioodilisust" (Mendelejevi "Omaduste seos elementide aatommassiga"). See artikkel oli teadlase mõtiskluste tulemus "Süsteemi kogemuse ..." töö käigus. Aruanne Mendelejevi avastatud seostest elementide omaduste ja nende aatommasside vahel koostati 6. (18.) märtsil 1869 Venemaa Keemia Seltsi koosolekul. Mendelejev sellel koosolekul ei viibinud. Puuduva autori asemel luges aruannet keemik N. A. Menšutkin. Vene Keemia Seltsi protokollis ilmus 6. märtsi koosoleku kohta kuiv märge: „N. Menšutkin teatab D. Mendelejevi nimel "elementide süsteemi kogemusest, mis põhineb nende aatommassil ja keemilisel sarnasusel". D. Mendelejevi äraolekul on selle küsimuse arutelu edasi lükatud järgmisele koosolekule. N. Menšutkini kõne avaldati "Vene Keemia Seltsi ajakirjas" ("Omaduste seos elementide aatommassiga"). 1871. aasta suvel võttis Mendelejev oma töös kokku oma arvukad perioodilise seaduse kehtestamisega seotud uurimused. "Keemiliste elementide perioodiline seaduslikkus" . Klassikalises teoses "Keemia alused", mis Mendelejevi eluajal läbis 8 venekeelset ja mitu võõrkeelset väljaannet, selgitas Mendelejev esimest korda anorgaanilist keemiat perioodilise seaduse alusel.

Perioodilise elementide süsteemi koostamisel ületas Mendelejev suuri raskusi, kuna paljud elemendid olid veel avastamata ning selleks ajaks teadaolevast 63 elemendist oli üheksal valesti määratud aatommass. Tabelit luues korrigeeris Mendelejev berülliumi aatommassi, asetades berülliumi mitte samasse rühma alumiiniumiga, nagu keemikud tavaliselt tegid, vaid samasse rühma magneesiumiga. Aastatel 1870–71 muutis Mendelejev indiumi, uraani, tooriumi, tseeriumi ja muude elementide aatommasside väärtusi, lähtudes nende omadustest ja perioodilisest süsteemis määratud kohast. Perioodilise seaduse alusel asetas ta telluuri joodi ette ja koobalti nikli ette nii, et telluur langeks samasse veergu elementidega, mille valents on 2, ja jood langeks samasse veergu elementidega, mille valents on 1, kuigi nende elementide aatommassid eeldasid vastupidist.asukoht.

Mendelejev nägi kolme asjaolu, mis tema arvates aitasid kaasa perioodilise seaduse avastamisele:

Esiteks määrati enamuse keemiliste elementide aatommassid enam-vähem täpselt;

Teiseks tekkis selge kontseptsioon sarnaste keemiliste omadustega elementide rühmade kohta (looduslikud rühmad);

Kolmandaks oli 1869. aastaks uuritud paljude haruldaste elementide keemiat, mille teadmata oleks olnud raske üldistusele jõuda.

Lõpuks oli otsustav samm seaduse avastamise suunas see, et Mendelejev võrdles kõiki elemente nende aatommasside järgi. Mendelejevi eelkäijad võrdlesid elemente, mis olid üksteisega sarnased. See tähendab looduslike rühmade elemendid. Need rühmad osutusid mitteseotud. Mendelejev ühendas need loogiliselt oma tabeli struktuuris.

Kuid isegi pärast keemikute tohutut ja hoolikat tööd aatommasside korrigeerimisel rikuvad elemendid neljas perioodilise tabeli kohas aatommasside suurendamisel kehtestatud ranget järjestust. Need on elementide paarid:

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).

D. I. Mendelejevi ajal peeti selliseid kõrvalekaldeid perioodilise süsteemi puudusteks. Aatomi ehituse teooria pani kõik oma kohale: elemendid on paigutatud üsna õigesti - vastavalt nende tuumade laengutele. Kuidas siis seletada, et argooni aatommass on suurem kui kaaliumi aatommass?

Mis tahes elemendi aatommass on võrdne kõigi selle isotoopide keskmise aatommassiga, võttes arvesse nende arvukust looduses. Juhuslikult määrab argooni aatommassi kõige "raskem" isotoop (looduses esineb seda suuremates kogustes). Kaaliumis seevastu domineerib selle "kergem" isotoop (see tähendab väiksema massinumbriga isotoop).

Mendelejev kirjeldas loomeprotsessi, milleks on perioodilisuse seaduse avastamine, kulgu järgmiselt: „...tahtmata tekkis mõte, et massi ja keemiliste omaduste vahel peab olema seos. Ja kuna aine mass, ehkki mitte absoluutne, vaid ainult suhteline, on vaja otsida funktsionaalset vastavust elementide üksikute omaduste ja nende aatommasside vahel. Midagi, kasvõi seeni või mingit sõltuvust otsida pole võimalik teisiti kui otsides ja proovides. Nii hakkasin valima, kirjutades eraldi kaartidele elemente nende aatommasside ja põhiomadustega, sarnaseid elemente ja lähedasi aatomkaalusid, mis viis kiiresti järeldusele, et elementide omadused on perioodilises sõltuvuses nende aatommassist, pealegi kaheldes. palju ebaselgust, ma ei kahelnud hetkekski tehtud järelduse üldistuses, kuna õnnetust oli võimatu tunnistada.

Perioodilise seaduse fundamentaalne tähtsus ja uudsus oli järgmine:

1. Loodi ühendus oma omadustelt MITTE SARNALISTE elementide vahel. See seos seisneb selles, et elementide omadused muutuvad sujuvalt ja ligikaudu võrdselt nende aatommassi suurenemisega ning siis neid muutusi KORDUVAD PERIOODILISELT.

2. Nendel juhtudel, kui tundus, et elementide omaduste muutumise jadas on mõni lüli puudu, nägi perioodilisustabel ette GAPS-i, mis tuli täita veel avastamata elementidega.

Riis. 10. D. I. Mendelejevi perioodilise tabeli viis esimest perioodi. Inertgaase ei ole veel avastatud, seega pole neid tabelis näidatud. Veel 4 tabeli loomise ajal tundmatut elementi on tähistatud küsimärkidega. Neist kolme omadusi ennustas D.I. Mendelejev suure täpsusega (osa D.I. Mendelejevi aegade perioodilisest tabelist meile tuttaval kujul).

Põhimõte, mida D.I. Mendelejev kasutas veel tundmatute elementide omaduste ennustamiseks, on kujutatud joonisel 11.

Lähtudes perioodilisuse seadusest ja praktiliselt rakendades dialektika seadust kvantitatiivsete muutuste üleminekul kvalitatiivseteks, juhtis Mendelejev juba 1869. aastal välja nelja seni avastamata elemendi olemasolu. Esimest korda keemia ajaloos ennustati uute elementide olemasolu ja määrati isegi ligikaudselt nende aatommassid. 1870. aasta lõpus Mendelejev kirjeldas oma süsteemile tuginedes veel avastamata III rühma elemendi omadusi, nimetades seda "eka-alumiiniumiks". Teadlane tegi ka ettepaneku, et uus element avastataks spektraalanalüüsi abil. Tõepoolest, 1875. aastal avastas prantsuse keemik P.E. Lecoq de Boisbaudran tsingisegu spektroskoobiga uurides selles Mendelejevi eka-alumiiniumi. Elemendi eeldatavate omaduste täpne kokkulangevus katseliselt määratud omadustega oli esimene triumf ja hiilgav kinnitus perioodilise seaduse ennustusjõule. Mendelejevi ennustatud "eka-alumiiniumi" ja Boisbaudrani avastatud galliumi omaduste kirjeldused on toodud tabelis 1.

Ennustanud D.I. Mendelejev

Paigaldanud Lecoq de Boisbaudran (1875)

Ekaaalumiinium Ea Aatommass umbes 68 Lihtne korpus, peaks olema vähesulav Tihedus on 5,9 lähedal Aatomi maht 11,5 Ei tohiks õhu käes oksüdeeruda Peaks kuumal kuumusel vett lagundama Ühendite valemid: EaCl3, Ea2O3, Ea2(SO4)3 Peaks moodustama maarjast Ea2(SO4)3 * M2SO4 * 24H2O, kuid raskem kui alumiinium Oksiid Ea2O3 peaks olema kergesti redutseeritav ja tekitama alumiiniumist lenduvama metalli ning seetõttu võib seda oodata lenduva EaCl3 spektraalanalüüsi abil.

Aatommass umbes 69,72 Puhta galliumi sulamistemperatuur on 30 kraadi C Tahke galliumi tihedus on 5,904 ja vedela galliumi tihedus on 6,095 Aatomi maht 11,7 Kergelt oksüdeerub ainult punasel kuumusel Lagundab vett kõrgel temperatuuril Ühendite valemid: GaCl3, Ga2O3, Ga2(SO4)3 Vormid maarjas NH4Ga(SO4)2 * 12H2O Gallium redutseeritakse oksiidist kaltsineerimise teel vesinikuvoolus; avastati spektraalanalüüsi abil Keemistemperatuur GaCl3 215-220 kraadi C

1879. aastal Rootsi keemik L. Nilsson leidis elemendi skandium, mis vastab täielikult Mendelejevi kirjeldatud ekaboroonile; 1886. aastal avastas saksa keemik K. Winkler elemendi germaaniumi, mis vastab ekasilikoonile; 1898. aastal avastasid prantsuse keemikud Pierre Curie ja Marie Skłodowska Curie polooniumi ja raadiumi. Mendelejev pidas Winklerit, Lecoq de Boisbaudrani ja Nilssonit "perioodiseaduse tugevdajateks".

Mendelejevi ennustused läksid ka tõeks: avastati trimargaan – tänapäevane reenium, ditseesium – frantsium jne.

Pärast seda sai teadlastele üle maailma selgeks, et D.I. Mendelejevi perioodiline tabel mitte ainult ei süstematiseeri elemente, vaid on looduse põhiseaduse – perioodilise seaduse – graafiline väljendus.

Sellel seadusel on ennustav jõud. Ta lubas sihipäraselt otsida uusi, veel avastamata elemente. Paljude elementide aatommassid, mis olid varem ebapiisavalt täpselt määratud, kuulusid kontrollimisele ja selgitamisele just seetõttu, et nende ekslikud väärtused läksid vastuollu perioodilise seadusega.

