პერიოდული კანონისა და ქიმიური ელემენტების პერიოდული სისტემის აღმოჩენის ისტორია. ქიმიური ელემენტების პერიოდული კანონის აღმოჩენა დ.ი.

2.2. პერიოდული ცხრილის შექმნის ისტორია.

1867-68 წლების ზამთარში მენდელეევმა დაიწყო სახელმძღვანელოს „ქიმიის საფუძვლების“ წერა და მაშინვე წააწყდა სირთულეები ფაქტობრივი მასალის სისტემატიზაციაში. 1869 წლის თებერვლის შუა რიცხვებისთვის, სახელმძღვანელოს სტრუქტურაზე ფიქრით, იგი თანდათან მივიდა იმ დასკვნამდე, რომ მარტივი ნივთიერებების თვისებები (და ეს არის ქიმიური ელემენტების თავისუფალ მდგომარეობაში არსებობის ფორმა) და ელემენტების ატომური მასები ერთმანეთთან არის დაკავშირებული. გარკვეული ნიმუში.

მენდელეევმა ბევრი რამ არ იცოდა მისი წინამორბედების მცდელობების შესახებ, მოაწყონ ქიმიური ელემენტები ატომური მასების გაზრდის მიზნით და ამ შემთხვევაში წარმოშობილი ინციდენტების შესახებ. მაგალითად, მას თითქმის არ ჰქონდა ინფორმაცია ჩანკურტუას, ნიულანდისა და მაიერის შემოქმედების შესახებ.

მისი ფიქრების გადამწყვეტი ეტაპი დადგა 1869 წლის 1 მარტს (ძველი სტილით 14 თებერვალი). ერთი დღით ადრე, მენდელეევმა დაწერა თხოვნა ათი დღით შვებულების შესახებ ტვერის პროვინციაში არტელის ყველის რძის ქარხნების შესამოწმებლად: მან მიიღო წერილი რეკომენდაციით ყველის წარმოების შესწავლის შესახებ ა.ი. ხოდნევისგან, თავისუფალი ეკონომიკური საზოგადოების ერთ-ერთი ლიდერისგან.

იმ დღეს პეტერბურგში მოღრუბლული და ყინვაგამძლე იყო. უნივერსიტეტის ბაღის ხეები, სადაც მენდელეევის ბინის ფანჯრები გადაჰყურებდა, ქარი ღრიალებდა. ჯერ კიდევ საწოლში, დიმიტრი ივანოვიჩმა დალია ჭიქა თბილი რძე, შემდეგ ადგა, სახე დაიბანა და საუზმისთვის წავიდა. საოცარ ხასიათზე იყო.

საუზმეზე მენდელეევს გაუჩნდა მოულოდნელი იდეა: შედარება სხვადასხვა ქიმიური ელემენტების მსგავსი ატომური მასები და მათი ქიმიური თვისებები. ორჯერ დაუფიქრებლად, ხოდნევის წერილის უკან მან ჩაწერა ქლორის Cl-ისა და კალიუმის K-ს სიმბოლოები საკმაოდ ახლოს ატომური მასებით, შესაბამისად 35,5 და 39-ის ტოლი (განსხვავება მხოლოდ 3,5 ერთეულია). იმავე წერილზე მენდელეევმა დახაზა სხვა ელემენტების სიმბოლოები და ეძებს მათ შორის მსგავს „პარადოქსულ“ წყვილებს: ფტორი F და ნატრიუმი Na, ბრომი Br და რუბიდიუმი Rb, იოდი I და ცეზიუმი Cs, რომლებისთვისაც მასის სხვაობა იზრდება 4.0-დან 5.0-მდე. და შემდეგ 6.0-მდე. მენდელეევს მაშინ არ შეეძლო სცოდნოდა, რომ აშკარა არამეტალებსა და ლითონებს შორის „განუსაზღვრელი ზონა“ შეიცავს ელემენტებს - კეთილშობილ გაზებს, რომელთა აღმოჩენა შემდგომში მნიშვნელოვნად შეცვლიდა პერიოდულ ცხრილს.

საუზმის შემდეგ მენდელეევი თავის კაბინეტში ჩაიკეტა. მან მაგიდიდან სავიზიტო ბარათების დასტა ამოიღო და მათ უკანა მხარეს ელემენტების სიმბოლოების და მათი ძირითადი ქიმიური თვისებების წერა დაიწყო. გარკვეული პერიოდის შემდეგ, ოჯახმა გაიგო ოფისიდან გამოსული ხმა: "ოოო, რქა, ვაი, რა რქიანია! დავამარცხებ, მოვკლავ!" ეს ძახილები ნიშნავდა, რომ დიმიტრი ივანოვიჩს ჰქონდა შემოქმედებითი შთაგონება. მენდელეევმა გადაიტანა ბარათები ერთი ჰორიზონტალური მწკრივიდან მეორეზე, ხელმძღვანელობდა ატომური მასის მნიშვნელობებით და იმავე ელემენტის ატომების მიერ წარმოქმნილი მარტივი ნივთიერებების თვისებებით. მას კიდევ ერთხელ დაეხმარა არაორგანული ქიმიის საფუძვლიანი ცოდნა. თანდათანობით დაიწყო ქიმიური ელემენტების მომავალი პერიოდული ცხრილის ფორმა. ასე რომ, თავიდან მან დაადო ბარათი ბერილიუმის ელემენტით Be (ატომური მასა 14) ბარათის გვერდით ალუმინის ელემენტით Al (ატომური მასა 27,4), იმდროინდელი ტრადიციის თანახმად, ბერილიუმი შეცდა ალუმინის ანალოგად. თუმცა, შემდეგ, ქიმიური თვისებების შედარების შემდეგ, მან მოათავსა ბერილიუმი მაგნიუმის მაგნიუმზე. ეჭვი ეპარებოდა ბერილიუმის ატომური მასის მაშინდელ ზოგადად მიღებულ მნიშვნელობაზე, მან შეცვალა იგი 9.4-მდე და შეცვალა ბერილიუმის ოქსიდის ფორმულა Be 2 O 3-დან BeO-მდე (მაგნიუმის ოქსიდის MgO-ის მსგავსად). სხვათა შორის, ბერილიუმის ატომური მასის "შესწორებული" მნიშვნელობა მხოლოდ ათი წლის შემდეგ დადასტურდა. სხვა დროსაც ისევე თამამად მოქმედებდა.

თანდათანობით, დიმიტრი ივანოვიჩი მივიდა საბოლოო დასკვნამდე, რომ ელემენტები, რომლებიც განლაგებულია მათი ატომური მასების მზარდი თანმიმდევრობით, ავლენენ ფიზიკური და ქიმიური თვისებების მკაფიო პერიოდულობას. მთელი დღის განმავლობაში, მენდელეევი მუშაობდა ელემენტების სისტემაზე, მოკლედ დაშორდა თავის ქალიშვილ ოლგას სათამაშოდ და სადილსა და სადილზე.

1869 წლის 1 მარტის საღამოს მან მთლიანად გადაწერა მის მიერ შედგენილი ცხრილი და სათაურით "ელემენტების სისტემის გამოცდილება მათი ატომური წონისა და ქიმიური მსგავსების საფუძველზე" გაგზავნა სტამბაში, ჩანაწერები ჩანაწერებისთვის. და დააყენეთ თარიღი "1869 წლის 17 თებერვალი" (ეს არის ძველი სტილი).

ასე აღმოაჩინეს პერიოდული კანონი, რომლის თანამედროვე ფორმულირება ასეთია: მარტივი ნივთიერებების თვისებები, ისევე როგორც ელემენტების ნაერთების ფორმები და თვისებები, პერიოდულად არის დამოკიდებული მათი ატომების ბირთვების მუხტზე.

მენდელეევმა მრავალ ადგილობრივ და უცხოელ ქიმიკოსს გაუგზავნა დაბეჭდილი ფურცლები ელემენტების ცხრილით და მხოლოდ ამის შემდეგ დატოვა პეტერბურგი ყველის ქარხნების შესამოწმებლად.

გამგზავრებამდე მან მაინც მოახერხა ნ.ა. მენშუტკინს, ორგანულ ქიმიკოსს და ქიმიის მომავალ ისტორიკოსს, სტატიის ხელნაწერი "თვისებების ურთიერთობა ელემენტების ატომურ წონასთან" - რუსეთის ქიმიური საზოგადოების ჟურნალში გამოსაქვეყნებლად და. საზოგადოების მომავალ შეხვედრაზე კომუნიკაციისთვის.

1869 წლის 18 მარტს მენშუტკინმა, რომელიც იმ დროს კომპანიის კლერკი იყო, მენდელეევის სახელით მოამზადა მოკლე მოხსენება პერიოდულ კანონზე. მოხსენებამ თავიდან ქიმიკოსთა დიდი ყურადღება არ მიიპყრო და რუსეთის ქიმიური საზოგადოების პრეზიდენტმა, აკადემიკოსმა ნიკოლაი ზინინმა (1812-1880) განაცხადა, რომ მენდელეევი არ აკეთებდა იმას, რასაც ნამდვილი მკვლევარი უნდა აკეთებდეს. მართალია, ორი წლის შემდეგ, დიმიტრი ივანოვიჩის სტატიის წაკითხვის შემდეგ "ელემენტების ბუნებრივი სისტემა და მისი გამოყენება ზოგიერთი ელემენტის თვისებების მითითებისთვის", ზინინმა გადაიფიქრა და მისწერა მენდელეევს: "ძალიან, ძალიან კარგი, ძალიან შესანიშნავი კავშირები, თუნდაც სახალისო. რომ წაიკითხოთ, ღმერთმა მოგცეთ წარმატებები თქვენი დასკვნების ექსპერიმენტულ დადასტურებაში. თქვენი გულწრფელი ერთგული და ღრმა პატივისცემის მქონე ნ. ზინინი." მენდელეევმა არ მოათავსა ყველა ელემენტი ატომური მასის გაზრდის მიზნით; ზოგიერთ შემთხვევაში იგი უფრო ხელმძღვანელობდა ქიმიური თვისებების მსგავსებით. ამრიგად, კობალტის Co-ს ატომური მასა მეტია ნიკელის Ni-ზე, ხოლო ტელურუმი Te ასევე მეტია იოდ I-ზე, მაგრამ მენდელეევმა ისინი მოათავსა რიგით Co - Ni, Te - I და არა პირიქით. წინააღმდეგ შემთხვევაში, თელურიუმი მოხვდება ჰალოგენის ჯგუფში, ხოლო იოდი გახდება სელენის ნათესავი.

ჩემს ცოლ-შვილს. ან იქნებ იცოდა, რომ კვდებოდა, მაგრამ არ სურდა წინასწარ შეეწუხებინა ოჯახი, რომელიც თბილად და სათუთად უყვარდა“. 5:20 საათზე. 1907 წლის 20 იანვარს დიმიტრი ივანოვიჩ მენდელეევი გარდაიცვალა. ის დაკრძალეს სანქტ-პეტერბურგში, ვოლკოვსკოეს სასაფლაოზე, დედა-შვილის ვლადიმერის საფლავებთან ახლოს. 1911 წელს მოწინავე რუსი მეცნიერების ინიციატივით მოეწყო მუზეუმი D.I. მენდელეევი, სადაც...

მოსკოვის მეტროსადგური, ოკეანოგრაფიული კვლევის კვლევითი ხომალდი, 101-ე ქიმიური ელემენტი და მინერალი - მენდელეევიტი. რუსულენოვანი მეცნიერები და ხუმრობები ხანდახან კითხულობენ: "დიმიტრი ივანოვიჩ მენდელეევი ხომ არ არის ებრაელი, ეს ძალიან უცნაური გვარია, განა გვარიდან "მენდელი" არ მოდის?" ამ კითხვაზე პასუხი ძალიან მარტივია: ”პაველ მაქსიმოვიჩ სოკოლოვის ოთხივე ვაჟი, ...

ლიცეუმის გამოცდა, რომელზეც მოხუცმა დერჟავინმა დალოცა ახალგაზრდა პუშკინი. მრიცხველის როლი შეასრულა აკადემიკოსმა იუ.ფ.ფრიცშემ, ორგანული ქიმიის ცნობილმა სპეციალისტმა. საკანდიდატო დისერტაცია დ.ი.მენდელეევმა დაამთავრა მთავარი პედაგოგიური ინსტიტუტი 1855 წელს. მისი დისერტაცია "იზომორფიზმი კრისტალური ფორმის სხვა კავშირებთან დაკავშირებით კომპოზიციასთან" გახდა მისი პირველი ძირითადი სამეცნიერო...

ძირითადად სითხეების კაპილარობისა და ზედაპირული დაძაბულობის საკითხზე და თავის დასვენების საათებს ატარებდა ახალგაზრდა რუსი მეცნიერების წრეში: ს.პ. ბოტკინა, ი.მ. სეჩენოვა, ი.ა. ვიშნეგრადსკი, A.P. ბოროდინი და სხვები.1861 წელს მენდელეევი დაბრუნდა პეტერბურგში, სადაც უნივერსიტეტში განაახლა ლექციების კითხვა ორგანულ ქიმიაზე და გამოსცა იმ დროისთვის გამორჩეული სახელმძღვანელო: „ორგანული ქიმია“, ქ...

ქიმიის გამოჩენილი საბჭოთა ისტორიკოსის ნ.ფ. ფიგუროვსკის წიგნში "ნარკვევი ქიმიის ზოგადი ისტორიის შესახებ. კლასიკური ქიმიის განვითარება XIX საუკუნეში" (მ., ნაუკა, 1979). 63 ქიმიური ელემენტის აღმოჩენის ძირითადი პერიოდები მოცემულია უძველესი დროიდან 1869 წლამდე - დიმიტრი ივანოვიჩ მენდელეევის (1834-1907) მიერ პერიოდული კანონის დამყარების წელიწადს:

1. უძველესი პერიოდი (ძვ. წ. V ათასწლეულიდან ახ. წ. 1200 წლამდე).

ეს ხანგრძლივი პერიოდი თარიღდება ადამიანის მიერ ანტიკურ 7 ლითონთან - ოქროს, ვერცხლის, სპილენძის, ტყვიის, კალის, რკინისა და ვერცხლისწყლის გაცნობით. ამ ელემენტარული ნივთიერებების გარდა, ძველ დროში ცნობილი იყო გოგირდი და ნახშირბადი, რომლებიც ბუნებაში თავისუფალ მდგომარეობაში არსებობდა.

2. ალქიმიური პერიოდი.

ამ პერიოდში (1200 წლიდან 1600 წლამდე) დადგინდა რამდენიმე ელემენტის არსებობა, რომლებიც იზოლირებულია ან ლითონების ტრანსმუტაციის გზების ალქიმიური ძიების პროცესში, ან ხელოსანი მეტალურგების მიერ ლითონის წარმოებისა და სხვადასხვა მადნების დამუშავების პროცესში. მათ შორისაა დარიშხანი, ანტიმონი, ბისმუტი, თუთია, ფოსფორი.

3. ტექნიკური ქიმიის წარმოშობისა და განვითარების პერიოდი (XVII საუკუნის დასასრული - 1751 წ.).

ამ დროს, სხვადასხვა ლითონის მადნების მახასიათებლების პრაქტიკული შესწავლის და ლითონების იზოლაციაში წარმოქმნილი სირთულეების დაძლევის, აგრეთვე მინერალოგიური ექსპედიციების დროს აღმოჩენების შედეგად დადგინდა პლატინის, კობალტისა და ნიკელის არსებობა.

4. ქიმიურ-ანალიტიკური პერიოდის პირველი ეტაპი ქიმიის განვითარებაში (1760-1805 წწ.).ამ პერიოდის განმავლობაში, თვისებრივი და გრავიმეტრიული რაოდენობრივი ანალიზის დახმარებით, აღმოაჩინეს მრავალი ელემენტი, ზოგიერთი მათგანი მხოლოდ „დედამიწის“ სახით: მაგნიუმი, კალციუმი (განსხვავება კირისა და მაგნეზიას შორის), მანგანუმი, ბარიუმი ( ბარიტი), მოლიბდენი, ვოლფრამი, ტელურუმი, ურანი (ოქსიდი), ცირკონიუმი (დედამიწა), სტრონციუმი (დედამიწა), ტიტანი (ოქსიდი), ქრომი, ბერილიუმი (ოქსიდი), იტრიუმი (დედამიწა), ტანტალი (დედამიწა), ცერიუმი (დედამიწა) , ფტორი (ჰიდროფტორმჟავა), პალადიუმი, როდიუმი, ოსმიუმი და ირიდიუმი.

5. პნევმატური ქიმიის ეტაპი.ამ დროს (1760-1780) აღმოაჩინეს აირისებრი ელემენტები - წყალბადი, აზოტი, ჟანგბადი და ქლორი (ეს უკანასკნელი 1809 წლამდე ითვლებოდა რთულ ნივთიერებად - დაჟანგული მარილმჟავა).