Omal ajal märkis D.I. Mendelejev pettunult: "...me ei tea perioodilisuse põhjuseid." Tal ei õnnestunud seda mõistatust lahendada.

Üks olulisi argumente aatomite keeruka struktuuri kasuks oli D. I. Mendelejevi perioodilise seaduse avastamine:

Lihtainete omadused, aga ka ühendite omadused ja vormid sõltuvad perioodiliselt keemiliste elementide aatommassist.

Kui tõestati, et süsteemi elemendi järjekorranumber on arvuliselt võrdne selle aatomi tuuma laenguga, sai selgeks perioodilise seaduse füüsikaline olemus.

Miks aga muutuvad keemiliste elementide omadused perioodiliselt tuumalaengu kasvades? Miks on elementide süsteem ehitatud nii ja mitte teisiti ja miks selle perioodid sisaldavad rangelt määratletud arvu elemente? Nendele otsustavatele küsimustele vastuseid ei leitud.

Loogiline arutluskäik ennustas, et kui aatomitest koosnevate keemiliste elementide vahel on seos, siis on aatomitel midagi ühist ja seetõttu peab neil olema keeruline struktuur.

Perioodilise elementide süsteemi mõistatus lahenes täielikult, kui oli võimalik mõista aatomi keerulist struktuuri, selle väliste elektronkihtide ehitust ja elektronide liikumise seadusi positiivselt laetud tuuma ümber, milles peaaegu kogu mass aatomist on kontsentreeritud.

Kõik aine keemilised ja füüsikalised omadused on määratud aatomite struktuuriga. Mendelejevi avastatud perioodiline seadus on universaalne loodusseadus, kuna see põhineb aatomi ehituse seadusel.

Kaasaegse aatomiõpetuse rajajaks on inglise füüsik Rutherford, kes näitas veenvalt, et peaaegu kogu aatomi mass ja positiivselt laetud aine on koondunud väikesesse ossa selle mahust. Ta nimetas seda aatomi osa tuum. Tuuma positiivse laengu kompenseerivad selle ümber pöörlevad elektronid. Selles aatomimudelis elektronid meenutavad Päikesesüsteemi planeete, mistõttu sai see nimetuse planetaarne. Seejärel sai Rutherford kasutada katseandmeid tuumalaengute arvutamiseks. Need osutusid võrdseks D. I. Mendelejevi tabelis olevate elementide seerianumbritega. Pärast Rutherfordi ja tema õpilaste tööd sai Mendelejevi perioodiline seadus selgema tähenduse ja veidi teistsuguse sõnastuse:

Lihtainete omadused, aga ka elementide ühendite omadused ja vormid sõltuvad perioodiliselt elementide aatomite tuuma laengust.

Seega sai keemilise elemendi järjekorranumber perioodilisustabelis füüsilise tähenduse.

1913. aastal uuris G. Moseley Rutherfordi laboris mitmete keemiliste elementide röntgenkiirgust. Selleks konstrueeris ta teatud elementidest koosnevatest materjalidest röntgentoru anoodi. Selgus, et iseloomuliku röntgenikiirguse lainepikkused suurenevad koos katoodi moodustavate elementide seerianumbri suurenemisega. G. Moseley tuletas võrrandi, mis on seotud lainepikkuse ja seerianumbriga Z:

Seda matemaatilist avaldist nimetatakse nüüd Moseley seaduseks. See võimaldab röntgenkiirguse mõõdetud lainepikkuse põhjal määrata uuritava elemendi seerianumbri.

Lihtsaim aatomituum on vesinikuaatomi tuum. Selle laeng on elektroni laenguga võrdne ja vastupidise märgiga ning selle mass on kõigist tuumadest väikseim. Vesiniku aatomi tuum tunnistati elementaarosakeseks ja 1920. aastal andis Rutherford sellele nime prooton . Prootoni mass on ligikaudu üks aatommassiühik.

Kõigi aatomite mass, välja arvatud vesinik, ületab aga arvuliselt aatomituumade laenguid. Juba Rutherford eeldas, et tuumad peaksid lisaks prootonitele sisaldama ka mõningaid teatud massiga neutraalseid osakesi. Need osakesed avastasid 1932. aastal Bothe ja Becker. Chadwick kehtestas nende olemuse ja nimetas neutronid . Neutron on laenguta osake, mille mass on peaaegu võrdne prootoni massiga, st samuti 1 a. sööma.

Nõukogude teadlane D. D. Ivanenko ja saksa füüsik Heisenberg töötasid 1932. aastal iseseisvalt välja tuuma prooton-neutroniteooria, mille kohaselt aatomite tuumad koosnevad prootonitest ja neutronitest.

Vaatleme mõne elemendi, näiteks naatriumi, aatomi struktuuri prooton-neutroniteooria seisukohast. Naatriumi aatomarv perioodilises süsteemis on 11, massiarv 23. Vastavalt aatomnumbrile on naatriumi aatomi tuuma laeng + 11. Seega on naatriumi aatomil 11 elektroni, nende laengute summa on võrdne tuuma positiivse laenguga. Kui naatriumi aatom kaotab ühe elektroni, on positiivne laeng ühe võrra suurem kui elektronide negatiivsete laengute summa (10) ja naatriumi aatomist saab ioon laenguga 1+. Aatomi tuuma laeng võrdub tuumas paikneva 11 prootoni laengute summaga, mille mass on 11 a. e.m. Kuna naatriumi massiarv on 23 a.m. e.m., siis vahe 23 - 11 \u003d 12 määrab neutronite arvu naatriumi aatomis.

Prootoneid ja neutroneid nimetatakse nukleonid . Naatriumi aatomi tuum koosneb 23 nukleonist, millest 11 on prootonid ja 12 neutronid. Tuuma nukleonite koguarv on kirjutatud elemendi sümboli vasakusse ülaossa ja prootonite arv vasakpoolsesse alaossa, näiteks Na.

Antud elemendi kõigil aatomitel on sama tuumalaeng, see tähendab sama arv prootoneid tuumas. Neutronite arv elementide aatomite tuumades võib varieeruda. Nimetatakse aatomeid, mille tuumas on sama arv prootoneid ja erinev arv neutroneid isotoobid .

Nimetatakse erinevate elementide aatomeid, mille tuumades on sama arv nukleone isobaarid .

Teadus võlgneb ennekõike suurele Taani füüsikule Niels Bohrile tõelise seose loomise aatomi struktuuri ja perioodilisustabeli struktuuri vahel. Ta oli esimene, kes selgitas elementide omaduste perioodiliste muutuste tõelisi põhimõtteid. Bohr alustas Rutherfordi aatomimudeli elujõuliseks muutmisega.

Rutherfordi planeedi aatomimudel peegeldas ilmselget tõde, et aatomi põhiosa sisaldub ebaoluliselt väikeses ruumalas – aatomituumas ja ülejäänud aatomi ruumalas on jaotunud elektronid. Aatomituuma ümber orbiidil oleva elektroni liikumise olemus on aga vastuolus elektrilaengute liikumise teooriaga elektrodünaamikas.

Esiteks, vastavalt elektrodünaamika seadustele peab ümber tuuma pöörlev elektron kiirguse kaudu energiakao tagajärjel tuumale langema. Teiseks peavad tuumale lähenedes elektroni kiiratavad lainepikkused pidevalt muutuma, moodustades pideva spektri. Aatomid aga ei kao, mis tähendab, et elektronid ei lange tuumale ja aatomite emissioonispekter ei ole pidev.

Kui metalli kuumutatakse aurustumistemperatuurini, hakkab selle aur hõõguma ja iga metalli aur on oma värvi. Prismaga lagunenud metalliauru kiirgus moodustab üksikutest valgusjoontest koosneva spektri. Sellist spektrit nimetatakse joonspektriks. Iga spektrijoont iseloomustab elektromagnetilise kiirguse teatud sagedus.

1905. aastal pakkus Einstein fotoelektrilise efekti nähtust selgitades, et valgus levib footonite või energiakvantide kujul, millel on iga aatomitüübi jaoks väga spetsiifiline tähendus.

1913. aastal tutvustas Bohr Rutherfordi aatomi planeedimudelis kvantesitust ja selgitas aatomite joonspektrite päritolu. Tema vesinikuaatomi ehituse teooria põhineb kahel postulaadil.

Esimene postulaat:

Elektron pöörleb ümber tuuma, ilma energiat kiirgamata, rangelt määratletud statsionaarsetel orbiitidel, mis rahuldavad kvantteooriat.

Kõigil neil orbiididel on elektronil teatud energia. Mida kaugemal on orbiit tuumast, seda rohkem energiat on sellel paikneval elektronil.

Objekti liikumise ümber keskpunkti määrab klassikalises mehaanikas nurkimpulss m´v´r, kus m on liikuva objekti mass, v on objekti kiirus, r on ringi raadius. Kvantmehaanika järgi saab selle objekti energial olla ainult teatud väärtused. Bohr uskus, et elektroni nurkimpulss vesinikuaatomis võib olla võrdne ainult täisarvuga tegevuskvante. Ilmselt oli see seos Bohri oletus; hiljem tuletas selle matemaatiliselt prantsuse füüsik de Broglie.

Seega on Bohri esimese postulaadi matemaatiline väljend võrdsus:

(1)

Vastavalt võrrandile (1) vastab elektroni orbiidi minimaalne raadius ja sellest tulenevalt ka elektroni minimaalne potentsiaalne energia väärtusele n, mis on võrdne ühtsusega. Vesiniku aatomi olekut, mis vastab väärtusele n=1, nimetatakse normaalseks ehk aluseliseks. Vesinikuaatomit, mille elektron asub mis tahes muul orbiidil, mis vastab väärtustele n = 2, 3, 4,¼, nimetatakse ergastatud.

Võrrand (1) sisaldab tundmatutena elektronide kiirust ja orbiidi raadiust. Kui loote teise võrrandi, mis sisaldab v ja r, saate arvutada vesinikuaatomi elektroni nende oluliste omaduste väärtused. See võrrand saadakse, võttes arvesse süsteemis "vesinikuaatomi tuum – elektron" mõjuvate tsentrifugaal- ja tsentripetaalsete jõudude võrdsust.

Tsentrifugaaljõud on võrdne . Tsentripetaaljõud, mis määrab Coulombi seaduse järgi elektroni külgetõmbejõudu tuuma suhtes, on . Võttes arvesse elektroni ja tuuma laengute võrdsust vesinikuaatomis, võime kirjutada:

(2)

Lahendades v ja r võrrandisüsteemi (1) ja (2), leiame:

(3)

Võrrandid (3) ja (4) võimaldavad arvutada orbiitide raadiused ja elektronide kiirused mis tahes n väärtuse korral. Kui n = 1, on vesinikuaatomi esimese orbiidi raadius Bohri raadius, mis on võrdne 0,053 nm. Elektroni kiirus sellel orbiidil on 2200 km/s. Võrrandid (3) ja (4) näitavad, et vesinikuaatomi elektronide orbiitide raadiused on omavahel seotud naturaalarvude ruutudena ja elektroni kiirus väheneb n suurenemisega.

Teine postulaat:

Ühelt orbiidilt teisele liikudes neelab või kiirgab elektron energiakvanti.

Kui aatom on ergastatud, st kui elektron liigub tuumale lähemal olevalt orbiidilt kaugemale, neeldub energiakvant ja vastupidi, kui elektron liigub kaugemalt orbiidilt lähedasele, kvantenergia. E 2 – E 1 = hv kiirgab. Olles leidnud orbiitide raadiused ja nendel oleva elektroni energia, arvutas Bohr välja footonite energia ja vastavad jooned vesiniku joonspektris, mis vastas katseandmetele.

Arvu n, mis määrab kvantorbiitide raadiuste suuruse, elektronide liikumiskiiruse ja nende energia, nimetatakse peamine kvantarv .

Seejärel täiustas Sommerfeld Bohri teooriat. Ta pakkus välja, et aatomil võiksid olla mitte ainult ümmargused, vaid ka elliptilised elektronide orbiidid, ning selle põhjal selgitas ta vesiniku spektri peenstruktuuri päritolu.

Riis. 12. Bohri aatomi elektron ei kirjelda mitte ainult ringikujulisi, vaid ka elliptilisi orbiite. Siin on, kuidas need erinevate väärtuste puhul välja näevad l juures P =2, 3, 4.

Bohr-Sommerfeldi aatomi struktuuri teooria ühendas aga klassikalise ja kvantmehaanilise kontseptsiooni ning oli seega üles ehitatud vastuoludele. Bohr-Sommerfeldi teooria peamised puudused on järgmised:

1. Teooria ei suuda selgitada kõiki aatomite spektraalomaduste üksikasju.

2. See ei võimalda kvantitatiivselt arvutada keemilist sidet isegi nii lihtsas molekulis nagu vesinikumolekul.

Kuid põhiseisukoht oli kindlalt paika pandud: elektronkestade täitumine keemiliste elementide aatomites toimub alates kolmandast, M -kestad mitte järjestikku, järk-järgult kuni täisvõimsuseni (st nagu see oli TO- Ja L - kestad), kuid järk-järgult. Ehk siis elektronkestade ehitus katkeb ajutiselt seetõttu, et aatomitesse ilmuvad teistesse kestadesse kuuluvad elektronid.

Need tähed on tähistatud järgmiselt: n , l , m l , Prl – ja aatomifüüsika keeles nimetatakse neid kvantarvudeks. Ajalooliselt võeti need kasutusele järk-järgult ja nende tekkimine on suuresti seotud aatomispektrite uurimisega.

Nii selgub, et mis tahes elektroni oleku aatomis saab üles kirjutada spetsiaalse koodiga, mis on kombinatsioon neljast kvantarvust. Need ei ole lihtsalt mingid abstraktsed suurused, mida kasutatakse elektrooniliste olekute registreerimiseks. Vastupidi, neil kõigil on tõeline füüsiline sisu.

Number P sisaldub elektronkihi mahutavuse valemis (2 P 2), st see kvantarv P vastab elektroonilise kesta numbrile; teisisõnu, see arv määrab, kas elektron kuulub antud elektronkihti.

Number P aktsepteerib ainult täisarve: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,..., mis vastavad vastavalt kestadele: K, L, M, N, O, P, Q.

Kuna P sisaldub elektronide energia valemis, siis öeldakse, et peamine kvantarv määrab elektroni kogu energiavaru aatomis.

Teine meie tähestiku täht - orbitaal (külgmine) kvantarv - on tähistatud kui l . See võeti kasutusele, et rõhutada kõigi antud kesta kuuluvate elektronide ebavõrdsust.

Iga kest on jagatud teatud alamkesteks ja nende arv on võrdne kesta arvuga. st K-shell ( P =1) koosneb ühest alamkestast; L-kest ( P =2) - kahest; M-shell ( P =3) - kolmest alamkestast ...

Ja iga selle kesta alamkest iseloomustab teatud väärtus l . Orbitaalkvantarv võtab samuti täisarvud, kuid alustades nullist, st 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6... Seega, l alati vähem P . Lihtne on aru saada, et millal P =1 l =0; juures n =2 l =0 ja 1; juures n = 3 l = 0, 1 ja 2 jne. Arv l , niiöelda geomeetrilise kujutisega. Lõppude lõpuks võivad ühte või teise kesta kuuluvate elektronide orbiidid olla mitte ainult ringikujulised, vaid ka elliptilised.

erinevad tähendused l ja iseloomustada erinevaid orbiite.

Füüsikud armastavad traditsioone ja eelistavad elektronide alamkihtide tähistamiseks vanu tähttähiseid s ( l =0), lk ( l =1), d ( l =2), f ( l =3). Need on saksa sõnade esimesed tähed, mis iseloomustavad elektronide üleminekutest põhjustatud spektrijoonte jada tunnuseid: terav, põhiline, udune, fundamentaalne.

Nüüd saame lühidalt kirja panna, millised elektronide alamkestad elektronkihtides sisalduvad (tabel 2).

Teades, kui palju elektrone erinevad elektronide alamkestad mahutavad, aitab määrata kolmanda ja neljanda kvantarvu – m l ja m s, mida nimetatakse magnetiliseks ja spinniks.

Magnetkvantarv m l tihedalt seotud l ja määrab ühelt poolt nende orbiitide paiknemise suuna ruumis ja teiselt poolt nende arvu, mis on võimalik antud juhul. l . Mõnest aatomiteooria seaduspärasusest järeldub, et antud juhul l kvantarv m l, võtab 2 l +1 täisarvu väärtused: alates – l kuni + l , sealhulgas null. Näiteks selleks l =3 see on jada m l meil on: - 3, - 2, - 1, 0, +1, +2, +3, st kokku seitse väärtust.

Miks m l nimetatakse magnetiks? Iga elektron, mis pöörleb orbiidil ümber tuuma, esindab sisuliselt ühte mähise pööret, mille kaudu elektrivool voolab. Tekib magnetväli, nii et iga aatomi orbiiti võib pidada tasaseks magnetleheks. Välise magnetvälja olemasolul suhtleb iga elektroni orbiit selle väljaga ja püüab hõivata aatomis teatud positsiooni.

Elektronide arvu igal orbiidil määrab spinn-kvantarvu m s väärtus.

Aatomite käitumine tugevates ebahomogeensetes magnetväljades näitas, et iga elektron aatomis käitub nagu magnet. Ja see näitab, et elektron pöörleb ümber oma telje, nagu orbiidil olev planeet. Seda elektroni omadust nimetatakse "pöörlemiseks" (inglise keelest tõlgituna "pööramiseks"). Elektroni pöörlev liikumine on konstantne ja muutumatu. Elektroni pöörlemine on täiesti ebatavaline: seda ei saa aeglustada, kiirendada ega peatada. See kehtib kõigi maailma elektronide kohta.

Kuid kuigi spin on kõigi elektronide ühine omadus, põhjustab see ka erinevusi aatomi elektronide vahel.

Kahel elektronil, mis pöörlevad ümber tuuma samal orbiidil, on sama spinni suurus, kuid siiski võivad nad oma pöörlemissuunas erineda. Sel juhul muutuvad nurkimpulsi märk ja spinni märk.

Kvantarvutus toob kaasa kaks võimalikku spin-kvantarvude väärtust, mis on omased orbiidil olevale elektronile: s=+ ja s= -. Muid tähendusi ei saa olla. Seetõttu saab aatomis igal orbiidil pöörlema ​​ainult üks või kaks elektroni. Rohkem ei saa olla.

Iga elektronide alamkiht mahutab maksimaalselt 2 (2 l + 1) - elektronid, nimelt (tabel 3):

Siit saadakse lihtsa liitmise teel järjestikuste kestade võimsused.

Hämmastav on selle põhiseaduse lihtsus, milleni aatomi ehituse algne lõpmatu keerukus taandati. Kõiki selle väliskesta elektronide kapriisset käitumist, mis kontrollib kõiki selle omadusi, saab väljendada ebatavaliselt lihtsalt: Aatomis ei ole ega saa olla kahte identset elektroni. Seda seadust teatakse teaduses kui Pauli printsiipi (nimetatud Šveitsi teoreetilise füüsiku järgi).

Teades elektronide koguarvu aatomis, mis on võrdne selle aatomarvuga Mendelejevi süsteemis, saate aatomi "ehitada": saate arvutada selle välise elektronkihi struktuuri - määrata, kui palju elektrone selles on ja mida millist tüüpi elektronid nad selles on.

Kui sa kasvad Z sama tüüpi aatomite elektroonilised konfiguratsioonid korduvad perioodiliselt. Sisuliselt on see ka perioodilise seaduse sõnastus, kuid see on seotud elektronide jaotumise protsessiga kestade ja alamkihtide vahel.

Teades aatomi ehituse seadust, saame nüüd koostada perioodilisuse tabeli ja selgitada, miks see nii on üles ehitatud. Vaja on vaid ühte väikest terminoloogilist täpsustust: neid elemente, mille aatomites toimub s-, p-, d-, f-alamkestade ehitus, nimetatakse tavaliselt vastavalt s-, p-, d-, f-elementideks.

Aatomi valem kirjutatakse tavaliselt järgmisel kujul: põhikvantarvu tähistab vastav number, sekundaarset kvantarvu tähistab täht ja elektronide arvu üleval paremal.