6. ელექტროლიზით თავისუფალ მდგომარეობაში ელემენტების მიღების ეტაპი (G. Davy, 1807-1808)და ქიმიურად: კალიუმი, ნატრიუმი, კალციუმი, სტრონციუმი, ბარიუმი და მაგნიუმი. თუმცა, ყველა მათგანი ადრე ცნობილი იყო "ცეცხლგამძლე" (კაუსტიკური) ტუტეებისა და ტუტე მიწების, ანუ რბილი ტუტეების სახით.

7. ქიმიურ-ანალიტიკური პერიოდის მეორე ეტაპი ქიმიის განვითარებაში (1805-1850 წწ.).ამ დროს, რაოდენობრივი ანალიზის მეთოდების გაუმჯობესებისა და ხარისხობრივი ანალიზის სისტემატური კურსის შემუშავების შედეგად, ბორი, ლითიუმი, კადმიუმი, სელენი, სილიციუმი, ბრომი, ალუმინი, იოდი, თორიუმი, ვანადიუმი, ლანთანი (დედამიწა) აღმოაჩინეს ერბიუმი (დედამიწა), ტერბიუმი (დედამიწა), რუთენიუმი, ნიობიუმი.

8. სპექტრული ანალიზის გამოყენებით ელემენტების აღმოჩენის პერიოდი, ამ მეთოდის შემუშავებისა და პრაქტიკაში დანერგვისთანავე (1860-1863): ცეზიუმი, რუბიდიუმი, ტალიუმი და ინდიუმი“.

როგორც ცნობილია, ქიმიის ისტორიაში პირველი „მარტივი სხეულების ცხრილი“ შეადგინა ა. ლავუაზიემ 1787 წელს. ყველა მარტივი ნივთიერება დაიყო ოთხ ჯგუფად: „I. მარტივი ნივთიერებები, წარმოდგენილი ბუნების სამივე სამეფოში, რომლებიც სხეულების ელემენტებად შეიძლება მივიჩნიოთ: 1) მსუბუქი, 2) კალორიული, 3) ჟანგბადი, 4) აზოტი, 5) წყალბადი II.მარტივი არალითონური ნივთიერებები, რომლებიც იჟანგება და იძლევა მჟავებს: 1) ანტიმონი, 2) ფოსფორი, 3. ) ქვანახშირი, 4) მურაბის მჟავას რადიკალი, 5) ჰიდროფთორმჟავას რადიკალი, 6) ბორის მჟავას რადიკალი III. მარტივი მეტალის ნივთიერებები, რომლებიც იჟანგება და იძლევა მჟავებს: 1) ანტიმონი, 2) ვერცხლი, 3) დარიშხანი, 4) ბისმუტი, 5) კობალტი, 6) სპილენძი, 7) კალა, 8) რკინა, 9) მანგანუმი, 10) ვერცხლისწყალი, 11) მოლიბდენი, 12) ნიკელი, 13) ოქრო, 14) პლატინი, 15) ტყვია, 16) ვოლფრამი, 17) თუთია IV მარტივი ნივთიერებები, მარილწარმომქმნელი და მიწიერი: 1) ცაცხვი (კირქვოვანი მიწა), 2) მაგნეზია (მაგნიუმის სულფატის ფუძე), 3) ბარიტი (მძიმე მიწა), 4) ალუმინა (თიხა, ალუმი მიწა), 5) სილიციუმი (სილიციუმი). დედამიწა)."

ეს ცხრილი საფუძვლად დაედო ლავუაზიეს მიერ შემუშავებულ ქიმიურ ნომენკლატურას. დ. დალტონმა მეცნიერებაში შემოიტანა ქიმიური ელემენტების ატომების ყველაზე მნიშვნელოვანი რაოდენობრივი მახასიათებელი - ატომების ფარდობითი წონა ან ატომური წონა.

ქიმიური ელემენტების ატომების თვისებებში ნიმუშების ძიებისას მეცნიერებმა უპირველეს ყოვლისა ყურადღება მიაქციეს ატომური წონის ცვლილებების ბუნებას. 1815-1816 წლებში ინგლისელმა ქიმიკოსმა W. Prout-მა (1785-1850) გამოაქვეყნა ორი ანონიმური სტატია Annals of Philosophy-ში, რომლებშიც იყო გამოხატული და დასაბუთებული აზრი, რომ ყველა ქიმიური ელემენტის ატომური წონა არის მთელი რიცხვი (ანუ წყალბადის ატომური წონის ნამრავლი, რომელიც მაშინ ითვლებოდა ერთეულის ტოლი): „თუ შეხედულებები, რომელთა გამოთქმაც გადავწყვიტეთ, სწორია, მაშინ ჩვენ თითქმის შეგვიძლია მივიჩნიოთ, რომ წინაპრების უპირველესი მატერია წყალბადში იყო განსახიერებული...“. პროუტის ჰიპოთეზა იყო ძალიან მაცდური და გამოიწვია მრავალი ექსპერიმენტული კვლევის ჩატარება, რათა განესაზღვრათ ქიმიური ელემენტების ატომური წონა რაც შეიძლება ზუსტად.

1829 წელს გერმანელმა ქიმიკოსმა ი. დებერაინერმა (1780-1849) შეადარა მსგავსი ქიმიური ელემენტების ატომური წონა: ლითიუმი, კალციუმი, ქლორი, გოგირდი, მანგანუმი, ნატრიუმი, სტრონციუმი, ბრომი, სელენი, ქრომი, კალიუმი, ბარიუმი, იოდი, ტელი. რკინამ აღმოაჩინა, რომ შუა ელემენტის ატომური წონა უდრის ყველაზე გარე ელემენტების ატომური მასების ჯამის ნახევარს. ახალი ტრიადების ძიებამ მიიყვანა ლ.გმელინი (1788-1853) - მსოფლიოში ცნობილი საცნობარო სახელმძღვანელოს ავტორი ქიმიის შესახებ - მსგავსი ელემენტების მრავალი ჯგუფის დაარსებამდე და მათი უნიკალური კლასიფიკაციის შექმნამდე.

60-იან წლებში მე-19 საუკუნეში მეცნიერები თავად გადავიდნენ ქიმიურად მსგავსი ელემენტების ჯგუფების შედარებაზე. ამგვარად, პარიზის სამთო სკოლის პროფესორმა ა. შანკურტუამ (1820-1886 წწ.) მოაწყო ცილინდრის ზედაპირზე ყველა ქიმიური ელემენტი მათი ატომური წონის გაზრდის თანმიმდევრობით ისე, რომ შექმნან "სპირალის ხაზი". ამ განლაგებით, მსგავსი ელემენტები ხშირად ცვიოდა იმავე ვერტიკალურ ხაზზე. 1865 წელს ინგლისელმა ქიმიკოსმა D. Newlands-მა (1838-1898) გამოაქვეყნა ცხრილი, რომელშიც შედიოდა 62 ქიმიური ელემენტი. ელემენტები დალაგებული და დანომრილი იყო ატომური წონის ზრდის მიხედვით.

ნიულენდსმა გამოიყენა ნუმერაცია იმის ხაზგასასმელად, რომ ყოველ შვიდ ელემენტში ქიმიური ელემენტების თვისებები მეორდებოდა. ნიულენდის ახალი სტატიის განხილვისას ლონდონის ქიმიურ საზოგადოებაში 1866 წელს (არ იყო რეკომენდირებული გამოქვეყნებისთვის), პროფესორმა ჯ. ფოსტერმა სარკასტულად ჰკითხა: „სცადეთ თუ არა ელემენტების დალაგება მათი სახელების ანბანური თანმიმდევრობით და შენიშნეთ რაიმე ახალი ნიმუშები. ?

1868 წელს ინგლისელმა ქიმიკოსმა W. Olding-მა (1829-1921) შესთავაზა ცხრილი, რომელიც, ავტორის აზრით, აჩვენებდა ბუნებრივ ურთიერთობას ყველა ელემენტს შორის.

1864 წელს გერმანელმა პროფესორმა ლ. მაიერმა (1830-1895) შეადგინა ცხრილი 44 ქიმიური ელემენტისგან (ცნობილი 63-დან).

ამ პერიოდის შეფასებისას, დ.ი. მენდელეევი წერდა: ”არ არსებობს ბუნების ერთი ზოგადი კანონი, რომელიც დაუყოვნებლივ დამყარდება; მის დამტკიცებას ყოველთვის წინ უსწრებს მრავალი წინათგრძნობა და კანონის აღიარება არ ხდება მაშინ, როდესაც ის სრულად რეალიზდება მთელი თავისი მნიშვნელობით, მაგრამ მხოლოდ ექსპერიმენტებით მისი შედეგების დადასტურების შემდეგ, რომლებიც ბუნებისმეტყველებმა უნდა აღიარონ თავიანთი მოსაზრებებისა და მოსაზრებების უმაღლეს ავტორიტეტად“.

1868 წელს დ.ი.მენდელეევმა დაიწყო მუშაობა კურსზე "ქიმიის საფუძვლები". მასალის ყველაზე ლოგიკური მოწყობისთვის საჭირო იყო 63 ქიმიური ელემენტის როგორმე კლასიფიცირება. ქიმიური ელემენტების პერიოდული ცხრილის პირველი ვარიაცია შემოგვთავაზა D.I. მენდელეევმა 1869 წლის მარტში.

ორი კვირის შემდეგ, რუსეთის ქიმიური საზოგადოების სხდომაზე, წაიკითხეს მენდელეევის მოხსენება "თვისებების კავშირი ელემენტების ატომურ წონასთან", რომელშიც განიხილეს ქიმიური ელემენტების კლასიფიკაციის შესაძლო პრინციპები:

1) წყალბადთან მათი დამოკიდებულების მიხედვით (ჰიდრიდების ფორმულები); 2) ჟანგბადთან მიმართებაში (უფრო მაღალი ჟანგბადის ოქსიდების ფორმულები); 3) ვალენტობის მიხედვით; 4) ატომური წონის მიხედვით.

შემდეგ, მომდევნო წლებში (1869-1871), მენდელეევმა შეისწავლა და გადაამოწმა ის შაბლონები და „არათანმიმდევრულობა“, რომლებიც შენიშნა „ელემენტების სისტემის“ პირველ ვერსიაში. ამ ნაშრომის შეჯამებისას, დ.ი. მენდელეევი წერდა: „ატომის წონის მატებასთან ერთად, ელემენტებს ჯერ უფრო და უფრო მეტი ცვლადი თვისებები აქვთ, შემდეგ კი ეს თვისებები კვლავ მეორდება ახალი რიგით, ახალ ხაზში და რიგ ელემენტებში და იგივე თანმიმდევრობა, როგორც წინა სერიებში. ამიტომ, პერიოდულობის კანონი შეიძლება ჩამოყალიბდეს შემდეგნაირად: „ელემენტების თვისებები და, შესაბამისად, მათ მიერ წარმოქმნილი მარტივი და რთული სხეულების თვისებები პერიოდულად არის დამოკიდებული (ე.ი. იმეორებენ. სწორად) მათ ატომურ წონაზე.” კანონები ბუნება არ მოითმენს გამონაკლისებს... კანონის დამტკიცება შესაძლებელია მხოლოდ მისგან შეუძლებელი და მოულოდნელი შედეგების მიღებით, ამ შედეგების დასაბუთებით და ექსპერიმენტული დამოწმებით. მაშასადამე, პერიოდული კანონის ნახვის შემდეგ, მე, ჩემი მხრივ (1869-1871 წწ.) დავასკვენი, რომ მას აქვს ისეთი ლოგიკური შედეგები, რომ შეიძლება აჩვენოს, არის თუ არა ის ჭეშმარიტი. ეს მოიცავს აღმოუჩენელი ელემენტების თვისებების წინასწარმეტყველებას და შესწორებას. იმ დროს გამოკვლეული ბევრი, რამდენიმე ელემენტის ატომური წონა... თქვენ გჭირდებათ ერთი რამ - ან ჩათვალეთ პერიოდული კანონი სრულიად ჭეშმარიტად და წარმოადგენს ქიმიური ცოდნის ახალ ინსტრუმენტს, ან უარყოთ იგი.

1872-1874 წლებში. მენდელეევმა დაიწყო სხვა პრობლემების მოგვარება და ქიმიურ ლიტერატურაში თითქმის არ იყო ნახსენები პერიოდული კანონი.

1875 წელს ფრანგმა ქიმიკოსმა ლ. დე ბოისბოდრანმა განაცხადა, რომ თუთიის ბლენდის შესწავლისას მან სპექტროსკოპიულად აღმოაჩინა მასში ახალი ელემენტი. მან მიიღო ამ ელემენტის მარილები და დაადგინა მისი თვისებები. საფრანგეთის პატივსაცემად მან ახალ ელემენტს გალიუმი დაარქვა (როგორც ძველი რომაელები საფრანგეთს უწოდებდნენ). მოდით შევადაროთ რა იწინასწარმეტყველა D.I. მენდელეევმა და რა აღმოაჩინა L. de Boisbaudran-მა:

L. de Boisbaudran-ის პირველ მოხსენებაში გალიუმის სპეციფიკური წონა აღმოჩნდა 4.7. დ.ი.მენდელეევმა აღნიშნა თავისი შეცდომა. უფრო ფრთხილად გაზომვებით, გალიუმის ხვედრითი წონა აღმოჩნდა 5,96.

1879 წელს შვედი ქიმიკოსის ლ.ნილსონის (1840-1899) შეტყობინება გამოჩნდა ახალი ქიმიური ელემენტის - სკანდიუმის აღმოჩენის შესახებ. ლ. ნილსონმა სკანდიუმი კლასიფიცირდება როგორც იშვიათი დედამიწის ელემენტი. P.T. Kleve-მ ლ.ნილსონს მიანიშნა, რომ სკანდიუმის მარილები უფეროა, მისი ოქსიდი უხსნადია ტუტეებში და რომ სკანდიუმი არის ეკაბორონი, რომელიც იწინასწარმეტყველა დ.ი.მენდელეევმა. შევადაროთ მათი თვისებები.

1886 წლის თებერვალში ახალი მინერალის გაანალიზებისას გერმანელმა პროფესორმა კ. ვინკლერმა (1838-1904) აღმოაჩინა ახალი ელემენტი და მიიჩნია იგი ანტიმონისა და დარიშხანის ანალოგად. წამოიჭრა დისკუსია. კ. ვინკლერი დათანხმდა, რომ მის მიერ აღმოჩენილი ელემენტი იყო ეკა-სილიკონი, რომელიც იწინასწარმეტყველა დ.ი.მენდელეევის მიერ. კ.ვინკლერმა ამ ელემენტს გერმანიუმი უწოდა.

ასე რომ, ქიმიკოსებმა სამჯერ დაადასტურეს მენდელეევის მიერ ნაწინასწარმეტყველები ქიმიური ელემენტების არსებობა. უფრო მეტიც, სწორედ ამ ელემენტების თვისებებმა იწინასწარმეტყველა მენდელეევმა და მათმა პოზიციამ პერიოდულ ცხრილში, რამაც შესაძლებელი გახადა გამოესწორებინა შეცდომები, რომლებიც ექსპერიმენტატორებმა უნებლიედ დაუშვეს. ქიმიის შემდგომი განვითარება მოხდა პერიოდული კანონის მყარ საფუძველზე, რომელიც XIX საუკუნის 80-იან წლებში. ყველა მეცნიერმა აღიარა ბუნების ერთ-ერთ უმნიშვნელოვანეს კანონად. ამრიგად, ნებისმიერი ქიმიური ელემენტის ყველაზე მნიშვნელოვანი მახასიათებელია მისი ადგილი D.I. მენდელეევის პერიოდულ ცხრილში.

მენდელეევების ოჯახი ტობოლსკში, მდინარე ტობოლის ციცაბო, მაღალ ნაპირზე მდებარე სახლში ცხოვრობდა და მომავალი მეცნიერი აქ დაიბადა. იმ დროს ტობოლსკში გადასახლებას მრავალი დეკაბრისტი ემსახურებოდა: ანენკოვი, ბარიატინსკი, ვოლფი, კუჩელბეკერი, ფონვიზენი და სხვები... მათ გარშემომყოფები თავიანთი სიმამაცით და შრომით აინფიცირებდნენ. ისინი არ გატეხეს ციხემ, მძიმე შრომამ და გადასახლებამ. ასეთი ხალხი დაინახა მითა მენდელეევმა. მათთან ურთიერთობისას ჩამოყალიბდა მისი სიყვარული სამშობლოსადმი და პასუხისმგებლობა მის მომავალზე. მენდელეევის ოჯახს მეგობრული და ოჯახური ურთიერთობა ჰქონდა დეკაბრისტებთან. დ.ი. მენდელეევი წერდა: „...აქ ცხოვრობდნენ პატივცემული და პატივცემული დეკაბრისტები: ფონვიზენი, ანენკოვი, მურავიოვი, ჩვენს ოჯახთან ახლოს, განსაკუთრებით მას შემდეგ, რაც ერთ-ერთმა დეკაბრისტმა, ნიკოლაი ვასილიევიჩ ბასარგინმა ცოლად შეირთო ჩემი და ოლგა ივანოვნა... დეკემბრის ოჯახები, დღეებში მათ ტობოლსკის ცხოვრებას განსაკუთრებული ანაბეჭდი მისცეს და საერო აღზრდით დაჯილდოვდნენ. ლეგენდა მათ შესახებ ჯერ კიდევ ტობოლსკში ცხოვრობს“.

15 წლის ასაკში დიმიტრი ივანოვიჩმა საშუალო სკოლა დაამთავრა. დედამ მარია დმიტრიევნამ დიდი ძალისხმევა გასწია, რომ ახალგაზრდამ სწავლა განაგრძო.

ბრინჯი. 4. დ.ი.მენდელეევის დედა - მარია დმიტრიევნა.

მენდელეევი ცდილობდა პეტერბურგის სამედიცინო-ქირურგიულ აკადემიაში ჩაბარებას. თუმცა, ანატომია შთამბეჭდავი ახალგაზრდის ძალებს აღემატებოდა, ამიტომ მენდელეევს მედიცინის პედაგოგიკაზე შეცვლა მოუწია. 1850 წელს ჩაირიცხა მთავარ პედაგოგიურ ინსტიტუტში, სადაც ერთხელ სწავლობდა მამამისი. მხოლოდ აქ მენდელეევმა იგრძნო სწავლის გემოვნება და მალე გახდა ერთ-ერთი საუკეთესო.

21 წლის ასაკში მენდელეევმა ბრწყინვალედ ჩააბარა მისაღები გამოცდები. დიმიტრი მენდელეევის სწავლა პეტერბურგში პედაგოგიურ ინსტიტუტში თავიდან ადვილი არ იყო. პირველ კურსზე მან მათემატიკის გარდა ყველა საგანში არადამაკმაყოფილებელი ქულების მიღება მოახერხა. მაგრამ უფროს წლებში ყველაფერი სხვაგვარად წავიდა - მენდელეევის საშუალო წლიური შეფასება იყო ოთხნახევარი (შესაძლო ხუთიდან).

მისი ნაშრომი იზომორფიზმის ფენომენის შესახებ საკანდიდატო დისერტაციად იქნა აღიარებული. ნიჭიერი სტუდენტი 1855 წ. დაინიშნა ოდესის რიშელიეს გიმნაზიაში მასწავლებლად. აქ მოამზადა მეორე სამეცნიერო ნაშრომი - „სპეციფიკური ტომები“. ეს ნაშრომი წარმოდგენილი იყო სამაგისტრო ნაშრომად. 1857 წელს მისი დაცვის შემდეგ მენდელეევმა მიიღო ქიმიის მაგისტრის წოდება და გახდა პეტერბურგის უნივერსიტეტის კერძო ასისტენტ პროფესორი, სადაც კითხულობდა ლექციებს ორგანულ ქიმიაში. 1859 წელს გაგზავნეს საზღვარგარეთ.

მენდელეევმა ორი წელი გაატარა საფრანგეთისა და გერმანიის სხვადასხვა უნივერსიტეტებში, მაგრამ ყველაზე პროდუქტიული იყო მისი სადისერტაციო მუშაობა ჰაიდელბერგში იმ დროის წამყვან მეცნიერებთან, ბუნსენთან და კირხჰოფთან.

ეჭვგარეშეა, რომ მეცნიერის ცხოვრებაზე დიდი გავლენა იქონია იმ გარემოს ბუნებამ, რომელშიც მან გაატარა ბავშვობა. ახალგაზრდობიდან სიბერემდე ყველაფერს აკეთებდა და ყოველთვის თავისებურად. ყოველდღიური წვრილმანებით დაწყებული და არსებითის გაგრძელებამდე. დიმიტრი ივანოვიჩის დისშვილი, ნ.ია.კაპუსტინ-გუბკინა იხსენებდა: „მას ჰქონდა თავისი საყვარელი კერძები, თავისთვის გამოგონილი... ყოველთვის ეცვა ფართო ქსოვილის ქურთუკი ქამრის გარეშე, როგორც თავად გამოიგონა... ეწეოდა. სიგარეტს ახვევდა, თვითონ ახვევდა...“ მან შექმნა სამაგალითო ქონება - და მაშინვე მიატოვა იგი. მან ჩაატარა შესანიშნავი ექსპერიმენტები სითხეების ადჰეზიაზე და მაშინვე სამუდამოდ დატოვა მეცნიერების ეს სფერო. და რა სკანდალები ესროლა უფროსებს! ჯერ კიდევ ახალგაზრდობაში, როგორც პედაგოგიური ინსტიტუტის ახალბედა კურსდამთავრებული, უყვიროდა განყოფილების დირექტორს, რისთვისაც დაიბარეს თავად მინისტრთან, აბრაამ სერგეევიჩ ნოროვატოვთან. თუმცა რა აინტერესებს განყოფილების დირექტორს - სინოდიც არ გაითვალისწინა. როდესაც მან მას შვიდწლიანი სასჯელი დააკისრა ფეოზა ნიკიტიშნასთან განქორწინების გამო, რომელიც არასოდეს შეგუებოდა მისი ინტერესების უნიკალურობას, დიმიტრი ივანოვიჩმა, ვადამდე ექვსი წლით ადრე, დაარწმუნა კრონშტადტში მღვდელი დაქორწინებაზე. ისევ მას. და რა ღირდა მისი აეროსტატის ფრენის ამბავი, როცა ძალით წაართვა სამხედრო განყოფილებას კუთვნილი ბუშტი, კალათიდან განდევნა გამოცდილი აერონავტი გენერალი კოვანკო... დიმიტრი ივანოვიჩს მოკრძალება არ აწუხებდა, პირიქით -“ მოკრძალება ყველა მანკიერების დედაა“, - ამტკიცებდა მენდელეევი.

დიმიტრი ივანოვიჩის პიროვნების ორიგინალობა შეინიშნებოდა არა მხოლოდ მეცნიერის ქცევაში, არამედ მის მთელ გარეგნობაში. მისმა დისშვილმა ნ. ია. კაპუსტინა-გუბკინამ დახატა მეცნიერის შემდეგი სიტყვიერი პორტრეტი: „გრძელი ფუმფულა თმების მანეა მაღალ თეთრ შუბლზე, ძალიან გამომხატველი და ძალიან მოძრავი... ნათელი ცისფერი, სულიერი თვალები... ბევრმა იპოვა მსგავსება. მასში გარიბალდისთან ერთად... საუბრისას ყოველთვის ჟესტიკულაციით ახდენდა . ხელების ფართო, სწრაფი, ნერვული მოძრაობები ყოველთვის შეესაბამებოდა მის განწყობას... მისი ხმის ტემბრი დაბალი იყო, მაგრამ ხმაურიანი და გასაგები, მაგრამ მისი ტონი ძალიან იცვლებოდა და ხშირად დაბალი ნოტებიდან მაღალ, თითქმის ტენორზე გადადიოდა... მან ისაუბრა იმაზე, რაც არ მოსწონდა, შემდეგ დაიღრიალა, დაიხარა, ღრიალებდა, ცახცახებდა...“ მენდელეევის საყვარელი დასასვენებელი საქმიანობა მრავალი წლის განმავლობაში იყო ჩემოდნების და პორტრეტების ჩარჩოების დამზადება. მან შეიძინა მარაგი ამ სამუშაოებისთვის Gostiny Dvor-ში.

მენდელეევის ორიგინალურობამ იგი ახალგაზრდობიდან გამოარჩია ბრბოსგან... პედაგოგიურ ინსტიტუტში სწავლისას ცისფერთვალება ციმბირელმა, რომლის სახელიც ერთი გროშიც არ იყო, ბატონო პროფესორებისთვის მოულოდნელად, გონების ასეთი სიმკვეთრე დაიწყო. , ისეთი გაბრაზება სამსახურში, რომ ყველა კოლეგა შორს დატოვა. სწორედ მაშინ შენიშნა ფაქტობრივმა სახელმწიფო მრჩეველმა, საჯარო განათლების ცნობილმა მოღვაწემ, პედაგოგმა, მეცნიერმა, ქიმიის პროფესორმა ალექსანდრე აბრამოვიჩ ვოკრესენსკიმ და შეუყვარდა იგი. ამიტომ 1867 წელს ალექსანდრე აბრამოვიჩმა ურჩია თავის საყვარელ სტუდენტს, ოცდაცამეტი წლის დიმიტრი ივანოვიჩ მენდელეევს, პეტერბურგის უნივერსიტეტის ფიზიკა-მათემატიკის ფაკულტეტზე ზოგადი და არაორგანული ქიმიის პროფესორის თანამდებობაზე. 1868 წლის მაისში მენდელეევებს შეეძინათ მათი საყვარელი ქალიშვილი ოლგა...

ოცდაცამეტი არის ბედობის ტრადიციული ასაკი: ოცდაცამეტში, ეპოსის მიხედვით, ილია მურომეც გადმოვიდა ღუმელიდან. მაგრამ მიუხედავად იმისა, რომ ამ თვალსაზრისით დიმიტრი ივანოვიჩის ცხოვრება არ იყო გამონაკლისი, ის თავად ძნელად გრძნობდა, რომ მის ცხოვრებაში მკვეთრი შემობრუნება ხდებოდა. ტექნიკური, ორგანული ან ანალიტიკური ქიმიის კურსების ნაცვლად, რომელსაც მანამდე ასწავლიდა, უნდა დაეწყო ახალი კურსის, ზოგადი ქიმიის კითხვა.

რა თქმა უნდა, ეს უფრო ადვილია მინიატურების მეთოდის გამოყენება. თუმცა, როდესაც მან დაიწყო წინა კურსები, არც ისე ადვილი იყო. რუსული სახელმძღვანელოები ან საერთოდ არ არსებობდა, ან არსებობდა, მაგრამ მოძველებული იყო. ქიმია ახალი, ახალგაზრდაა და ახალგაზრდობაში ყველაფერი სწრაფად მოძველდება. უცხოური სახელმძღვანელოები, უახლესი, ჩემით უნდა მეთარგმნა. თარგმნა ჟერარდის „ანალიტიკური ქიმია“, ვაგნერის „ქიმიური ტექნოლოგია“. მაგრამ ევროპაში ორგანულ ქიმიაში ღირსეული არაფერი იპოვეს, თუნდაც დაჯდე და დაწერო. და მან დაწერა. ორ თვეში სრულიად ახალი კურსი ახალ პრინციპებზე დაფუძნებული, ოცდაათი დაბეჭდილი ფურცელი. ყოველდღიური შრომისმოყვარეობის სამოცი დღე - დღეში თორმეტი მზა გვერდი. ზუსტად ერთ დღეს - არ სურდა თავისი განრიგი დამოკიდებული ყოფილიყო ისეთ წვრილმანზე, როგორიც არის გლობუსის ბრუნვა მისი ღერძის გარშემო, ოცდაათი თუ ორმოცი საათის განმავლობაში არ ადგა მაგიდიდან.

დიმიტრი ივანოვიჩს შეეძლო არა მხოლოდ ნასვამ მდგომარეობაში მუშაობა, არამედ ნასვამ მდგომარეობაში ძილიც. მენდელეევის ნერვული სისტემა უკიდურესად მგრძნობიარე იყო, მისი გრძნობები ამაღლებული იყო - თითქმის ყველა მემუარისტი, უსიტყვოდ, იტყობინება, რომ უჩვეულოდ ადვილად, გამუდმებით ყვირილს ატეხდა, თუმცა, არსებითად, ის კეთილი ადამიანი იყო.

შესაძლებელია, რომ დიმიტრი ივანოვიჩის თანდაყოლილი პიროვნული თვისებები აიხსნა ოჯახში მისი გვიან გამოჩენით - ის იყო "ბოლო შვილი", მეჩვიდმეტე შვილი. და არსებული კონცეფციების თანახმად, შთამომავლობაში მუტაციების შესაძლებლობა იზრდება მშობლების ასაკთან ერთად.

მან დაიწყო თავისი პირველი ლექცია ზოგად ქიმიაზე ასე:

„ჩვენ მკაფიოდ განვასხვავებთ ყველაფერს, რასაც ვამჩნევთ, როგორც სუბსტანციას ან ფენომენს. მატერია ადგილს იკავებს და აქვს წონა, მაგრამ ფენომენი არის ის, რაც დროში ხდება. თითოეული ნივთიერება წარმოშობს მრავალფეროვან ფენომენს და არ არსებობს არც ერთი ფენომენი, რომელიც ხდება ნივთიერების გარეშე. ნივთიერებებისა და ფენომენების მრავალფეროვნება ყველას ყურადღების მიღმა არ შეიძლება. ამ მრავალფეროვნებაში კანონიერების, ანუ სიმარტივისა და სისწორის აღმოჩენა, ბუნების შესწავლას ნიშნავს...“

კანონიერების, ანუ სიმარტივისა და სისწორის აღმოჩენა... სუბსტანციას აქვს წონა... სუბსტანცია... წონა... სუბსტანცია... წონა...

ამაზე ფიქრობდა განუწყვეტლივ, რაც არ უნდა ექნა. და რა არ გააკეთა! დიმიტრი ივანოვიჩს ყველაფრისთვის საკმარისი დრო ჰქონდა. როგორც ჩანს, მან საბოლოოდ მიიღო რუსეთში საუკეთესო ქიმიური განყოფილება, სახელმწიფო საკუთრებაში არსებული ბინა, კომფორტულად იცხოვროს, ზედმეტი ფულის გარეშე სირბილის გარეშე - ასე რომ კონცენტრირება მოახდინეთ მთავარზე და ყველაფერი სხვაზეა... მე ვიყიდე ქონება 400 დესიატინისგან შემდგარ მიწაზე და ერთი წლის შემდეგ დავდე იპოთეკით გამოცდილი პოლი, რომელმაც შეისწავლა ქიმიის გამოყენებით დედამიწის ამოწურვის შებრუნების შესაძლებლობა. ერთ-ერთი პირველი რუსეთში.

წელიწადნახევარი გავიდა მყისიერად და ჯერ კიდევ არ არსებობდა რეალური სისტემა ზოგად ქიმიაში. ეს არ ნიშნავს იმას, რომ მენდელეევი თავის კურსს სრულიად შემთხვევით ასწავლიდა. მან დაიწყო ყველასთვის ნაცნობი – წყლით, ჰაერით, ნახშირით, მარილებით. მათში შემავალი ელემენტებიდან. ძირითადი კანონებიდან, რომლის მიხედვითაც ნივთიერებები ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან.

შემდეგ მან ისაუბრა ქლორის ქიმიურ ნათესავებზე - ფტორზე, ბრომზე, იოდზე. ეს იყო ბოლო ლექცია, რომლის ჩანაწერი მაინც მოახერხა სტამბაში გაგზავნა, სადაც მის მიერ დაწყებული ახალი წიგნის მეორე ნომერი იბეჭდებოდა.

პირველი ნომერი, ჯიბის ფორმატში, დაიბეჭდა 1869 წლის იანვარში. სათაურის გვერდზე ეწერა: დ.მენდელეევის "ქიმიის საფუძვლები" . არანაირი წინასიტყვაობა. პირველი, უკვე გამოქვეყნებული ნომერი და მეორე, რომელიც სტამბაში იყო, დიმიტრი ივანოვიჩის გეგმის მიხედვით უნდა შეადგენდეს კურსის პირველ ნაწილს და კიდევ ორ საკითხს - მეორე ნაწილს.

იანვარსა და თებერვლის პირველ ნახევარში მენდელეევი კითხულობდა ლექციებს ნატრიუმის და სხვა ტუტე ლითონების შესახებ, დაწერა მეორე ნაწილის შესაბამისი თავი. "ქიმიის საფუძვლები" - და გაიჭედა.

1826 წელს იენს იაკობ ბერცელიუსმა დაასრულა 2000 ნივთიერების კვლევა და ამის საფუძველზე დაადგინა სამი ათეული ქიმიური ელემენტის ატომური წონა. ხუთ მათგანს ატომური წონა არასწორად დაუდგინდა - ნატრიუმს, კალიუმს, ვერცხლს, ბორს და სილიციუმს. ბერცელიუსმა დაუშვა შეცდომა, რადგან მან გამოიყენა ორი არასწორი ვარაუდი: რომ ოქსიდის მოლეკულა შეიძლება შეიცავდეს მხოლოდ ერთ ლითონის ატომს და რომ გაზების თანაბარი მოცულობა შეიცავს ატომების თანაბარ რაოდენობას. სინამდვილეში, ოქსიდის მოლეკულა შეიძლება შეიცავდეს ორ ან მეტ მეტალის ატომს, ხოლო გაზების თანაბარი მოცულობა, ავოგადროს კანონის თანახმად, შეიცავს თანაბარ რაოდენობას არა ატომებს, არამედ მოლეკულებს.