Esimene periood sisaldab 1 s-elementi – vesinikku ja heeliumi. Esimese perioodi skemaatiline tähistus on järgmine: 1 s 2 . Teist perioodi saab kujutada järgmiselt: 2 s 2 2 p 6, st sisaldab elemente, milles on täidetud 2 s-, 2 p-alamkest. Ja kolmas (sellesse on ehitatud 3 s-, 3p-alamkest): 3 s 2 3p 6. Ilmselgelt korratakse sama tüüpi elektroonilisi konfiguratsioone.

4. perioodi alguses on kaks 4 s-elementi, st N-kesta täitmine algab varem kui M-kesta ehitus lõppeb. See sisaldab veel 10 vaba kohta, mis täidetakse kümne järgneva elemendiga (3 d-elementi). M-kesta täitmine on lõppenud, N-kesta täitmine jätkub (kuue 4 p-elektroniga). Seetõttu on 4. perioodi struktuur järgmine: 4 s 2 3 d 10 4 p 6. Viies periood täidetakse sarnaselt:

5 s 2 4 p 10 5 p 6 .

Kuuendas perioodis on 32 elementi. Selle skemaatiline tähistus on: 6 s 2 4 f 14 5 d 10 6 p 6.

Ja lõpuks järgmine, 7. periood: 7 s 2 5 f 14 6 d 10 7 p 6. Tuleb meeles pidada, et kõik 7. perioodi elemendid pole veel teada.

See kestade järkjärguline täitmine on range füüsiline seadus. Selgub, et 3 d alamkihi tasemete hõivamise asemel on (energia seisukohast) kasulikum, et elektronid hõivavad esmalt 4 s alamkihi tasemed. Just need energia "kiiged" "kasumlikumad - vähem tulusad" selgitavad olukorda, et keemilistes elementides toimub elektronkestade täitmine astmeliselt.

20ndate keskel. Prantsuse füüsik L. de Broglie avaldas julge idee: kõigil aineosakestel (ka elektronidel) pole mitte ainult materjali, vaid ka lainelised omadused. Peagi õnnestus näidata, et elektronid, nagu valguslained, võivad ka takistuste ümber painduda.

Kuna elektron on laine, saab selle liikumist aatomis kirjeldada lainevõrrandi abil. Sellise võrrandi tuletas 1926. aastal Austria füüsik E. Schrödinger. Matemaatikud nimetavad seda teist järku osaliseks diferentsiaalvõrrandiks. Füüsikute jaoks on see kvantmehaanika põhivõrrand.

See võrrand näeb välja selline:

+++ y=0

Kus m– elektroni mass; r – elektroni kaugus tuumast; e - elektronide laeng; E– elektronide koguenergia, võrdne kineetilise ja potentsiaalse energia summaga; Z on aatomi seerianumber (vesinikuaatomi puhul on see võrdne 1-ga); h– "tegevuse kvantiteet"; x , y , z – elektronide koordinaadid; y on lainefunktsioon (abstraktne abstraktne suurus, mis iseloomustab tõenäosuse astet).

Tõenäosuse aste, et elektron asub tuuma ümbritsevas ruumis teatud kohas. Kui y = 1, siis elektron peab tõesti asuma just selles kohas; kui y = 0, siis pole seal üldse elektroni.

Elektroni leidmise tõenäosuse idee on kvantmehaanikas kesksel kohal. Ja funktsiooni y (psi) väärtus (täpsemalt selle väärtuse ruut) väljendab elektroni viibimise tõenäosust ühes või teises ruumipunktis.

Kvantmehaanilises aatomis ei ole kindlaid elektronide orbiite, mis on Bohri aatomimudelis nii selgelt välja toodud. Elektron on justkui pilve kujul kosmoses määritud. Kuid selle pilve tihedus on erinev: nagu öeldakse, kus see on tihe ja kus tühi. Suurem pilvetihedus vastab suuremale tõenäosusele elektroni leida.

Aatomi abstraktsest kvantmehaanilisest mudelist võib liikuda edasi Bohri aatomi visuaalse ja nähtava mudeli juurde. Selleks tuleb lahendada Schrödingeri võrrand. Selgub, et lainefunktsioon on seotud kolme erineva suurusega, mis võivad võtta ainult täisarvulisi väärtusi. Pealegi on nende suuruste muutuste jada selline, et need ei saa olla midagi muud kui kvantarvud. Põhi-, orbitaal- ja magnetiline. Kuid need võeti kasutusele spetsiaalselt erinevate aatomite spektrite määramiseks. Seejärel rändasid nad väga orgaaniliselt Bohri aatomimudeli juurde. Selline on teadusloogika – isegi kõige karmim skeptik ei õõnesta seda.

Kõik see tähendab, et Schrödingeri võrrandi lahendamine viib lõpuks aatomite elektronkestade ja alamkestade täitmise jada tuletamiseni. See on kvantmehaanilise aatomi peamine eelis Bohri aatomi ees. Ja planeedi aatomile tuttavad mõisted võib kvantmehaanika seisukohalt ümber vaadata. Võime öelda, et orbiit on teatud elektroni tõenäoliste positsioonide kogum aatomis. See vastab teatud lainefunktsioonile. Kaasaegses aatomifüüsikas ja keemias kasutatakse mõiste "orbiit" asemel terminit "orbitaal".

Seega on Schrödingeri võrrand nagu võluvits, mis kõrvaldab kõik perioodilisuse tabeli formaalses teoorias sisalduvad puudused. Muudab "ametliku" "tegelikuks".

Tegelikkuses pole see kaugeltki nii. Kuna võrrandil on täpne lahendus ainult vesinikuaatomile, mis on kõige lihtsam aatomitest. Heeliumi aatomi ja sellele järgnevate aatomite puhul on võimatu Schrödingeri võrrandit täpselt lahendada, kuna elektronidevahelised vastasmõjujõud liidetakse. Ja nende mõju lõpptulemusele arvessevõtmine on kujuteldamatu keerukusega matemaatiline ülesanne. See on inimvõimetele kättesaamatu; sellega saavad võrrelda vaid kiired elektroonilised arvutid, mis sooritavad sadu tuhandeid toiminguid sekundis. Ja isegi siis ainult tingimusel, et arvutusprogramm on välja töötatud arvukate lihtsustuste ja lähendustega.

40 aasta jooksul on teadaolevate keemiliste elementide nimekiri suurenenud 19 võrra. Ja kõik 19 elementi sünteesiti, valmistati kunstlikult.

Elementide sünteesi võib mõista kui saamist madalama tuumalaenguga, väiksema aatomarvuga elemendist, suurema aatomarvuga elemendist. Ja saamise protsessi nimetatakse tuumareaktsiooniks. Selle võrrand on kirjutatud samamoodi nagu tavalise keemilise reaktsiooni võrrand. Reagendid on vasakul, tooted on paremal. Tuumareaktsiooni reagendid on sihtmärk ja pommitav osake.

Peaaegu iga perioodilise süsteemi element (vabas vormis või keemilise ühendi kujul) võib olla sihtmärgiks.

Pommitavate osakeste rolli mängivad a-osakesed, neutronid, prootonid, deuteroonid (vesiniku raske isotoobi tuumad), aga ka erinevate elementide - boor, süsinik, lämmastik, hapnik, nn mitmekordse laenguga rasked ioonid, neoon, argoon ja muud perioodilise süsteemi elemendid.

Tuumareaktsiooni toimumiseks peab pommitav osake põrkama sihtaatomi tuumaga. Kui osakesel on piisavalt kõrge energia, võib see tungida nii sügavale tuuma, et sulandub sellega. Kuna kõik ülalloetletud osakesed, välja arvatud neutron, kannavad positiivseid laenguid, suurendavad nad tuumaga ühinedes selle laengut. Ja Z väärtuse muutmine tähendab elementide transformatsiooni: tuumalaengu uue väärtusega elemendi sünteesi.

Et leida viis pommitavate osakeste kiirendamiseks, et anda neile tuumadega liitmiseks piisav energia, leiutati ja konstrueeriti spetsiaalne osakeste kiirendi tsüklotron. Seejärel ehitasid nad spetsiaalse uute elementide tehase - tuumarektori. Selle otsene eesmärk on tuumaenergia tootmine. Kuid kuna selles on alati intensiivsed neutronivood, on neid lihtne kasutada kunstlikuks termotuumasünteesiks. Neutronil puudub laeng ja seetõttu pole seda vaja (ja võimatu) kiirendada. Vastupidi, aeglased neutronid osutuvad kasulikumaks kui kiired.

Keemikud pidid oma ajusid rabama ja näitama tõelisi leidlikkuse imesid, et töötada välja viise, kuidas eraldada sihtainest väike kogus uusi elemente. Õppige uurima uute elementide omadusi, kui saadaval oli vaid paar aatomit...

Sadade ja tuhandete teadlaste tööga täideti perioodilisustabelis 19 uut lahtrit. Neli on selle vanades piirides: vesiniku ja uraani vahel. Viisteist - uraani jaoks. Siin on, kuidas see kõik juhtus...

Pikka aega jäi tühjaks perioodilises süsteemis 4 kohta: lahtrid nr 43, 61, 85 ja 87.

Need 4 elementi olid tabamatud. Teadlaste jõupingutused, mille eesmärk oli neid loodusest otsida, jäid edutuks. Perioodilise seaduse abil said perioodilisuse tabeli kõik muud kohad juba ammu täidetud - vesinikust uraanini.

Teadusajakirjades oli rohkem kui üks kord teateid nende nelja elemendi avastamisest. Kuid kõik need avastused ei leidnud kinnitust: iga kord näitas täpne kontroll, et on tehtud viga ja juhuslikud ebaolulised lisandid peeti ekslikult uueks elemendiks.

Pikad ja rasked otsingud viisid lõpuks ühe tabamatu elemendi avastamiseni looduses. Selgus, et ektseesium nr 87 esineb loodusliku radioaktiivse isotoobi uraan-235 lagunemisahelas. see on lühiajaline radioaktiivne element.

Riis. 13. Elemendi nr 87 moodustamise skeem - Prantsusmaa. Mõned radioaktiivsed isotoobid võivad laguneda kahel viisil, näiteks nii a- kui ka b-lagunemise kaudu. Seda nähtust nimetatakse radioaktiivseks kahvliks. Kõik looduslikud radioaktiivsed perekonnad sisaldavad kahvleid.

Element 87 väärib üksikasjalikumat rääkimist. Nüüd loeme keemia entsüklopeediatest: frantsiumi (järjekorranumber 87) avastas 1939. aastal prantsuse teadlane Marguerite Perey.