1858 წლამდე, სანამ იტალიელმა სტანისლაო კანიზარომ, აღადგინა თავისი თანამემამულე ავოგადროს კანონი, შეასწორა რამდენიმე ელემენტის ატომური წონა, დაბნეულობა სუფევდა ატომური წონის საკითხში.

მხოლოდ 1860 წელს, კარლსრუეს ქიმიურ კონგრესზე, ცხარე დებატების შემდეგ, დაბნეულობა დაიხსნა, ავოგადროს კანონი საბოლოოდ დაუბრუნდა თავის უფლებებს და საბოლოოდ დადგინდა ნებისმიერი ქიმიური ელემენტის ატომური წონის განსაზღვრის ურყევი საფუძველი.

ბედნიერი დამთხვევით, მენდელეევი 1860 წელს მივლინებაში იმყოფებოდა საზღვარგარეთ, დაესწრო ამ კონგრესს და მიიღო მკაფიო და მკაფიო აზრი, რომ ატომური წონა ახლა გახდა ზუსტი და საიმედო რიცხვითი გამოხატულება. რუსეთში დაბრუნებულმა მენდელეევმა დაიწყო ელემენტების სიის შესწავლა და ყურადღება გაამახვილა ელემენტების ვალენტობის ცვლილებების პერიოდულობაზე, რომლებიც განლაგებულია ატომური წონის ზრდის მიხედვით: ვალენტობა. ჰ – 1, ლი – 1, იყავი – 2, ბ – 3, C – 4, მგ – 2, ნ – 2, ს – 2, F – 1, ნა – 1, ალ – 3, სი - 4 და ა.შ. ვალენტობის ზრდა-კლებაზე დაყრდნობით მენდელეევმა ელემენტები დაყო პერიოდებად; პირველი პერიოდი მოიცავდა მხოლოდ ერთ წყალბადს, რასაც მოჰყვა 7 ელემენტისგან შემდგარი ორი პერიოდი, შემდეგ პერიოდები, რომლებიც შეიცავდა 7 ელემენტზე მეტს. დ, მე, მენდელეევმა ეს მონაცემები გამოვიყენეთ არა მხოლოდ გრაფიკის ასაგებად, როგორც ამას აკეთებდნენ მაიერი და ჩანკურტუა, არამედ ნიულენდის ცხრილის მსგავსი ცხრილის ასაგებად. ელემენტების ასეთი პერიოდული ცხრილი უფრო მკაფიო და ვიზუალურია ვიდრე გრაფიკი და, გარდა ამისა, D, I, მენდელეევმა მოახერხა ნიულენდის შეცდომის თავიდან აცილება, რომელიც დაჟინებით მოითხოვდა პერიოდების თანასწორობას.

« პერიოდული კანონის შესახებ ჩემი აზროვნების გადამწყვეტ მომენტად მიმაჩნია 1860 წელი - ქიმიკოსთა კონგრესი კარლსრუეში, რომელშიც მონაწილეობა მივიღე... ატომური წონის მზარდი ელემენტების თვისებების პერიოდულობის შესაძლებლობის იდეა. არსებითად, უკვე შინაგანად იყო წარმოდგენილი“. , - აღნიშნა დ.ი. მენდელეევი.

1865 წელს მან იყიდა ბობლოვოს მამული კლინის მახლობლად და მიიღო შესაძლებლობა შეესწავლა სასოფლო-სამეურნეო ქიმია, რომელიც მაშინ დაინტერესდა და ყოველ ზაფხულს იქ დაისვენა ოჯახთან ერთად.

D.I. მენდელეევის სისტემის "დაბადების დღე" ჩვეულებრივ ითვლება 1869 წლის 18 თებერვალს, როდესაც შედგენილია ცხრილის პირველი ვერსია.

ბრინჯი. 5. დ.ი.მენდელეევის ფოტო პერიოდული კანონის აღმოჩენის წელს.

ცნობილი იყო 63 ქიმიური ელემენტი. ამ ელემენტების ყველა თვისება საკმარისად კარგად არ არის შესწავლილი; ზოგიერთის ატომური წონაც კი არასწორად ან არაზუსტად არის განსაზღვრული. ბევრია თუ ცოტა - 63 ელემენტი? თუ გავიხსენებთ, რომ ახლა ვიცით 109 ელემენტი, მაშინ, რა თქმა უნდა, ეს საკმარისი არ არის. მაგრამ საკმარისია შეამჩნიოთ მათი თვისებების ცვლილებების ნიმუში. 30 ან 40 ცნობილი ქიმიური ელემენტით, ნაკლებად სავარაუდოა, რომ რაიმე აღმოჩნდეს. საჭირო იყო ღია ელემენტების გარკვეული მინიმუმი. ამიტომ მენდელეევის აღმოჩენა შეიძლება დახასიათდეს, როგორც დროული.

მენდელეევამდე მეცნიერები ასევე ცდილობდნენ ყველა ცნობილი ელემენტის დაქვემდებარებას, კლასიფიკაციას და სისტემაში გაერთიანებას. შეუძლებელია იმის თქმა, რომ მათი მცდელობები უსარგებლო იყო: ისინი შეიცავდნენ სიმართლის მარცვლებს. ყველა მათგანი შემოიფარგლებოდა მსგავსი ქიმიური თვისებების მქონე ელემენტების ჯგუფებად გაერთიანებით, მაგრამ ვერ იპოვეს შიდა კავშირი ამ "ბუნებრივ", როგორც მაშინ თქვეს, მათ ჯგუფებს შორის.

1849 წელს გამოჩენილი რუსი ქიმიკოსი G.I. Hess დაინტერესდა ელემენტების კლასიფიკაციით. სახელმძღვანელოში „სუფთა ქიმიის საფუძვლები“ ​​მან აღწერა მსგავსი ქიმიური თვისებების მქონე არამეტალური ელემენტების ოთხი ჯგუფი:

I Te C N

Br Se B P

Cl S Si As

ფ ო

ჰესმა დაწერა: ”ეს კლასიფიკაცია ჯერ კიდევ ძალიან შორს არის ბუნებრივისგან, მაგრამ ის მაინც აკავშირებს ელემენტებს და ჯგუფებს, რომლებიც ძალიან ჰგავს ერთმანეთს და ჩვენი ინფორმაციის გაფართოებით შეიძლება მისი გაუმჯობესება.”

ქიმიური ელემენტების სისტემის აგების წარუმატებელი მცდელობები მათ ატომურ წონაზე დაყრდნობით გაკეთდა ჯერ კიდევ კარლსრუეს კონგრესამდე, ორივე ბრიტანელების მიერ: 1853 წელს გლადსტონმა, 1857 წელს ოდლინგმა.

კლასიფიკაციის ერთ-ერთი მცდელობა განხორციელდა 1862 წელს ფრანგი ალექსანდრე ემილ ბეგი დე შანკურტუას მიერ. . მან წარმოადგინა ელემენტების სისტემა სპირალური ხაზის სახით ცილინდრის ზედაპირზე. თითოეულ შემობრუნებაზე არის 16 ელემენტი. მსგავსი ელემენტები განლაგებული იყო ერთმანეთის ქვემოთ ცილინდრის გენერატრიქსზე. გზავნილის გამოქვეყნებისას მეცნიერს არ ახლდა მის მიერ აგებული გრაფიკი და არცერთმა მეცნიერმა ყურადღება არ მიაქცია დე შანკურტუას ნაშრომს.

ბრინჯი. 6. დე შანკურტუას „ტელურუმის ხრახნი“.

უფრო წარმატებული იყო გერმანელი ქიმიკოსი იულიუს ლოთარ მაიერი. 1864 წელს მან შესთავაზა ცხრილი, რომელშიც ყველა ცნობილი ქიმიური ელემენტი იყოფა ექვს ჯგუფად, მათი ვალენტობის მიხედვით. გარეგნულად, მაიერის ცხრილი ოდნავ წააგავდა მომავალ პერიოდულ ცხრილს. მან მიიჩნია ელემენტის წონით დაკავებული მოცულობები რიცხობრივად მათი ატომური წონის ტოლფასი. აღმოჩნდა, რომ ნებისმიერი ელემენტის ყოველი ასეთი წონის რაოდენობა შეიცავს ატომების ერთსა და იმავე რაოდენობას. ეს ნიშნავს, რომ ამ ელემენტების სხვადასხვა ატომების განხილული მოცულობების თანაფარდობა. ამიტომ ელემენტის ამ მახასიათებელს ე.წ ატომური მოცულობა.

გრაფიკულად, ელემენტების ატომური მოცულობების დამოკიდებულება მათ ატომურ წონაზე გამოიხატება ტალღების სერიაში, რომლებიც მკვეთრი მწვერვალებით იზრდება ტუტე ლითონების (ნატრიუმი, კალიუმი, ცეზიუმი) შესაბამის წერტილებში. თითოეული დაღმართი და მწვერვალზე აწევა შეესაბამება პერიოდს ელემენტების ცხრილში. ყოველ პერიოდში, ზოგიერთი ფიზიკური მახასიათებლის მნიშვნელობები, გარდა ატომური მოცულობისა, ასევე ბუნებრივად ჯერ მცირდება და შემდეგ იზრდება.

ბრინჯი. 7. ატომური მოცულობების დამოკიდებულება ელემენტების ატომურ მასებზე, მიხედვით

ლ.მეიერი.

წყალბადი, ყველაზე დაბალი ატომური წონის ელემენტი, პირველი იყო ელემენტთა სიაში. იმ დროს ზოგადად მიღებული იყო, რომ 101-ე პერიოდი მოიცავდა ერთ ელემენტს. მეიერის სქემის მე-2 და მე-3 პერიოდები შვიდ ელემენტს შეიცავდა. ამ პერიოდებმა გაიმეორა ნიულენდის ოქტავები. თუმცა, მომდევნო ორ პერიოდში ელემენტების რაოდენობამ შვიდს გადააჭარბა. ამრიგად, მაიერმა აჩვენა, თუ სად ცდებოდა ნიულენდი. ოქტავების კანონის მკაცრად დაცვა შეუძლებელია ელემენტების მთელი სიისთვის; ბოლო პერიოდები პირველზე გრძელი უნდა ყოფილიყო.

1860 წლის შემდეგ, ამ ტიპის პირველი მცდელობა სხვა ინგლისელმა ქიმიკოსმა, ჯონ ალექსანდრ რეინა ნიულენდსმა გააკეთა. ერთმანეთის მიყოლებით ადგენდა ცხრილებს, რომლებშიც ცდილობდა თავისი იდეის რეალიზებას. ბოლო ცხრილი 1865 წლით თარიღდება. მეცნიერი თვლიდა, რომ სამყაროში ყველაფერი ექვემდებარება ზოგად ჰარმონიას. იგივე უნდა იყოს ქიმიაშიც და მუსიკაშიც. აგებული მზარდი თანმიმდევრობით, ელემენტების ატომური წონა იყოფა ოქტავად - რვა ვერტიკალურ მწკრივად, თითოეულში შვიდი ელემენტი. მართლაც, დაკავშირებული ქიმიური თვისებების მქონე მრავალი ელემენტი ერთ ჰორიზონტალურ ხაზში აღმოჩნდა: პირველში - ჰალოგენები, მეორეში - ტუტე ლითონები და ა.შ. მაგრამ, სამწუხაროდ, საკმაოდ ბევრი უცხო ადამიანი შევიდა რიგებში და ამან გააფუჭა მთელი სურათი. ჰალოგენებს შორის, მაგალითად, იყო კობალტი ნიკელთან და სამი პლატინოიდით. დედამიწის ტუტე მინერალებს შორისაა ვანადიუმი და ტყვია. ნახშირბადის ოჯახი მოიცავს ვოლფრამი და ვერცხლისწყალი. იმისთვის, რომ როგორმე გაეერთიანებინა დაკავშირებული ელემენტები, ნიულენდს რვა შემთხვევაში უნდა შეეშალა ელემენტების ატომური წონის რიგითობა. გარდა ამისა, შვიდი ელემენტისგან შემდგარი რვა ჯგუფის შესაქმნელად საჭიროა 56 ელემენტი, მაგრამ 62 ცნობილი იყო და ზოგან მან ერთი ელემენტი ერთდროულად ორით შეცვალა. შედეგი იყო სრული თვითნებობა. როცა ნიულენდსმა თავისი "ოქტავების კანონი" ლონდონის ქიმიური საზოგადოების შეხვედრაზე, ერთ-ერთმა დამსწრემ სარკასტულად შენიშნა: არ ცდილობდა პატივცემული მომხსენებელი ელემენტების უბრალოდ ანბანურად დალაგებას და რაიმე სახის ნიმუშის აღმოჩენას?

ყველა ეს კლასიფიკაცია არ შეიცავდა მთავარს: ისინი არ ასახავდნენ ელემენტების თვისებების ცვლილების ზოგად, ფუნდამენტურ ნიმუშს. მათ თავიანთ სამყაროში მხოლოდ წესრიგის სახე შექმნეს.

მენდელეევის წინამორბედებმა, რომლებმაც შენიშნეს ქიმიური ელემენტების სამყაროში დიდი ნიმუშის განსაკუთრებული გამოვლინებები, სხვადასხვა მიზეზის გამო ვერ შეძლეს დიდ განზოგადებამდე ამოსვლა და მსოფლიოში ფუნდამენტური კანონის არსებობა. მენდელეევმა ბევრი რამ არ იცოდა მისი წინამორბედების მცდელობების შესახებ, მოაწყონ ქიმიური ელემენტები ატომური მასების გაზრდის მიზნით და ამ შემთხვევაში წარმოშობილი ინციდენტების შესახებ. მაგალითად, მას თითქმის არ ჰქონდა ინფორმაცია ჩანკურტუას, ნიულანდისა და მაიერის შემოქმედების შესახებ.

ნიულენდსისგან განსხვავებით, მენდელეევი უმთავრესად მიიჩნევდა არა იმდენად ატომურ წონებს, რამდენადაც ქიმიურ თვისებებს, ქიმიურ ინდივიდუალობას. ის მუდმივად ფიქრობდა ამაზე. ნივთიერება... წონა... სუბსტანცია... წონა... გამოსავალი არ მოვიდა.

შემდეგ კი დიმიტრი ივანოვიჩი მძიმე დროში აღმოჩნდა. და ძალიან ცუდად გამოვიდა: არა იმდენად "ახლა ან არასდროს", არამედ დღეს, ან ეს საკითხი კვლავ გადაიდო რამდენიმე კვირით.

დიდი ხნის წინ მან თავისუფალ ეკონომიკურ საზოგადოებას დაჰპირდა, რომ თებერვალში წასულიყო ტვერის პროვინციაში, შეისწავლოს იქ ყველის ქარხნები და წარმოადგინოს თავისი მოსაზრებები ამ საკითხის თანამედროვედ ჩამოყალიბებაზე. მოგზაურობისთვის უნივერსიტეტის ხელმძღვანელობის ნებართვა უკვე მოითხოვეს. და "შვებულების მოწმობა" - მაშინდელი მოგზაურობის მოწმობა - უკვე შესწორებული იყო. და თავისუფალი ეკონომიკური საზოგადოების მდივნის ხოდნევისგან ბოლო გამყოფი წერილი მიღებულია. და სხვა აღარაფერი დარჩა, გარდა დანიშნულ მოგზაურობისა. მატარებელი, რომლითაც ის ტვერში უნდა წასულიყო, მოსკოვსკის სადგურიდან 17 თებერვალს, საღამოს გაემგზავრა.

”დილით, ჯერ კიდევ საწოლში, ის ყოველთვის სვამდა ჭიქა თბილ რძეს... ადგა და დაიბანა, მაშინვე თავის კაბინეტში წავიდა და იქ დალია ერთი, ორი, ზოგჯერ სამი დიდი, კათხის ფორმის ჭიქა. ძლიერი, არც თუ ისე ტკბილი ჩაი“. (მისი დისშვილის ნ.ია. კაპუსტინა-გუბკინას მოგონებებიდან).

ჭიქის კვალი, რომელიც დაცულია ხოდნევის 17 თებერვლით დათარიღებულ ნოტაზე, მიუთითებს იმაზე, რომ იგი დილით ადრე, საუზმის წინ მიიღეს, სავარაუდოდ, მესინჯერმა მოიტანა. და ეს, თავის მხრივ, მიუთითებს იმაზე, რომ ელემენტების სისტემის აზრმა არ დატოვა დიმიტრი ივანოვიჩს არც დღე და არც ღამე: თასის ანაბეჭდის გვერდით, ფოთოლი ინახავს უხილავი აზროვნების პროცესის ხილულ კვალს, რამაც გამოიწვია დიდი სამეცნიერო აღმოჩენა. . მეცნიერების ისტორიაში ეს იშვიათი შემთხვევაა, თუ არა ერთადერთი.

ფიზიკური მტკიცებულებებით თუ ვიმსჯელებთ, ასეც მოხდა. დაასრულა ფინჯანი და დადო პირველ ადგილზე, სადაც წააწყდა - ხოდნევის წერილზე, მაშინვე აიღო კალამი და პირველ ფურცელზე, რომელიც წააწყდა, იმავე წერილზე ხოდნევის წერილზე, ჩაწერა აზრი, რომელიც გაბრწყინდა. მისი თავი. ფურცელზე ერთი მეორის ქვეშ მოჩანდა ქლორისა და კალიუმის სიმბოლოები... მერე ნატრიუმი და ბორი, მერე ლითიუმი, ბარიუმი, წყალბადი... კალამი დატრიალდა, ისევე როგორც ფიქრი. და ბოლოს, მან აიღო ცარიელი ქაღალდის ჩვეულებრივი ოქტამი - ეს ქაღალდი ასევე შემონახულია - და მასზე, ერთი მეორის ქვეშ, კლების თანმიმდევრობით დახაზა სიმბოლოების რიგები და ატომური წონა: ზევით არის ტუტე მიწები, ქვემოთ. ეს არის ჰალოგენები, მათ ქვემოთ არის ჟანგბადის ჯგუფი, ქვემოთ არის აზოტის ჯგუფი, ქვემოთ არის ჯგუფის ნახშირბადი და ა.შ. თვალისთვის ცხადი იყო, რამდენად ახლოს იყო განსხვავებები მეზობელი რიგის ელემენტების ატომურ წონაში. მენდელეევს მაშინ არ შეეძლო სცოდნოდა, რომ აშკარაა „გაურკვეველი ზონა“ შორის არალითონებიდა ლითონებიშეიცავს ელემენტებს - კეთილშობილი გაზები, რომლის აღმოჩენაც შემდგომში მნიშვნელოვნად შეცვლის პერიოდულ ცხრილს.

ჩქარობდა, ასე რომ, დროდადრო უშვებდა შეცდომებს და შეცდომებს. გოგირდს მიენიჭა ატომური წონა 36-ისა, ნაცვლად 32-ისა. გამოკლებით 65 (თუთიის ატომური წონა) 39 (კალიუმის ატომური წონა), მან მიიღო 27. მაგრამ ეს არ არის წვრილმანი მნიშვნელობა! მას ინტუიციის მაღალი ტალღა ატარებდა.

მას სჯეროდა ინტუიციის. მე მას საკმაოდ შეგნებულად ვიყენებდი ჩემს ცხოვრებაში სხვადასხვა სიტუაციებში. მენდელეევის ცოლი ანა ივანოვნა წერდა: Თუ ის

რაღაც რთული, მნიშვნელოვანი ცხოვრებისეული საკითხი უნდა გადაეწყვიტა, სწრაფად შევიდა თავისი მსუბუქი სიარულით, თქვა რაშიც იყო საქმე და პირველი შთაბეჭდილებიდან გამომდინარე მთხოვა ჩემი აზრი მეთქვა. "უბრალოდ არ იფიქრო, უბრალოდ არ იფიქრო", - გაიმეორა მან. მე ველაპარაკე და ეს იყო გადაწყვეტილება“.

თუმცა, არაფერი მუშაობდა. ჩანაწერი ფურცელი ისევ რებუსად იქცა. და დრო გავიდა, საღამოს სადგურზე უნდა წავსულიყავით. მან უკვე იგრძნო და იგრძნო მთავარი. მაგრამ ამ გრძნობას აუცილებლად უნდა მიეცა მკაფიო ლოგიკური ფორმა. თქვენ წარმოიდგინეთ, როგორ შემოვარდა სასოწარკვეთილმა ან გაბრაზებულმა ოფისში, ათვალიერებდა ყველაფერს, რაც მასში იყო, ეძებდა გზას, რომ სწრაფად მოეხდინა სისტემა. დაბოლოს, მან აიღო ბარათების დასტა, გახსნა თავისი "საფუძვლები" მარჯვენა გვერდზე - სადაც იყო მარტივი სხეულების სია - და დაიწყო ბარათების უპრეცედენტო დაფის გაკეთება. ქიმიური ბანქოს გემბანის შედგენის შემდეგ, მან დაიწყო უპრეცედენტო სოლიტერის თამაში. Solitaire აშკარად გამოწვევა იყო! პირველი ექვსი რიგები ყოველგვარი სკანდალის გარეშე გავიდა. მაგრამ შემდეგ ყველაფერი დაიწყო.

ისევ და ისევ დიმიტრი ივანოვიჩმა აიტაცა კალამი და თავისი სწრაფი ხელწერით ფურცელზე ციფრების სვეტებს აწერდა. და ისევ გაოგნებულმა მიატოვა ეს აქტივობა და ისე დაიწყო სიგარეტის ტრიალი და კვნეტა, რომ თავი სრულიად დაბინდული გახდა. ბოლოს თვალები დაუწყო, დივანზე დაწვა და ღრმად ჩაეძინა. ეს მისთვის უჩვეულო არ იყო. ამჯერად მას დიდხანს არ ეძინა – შეიძლება რამდენიმე საათი, მაგრამ შეიძლება რამდენიმე წუთი. ამის შესახებ ზუსტი ინფორმაცია არ არსებობს. გამოფხიზლდა იქიდან, რომ სიზმარში ნახა თავისი სოლიტერი თამაში და არა იმ სახით, როგორშიც ის მაგიდაზე დატოვა, არამედ სხვა, უფრო ჰარმონიულ და ლოგიკურში. და მაშინვე წამოხტა ფეხზე და დაიწყო ახალი მაგიდის აწყობა ფურცელზე.

მისი პირველი განსხვავება წინა ვერსიისგან ის იყო, რომ ელემენტები ახლა განლაგებული იყო არა შემცირების, არამედ ატომური წონის გაზრდის მიზნით. მეორე ის არის, რომ ცხრილის შიგნით ცარიელი ადგილები სავსე იყო კითხვის ნიშნებით და ატომური წონებით.

ბრინჯი. 8. უხეში ჩანახატი შედგენილი დ.ი.მენდელეევის მიერ პერიოდული კანონის აღმოჩენის დროს (ქიმიური სოლიტერის თამაშის დროს). 17 თებერვალი (1 მარტი), 1869 წ.

დიდი ხნის განმავლობაში, დიმიტრი ივანოვიჩის ამბავი, რომ მან სიზმარში ნახა თავისი მაგიდა, განიხილებოდა, როგორც ანეგდოტი. სიზმარში რაიმე რაციონალურის პოვნა ცრურწმენად ითვლებოდა. დღესდღეობით მეცნიერება აღარ აყენებს ბრმა ბარიერს ცნობიერსა და ქვეცნობიერში მიმდინარე პროცესებს შორის. და ის ვერაფერს ზებუნებრივს ხედავს იმაში, რომ სურათი, რომელიც არ წარმოიშვა ცნობიერი განხილვის პროცესში, დასრულებული სახით წარმოიშვა არაცნობიერი პროცესის შედეგად.

მენდელეევი, დარწმუნებული იყო ობიექტური კანონის არსებობაში, რომელსაც ემორჩილება სხვადასხვა თვისებების მქონე ყველა ელემენტი, ფუნდამენტურად განსხვავებულ გზას გაჰყვა.

როგორც სპონტანური მატერიალისტი, ის ეძებდა რაღაც მატერიალურს, როგორც ელემენტების მახასიათებელს, რაც ასახავდა მათ თვისებებს. მათი წევრები.

ჰალოგენების ჯგუფის (F = 19, Cl = 35,5, Br = 80, J = 127) ჩაწერით ტუტე ლითონების ჯგუფში (Li = 7, Na = 23, K = 39, Rb = 85, Cs = 133) მენდელეევმა დაადგინა, რომ ამ ბუნებრივი ჯგუფების წევრები ქმნიან ელემენტების საერთო რეგულარულ სერიას; უფრო მეტიც, ელემენტების ქიმიური თვისებები, რომლებიც ქმნიან ასეთ სერიას, პერიოდულად მეორდება. იმ დროისთვის ცნობილი 63 ელემენტის მოთავსება ჯამში ატომური წონის მნიშვნელობის მიხედვით "პერიოდული ცხრილი" მენდელეევმა აღმოაჩინა, რომ ადრე ჩამოყალიბებული ბუნებრივი ჯგუფები ორგანულად შევიდნენ ამ სისტემაში და დაკარგეს წინა ხელოვნური განხეთქილება. მოგვიანებით მენდელეევმა თავის მიერ აღმოჩენილი პერიოდული კანონი შემდეგნაირად ჩამოაყალიბა: მარტივი სხეულების თვისებები, ისევე როგორც ელემენტების ნაერთების ფორმები და თვისებები, პერიოდულად არის დამოკიდებული ელემენტების ატომური წონის მნიშვნელობებზე.

მენდელეევმა გამოაქვეყნა ქიმიური ელემენტების ცხრილის პირველი ვერსია, რომელიც გამოხატავს პერიოდულ კანონს ცალკე ფურცლის სახით, სახელწოდებით "ექსპერიმენტი ელემენტების სისტემაზე, მათი ატომური წონისა და ქიმიური მსგავსების საფუძველზე" და გაგზავნა ეს ბროშურა 1869 წლის მარტში. ბევრ რუს და უცხოელ ქიმიკოსს.

ბრინჯი. 9. „ელემენტების სისტემის გამოცდილება მათი წონისა და ქიმიური მსგავსების საფუძველზე“.

პირველი ცხრილი ჯერ კიდევ ძალიან არასრულყოფილია, ის შორს არის პერიოდული ცხრილის თანამედროვე ფორმისგან. მაგრამ ეს ცხრილი აღმოჩნდა მენდელეევის მიერ აღმოჩენილი ნიმუშის პირველი გრაფიკული ილუსტრაცია: „ატომური წონის მიხედვით მოწყობილი ელემენტები წარმოადგენენ თვისებების მკაფიო პერიოდულობას“ (მენდელეევის „თვისებების მიმართება ელემენტების ატომურ წონასთან“). ეს სტატია იყო მეცნიერის აზრების შედეგი "სისტემის გამოცდილებაზე..." მუშაობისას. მენდელეევის მიერ აღმოჩენილი ურთიერთობის შესახებ მოხსენება ელემენტების თვისებებსა და მათ ატომურ წონას შორის გაკეთდა 1869 წლის 6 მარტს (18 მარტს) რუსეთის ქიმიური საზოგადოების სხდომაზე. მენდელეევი ამ შეხვედრაზე არ იმყოფებოდა. არყოფნის ავტორის ნაცვლად, მისი მოხსენება წაიკითხა ქიმიკოსმა N.A. Menshutkin-მა. 6 მარტის შეხვედრის შესახებ მშრალი ჩანაწერი გამოჩნდა რუსეთის ქიმიური საზოგადოების ოქმში: „ნ. მენშუტკინი დ. მენდელეევის სახელით იუწყება „ელემენტების სისტემის გამოცდილება, რომელიც დაფუძნებულია მათ ატომურ წონაზე და ქიმიურ მსგავსებაზე“. დ.მენდელეევის არყოფნის გამო ამ საკითხის განხილვა მომდევნო შეხვედრამდე გადაიდო“. ნ.მენშუტკინის გამოსვლა გამოქვეყნდა ჟურნალში რუსეთის ქიმიური საზოგადოების ჟურნალში ("თვისებების ურთიერთობა ელემენტების ატომურ წონასთან"). 1871 წლის ზაფხულში მენდელეევმა თავის ნაშრომში შეაჯამა თავისი მრავალი კვლევა, რომელიც დაკავშირებულია პერიოდული სამართლის დამკვიდრებასთან. "ქიმიური ელემენტების პერიოდული მოქმედება" . კლასიკურ ნაშრომში "ქიმიის საფუძვლები", რომელმაც მენდელეევის სიცოცხლეში გაიარა 8 გამოცემა რუსულ ენაზე და რამდენიმე გამოცემა უცხო ენებზე, მენდელეევმა პირველად წარადგინა არაორგანული ქიმია პერიოდული კანონის საფუძველზე.

ელემენტების პერიოდული სისტემის აგებისას მენდელეევმა გადალახა დიდი სირთულეები, რადგან ბევრი ელემენტი ჯერ კიდევ არ იყო აღმოჩენილი და იმ დროისთვის ცნობილი 63 ელემენტიდან ცხრას არასწორად ჰქონდა განსაზღვრული ატომური წონა. ცხრილის შექმნისას მენდელეევმა შეასწორა ბერილიუმის ატომური წონა, მოათავსა ბერილიუმი არა იმავე ჯგუფში ალუმინისთან, როგორც ამას ჩვეულებრივ აკეთებდნენ ქიმიკოსები, არამედ იმავე ჯგუფში მაგნიუმთან ერთად. 1870-71 წლებში მენდელეევმა შეცვალა ინდიუმის, ურანის, თორიუმის, ცერიუმის და სხვა ელემენტების ატომური წონის მნიშვნელობები მათი თვისებებით და განსაზღვრული ადგილით პერიოდულ ცხრილში. პერიოდული კანონის საფუძველზე, მან მოათავსა თელურიუმი იოდის წინ და კობალტი ნიკელის წინ, ასე რომ, ტელურუმი იმავე სვეტში იქნებოდა ელემენტებთან, რომელთა ვალენტობაა 2, ხოლო იოდი იმავე სვეტში იქნებოდა ელემენტებთან, რომელთა ვალენტობაა 1. , თუმცა ამ ელემენტების ატომური წონა საპირისპირო მდებარეობას მოითხოვდა.

მენდელეევმა დაინახა სამი გარემოება, რამაც, მისი აზრით, ხელი შეუწყო პერიოდული კანონის აღმოჩენას:

პირველ რიგში, ქიმიური ელემენტების უმეტესობის ატომური წონა მეტ-ნაკლებად ზუსტად იყო განსაზღვრული;

მეორეც, გაჩნდა მკაფიო კონცეფცია მსგავსი ქიმიური თვისებების მქონე ელემენტების ჯგუფებზე (ბუნებრივი ჯგუფები);

მესამე, 1869 წლისთვის შეისწავლეს მრავალი იშვიათი ელემენტის ქიმია, რომელთა ცოდნის გარეშე ძნელი იქნებოდა რაიმე განზოგადებამდე მისვლა.

საბოლოოდ, კანონის აღმოჩენისკენ გადამწყვეტი ნაბიჯი იყო ის, რომ მენდელეევმა შეადარა ყველა ელემენტი მათი ატომური წონის მიხედვით. მენდელეევის წინამორბედებმა ერთმანეთის მსგავსი ელემენტები შეადარეს. ანუ ბუნებრივი ჯგუფების ელემენტები. აღმოჩნდა, რომ ეს ჯგუფები ერთმანეთთან არ იყვნენ დაკავშირებული. მენდელეევმა ლოგიკურად გააერთიანა ისინი თავისი ცხრილის სტრუქტურაში.

თუმცა, ქიმიკოსების უზარმაზარი და ფრთხილი მუშაობის შემდეგაც კი, ატომური წონის გამოსწორების მიზნით, პერიოდული ცხრილის ოთხ ადგილას ელემენტები "არღვევენ" ატომური წონის გაზრდის მოწყობის მკაცრ წესრიგს. ეს არის ელემენტების წყვილი:

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).

დ.ი.მენდელეევის დროს ასეთი გადახრები პერიოდული ცხრილის ნაკლოვანებად ითვლებოდა. ატომური სტრუქტურის თეორიამ ყველაფერი თავის ადგილზე დააყენა: ელემენტები განლაგებულია აბსოლუტურად სწორად - მათი ბირთვების მუხტების შესაბამისად. მაშინ როგორ შეგვიძლია ავხსნათ, რომ არგონის ატომური წონა კალიუმის ატომურ წონაზე მეტია?

ნებისმიერი ელემენტის ატომური წონა უდრის მისი ყველა იზოტოპის საშუალო ატომურ წონას, ბუნებაში მათი სიმრავლის გათვალისწინებით. შემთხვევით, არგონის ატომური წონა განისაზღვრება "უმძიმესი" იზოტოპით (ის ბუნებაში უფრო დიდი რაოდენობით გვხვდება). კალიუმში, პირიქით, ჭარბობს მისი „მსუბუქი“ იზოტოპი (ანუ იზოტოპი უფრო დაბალი მასის რაოდენობით).