Kuidas õnnestus Pereyl tabamatu element tabada? 1914. aastal hakkasid kolm Austria radiokeemikut - S. Meyer, W. Hess ja F. Panet - uurima aktiiniumi isotoobi radioaktiivset lagunemist massinumbriga 227. Teada oli, et see kuulub aktinouraani perekonda ja kiirgab b- osakesed; seega on selle lagunemissaaduseks toorium. Teadlastel olid aga ebamäärased kahtlused, et aktiinium-227 eraldab harvadel juhtudel ka a-osakesi. Teisisõnu, siin vaadeldakse ühte radioaktiivse kahvli näidetest. Sellise transformatsiooni käigus peaks tekkima isotoop elemendist 87. Meyer ja tema kolleegid vaatlesid tegelikult a-osakesi. Vaja oli täiendavaid õpinguid, kuid need katkestas Esimene maailmasõda.

Marguerite Perey järgis sama teed. Kuid tema käsutuses olid tundlikumad instrumendid, uued täiustatud analüüsimeetodid. nii et ta oli edukas.

Francium on üks kunstlikult sünteesitud elemente. Kuid ikkagi avastati element esmakordselt loodusest. See on frantsium-223 isotoop. Selle poolväärtusaeg on vaid 22 minutit. Saab selgeks, miks on Maal nii vähe Prantsusmaad. Esiteks ei ole tal oma hapruse tõttu aega märgatavates kogustes koonduda ja teiseks iseloomustab selle moodustumise protsessi ennast väike tõenäosus: ainult 1,2% aktiinium-227 tuumadest laguneb a-emissiooniga. osakesed.

Sellega seoses on fransiumi kunstlikult kasumlikum valmistada. Sai juba 20 frantsiumi isotoopi ja pikima elueaga neist on frantsium-223. Töötades väga väikeste frantsiumisoolade kogustega, suutsid keemikud tõestada, et selle omadused on äärmiselt sarnased tseesiumiga.

Aatomituumade omadusi uurides jõudsid füüsikud järeldusele, et aatomnumbritega 43, 61, 85 ja 87 elementide puhul ei saa eksisteerida stabiilseid isotoope. Need võivad olla ainult radioaktiivsed, lühikese poolestusajaga ja peavad kiiresti kaduma. Seetõttu lõi inimene kõik need elemendid kunstlikult. Uute elementide loomise teed näitas perioodiline seadus. Element 43 oli esimene kunstlikult loodud element.

Elemendi 43 tuumas peab olema 43 positiivset laengut ja ümber tuuma peab tiirlema ​​43 elektroni. Elemendi 43 tühjas ruumis, mis asub viienda perioodi keskel, on neljandas perioodis mangaan ja kuues reenium. Seetõttu peaksid elemendi 43 keemilised omadused olema sarnased mangaani ja reeniumi omadega. Lahtrist 43 vasakul on molübdeen nr 42, paremal ruteenium nr 44. Seetõttu on elemendi 43 loomiseks vaja suurendada laengute arvu aatomi tuumas, millel on 42 laengut, veel ühe elementaarlaengu võrra. Seetõttu tuleb uue elemendi 43 sünteesil lähteainena võtta molübdeen. Kõige kergemal elemendil vesinikul on üks positiivne laeng. Seega võime eeldada, et element 43 saadakse molübdeeni ja prootoni vahelise tuumareaktsiooni tulemusena.

Riis. 14. Elemendi nr 43 sünteesi skeem - tehneetsium.

Elemendi 43 omadused peaksid olema sarnased mangaani ja reeniumi omadustega ning selle elemendi tekke tuvastamiseks ja tõestamiseks tuleb kasutada keemilisi reaktsioone, mis on sarnased nendega, mille abil keemikud määravad kindlaks mangaani ja reeniumi väikese koguse olemasolu.

Nii võimaldab perioodiline süsteem kaardistada teed tehiselementide loomisele.

Täpselt samamoodi loodi 1937. aastal esimene kunstlik keemiline element. See sai märkimisväärse nime tehneetsium - esimene element, mis on toodetud tehniliselt, kunstlikult. Nii sünteesiti tehneetsium. Molübdeenplaati pommitasid intensiivselt vesiniku - deuteeriumi raske isotoobi tuumad, mis kiirendati tsüklotronis tohutu kiiruseni.

Rasked vesiniku tuumad, mis said väga suurt energiat, tungisid molübdeeni tuumadesse. Pärast kiiritamist tsüklotronis lahustati molübdeenplast happes. Lahusest eraldati ebaoluline kogus uut radioaktiivset ainet, kasutades samu reaktsioone, mis on vajalikud mangaani (elemendi 43 analoog) analüütiliseks määramiseks. See oli uus element – ​​tehneetsium. Need vastavad täpselt elemendi asukohale perioodilisustabelis.

Nüüd on tehneetsium muutunud üsna kättesaadavaks: seda moodustub tuumareaktorites üsna suurtes kogustes. Tehneetsiumi on hästi uuritud ja seda kasutatakse juba praktikas.

Meetod, mille abil element 61 loodi, on väga sarnane tehneetsiumi tootmismeetodiga. Element 61 eraldati alles 1945. aastal uraani lõhustumise tulemusena tuumareaktoris tekkinud killustamiselementidest.

Riis. 15. Elemendi nr 61 - promeetiumi sünteesi skeem.

Element sai sümboolse nime "promeetium". Seda nime ei pandud talle lihtsal põhjusel. See sümboliseerib dramaatilist teadusteed, mis varastavad loodusest tuumalõhustumisenergiat ja valdavad seda energiat (legendi järgi varastas titaan Prometheus taevast tule ja andis selle inimestele; selleks aheldati ta kivi külge ja tohutu kotkas piinas teda iga päev), kuid see hoiatab inimesi ka kohutava sõjaohu eest.

Promeetiumi saadakse nüüd märkimisväärses koguses: seda kasutatakse aatomipatareides - alalisvooluallikates, mis võivad aastaid katkestusteta töötada.

Sarnasel viisil sünteesiti ka raskeim halogeen, ekaiod, element 85. See saadi esmalt vismuti (nr 83) pommitamisel heeliumi tuumadega (nr 2), mis kiirendati tsüklotronis kõrgete energiateni. Uue elemendi nimi on astatiin (ebastabiilne). See on radioaktiivne ja kaob kiiresti. Ka selle keemilised omadused osutusid täpselt perioodilisele seadusele vastavaks. See on sarnane joodiga.

Riis. 16. Elemendi nr 85 sünteesi skeem - astatiin.

Transuraanelemendid on kunstlikult sünteesitud keemilised elemendid, mis paiknevad perioodilisustabelis pärast uraani. Kui palju neid tulevikus veel sünteesida suudetakse, ei oska keegi veel kindlalt vastata.

Uraan oli 70 pikka aastat keemiliste elementide loodusliku seeria viimane element.

Ja kogu selle aja olid teadlased loomulikult mures küsimuse pärast: kas looduses leidub uraanist raskemaid elemente? Dmitri Ivanovitš uskus, et kui uraanielemente võiks kunagi maa sooltes avastada, tuleks nende arvu piirata. Pärast radioaktiivsuse avastamist seletati selliste elementide puudumist looduses asjaoluga, et nende poolestusaeg on lühike ning nad kõik lagunesid ja muutusid kergemateks elementideks juba ammu, meie planeedi evolutsiooni väga varajases staadiumis. . Kuid radioaktiivseks osutunud uraanil oli nii pikk eluiga, et see on säilinud tänapäevani. Miks ei võiks loodus anda vähemalt lähimatele transuraanidele võrdselt heldet aega eksisteerimiseks? On olnud palju teateid väidetavalt uute elementide avastamisest süsteemi sees – vesiniku ja uraani vahel, kuid peaaegu kunagi pole teadusajakirjad transuraanide avastamisest kirjutanud. Teadlased vaidlesid vaid selle üle, mis oli uraani perioodilise süsteemi katkemise põhjus.

Ainult tuumasüntees võimaldas tuvastada huvitavaid asjaolusid, mida varem ei osatud isegi kahtlustada.

Esimesed uuringud uute keemiliste elementide sünteesi kohta olid suunatud transuraanide kunstlikule tootmisele. Esimesest kunstlikust transuraanielemendist räägiti kolm aastat enne tehneetsiumi ilmumist. Stimuleeriv sündmus oli neutroni avastamine. laenguta elementaarosakesel oli tohutu läbitungimisjõud, mis jõudis takistusteta aatomituuma ja põhjustas erinevate elementide muundumisi. Neutronid hakkasid mitmesugustest ainetest sihtmärkide pihta tulistama. Väljapaistev itaalia füüsik E. Fermi sai selle valdkonna uurimistöö teerajajaks.

Neutronitega kiiritatud uraanil oli lühike poolväärtusaeg tundmatu aktiivsus. Uraan-238, olles neeldunud neutroni, muutub elemendi uraan-239 tundmatuks isotoobiks, mis on b-radioaktiivne ja peaks muutuma elemendi järjekorranumbriga 93 isotoobiks. Sarnase järelduse tegi ka E. Fermi ja tema kolleegid.

Tegelikult tuli palju vaeva näha, et tõestada, et tundmatu tegevus vastab tõesti esimesele transuraanielemendile. Keemilised toimingud viisid järeldusele: uus element on oma omadustelt sarnane mangaaniga ehk kuulub VII b-alarühma. See argument osutus muljetavaldavaks: sel ajal (30ndatel) uskusid peaaegu kõik keemikud, et kui transuraanielemendid on olemas, oleks vähemalt esimene neist sarnane. d-elemendid eelmistest perioodidest. See oli viga, mis kahtlemata mõjutas uraanist raskemate elementide avastamise ajalugu.

Lühidalt, 1934. aastal teatas E. Fermi enesekindlalt mitte ainult elemendi 93 sünteesist, millele ta pani nimeks “ausoonium”, vaid ka selle perioodilisuse tabeli parema naabri “hesperia” (nr 94). Viimane oli ausooniumi b-lagunemise saadus:

Leidus teadlasi, kes “tõmbasid” seda ahelat veelgi kaugemale. Nende hulgas: Saksa teadlased O. Hahn, L. Meitner ja F. Strassmann. 1937. aastal räägiti juba elemendist nr 97 kui millestki reaalsest:

Kuid ühtki uut elementi ei saadud märgatavas koguses ega eraldatud vabas vormis. Nende sünteesi hinnati erinevate kaudsete märkide järgi.

Lõppkokkuvõttes selgus, et kõik need efemeersed ained, mis on võetud transuraanielementidena, on tegelikult ... perioodilisuse tabeli keskele kuuluvad elemendid, st kaua tuntud keemiliste elementide kunstlikud radioaktiivsed isotoobid. See sai selgeks, kui O. Hahn ja F. Strassmann tegid 22. detsembril 1938 20. sajandi ühe suurima avastuse. – uraani lõhustumise avastamine aeglaste neutronite mõjul. Teadlased on vaieldamatult kindlaks teinud, et neutronitega kiiritatud uraan sisaldab baariumi ja lantaani isotoope. Neid saab moodustada ainult eeldusel, et neutronid näivad lõhustavat uraani tuumad mitmeks väiksemaks killuks.

Lõhustumismehhanismi selgitasid L. Meitner ja O. Frisch. Tuuma nn tilgamudel oli juba olemas: aatomituum muutus nagu vedelikutilk. Kui tilgale antakse piisavalt energiat ja see erutatakse, võib see jaguneda väiksemateks tilkadeks. Samuti võib neutroni poolt ergastatud olekusse viidud tuum laguneda ja jaguneda väiksemateks osadeks – kergemate elementide aatomite tuumadeks.

1940. aastal tõestasid Nõukogude teadlased G. N. Flerov ja K. A. Petrzhak, et uraani lõhustumine võib toimuda spontaanselt. Nii avastati uut tüüpi looduses toimuvad radioaktiivsed muundumised – uraani spontaanne lõhustumine. See oli äärmiselt oluline avastus.

Siiski on vale tunnistada 1930. aastatel tehtud uurimusi transuraanide kohta ekslikuks.

Uraanil on kaks peamist looduslikku isotoopi: uraan-238 (oluliselt ülekaalus) ja uraan-235. Teine lõhustub peamiselt aeglaste neutronite toimel, samas kui esimene, neutronit neelav, muutub ainult raskemaks isotoobiks - uraan-239, ja see neeldumine on seda intensiivsem, seda kiiremini pommitavad neutronid. Seetõttu viis neutronite aeglustamise mõju esimestel katsetel transuraanide sünteesimisel selleni, et looduslikust uraani sisaldavast sihtmärgist "kestates" jäi ülekaaluks lõhustumisprotsess.

Kuid uraan-238, mis neelas neutronit, kutsus esile transuraanielementide moodustumise ahela. Oli vaja leida usaldusväärne viis elemendi 93 aatomite lõksu püüdmiseks kõige keerulisemas lõhustumisfragmentide segaduses. Need fragmendid, mis on suhteliselt väiksema massiga, peaksid uraani pommitamise protsessis olema lennanud pikkade vahemaade taha (pikem teekond) kui elemendi 93 väga massiivsed aatomid.

Need kaalutlused põhinesid oma katsete aluseks Ameerika füüsikul E. Macmillanil, kes töötas California ülikoolis. 1939. aasta kevadel hakkas ta hoolikalt uurima uraani lõhustumise fragmentide jaotumist jooksude pikkuses. Tal õnnestus eraldada väike osa ebaolulise teepikkusega fragmente. Just sellest osast leidis ta jälgi radioaktiivsest ainest, mille poolestusaeg oli 2,3 päeva ja kõrge kiirgusintensiivsusega. Teistes fragmentide fraktsioonides sellist aktiivsust ei täheldatud. McMillan suutis näidata, et see aine X on uraan-239 isotoobi lagunemissaadus:

Tööga liitus keemik F. Ableson. Selgus, et radioaktiivset ainet, mille poolestusaeg on 2,3 päeva, saab keemiliselt eraldada uraanist ja tooriumist ning sellel pole reeniumiga mingit pistmist. Seega langes kokku eeldus, et element 93 peaks olema ekareenium.

Neptuuniumi (uus element sai nime Päikesesüsteemi planeedi järgi) edukast sünteesist teatas Ameerika ajakiri “Physical Review” 1940. aasta alguses. Nii algas transuraani elementide sünteesi ajastu, mis osutus väga edukaks. oluline Mendelejevi perioodilisuse õpetuse edasiarendamiseks.

Riis. 17. Elemendi nr 93 - neptuuniumi sünteesi skeem.

Isegi kõige pikema elueaga transuraani elementide isotoopide perioodid on reeglina oluliselt lühemad kui Maa vanus ja seetõttu on nende olemasolu looduses praegu praktiliselt välistatud. Seega on uraani - elemendi 92 loodusliku keemiliste elementide seeria katkemise põhjus selge.

Neptuuniumile järgnes plutoonium. See sünteesiti tuumareaktsiooni teel:

talv 1940-1941 Ameerika teadlane G. Seaborg ja tema kolleegid (hiljem sünteesiti G. Seaborgi laboris mitu uut transuraani elementi). Kuid plutooniumi kõige olulisema isotoobi poolestusaeg oli 24 360 aastat. Lisaks lõhustub plutoonium-239 aeglaste neutronite mõjul palju intensiivsemalt kui

Riis. 18. Elemendi nr 94 - plutooniumi sünteesi skeem.

40ndatel sünteesiti veel kolm uraanist raskemat elementi: americium (Ameerika auks), kuurium (M. ja P. Curie auks) ja berkeel (Berkeley auks Californias). Tuumareaktorite sihtmärgiks oli neutronite ja a-osakestega pommitatud plutoonium-239 ning ameriitsium (selle kiiritamine viis berkeliumi sünteesini):

.

50ndad algas kaliforniumi (nr 98) sünteesiga. See saadi, kui pikaealist isotoopi kuurium-242 kogunes märkimisväärses koguses ja sellest tehti sihtmärk. Tuumareaktsioon: viis uue elemendi 98 sünteesini.

Elementide 99 ja 100 poole liikumiseks tuli hoolitseda berkeliumi ja kaliforniumi massi kogumise eest. Nendest valmistatud sihtmärkide pommitamine a-osakestega andis aluse uute elementide sünteesimiseks. Kuid elementide 97 ja 98 sünteesitud isotoopide poolestusajad (tunnid ja minutid) olid liiga lühikesed ning see osutus takistuseks nende akumuleerumisel vajalikes kogustes. Pakuti välja ka teine ​​viis: plutooniumi pikaajaline kiiritamine intensiivse neutronvooga. Kuid tulemusi tuleks oodata palju aastaid (ühe berkeliumi isotoobi saamiseks puhtal kujul kiiritati plutooniumi sihtmärki 6 aastat!). Sünteesiaja oluliseks vähendamiseks oli ainult üks võimalus: neutronkiire võimsust järsult suurendada. Laborites polnud see võimalik.

Appi tuli termotuumaplahvatus. 1. novembril 1952 plahvatasid ameeriklased Vaikses ookeanis Eniwetaki atollil termotuumaseadme. Plahvatuspaigast koguti mitusada kilogrammi mulda ja uuriti proove. Selle tulemusena õnnestus avastada elementide 99 ja 100 isotoobid, mida nimetati vastavalt einsteiniumiks (A. Einsteini auks) ja fermiumiks (E. Fermi auks).

Plahvatuse käigus tekkinud neutronivoog osutus väga võimsaks, et uraan-238 tuumad suutsid väga lühikese aja jooksul neelata suure hulga neutroneid. Need ülirasked uraani isotoobid muutusid järjestikuste lagunemisahelate tulemusena einsteiniumi ja fermiumi isotoopideks (joonis 19).

Riis. 19. Elementide nr 99 – einsteinium ja nr 100 – fermium sünteesi skeem.

Mendeleeviumiks nimetatakse keemilist elementi nr 101, mille sünteesisid Ameerika füüsikud eesotsas G. Seaborgiga 1955. aastal. Sünteesi autorid nimetasid uue elemendi "suure vene keemiku teenete auks, kes oli esimene kasutage perioodilist süsteemi avastamata keemiliste elementide omaduste ennustamiseks. Teadlastel õnnestus koguda piisavalt einsteiniumi, et valmistada sellest sihtmärk (einsteiniumi kogust mõõdeti miljardis aatomis); Kiiritades seda a-osakestega, oli võimalik arvutada elemendi 101 tuumade süntees (joonis 20):

Riis. 20. Elemendi nr 101 sünteesi skeem - mendeleevium.

Saadud isotoobi poolestusaeg osutus palju pikemaks, kui teoreetikud eeldasid. Ja kuigi sünteesi tulemusena saadi vaid paar mendeleeviumi aatomit, osutus võimalikuks uurida nende keemilisi omadusi samade meetoditega, mida kasutati varasemate transuraanide puhul.

Väärt hinnangu perioodilisele seadusele andis William Razmay, kes väitis, et perioodiline seadus on uurijatele tõeline kompass.

Möödus mõni aasta pärast tema surma ja Mendelejevi süsteem sai kõige olulisemaks lüliks meie teadmistes maailma kohta, milles me elame, mateeria evolutsiooni kohta universumis, alates Mendelejevist oma teaduslikes avastustes ja eriti perioodiline seadus rakendas tegelikult loodusnähtuste teadmise dialektilist meetodit, millega seoses pälvis teda kõrgelt Friedrich Engels, kes perioodilisuse seadust hinnates märkis, et teadlane rakendas küll alateadlikult Hegeli seadust kvantiteedi ülemineku kohta. kvaliteet, on siiski saavutanud teadusliku saavutuse.

Keemiat on võimatu õppida, kui ainult selle kõikjal kehtiva seaduse alusel. Kui naeruväärne näeks keemiaõpik välja ilma perioodilisustabelita! Peate mõistma, kuidas erinevad elemendid on üksteisega seotud ja miks nad on nii seotud. Alles siis osutub perioodilisustabel rikkalikuks teabehoidlaks elementide ja nende ühendite omaduste kohta, hoidlaks, millega on vähe võrrelda.