მენდელეევი ახასიათებდა შემოქმედებითი პროცესის მიმდინარეობას, რომელიც წარმოადგენს პერიოდული კანონის აღმოჩენას: „... უნებურად გაჩნდა აზრი, რომ უნდა არსებობდეს კავშირი მასასა და ქიმიურ თვისებებს შორის. და ვინაიდან ნივთიერების მასა, თუმცა არა აბსოლუტური, არამედ მხოლოდ ფარდობითი, აუცილებელია მოძებნოთ ფუნქციური შესაბამისობა ელემენტების ინდივიდუალურ თვისებებსა და მათ ატომურ წონას შორის. თქვენ ვერაფერს ეძებთ, თუნდაც სოკოს ან რაიმე სახის დამოკიდებულებას, გარდა ყურებისა და მცდელობისა. ამიტომ დავიწყე ცალკე ბარათებზე ელემენტების ატომური წონით და ფუნდამენტური თვისებების, მსგავსი ელემენტების და მსგავსი ატომური წონების არჩევა, რამაც სწრაფად მიგვიყვანა დასკვნამდე, რომ ელემენტების თვისებები პერიოდულად არის დამოკიდებული მათ ატომურ წონაზე, და ეჭვი მეპარება ბევრ ბუნდოვანებაში. , ერთი წუთითაც არ შემპარვია ეჭვი გამოტანილი დასკვნის ზოგადობაში, რადგან შეუძლებელი იყო უბედური შემთხვევის აღიარება“.

პერიოდული კანონის ფუნდამენტური მნიშვნელობა და სიახლე იყო შემდეგი:

1. დამყარდა კავშირი თვისებებში განსხვავებულ ელემენტებს შორის. ეს კავშირი მდგომარეობს იმაში, რომ ელემენტების თვისებები იცვლება შეუფერხებლად და დაახლოებით თანაბრად, როდესაც იზრდება მათი ატომური წონა, და შემდეგ ეს ცვლილებები მეორდება პერიოდულად.

2. იმ შემთხვევებში, როდესაც ჩანდა, რომ ელემენტების თვისებების ცვლილებების თანმიმდევრობით რაიმე ბმული აკლდა, პერიოდულ ცხრილში მოყვანილი იყო GAPS, რომელიც ჯერ კიდევ არ იყო აღმოჩენილი ელემენტებით.

ბრინჯი. 10. დ.ი.მენდელეევის პერიოდული სისტემის პირველი ხუთი პერიოდი. კეთილშობილი აირები ჯერ არ არის აღმოჩენილი, ამიტომ ისინი არ არის ნაჩვენები ცხრილში. ცხრილის შექმნის დროს კიდევ 4 უცნობი ელემენტი მონიშნულია კითხვის ნიშნებით. სამი მათგანის თვისებები მაღალი სიზუსტით იწინასწარმეტყველა დ.ი. მენდელეევმა (დ.ი. მენდელეევის დროინდელი პერიოდული ცხრილის ნაწილი ჩვენთვის უფრო ნაცნობი ფორმით).

პრინციპი, რომელიც დ.ი. მენდელეევმა გამოიყენა ჯერ კიდევ უცნობი ელემენტების თვისებების პროგნოზირებისთვის, გამოსახულია ნახაზზე 11.

პერიოდულობის კანონზე დაყრდნობით და დიალექტიკის კანონის პრაქტიკულად გამოყენებით რაოდენობრივი ცვლილებების ხარისხობრივში გადასვლის შესახებ, მენდელეევმა უკვე 1869 წელს მიუთითა ოთხი ელემენტის არსებობაზე, რომლებიც ჯერ კიდევ არ იყო აღმოჩენილი. პირველად ქიმიის ისტორიაში იწინასწარმეტყველეს ახალი ელემენტების არსებობა და დაახლოებით განისაზღვრა მათი ატომური წონა. 1870 წლის ბოლოს მენდელეევმა, თავის სისტემაზე დაყრდნობით, აღწერა III ჯგუფის ჯერ კიდევ ამოუცნობი ელემენტის თვისებები და მას "ეკა-ალუმინი" უწოდა. მეცნიერმა ასევე ვარაუდობს, რომ ახალი ელემენტის აღმოჩენა იქნება სპექტრული ანალიზის გამოყენებით. მართლაც, 1875 წელს ფრანგმა ქიმიკოსმა P.E. Lecoq de Boisbaudran-მა, თუთიის ნაზავი სპექტროსკოპით შეისწავლა, აღმოაჩინა მასში მენდელეევის ეკა-ალუმინი. ელემენტის მოსალოდნელი თვისებების ზუსტი დამთხვევა ექსპერიმენტულად განსაზღვრულ თვისებებთან იყო პირველი ტრიუმფი და პერიოდული კანონის პროგნოზირების უნარის ბრწყინვალე დადასტურება. მენდელეევის მიერ ნაწინასწარმეტყველები "ეკა-ალუმინის" თვისებები და ბოისბაუდრანის მიერ აღმოჩენილი გალიუმის თვისებები მოცემულია ცხრილში 1.

იწინასწარმეტყველა D.I. მენდელეევი

დააინსტალირა ლეკოკ დე ბოისბოდრანი (1875)

ეკაალუმინი ეა ატომური წონა დაახლოებით 68 მარტივი სხეული, უნდა იყოს დაბალი წვადი სიმკვრივე უახლოვდება 5.9-ს ატომური მოცულობა 11,5 არ უნდა იჟანგება ჰაერში წყალი უნდა დაიშალოს წითელ სიცხეში ნაერთების ფორმულები: EaCl3, Ea2O3, Ea2(SO4)3 უნდა ჩამოყალიბდეს ალუმი Ea2(SO4)3 * M2SO4 * 24H2O, მაგრამ უფრო რთული ვიდრე ალუმინი ოქსიდი Ea2O3 ადვილად უნდა შემცირდეს და წარმოქმნას მეტალი უფრო აქროლად ვიდრე ალუმინი და, შესაბამისად, მოსალოდნელია მისი აღმოჩენა EaCl3 - არასტაბილური სპექტრული ანალიზით.

ატომური წონა დაახლოებით 69,72 სუფთა გალიუმის დნობის წერტილი 30 გრადუსია მყარი გალიუმის სიმკვრივეა 5,904, ხოლო თხევადი გალიუმი 6,095 ატომური მოცულობა 11.7 ოდნავ იჟანგება მხოლოდ წითელ სიცხეზე ანადგურებს წყალს მაღალ ტემპერატურაზე რთული ფორმულები: GaСl3, Ga2О3, Ga2(SO4)3 აყალიბებს ალუმს NH4Ga(SO4)2 * 12H2O გალიუმი მცირდება მისი ოქსიდიდან წყალბადის ნაკადში კალცინაციით; აღმოჩენილია სპექტრალური ანალიზის გამოყენებით GaCl3-ის დუღილის წერტილი 215-220 გრადუსი C

1879 წელს შვედმა ქიმიკოსმა ლ.ნილსონმა აღმოაჩინა ელემენტი სკანდიუმი, რომელიც სრულად შეესაბამება მენდელეევის მიერ აღწერილ ეკაბორონს; 1886 წელს გერმანელმა ქიმიკოსმა კ. ვინკლერმა აღმოაჩინა ელემენტი გერმანიუმი, ეკასილიკონის შესაბამისი; 1898 წელს ფრანგმა ქიმიკოსებმა პიერ კიურიმ და მარი სკლოდოვსკა კურიმ აღმოაჩინეს პოლონიუმი და რადიუმი. მენდელეევი თვლიდა ვინკლერს, ლეკოკ დე ბოისბოდრანს და ნილსონს „პერიოდიული კანონის გამაძლიერებლებად“.

ახდა მენდელეევის პროგნოზებიც: აღმოაჩინეს ტრიმარგანუმი - თანამედროვე რენიუმი, დიცეზიუმი - ფრანციუმი და ა.შ.

ამის შემდეგ, მსოფლიოს მეცნიერებისთვის ცხადი გახდა, რომ დ.ი. მენდელეევის პერიოდული ცხრილი არა მხოლოდ ახორციელებს ელემენტების სისტემატიზაციას, არამედ არის ბუნების ფუნდამენტური კანონის - პერიოდული კანონის გრაფიკული გამოხატულება.

ამ კანონს აქვს პროგნოზირების ძალა. ამან შესაძლებელი გახადა ახალი, ჯერ არ აღმოჩენილი ელემენტების მიზნობრივი ძიება. მრავალი ელემენტის ატომური წონა, რომელიც ადრე იყო არასაკმარისად ზუსტად განსაზღვრული, ექვემდებარებოდა შემოწმებას და დაზუსტებას ზუსტად იმიტომ, რომ მათი მცდარი მნიშვნელობები ეწინააღმდეგებოდა პერიოდულ კანონს.

ერთ დროს დ.ი. მენდელეევმა იმედგაცრუებით აღნიშნა: ”...ჩვენ არ ვიცით პერიოდულობის მიზეზები”. მან არ იცოცხლა ამ საიდუმლოს ამოსახსნელად.

ატომების რთული სტრუქტურის სასარგებლოდ ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი არგუმენტი იყო დ.ი.მენდელეევის პერიოდული კანონის აღმოჩენა:

მარტივი ნივთიერებების თვისებები, ისევე როგორც ნაერთების თვისებები და ფორმები, პერიოდულად დამოკიდებულია ქიმიური ელემენტების ატომურ მასებზე.

როდესაც დადასტურდა, რომ სისტემის ელემენტის რიგითი ნომერი რიცხობრივად უდრის მისი ატომის ბირთვის მუხტს, ცხადი გახდა პერიოდული კანონის ფიზიკური არსი.

მაგრამ რატომ იცვლება ქიმიური ელემენტების თვისებები პერიოდულად ბირთვული მუხტის მატებასთან ერთად? რატომ არის ელემენტების სისტემა აგებული ასე და არა სხვაგვარად და რატომ შეიცავს მისი პერიოდები ელემენტების მკაცრად განსაზღვრულ რაოდენობას? ამ ყველაზე მნიშვნელოვან კითხვებზე პასუხი არ იყო.

ლოგიკურმა მსჯელობამ იწინასწარმეტყველა, რომ თუ არსებობს კავშირი ატომებისგან შემდგარ ქიმიურ ელემენტებს შორის, მაშინ ატომებს აქვთ რაღაც საერთო და, შესაბამისად, მათ უნდა ჰქონდეთ რთული სტრუქტურა.

ელემენტების პერიოდული სისტემის საიდუმლო მთლიანად ამოიხსნა, როდესაც შესაძლებელი გახდა ატომის რთული სტრუქტურის, მისი გარე ელექტრონული გარსების სტრუქტურის და დადებითად დამუხტული ბირთვის გარშემო ელექტრონების მოძრაობის კანონების გაგება, რომელშიც თითქმის მთელი მასა. ატომის კონცენტრირებულია.

ნივთიერების ყველა ქიმიური და ფიზიკური თვისება განისაზღვრება მისი ატომების სტრუქტურით. მენდელეევის მიერ აღმოჩენილი პერიოდული კანონი ბუნების უნივერსალური კანონია, რადგან ის ემყარება ატომური სტრუქტურის კანონს.

ატომის თანამედროვე დოქტრინის ფუძემდებელია ინგლისელი ფიზიკოსი რეზერფორდი, რომელმაც დამაჯერებლად აჩვენა, რომ ატომის თითქმის მთელი მასა და დადებითად დამუხტული მატერია კონცენტრირებულია მისი მოცულობის მცირე ნაწილში. მან ატომის ამ ნაწილს უწოდა ბირთვი. ბირთვის დადებითი მუხტი კომპენსირდება მის გარშემო მოძრავი ელექტრონებით. ამ ატომურ მოდელში ელექტრონები ჰგავს მზის სისტემის პლანეტებს, რის გამოც მიიღო სახელი პლანეტარული. შემდგომში რეზერფორდმა შეძლო ექსპერიმენტული მონაცემების გამოყენება ბირთვული მუხტების გამოსათვლელად. ისინი უდრის D.I. მენდელეევის ცხრილის ელემენტების სერიულ ნომრებს. რეზერფორდისა და მისი სტუდენტების მუშაობის შემდეგ, მენდელეევის პერიოდულმა კანონმა მიიღო უფრო ნათელი მნიშვნელობა და ოდნავ განსხვავებული ფორმულირება:

მარტივი ნივთიერებების თვისებები, ისევე როგორც ელემენტების ნაერთების თვისებები და ფორმები, პერიოდულად არის დამოკიდებული ელემენტების ატომების ბირთვის მუხტზე.

ამრიგად, პერიოდულ სისტემაში ქიმიური ელემენტის სერიულმა ნომერმა მიიღო ფიზიკური მნიშვნელობა.

1913 წელს გ.მოსელიმ შეისწავლა რიგი ქიმიური ელემენტების რენტგენის გამოსხივება რეზერფორდის ლაბორატორიაში. ამ მიზნით მან ააგო რენტგენის მილის ანოდი გარკვეული ელემენტებისგან შემდგარი მასალებისგან. აღმოჩნდა, რომ დამახასიათებელი რენტგენის გამოსხივების ტალღის სიგრძე იზრდება იმ ელემენტების სერიული რაოდენობის გაზრდით, რომლებიც ქმნიან კათოდს. გ. მოსელიმ გამოიღო განტოლება ტალღის სიგრძესა და სერიულ ნომერზე Z:

ამ მათემატიკურ გამოთქმას ახლა მოსელის კანონს უწოდებენ. ეს შესაძლებელს ხდის შესწავლილი ელემენტის სერიული ნომრის დადგენას რენტგენის გამოსხივების გაზომილი ტალღის სიგრძის საფუძველზე.

უმარტივესი ატომის ბირთვი არის წყალბადის ატომის ბირთვი. მისი მუხტი ტოლია და ელექტრონის მუხტის საპირისპირო ნიშნით, ხოლო მასა არის ყველაზე პატარა ბირთვიდან. წყალბადის ატომის ბირთვი ელემენტარულ ნაწილაკად იქნა აღიარებული და 1920 წელს რეზერფორდმა მას სახელი უწოდა. პროტონი . პროტონის მასა არის დაახლოებით ერთი ატომური მასის ერთეული.

ამასთან, ყველა ატომის მასა, წყალბადის გარდა, რიცხობრივად აღემატება ატომის ბირთვების მუხტს. რეზერფორდი უკვე ვარაუდობდა, რომ პროტონების გარდა, ბირთვები უნდა შეიცავდეს ნეიტრალურ ნაწილაკებს გარკვეული მასით. ეს ნაწილაკები აღმოაჩინეს 1932 წელს ბოტემ და ბეკერმა. ჩადვიკმა დაადგინა მათი ბუნება და დაასახელა ნეიტრონები . ნეიტრონი არის დაუმუხტი ნაწილაკი, რომლის მასა თითქმის პროტონის მასის ტოლია, ანუ ასევე 1 ა. ჭამე.

1932 წელს საბჭოთა მეცნიერმა დ.დ. ივანენკომ და გერმანელმა ფიზიკოსმა ჰაიზენბერგმა დამოუკიდებლად შეიმუშავეს ბირთვის პროტონ-ნეიტრონის თეორია, რომლის მიხედვითაც ატომების ბირთვები შედგება პროტონებისა და ნეიტრონებისგან.

განვიხილოთ ზოგიერთი ელემენტის ატომის სტრუქტურა, მაგალითად, ნატრიუმი, პროტონ-ნეიტრონის თეორიის თვალსაზრისით. ნატრიუმის ატომური რიცხვი პერიოდულ სისტემაში არის 11, მასობრივი რიცხვი 23. ატომური რიცხვის შესაბამისად, ნატრიუმის ატომის ბირთვის მუხტი არის + 11. ამრიგად, ნატრიუმის ატომს აქვს 11 ელექტრონი, მათი მუხტების ჯამი. უდრის ბირთვის დადებით მუხტს. თუ ნატრიუმის ატომი დაკარგავს ერთ ელექტრონს, მაშინ დადებითი მუხტი იქნება ერთით მეტი ელექტრონების უარყოფითი მუხტების ჯამზე (10), ნატრიუმის ატომი კი იონი გახდება 1+ მუხტით. ატომის ბირთვის მუხტი უდრის ბირთვში მდებარე 11 პროტონის მუხტების ჯამს, რომელთა მასა არის 11 ა. ე.მ. ვინაიდან ნატრიუმის მასური რიცხვია 23 ა. ე.მ., მაშინ სხვაობა 23 – 11= 12 განსაზღვრავს ნეიტრონების რაოდენობას ნატრიუმის ატომში.

პროტონები და ნეიტრონები ე.წ ნუკლეონები . ნატრიუმის ატომის ბირთვი შედგება 23 ნუკლეონისგან, რომელთაგან 11 პროტონია და 12 ნეიტრონი. ბირთვში არსებული ნუკლეონების ჯამური რაოდენობა იწერება ელემენტის სიმბოლოს ზედა მარცხენა მხარეს, ხოლო პროტონების რაოდენობა ქვედა მარცხნივ, მაგალითად, Na.

მოცემული ელემენტის ყველა ატომს აქვს იგივე ბირთვული მუხტი, ანუ ბირთვში პროტონების იგივე რაოდენობა. ელემენტების ატომების ბირთვებში ნეიტრონების რაოდენობა შეიძლება განსხვავდებოდეს. ატომებს, რომლებსაც აქვთ ერთნაირი რაოდენობის პროტონები და სხვადასხვა რაოდენობის ნეიტრონები თავიანთ ბირთვებში ეწოდება იზოტოპები .

სხვადასხვა ელემენტების ატომებს, რომელთა ბირთვები შეიცავს ნუკლეონების ერთსა და იმავე რაოდენობას, ეწოდება იზობარები .

მეცნიერება უპირველეს ყოვლისა დიდ დანიელ ფიზიკოსს ნილს ბორს ევალება ატომის სტრუქტურასა და პერიოდული ცხრილის სტრუქტურას შორის რეალური კავშირის დამყარება. მან პირველმა ახსნა ელემენტების თვისებების პერიოდული ცვლილებების ჭეშმარიტი პრინციპები. ბორმა დაიწყო რეზერფორდის ატომის მოდელის სიცოცხლისუნარიანი გახადა.

რეზერფორდის ატომის პლანეტარული მოდელი ასახავდა აშკარა ჭეშმარიტებას, რომ ატომის ძირითადი ნაწილი მოცულობის უმნიშვნელოდ მცირე ნაწილშია - ატომის ბირთვში, ხოლო ელექტრონები განაწილებულია ატომის დანარჩენ მოცულობაში. ამასთან, ელექტრონის მოძრაობის ბუნება ატომის ბირთვის გარშემო ორბიტაზე ეწინააღმდეგება ელექტრული მუხტების მოძრაობის თეორიას ელექტროდინამიკაში.

პირველ რიგში, ელექტროდინამიკის კანონების მიხედვით, ბირთვის ირგვლივ მბრუნავი ელექტრონი უნდა მოხვდეს ბირთვზე გამოსხივების შედეგად ენერგიის დაკარგვის შედეგად. მეორეც, ბირთვთან მიახლოებისას, ელექტრონის მიერ გამოსხივებული ტალღის სიგრძე მუდმივად უნდა შეიცვალოს, რაც ქმნის უწყვეტ სპექტრს. თუმცა, ატომები არ ქრება, რაც იმას ნიშნავს, რომ ელექტრონები არ ეცემა ბირთვს და ატომების ემისიის სპექტრი არ არის უწყვეტი.

თუ ლითონი გაცხელებულია აორთქლების ტემპერატურამდე, მისი ორთქლი დაიწყებს ნათებას, ხოლო თითოეული ლითონის ორთქლს აქვს საკუთარი ფერი. პრიზმით დაშლილი ლითონის ორთქლის გამოსხივება ქმნის სპექტრს, რომელიც შედგება ინდივიდუალური მანათობელი ხაზებისგან. ასეთ სპექტრს ხაზის სპექტრი ეწოდება. სპექტრის თითოეული ხაზი ხასიათდება ელექტრომაგნიტური გამოსხივების გარკვეული სიხშირით.

1905 წელს აინშტაინმა, ახსნა ფოტოელექტრული ეფექტის ფენომენი, თქვა, რომ სინათლე ვრცელდება ფოტონების ან ენერგიის კვანტების სახით, რომლებსაც აქვთ ძალიან სპეციფიკური მნიშვნელობა თითოეული ტიპის ატომისთვის.

ბორმა 1913 წელს შემოიტანა კვანტური კონცეფცია რეზერფორდის პლანეტარული ატომის მოდელში და ახსნა ატომების ხაზის სპექტრის წარმოშობა. მისი თეორია წყალბადის ატომის სტრუქტურის შესახებ ემყარება ორ პოსტულატს.

პირველი პოსტულატი:

ელექტრონი ბრუნავს ბირთვის გარშემო, ენერგიის გამოსხივების გარეშე, მკაცრად განსაზღვრულ სტაციონალურ ორბიტებში, რომლებიც აკმაყოფილებენ კვანტურ თეორიას.

თითოეულ ამ ორბიტაზე ელექტრონს აქვს გარკვეული ენერგია. რაც უფრო შორს არის ორბიტა ბირთვიდან, მით მეტი ენერგია აქვს მასზე მდებარე ელექტრონს.

კლასიკურ მექანიკაში ობიექტის მოძრაობა ცენტრის ირგვლივ განისაზღვრება კუთხის იმპულსით m´v´r, სადაც m არის მოძრავი ობიექტის მასა, v არის ობიექტის სიჩქარე, r არის წრის რადიუსი. კვანტური მექანიკის მიხედვით, ამ ობიექტის ენერგიას შეიძლება ჰქონდეს მხოლოდ გარკვეული მნიშვნელობები. ბორი თვლიდა, რომ წყალბადის ატომში ელექტრონის კუთხოვანი იმპულსი შეიძლება იყოს მხოლოდ მოქმედების კვანტების მთელი რიცხვის ტოლი. როგორც ჩანს, ეს ურთიერთობა იყო ბორის ვარაუდი; იგი მოგვიანებით მათემატიკურად გამოიტანა ფრანგმა ფიზიკოსმა დე ბროლიმ.

ამრიგად, ბორის პირველი პოსტულატის მათემატიკური გამოხატულება არის თანასწორობა:

(1)

(1) განტოლების შესაბამისად, ელექტრონის ორბიტის მინიმალური რადიუსი და, შესაბამისად, ელექტრონის მინიმალური პოტენციური ენერგია შეესაბამება n მნიშვნელობას, რომელიც ტოლია ერთიანობას. წყალბადის ატომის მდგომარეობას, რომელიც შეესაბამება n=1 მნიშვნელობას, ეწოდება ნორმალური ან ძირითადი. წყალბადის ატომს, რომლის ელექტრონი მდებარეობს ნებისმიერ სხვა ორბიტაზე, რომელიც შეესაბამება n = 2, 3, 4, ¼ მნიშვნელობებს, ეწოდება აღგზნებული.

განტოლება (1) მოიცავს ელექტრონის სიჩქარეს და ორბიტალურ რადიუსს, როგორც უცნობი. თუ შექმნით სხვა განტოლებას, რომელიც მოიცავს v და r, შეგიძლიათ გამოთვალოთ ელექტრონის ამ მნიშვნელოვანი მახასიათებლების მნიშვნელობები წყალბადის ატომში. ეს განტოლება მიიღება "წყალბადის ატომის - ელექტრონის ბირთვში" სისტემაში მოქმედი ცენტრიდანული და ცენტრიდანული ძალების თანასწორობის გათვალისწინებით.

ცენტრიდანული ძალა ტოლია. ცენტრიდანული ძალა, რომელიც განსაზღვრავს ელექტრონის მიზიდულობას ბირთვისკენ, კულონის კანონის მიხედვით არის . წყალბადის ატომში ელექტრონისა და ბირთვის მუხტების ტოლობის გათვალისწინებით, შეგვიძლია დავწეროთ:

(2)

(1) და (2) განტოლებათა სისტემის ამოხსნით v და r-ისთვის, ვპოულობთ:

(3)

(3) და (4) განტოლებები საშუალებას იძლევა გამოვთვალოთ ორბიტების რადიუსი და ელექტრონების სიჩქარე n-ის ნებისმიერი მნიშვნელობისთვის. როდესაც n=1, წყალბადის ატომის პირველი ორბიტის რადიუსი არის ბორის რადიუსი, ტოლია 0,053 ნმ. ამ ორბიტაზე ელექტრონის სიჩქარეა 2200 კმ/წმ. (3) და (4) განტოლებები გვიჩვენებს, რომ წყალბადის ატომის ელექტრონული ორბიტების რადიუსი დაკავშირებულია ერთმანეთთან, როგორც ბუნებრივი რიცხვების კვადრატები, ხოლო ელექტრონის სიჩქარე მცირდება n-ის გაზრდით.

მეორე პოსტულატი:

ერთი ორბიტიდან მეორეზე გადაადგილებისას ელექტრონი შთანთქავს ან გამოყოფს ენერგიის კვანტს.

როდესაც ატომი აღგზნებულია, ანუ როდესაც ელექტრონი მოძრაობს ბირთვთან უფრო შორს ორბიტიდან, ენერგიის კვანტური შეიწოვება და, პირიქით, როდესაც ელექტრონი შორეული ორბიტიდან ახლო ორბიტაზე გადადის, კვანტური ენერგია. E 2 – E 1 = hv ემიტირებულია. ორბიტების რადიუსის და მათზე ელექტრონის ენერგიის პოვნის შემდეგ, ბორმა გამოთვალა ფოტონების ენერგია და შესაბამისი ხაზები წყალბადის ხაზის სპექტრში, რაც შეესაბამებოდა ექსპერიმენტულ მონაცემებს.

რიცხვი n, რომელიც განსაზღვრავს კვანტური ორბიტების რადიუსების ზომას, ელექტრონების მოძრაობის სიჩქარეს და მათ ენერგიას, ე.წ. ძირითადი კვანტური რიცხვი .

შემდგომში სომერფელდმა გააუმჯობესა ბორის თეორია. მან შესთავაზა, რომ ატომს შეიძლება ჰქონდეს არა მხოლოდ წრიული, არამედ ელექტრონების ელიფსური ორბიტები და ამის საფუძველზე ახსნა წყალბადის სპექტრის თხელი სტრუქტურის წარმოშობა.

ბრინჯი. 12. ბორის ატომში ელექტრონი აღწერს არა მხოლოდ წრიულ, არამედ ელიფსურ ორბიტებსაც. აი, როგორ გამოიყურებიან ისინი სხვადასხვა ღირებულებებისთვის ლზე პ =2, 3, 4.

თუმცა, ატომის სტრუქტურის ბორ-სომერფელდის თეორია აერთიანებდა კლასიკურ და კვანტურ მექანიკურ ცნებებს და, ამრიგად, აშენდა წინააღმდეგობებზე. ბორ-სომერფელდის თეორიის ძირითადი ნაკლოვანებები შემდეგია:

1. თეორიას არ შეუძლია ახსნას ატომების სპექტრული მახასიათებლების ყველა დეტალი.

2. ისეთ მარტივ მოლეკულაშიც კი, როგორიც წყალბადის მოლეკულაა, ქიმიური ბმის რაოდენობრივად გამოთვლას არ იძლევა.

მაგრამ ფუნდამენტური პოზიცია მყარად დამყარდა: ქიმიური ელემენტების ატომებში ელექტრონული გარსების შევსება ხდება მესამედან დაწყებული, მ - ჭურვები არა თანმიმდევრულად, თანდათანობით სრულ ტევადობამდე (ანუ, როგორც იყო TO- და ლ - ჭურვები), მაგრამ ეტაპობრივად. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ელექტრონული გარსების აგება დროებით წყდება იმის გამო, რომ ატომებში ჩნდება სხვა გარსების კუთვნილი ელექტრონები.

ეს ასოები მითითებულია შემდეგნაირად: ნ , ლ , მ ლ , ქალბატონი – ხოლო ატომური ფიზიკის ენაზე კვანტურ რიცხვებს უწოდებენ. ისტორიულად, ისინი თანდათანობით იქნა შემოღებული და მათი გაჩენა დიდწილად დაკავშირებულია ატომური სპექტრების შესწავლასთან.

ასე რომ, გამოდის, რომ ატომში ნებისმიერი ელექტრონის მდგომარეობა შეიძლება ჩაიწეროს სპეციალური კოდით, რომელიც წარმოადგენს ოთხი კვანტური რიცხვის ერთობლიობას. ეს არ არის მხოლოდ რამდენიმე აბსტრაქტული რაოდენობა, რომელიც გამოიყენება ელექტრონული მდგომარეობის ჩასაწერად. პირიქით, ყველა მათგანს აქვს რეალური ფიზიკური შინაარსი.

ნომერი პ შედის ელექტრონული გარსის სიმძლავრის ფორმულაში (2 პ 2), ანუ ეს კვანტური რიცხვი პ შეესაბამება ელექტრონული გარსის რაოდენობას; სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ეს რიცხვი განსაზღვრავს, ეკუთვნის თუ არა ელექტრონი მოცემულ ელექტრონულ გარსს.

ნომერი პ იღებს მხოლოდ მთელ მნიშვნელობებს: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,..., შესაბამისად ჭურვები: K, L, M, N, O, P, Q.

Იმიტომ რომ პ შედის ელექტრონის ენერგიის ფორმულაში, შემდეგ ამბობენ, რომ ძირითადი კვანტური რიცხვი განსაზღვრავს ატომში ელექტრონის მთლიან ენერგეტიკულ რეზერვს.

ჩვენი ანბანის კიდევ ერთი ასო - ორბიტალური (გვერდითი) კვანტური რიცხვი - აღინიშნება როგორც ლ . იგი შემოღებულ იქნა მოცემული გარსის კუთვნილი ყველა ელექტრონის უთანასწორობის ხაზგასასმელად.

თითოეული ჭურვი იყოფა გარკვეულ ქვეშელებად და მათი რაოდენობა უდრის ჭურვის რაოდენობას. ანუ K-shell ( პ =1) შედგება ერთი ქვეშელისაგან; L- ჭურვი ( პ =2) – ორიდან; M-shell ( პ =3) – სამი ქვეჭურვიდან...

და ამ ჭურვის თითოეული გარსი ხასიათდება გარკვეული მნიშვნელობით ლ . ორბიტალური კვანტური რიცხვი ასევე იღებს მთელ მნიშვნელობებს, მაგრამ დაწყებული ნულიდან, ანუ 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6... ამრიგად, ლ ყოველთვის ნაკლები პ . ადვილი გასაგებია, რომ როდის პ =1 ლ =0; ზე ნ =2 ლ =0 და 1; ზე ნ = 3 ლ = 0, 1 და 2 და ა.შ. ნომერი ლ , ასე ვთქვათ, გეომეტრიული გამოსახულება აქვს. ყოველივე ამის შემდეგ, ელექტრონების ორბიტები, რომლებიც მიეკუთვნებიან ამა თუ იმ გარსს, შეიძლება იყოს არა მხოლოდ წრიული, არამედ ელიფსური.

სხვადასხვა მნიშვნელობა ლ და ახასიათებს სხვადასხვა ტიპის ორბიტას.

ფიზიკოსებს უყვართ ტრადიციები და ურჩევნიათ ძველი ასოების აღნიშვნები ელექტრონული ქვეშრეების აღნიშვნას ს ( ლ =0), გვ ( ლ =1), დ ( ლ =2), ვ ( ლ =3). ეს არის გერმანული სიტყვების პირველი ასოები, რომლებიც ახასიათებენ ელექტრონული გადასვლებით გამოწვეული სპექტრული ხაზების სერიის მახასიათებლებს: მკვეთრი, მთავარი, ბუნდოვანი, ფუნდამენტური.

ახლა ჩვენ შეგვიძლია მოკლედ დავწეროთ, თუ რომელი ელექტრონული ქვეშელური შეიცავს ელექტრონულ გარსებს (ცხრილი 2).

იმის ცოდნა, თუ რამდენ ელექტრონს იტევს სხვადასხვა ელექტრონის ქვეშელური, დაგეხმარებათ განსაზღვროთ მესამე და მეოთხე კვანტური რიცხვები - m l და m s, რომლებსაც მაგნიტური და სპინი ეწოდება.

მაგნიტური კვანტური რიცხვი m ლმჭიდროდ დაკავშირებული ლ და განსაზღვრავს, ერთის მხრივ, ამ ორბიტების მდებარეობის მიმართულებას სივრცეში, და მეორეს მხრივ, მათ რაოდენობას, რაც შესაძლებელია მოცემულისთვის. ლ . ატომური თეორიის ზოგიერთი კანონზომიერებიდან გამომდინარეობს, რომ მოცემული ლ კვანტური რიცხვი m ლ, იღებს 2 ლ +1 მთელი მნიშვნელობები: საწყისი - ლ +-მდე ლ ნულის ჩათვლით. მაგალითად, ამისთვის ლ =3 ეს არის m თანმიმდევრობა ლ გვაქვს: - 3, - 2, - 1, 0, +1, +2, +3, ანუ სულ შვიდი მნიშვნელობა.