Kogenud keemik, ainuüksi süsteemi mis tahes elemendi poolt hõivatud kohta vaadates, saab selle kohta palju öelda: kas element on metall või mittemetall; kas see moodustab ühendeid vesinikhüdriididega või mitte; millised oksiidid on sellele elemendile iseloomulikud; milliseid valentseid see võib keemilistesse ühenditesse sisenemisel avaldada; millised selle elemendi ühendid on stabiilsed ja millised, vastupidi, haprad; Millistest ühenditest ja mil viisil on seda elementi vabas vormis kõige mugavam ja tulusam saada. Ja kui keemik suudab kogu selle teabe perioodilisuse tabelist välja võtta, tähendab see, et ta on seda hästi omandanud.

Perioodilisustabel on aluseks uute materjalide ja uute, ebatavaliste, ettemääratud omadustega ainete, loodusele tundmatute ainete saamiseks. Nüüd luuakse neid suurtes kogustes. Sellest sai ka pooljuhtmaterjalide sünteesi juhtlõng. Paljude näidete abil on teadlased avastanud, et elementide ühenditel, mis hõivavad perioodilisustabelis teatud kohad (peamiselt selle rühmas III–V), on või peaksid olema parimad pooljuhtomadused.

Perioodilist tabelit ignoreerides on võimatu seada ülesannet hankida uusi sulameid. Sulamite struktuuri ja omadused määrab ju metallide asukoht tabelis. Praegu on teada tuhandeid erinevaid sulameid.

Võib-olla võib igas kaasaegse keemia harus märgata perioodilise seaduse peegeldust. Kuid mitte ainult keemikud ei langeta pead tema suuruse ees. Uute elementide sünteesimise keerulises ja põnevas ülesandes ei saa ilma perioodilise seaduseta hakkama. Tähtedes toimub hiiglaslik looduslik keemiliste elementide sünteesiprotsess. Teadlased nimetavad seda protsessi nukleosünteesiks.

Teadlastel pole seni aimugi, millistel täpselt, milliste järjestikuste tuumareaktsioonide tulemusena tekkisid meile teadaolevad keemilised elemendid. Nukleosünteesi hüpoteese on palju, kuid täielikku teooriat veel pole. Kuid võime kindlalt väita, et isegi kõige arglikumad oletused elementide päritoluteede kohta oleksid võimatud, kui võtta arvesse elementide järjestikust paigutust perioodilisustabelis. Tuuma perioodilisuse, aatomituumade struktuuri ja omaduste seadused on erinevate nukleosünteesireaktsioonide aluseks.

Nende inimeste teadmiste ja praktika valdkondade loetlemine, kus Suur Seadus ja elementide süsteem mängivad olulist rolli, võtaks kaua aega. Ja ausalt öeldes ei kujuta me isegi ette Mendelejevi perioodilisuse doktriini kogu ulatust. Mitu korda vilgub see ikka veel teadlaste ees oma ootamatute tahkudega.

Mendelejev on kahtlemata üks maailma suurimaid keemikuid. Kuigi tema seadusest on möödas üle saja aasta, ei tea keegi, millal kuulsa perioodilisuse tabeli kogu sisust täielikult aru saadakse.

Riis. 21. Foto Dmitri Ivanovitš Mendelejev.

Riis. 22. Vene Keemia Selts juhatab

1. Petrjanov I. V., Trifonov D. N. “Suur seadus”

Moskva, “Pedagoogika”, 1984

2. Kedrov B. M. "D. I. Mendelejevi prognoosid atomistikas"

Moskva, Atomizdat, 1977

3. Agafošin N. P. "Perioodiline seadus ja D. I. Mendelejevi elementide perioodiline süsteem" Moskva, "Valgustus", 1973

4. "D. I. Mendelejev oma kaasaegsete mälestustes" Moskva, "Atomizdat", 1973.

5. Volkov V. A. biograafiline teatmeteos “Maailma silmapaistvad keemikud” Moskva, “Kõrgkool”, 1991

6. Bogolyubova L.N. “Suurte keemikute elulood” Moskva, “Valgustus”, 1997

7. Ivanova L. F., Egorova E. N. töölauaentsüklopeedia "Kõik kõige kohta" Moskva, "Mnemosyne", 2001

8. Summ L.B. lasteentsüklopeedia „Ma avastan maailma. Keemia" Moskva, "Olympus", 1998

Perioodiliste keemiliste elementide tabeli avastamine oli üks olulisi verstaposte keemia kui teaduse arengu ajaloos. Tabeli avastajaks oli vene teadlane Dmitri Mendelejev. Kõige laiema teadusliku silmaringiga erakordne teadlane suutis ühendada kõik ideed keemiliste elementide olemuse kohta üheks sidusaks kontseptsiooniks.

M24.RU räägib selles artiklis perioodiliste elementide tabeli avastamise ajaloost, huvitavatest faktidest, mis on seotud Mendelejevit ümbritsevate uute elementide ja rahvajuttude avastamisega ning tema loodud keemiliste elementide tabeliga.

Tabeli avamise ajalugu

19. sajandi keskpaigaks oli avastatud 63 keemilist elementi ja teadlased üle maailma on korduvalt püüdnud ühendada kõik olemasolevad elemendid üheks kontseptsiooniks. Elemente tehti ettepanek paigutada aatommassi järgi kasvavas järjekorras ja jagada rühmadesse vastavalt keemiliste omaduste sarnasusele.

Aastal 1863 pakkus oma teooria välja keemik ja muusik John Alexander Newland, kes pakkus välja Mendelejevi avastatule sarnase keemiliste elementide paigutuse, kuid teadlaskond ei võtnud teadlase tööd tõsiselt, kuna autor oli kantud harmooniaotsingutest ja muusika sidumisest keemiaga.

1869. aastal avaldas Mendelejev oma perioodilisustabeli skeemi Vene Keemia Seltsi ajakirjas ja saatis avastuse kohta teate maailma juhtivatele teadlastele. Edaspidi keemik viimistles ja täiustas skeemi korduvalt, kuni see omandas tuttava vormi.

Mendelejevi avastuse olemus seisneb selles, et aatommassi suurenemisega ei muutu elementide keemilised omadused monotoonselt, vaid perioodiliselt. Pärast teatud arvu erinevate omadustega elemente hakkavad omadused korduma. Seega sarnaneb kaalium naatriumile, fluor kloorile ning kuld hõbedale ja vasele.

1871. aastal ühendas Mendelejev ideed lõpuks perioodiliseks seaduseks. Teadlased ennustasid mitme uue keemilise elemendi avastamist ja kirjeldasid nende keemilisi omadusi. Seejärel kinnitasid keemiku arvutused täielikult - gallium, skandium ja germaanium vastasid täielikult omadustele, mille Mendeleev neile omistas.

Jutud Mendelejevist

Kuulsast teadlasest ja tema avastustest räägiti palju. Sel ajal polnud inimestel keemiast vähe aimu ja nad uskusid, et keemia tegemine on midagi sellist, nagu imikute supi söömine ja tööstuslikus ulatuses varastamine. Seetõttu omandas Mendelejevi tegevus kiiresti hulga kuulujutte ja legende.

Üks legendidest räägib, et Mendelejev avastas keemiliste elementide tabeli unes. Juhtum pole ainuke, samamoodi rääkis oma leiust benseenirõnga valemist unistanud August Kekule. Mendelejev aga ainult naeris kriitikute üle. "Ma olen sellele mõelnud võib-olla kakskümmend aastat ja te ütlete: istusin äkki ... valmis!", ütles teadlane kunagi oma avastuse kohta.

Teine lugu tunnustab Mendelejevi viina avastamist. 1865. aastal kaitses suur teadlane väitekirja teemal “Diskursus alkoholi ja veega kombineerimisest” ja sellest sündis kohe uus legend. Keemiku kaasaegsed naersid, öeldes, et teadlasel läheb hästi alkoholi ja veega kombineeritud mõju all ning järgmised põlvkonnad nimetasid Mendelejevit juba viina avastajaks.

Nad naersid ka teadlase eluviisi üle ja eriti selle üle, et Mendelejev varustas oma labori tohutu tamme õõnsusse.

Kaasaegsed kiusasid Mendelejevi kirge kohvrite vastu. Teadlane oli oma tahtmatu tegevusetuse ajal Simferoopolis sunnitud kohvreid kududes aega veetma. Hiljem valmistas ta iseseisvalt labori vajadusteks papist konteinereid. Hoolimata selle hobi selgelt "amatöörlikust" olemusest, kutsuti Mendelejevit sageli "kohvrite meistriks".

Raadiumi avastamine

Raadiumi avastamisega seostatakse üht traagilisemat ja samas kuulsamat lehekülge keemia ajaloos ning uute elementide ilmumist perioodilisustabelisse. Uue keemilise elemendi avastasid abikaasad Marie ja Pierre Curie, kes avastasid, et pärast uraani eraldamist uraanimaagist järele jäänud jäätmed olid radioaktiivsemad kui puhas uraan.

Kuna sel ajal ei teadnud keegi, mis on radioaktiivsus, omistasid kuulujutud uuele elemendile kiiresti raviomadused ja võime ravida peaaegu kõiki teadusele teadaolevaid haigusi. Raadiumi sisaldas toiduaineid, hambapastat, näokreemi. Rikkad kandsid käekellasid, mille sihverplaat oli maalitud raadiumi sisaldava värviga. Radioaktiivset elementi soovitati potentsi parandamiseks ja stressi leevendamiseks.

Selline “tootmine” kestis kakskümmend aastat - kuni kahekümnenda sajandi 30ndateni, mil teadlased avastasid radioaktiivsuse tõelised omadused ja said teada, kui hävitav on kiirguse mõju inimkehale.

Marie Curie suri 1934. aastal kiirgushaigusesse, mis oli põhjustatud pikaajalisest kokkupuutest raadiumiga.

Nebuulium ja koroon

Perioodiline tabel mitte ainult ei järjestanud keemilised elemendid ühtseks harmooniliseks süsteemiks, vaid võimaldas ennustada ka paljusid uute elementide avastusi. Samas tunnistati osa keemilisi “elemente” olematuks põhjusel, et need ei sobinud perioodilise seaduse mõistesse. Kõige kuulsam lugu on uute elementide nebuliumi ja korooniumi "avastamine".

Päikese atmosfääri uurides avastasid astronoomid spektrijooni, mida nad ei suutnud tuvastada ühegi Maal tuntud keemilise elemendiga. Teadlased väitsid, et need jooned kuuluvad uude elementi, mida kutsuti korooniumiks (kuna jooned avastati Päikese "krooni" - tähe atmosfääri väliskihi - uurimisel).

Mõni aasta hiljem tegid astronoomid gaasiudude spektreid uurides veel ühe avastuse. Avastatud jooned, mida jällegi ei suudetud millegi maapealsega identifitseerida, omistati teisele keemilisele elemendile – nebuliumile.

Avastusi kritiseeriti, kuna Mendelejevi perioodilisustabelis ei olnud enam ruumi udu- ja korooniumi omadustega elementidele. Pärast kontrollimist avastati, et nebulium on tavaline maapealne hapnik ja koroonium on tugevalt ioniseeritud raud.

Materjal loodi avatud allikatest pärineva teabe põhjal. Koostanud Vassili Makagonov @vmakagonov

PERIOODISE SEADUSE AVASTAMINE

Perioodilise seaduse avastas D.I. Mendelejev õpiku “Keemia alused” teksti kallal töötades, kui tal tekkis raskusi faktilise materjali süstematiseerimisel. 1869. aasta veebruari keskpaigaks jõudis teadlane õpiku ülesehitust mõtiskledes järk-järgult järeldusele, et lihtsate ainete omadused ja elementide aatommassid on omavahel seotud teatud mustriga.

Elementide perioodilisuse tabeli avastamine ei toimunud juhuslikult, see oli tohutu töö, pika ja vaevarikka töö tulemus, mille kulutasid Dmitri Ivanovitš ise ning paljud keemikud tema eelkäijate ja kaasaegsete seast. „Kui hakkasin elementide klassifikatsiooni lõplikult vormistama, kirjutasin iga elemendi ja selle ühendid eraldi kaartidele ning seejärel rühmade ja seeriate järjekorda järjestades sain esimese perioodilisuse seaduse visuaalse tabeli. Kuid see oli alles viimane akord, kogu eelneva töö tulemus ... "- ütles teadlane. Mendelejev rõhutas, et tema avastus oli tulemus, mis viis läbi kakskümmend aastat elementidevaheliste suhete üle mõtlemist, mõeldes elementide suhete igast küljest.

17. veebruaril (1. märtsil) valmis artikli käsikiri, mis sisaldas tabelit pealkirjaga "Elementide süsteemi katse nende aatommassi ja keemilise sarnasuse alusel", mis esitati trükkimiseks koos märkmete ja kuupäevaga. "17. veebruar 1869." Mendelejevi leiu kohta tegi ettekande Venemaa Keemia Seltsi toimetaja professor N. A. Menšutkin seltsi koosolekul 22. veebruaril (6. märtsil) 1869. Mendelejev ise koosolekul ei viibinud, kuna sel ajal. ajal uuris ta Vaba Majanduse Seltsi korraldusel Tverskaja ja Novgorodi kubermangu juustutehaseid.

Süsteemi esimeses versioonis paigutasid teadlased elemendid üheksateistkümnesse horisontaalsesse ritta ja kuuesse vertikaalsesse veergu. 17. veebruaril (1. märtsil) ei jõudnud perioodilise seaduse avastamine sugugi lõpule, vaid alles algas. Dmitri Ivanovitš jätkas oma arengut ja süvenemist veel peaaegu kolm aastat. 1870. aastal avaldas Mendelejev ajakirjas Fundamentals of Chemistry süsteemi teise versiooni (The Natural System of Elements): analoogsete elementide horisontaalsed veerud muudeti kaheksaks vertikaalselt paigutatud rühmaks; esimese versiooni kuus vertikaalset veergu muutusid perioodideks, mis algasid leelismetalliga ja lõppesid halogeeniga. Iga periood jagunes kaheks seeriaks; rühma kuulunud erinevate seeriate elemendid moodustasid alarühmad.

Mendelejevi avastuse olemus seisnes selles, et keemiliste elementide aatommassi suurenemisega ei muutu nende omadused monotoonselt, vaid perioodiliselt. Pärast teatud arvu erinevate omadustega elemente, mis on järjestatud kasvavas aatommassis, hakkavad omadused korduma. Mendelejevi tööde erinevus tema eelkäijate töödest seisnes selles, et Mendelejevil oli elementide klassifitseerimiseks mitte üks, vaid kaks alust – aatommass ja keemiline sarnasus. Perioodilisuse täielikuks järgimiseks korrigeeris Mendelejev mõne elemendi aatommassi, paigutas oma süsteemi mitu elementi vastupidiselt tollal aktsepteeritud ideedele nende sarnasuse kohta teistega, jättis tabelisse tühjad lahtrid, kus elemendid, mida veel ei leitud. oleks pidanud paigutama.

1871. aastal sõnastas Mendelejev nende tööde põhjal perioodilise seaduse, mille vormi aja jooksul mõnevõrra täiustati.

Elementide perioodilisustabel avaldas suurt mõju keemia edasisele arengule. See polnud mitte ainult esimene looduslik keemiliste elementide klassifikatsioon, mis näitas, et need moodustavad harmoonilise süsteemi ja on üksteisega tihedas seoses, vaid see oli ka võimas tööriist edasiseks uurimiseks. Sel ajal, kui Mendelejev tema avastatud perioodilise seaduse alusel tabeli koostas, olid paljud elemendid veel teadmata. Mendelejev polnud mitte ainult veendunud, et peab olema veel tundmatuid elemente, mis neid ruume täidavad, vaid ta ennustas ka ette selliste elementide omadusi, lähtudes nende asukohast perioodilisuse tabeli teiste elementide seas. Järgmise 15 aasta jooksul said Mendelejevi ennustused hiilgavalt kinnitust; avastati kõik kolm oodatud elementi (Ga, Sc, Ge), mis oli perioodilise seaduse suurim triumf.

DI. Mendelejev esitas käsikirja "Elementide süsteemi kogemus nende aatommassil ja keemilisel sarnasusel" // Presidendi raamatukogu // Päev ajaloos http://www.prlib.ru/History/Pages/Item.aspx?itemid=1006

VENEMAA KEEMIKU SELTS

Venemaa Keemia Selts on 1868. aastal Peterburi ülikooli juures asutatud teadusorganisatsioon, mis oli Venemaa keemikute vabatahtlik ühendus.

Seltsi loomise vajadusest teatati I Vene Looduseuurijate ja Arstide Kongressil, mis toimus Peterburis detsembri lõpus 1867 - jaanuari alguses 1868. Kongressil tehti teatavaks keemiasektsiooni osalejate otsus. :

«Keemiasektsioon väljendas üksmeelset soovi ühineda Keemiaseltsiks juba väljakujunenud Venemaa keemikute jõudude suhtlemiseks. Sektsioon usub, et sellel seltsil on liikmeid kõigis Venemaa linnades ja selle väljaanne sisaldab kõigi vene keemikute vene keeles avaldatud töid.

Selleks ajaks olid keemiaühingud asutatud juba mitmes Euroopa riigis: Londoni Keemiaühing (1841), Prantsuse Keemiaühing (1857), Saksa Keemiaühing (1867); American Chemical Society asutati 1876. aastal.

Põhiliselt D.I.Mendelejevi koostatud Vene Keemia Seltsi põhikiri kinnitati Rahvahariduse Ministeeriumis 26. oktoobril 1868 ja seltsi esimene koosolek toimus 6. novembril 1868. Algselt kuulus sinna 35 keemikut aastast 1868. Peterburi, Kaasan, Moskva, Varssavi, Kiiev, Harkov ja Odessa. Vene Kultuuriseltsi esimeseks presidendiks sai N. N. Zinin ja sekretäriks N. A. Menšutkin. Seltsi liikmed maksid liikmemaksu (10 rubla aastas), uusi liikmeid võeti vastu vaid kolme olemasoleva soovitusel. Esimesel eksisteerimisaastal kasvas RCS 35 liikmelt 60-le ja jätkas sujuvat kasvu ka järgnevatel aastatel (1879. aastal 129, 1889. aastal 237, 1899. aastal 293, 1909. aastal 364, 1917. aastal 565).

1869. aastal oli Venemaa Keemiaühingul oma trükitud organ – Venemaa Keemiaühingu ajakiri (ZHRKhO); Ajakiri ilmus 9 korda aastas (igakuiselt, välja arvatud suvekuud). ZhRKhO toimetaja oli aastatel 1869–1900 N. A. Menshutkin ja aastatel 1901–1930 A. E. Favorsky.

1878. aastal ühines Venemaa Keemia Selts Venemaa Füüsika Seltsiga (asutatud 1872), moodustades Venemaa Füüsikalis-keemiaühingu. Venemaa Föderaalse Keemiaühingu esimesed presidendid olid A. M. Butlerov (aastatel 1878–1882) ja D. I. Mendelejev (1883–1887). Seoses ühinemisega 1879. aastal (alates 11. köitest) nimetati “Vene Keemia Seltsi Ajakiri” ümber “Vene Füüsikalis-Keemia Seltsi ajakirjaks”. Ilmumissagedus oli 10 numbrit aastas; Ajakiri koosnes kahest osast – keemilisest (ZhRKhO) ja füüsikalisest (ZhRFO).

Paljud vene keemia klassikute teosed avaldati esmakordselt ZhRKhO lehtedel. Eriti võib märkida D. I. Mendelejevi tööd elementide perioodilisuse tabeli loomise ja arendamise kohta ning A. M. Butlerovi tööd, mis on seotud tema orgaaniliste ühendite struktuuri teooria väljatöötamisega; N. A. Menšutkini, D. P. Konovalovi, N. S. Kurnakovi, L. A. Tšugajevi uurimused anorgaanilise ja füüsikalise keemia alal; V. V. Markovnikov, E. E. Vagner, A. M. Zaitsev, S. N. Reformatsky, A. E. Favorsky, N. D. Zelinsky, S. V. Lebedev ja A. E. Arbuzov orgaanilise keemia valdkonnas. Ajavahemikul 1869–1930 avaldati ZhRKhO-s 5067 originaalset keemiauuringut, teatud keemiaküsimusi käsitlevaid abstrakte ja ülevaateartikleid ning huvitavamate tööde tõlkeid välisajakirjadest.

RFCS-ist sai Mendelejevi üld- ja rakenduskeemia kongresside asutaja; Esimesed kolm kongressi peeti Peterburis 1907., 1911. ja 1922. aastal. 1919. aastal ZHRFKhO väljaandmine peatati ja seda jätkati alles 1924. aastal.