რატომ მ ლმაგნიტური ქვია? თითოეული ელექტრონი, რომელიც ბრუნავს ორბიტაზე ბირთვის გარშემო, არსებითად წარმოადგენს გრაგნილის ერთ ბრუნს, რომლის მეშვეობითაც ელექტრული დენი მიედინება. წარმოიქმნება მაგნიტური ველი, ამიტომ ატომში თითოეული ორბიტა შეიძლება ჩაითვალოს ბრტყელ მაგნიტურ ფურცლად. როდესაც არსებობს გარე მაგნიტური ველი, თითოეული ელექტრონის ორბიტა ურთიერთქმედებს ამ ველთან და შეეცდება დაიკავოს გარკვეული პოზიცია ატომში.

ელექტრონების რაოდენობა თითოეულ ორბიტაზე განისაზღვრება სპინის კვანტური რიცხვის მნიშვნელობით m s.

ატომების ქცევამ ძლიერ არაერთგვაროვან მაგნიტურ ველებში აჩვენა, რომ ატომში თითოეული ელექტრონი იქცევა მაგნიტის მსგავსად. და ეს იმაზე მეტყველებს, რომ ელექტრონი ბრუნავს თავისი ღერძის გარშემო, როგორც პლანეტა ორბიტაზე. ელექტრონის ამ თვისებას ეწოდება "სპინი" (ინგლისურიდან ითარგმნება როგორც "როტაცია"). ელექტრონის ბრუნვის მოძრაობა მუდმივი და უცვლელია. ელექტრონის ბრუნვა სრულიად უჩვეულოა: მისი შენელება, აჩქარება ან გაჩერება შეუძლებელია. ეს იგივეა მსოფლიოში ყველა ელექტრონისთვის.

მაგრამ მიუხედავად იმისა, რომ სპინი არის ყველა ელექტრონის საერთო თვისება, ის ასევე ითვალისწინებს განსხვავებას ელექტრონებს შორის ატომში.

ორ ელექტრონს, რომლებიც ბრუნავენ ერთსა და იმავე ორბიტაზე ბირთვის ირგვლივ, აქვთ იგივე სპინი სიდიდის მიხედვით, მაგრამ ისინი შეიძლება განსხვავდებოდეს საკუთარი ბრუნვის მიმართულებით. ამ შემთხვევაში იცვლება კუთხური იმპულსის ნიშანი და ბრუნვის ნიშანი.

კვანტური გამოთვლა მივყავართ ორბიტაზე მყოფ ელექტრონს თანდაყოლილი სპინის კვანტური რიცხვების ორ შესაძლო მნიშვნელობამდე: s=+ და s= - . სხვა მნიშვნელობები არ შეიძლება იყოს. მაშასადამე, ატომში მხოლოდ ერთ ან ორ ელექტრონს შეუძლია ბრუნოს თითოეულ ორბიტაზე. მეტი არ შეიძლება იყოს.

თითოეულ ელექტრონულ გარსს შეუძლია მაქსიმუმ 2(2) განთავსება ლ + 1) - ელექტრონები, კერძოდ (ცხრილი 3):

აქედან, მარტივი დამატებით, მიიღება თანმიმდევრული ჭურვების შესაძლებლობები.

გასაოცარია ძირითადი კანონის სიმარტივე, რომლითაც შემცირდა ატომის სტრუქტურის თავდაპირველი უსასრულო სირთულე. ელექტრონების მთელი ახირებული ქცევა მის გარე გარსში, რომელიც აკონტროლებს მის ყველა თვისებას, შეიძლება გამოიხატოს უჩვეულოდ მარტივად: ატომში არ არის და არ შეიძლება იყოს ორი იდენტური ელექტრონი.ეს კანონი მეცნიერებაში ცნობილია, როგორც პაულის პრინციპი (შვეიცარიელი თეორიული ფიზიკოსის სახელი).

იცოდეთ ატომში ელექტრონების მთლიანი რაოდენობა, რომელიც უდრის მის ატომურ რიცხვს მენდელეევის სისტემაში, შეგიძლიათ „ააგოთ“ ატომი: შეგიძლიათ გამოთვალოთ მისი გარე ელექტრონული გარსის სტრუქტურა - დაადგინოთ რამდენი ელექტრონია მასში და რა. როგორი ელექტრონები არიან მასში.

როგორც იზრდები ზ ატომების მსგავსი ტიპის ელექტრონული კონფიგურაციები პერიოდულად მეორდება.არსებითად, ეს ასევე არის პერიოდული კანონის ფორმულირება, მაგრამ გარსებსა და ქვეშელებს შორის ელექტრონების განაწილების პროცესთან დაკავშირებით.

ვიცოდეთ ატომის სტრუქტურის კანონი, ახლა შეგვიძლია ავაშენოთ პერიოდული ცხრილი და ავუხსნათ, რატომ არის აგებული ასე. საჭიროა მხოლოდ ერთი მცირე ტერმინოლოგიური განმარტება: იმ ელემენტებს, რომელთა ატომებშიც ხდება s-, p-, d-, f-ქვეჭურვების აგება, ჩვეულებრივ უწოდებენ s-, p-, d-, f- ელემენტებს.

ატომის ფორმულა ჩვეულებრივ იწერება შემდეგი ფორმით: ძირითადი კვანტური რიცხვი მითითებულია შესაბამისი რიცხვით, მეორადი კვანტური რიცხვი აღინიშნება ასოთი, ხოლო ელექტრონების რაოდენობა აღინიშნება ზედა მარჯვნივ.

პირველი პერიოდი შეიცავს 1 s-ელემენტს - წყალბადს და ჰელიუმს. პირველი პერიოდის სქემატური აღნიშვნა ასეთია: 1 s 2 . მეორე პერიოდი შეიძლება გამოისახოს შემდეგნაირად: 2 s 2 2 p 6, ანუ მოიცავს ელემენტებს, რომლებშიც ივსება 2 s-, 2 p ქვეშელი. და მესამე (მასში ჩაშენებულია 3 s-, 3p-ქვეჭურვი): 3 s 2 3p 6. ცხადია, მსგავსი ტიპის ელექტრონული კონფიგურაციები მეორდება.

მე-4 პერიოდის დასაწყისში არის ორი 4 s-ელემენტი, ანუ N-ჭურვის შევსება უფრო ადრე იწყება, ვიდრე M-ჭურვის მშენებლობა დასრულებულია. იგი შეიცავს კიდევ 10 ვაკანტურ ადგილს, რომლებიც ივსება ათი მომდევნო ელემენტით (3 d-ელემენტი). M- გარსის შევსება დასრულდა, N- გარსის შევსება გრძელდება (ექვსი 4 p-ელექტრონით). მაშასადამე, მე-4 პერიოდის სტრუქტურა ასეთია: 4 s 2 3 d 10 4 p 6. მეხუთე პერიოდი ივსება ანალოგიურად:

5 s 2 4 d 10 5 p 6 .

მეექვსე პერიოდში 32 ელემენტია. მისი სქემატური აღნიშვნაა: 6 s 2 4 f 14 5 d 10 6 p 6.

და ბოლოს, შემდეგი, მე-7 პერიოდი: 7 s 2 5 f 14 6 d 10 7 p 6. გასათვალისწინებელია, რომ მე-7 პერიოდის ყველა ელემენტი ჯერ არ არის ცნობილი.

ჭურვების ეს ეტაპობრივი შევსება მკაცრი ფიზიკური კანონია. გამოდის, რომ იმის ნაცვლად, რომ დაიკავონ 3 d ქვეშლის დონეები, უფრო მომგებიანია (ენერგეტიკული თვალსაზრისით) ელექტრონები ჯერ დაიკავონ 4 s ქვეშლის დონეები. სწორედ ეს ენერგეტიკული „საქანელები“ ​​„უფრო მომგებიანი - ნაკლებად მომგებიანი“ ხსნის სიტუაციას, რომ ქიმიურ ელემენტებში ელექტრონული გარსების შევსება ხდება ეტაპობრივად.

20-იანი წლების შუა ხანებში. ფრანგმა ფიზიკოსმა L. de Broglie-მ გამოთქვა თამამი აზრი: ყველა მატერიალურ ნაწილაკს (მათ შორის ელექტრონებს) აქვს არა მხოლოდ მატერიალური, არამედ ტალღური თვისებებიც. მალე შესაძლებელი გახდა იმის ჩვენება, რომ ელექტრონებს, ისევე როგორც სინათლის ტალღებს, ასევე შეეძლოთ დაბრკოლებების გარშემო მოხვევა.

ვინაიდან ელექტრონი არის ტალღა, მისი მოძრაობა ატომში შეიძლება აღწერილი იყოს ტალღის განტოლების გამოყენებით. ეს განტოლება მიღებული იქნა 1926 წელს ავსტრიელი ფიზიკოსის ე.შროდინგერის მიერ. მათემატიკოსები მას მეორე რიგის ნაწილობრივ დიფერენციალურ განტოლებას უწოდებენ. ფიზიკოსებისთვის ეს არის კვანტური მექანიკის ძირითადი განტოლება.

ასე გამოიყურება განტოლება:

+++ y = 0,

სად მ- ელექტრონული მასა; რ – ელექტრონის მანძილი ბირთვიდან; ე - ელექტრონის მუხტი; ე– ელექტრონების მთლიანი ენერგია, ტოლია კინეტიკური და პოტენციური ენერგიის ჯამისა; ზ- ატომის სერიული ნომერი (წყალბადის ატომისთვის არის 1); თ– „მოქმედების კვანტი“; x , წ , ზ – ელექტრონული კოორდინატები; y არის ტალღის ფუნქცია (აბსტრაქტული აბსტრაქტული სიდიდე, რომელიც ახასიათებს ალბათობის ხარისხს).

ალბათობის ხარისხი იმისა, რომ ელექტრონი მდებარეობს ბირთვის გარშემო არსებულ სივრცეში გარკვეულ ადგილას. თუ y = 1, მაშინ ელექტრონი ნამდვილად სწორედ ამ ადგილას უნდა იყოს; თუ y = 0, მაშინ იქ ელექტრონის კვალი არ არის.

ელექტრონის პოვნის ალბათობის იდეა ცენტრალური ადგილია კვანტურ მექანიკაში. ხოლო y (psi) ფუნქციის მნიშვნელობა (უფრო ზუსტად, მისი მნიშვნელობის კვადრატი) გამოხატავს ელექტრონის სივრცის ამა თუ იმ წერტილში ყოფნის ალბათობას.

კვანტურ მექანიკურ ატომში არ არსებობს გარკვეული ელექტრონული ორბიტები, რაც ასე ნათლად არის გამოკვეთილი ატომის ბორის მოდელში. ელექტრონი თითქოს ღრუბლის სახითაა გავრცელებული სივრცეში. მაგრამ ამ ღრუბლის სიმკვრივე განსხვავებულია: როგორც ამბობენ, სად არის სქელი და სად ცარიელი. ღრუბლის უფრო მაღალი სიმკვრივე შეესაბამება ელექტრონის პოვნის მაღალ ალბათობას.

ატომის აბსტრაქტული კვანტური მექანიკური მოდელიდან შეიძლება გადავიდეს ბორის ატომის ვიზუალურ და ხილულ მოდელზე. ამისათვის თქვენ უნდა ამოხსნათ შროდინგერის განტოლება. გამოდის, რომ ტალღის ფუნქცია დაკავშირებულია სამ განსხვავებულ სიდიდეებთან, რომლებსაც შეუძლიათ მხოლოდ მთელი მნიშვნელობების მიღება. უფრო მეტიც, ამ რაოდენობებში ცვლილებების თანმიმდევრობა ისეთია, რომ ისინი არ შეიძლება იყოს სხვა არაფერი, გარდა კვანტური რიცხვებისა. მთავარი, ორბიტალური და მაგნიტური. მაგრამ ისინი სპეციალურად იქნა შემოღებული სხვადასხვა ატომების სპექტრის აღსანიშნავად. შემდეგ ისინი ძალიან ორგანულად გადავიდნენ ატომის ბორის მოდელზე. ეს არის მეცნიერული ლოგიკა - ყველაზე მკაცრი სკეპტიკოსიც კი ვერ არღვევს მას.

ეს ყველაფერი ნიშნავს, რომ შრედინგერის განტოლების ამოხსნა საბოლოოდ მივყავართ ატომების ელექტრონული გარსებისა და ქვეშრეების შევსების თანმიმდევრობის წარმოქმნას. ეს არის კვანტური მექანიკური ატომის მთავარი უპირატესობა ბორის ატომთან შედარებით. და პლანეტარული ატომისთვის ნაცნობი ცნებები შეიძლება გადაიხედოს კვანტური მექანიკის თვალსაზრისით. შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ორბიტა არის ატომში მოცემული ელექტრონის სავარაუდო პოზიციების გარკვეული ნაკრები. იგი შეესაბამება გარკვეულ ტალღურ ფუნქციას. თანამედროვე ატომურ ფიზიკასა და ქიმიაში ტერმინის „ორბიტის“ ნაცვლად გამოიყენება ტერმინი „ორბიტალი“.

ამრიგად, შროდინგერის განტოლება ჯადოსნურ ჯოხს ჰგავს, რომელიც გამორიცხავს პერიოდული ცხრილის ფორმალურ თეორიაში არსებულ ყველა ნაკლოვანებას. გარდაქმნის "ფორმალურს" "ფაქტობრივად".

სინამდვილეში ეს შორს არის შემთხვევისგან. იმის გამო, რომ განტოლებას ზუსტი ამოხსნა აქვს მხოლოდ წყალბადის ატომისთვის, ატომებიდან ყველაზე მარტივი. ჰელიუმის ატომისთვის და შემდგომი ატომებისთვის შეუძლებელია შრედინგერის განტოლების ზუსტად ამოხსნა, რადგან ემატება ელექტრონებს შორის ურთიერთქმედების ძალები. და საბოლოო შედეგზე მათი გავლენის გათვალისწინება წარმოუდგენელი სირთულის მათემატიკური ამოცანაა. ის მიუწვდომელია ადამიანის შესაძლებლობებისთვის; მხოლოდ მაღალსიჩქარიანი ელექტრონული კომპიუტერები, რომლებიც ასრულებენ ასიათასობით ოპერაციას წამში, შეუძლიათ შედარება. და მაშინაც კი, მხოლოდ იმ პირობით, რომ გაანგარიშების პროგრამა შემუშავებულია მრავალი გამარტივებითა და მიახლოებით.

40 წლის განმავლობაში ცნობილი ქიმიური ელემენტების სია 19-ით გაიზარდა. 19-ვე ელემენტი სინთეზირებული, ხელოვნურად მომზადებული იყო.

ელემენტების სინთეზი შეიძლება გავიგოთ, როგორც ქვედა ბირთვული მუხტის მქონე ელემენტისგან, უფრო დაბალი ატომური რიცხვის მქონე ელემენტისგან, უფრო მაღალი ატომური ნომრით. და თავად წარმოების პროცესს ბირთვული რეაქცია ეწოდება. მისი განტოლება იწერება ისევე, როგორც ჩვეულებრივი ქიმიური რეაქციის განტოლება. მარცხენა მხარეს არის მორეაქტიული ნივთიერებები, მარჯვნივ არის მიღებული პროდუქტები. რეაქტიული ნივთიერებები ბირთვულ რეაქციაში არის სამიზნე და დაბომბვის ნაწილაკი.

სამიზნე შეიძლება იყოს პერიოდული ცხრილის თითქმის ნებისმიერი ელემენტი (თავისუფალი სახით ან ქიმიური ნაერთის სახით).

დაბომბვის ნაწილაკების როლს ასრულებენ a-ნაწილაკები, ნეიტრონები, პროტონები, დეიტრონები (წყალბადის მძიმე იზოტოპის ბირთვები), აგრეთვე სხვადასხვა ელემენტების ე.წ. ნეონი, არგონი და პერიოდული ცხრილის სხვა ელემენტები.

იმისათვის, რომ მოხდეს ბირთვული რეაქცია, დაბომბვის ნაწილაკი უნდა შეეჯახოს სამიზნე ატომის ბირთვს. თუ ნაწილაკს აქვს საკმარისად მაღალი ენერგია, მას შეუძლია ისე ღრმად შეაღწიოს ბირთვში, რომ შეერწყას მას. ვინაიდან ყველა ზემოთ ჩამოთვლილი ნაწილაკი, გარდა ნეიტრონისა, ატარებს დადებით მუხტებს, როდესაც ისინი ერწყმის ბირთვს, ისინი ზრდიან მის მუხტს. ხოლო Z-ის მნიშვნელობის ცვლილება ნიშნავს ელემენტების ტრანსფორმაციას: ელემენტის სინთეზს ბირთვული მუხტის ახალი მნიშვნელობით.

დაბომბვის ნაწილაკების დასაჩქარებლად და მათ ბირთვებთან შერწყმისთვის საკმარისი ენერგიის მისაცემად, გამოიგონეს და ააგეს სპეციალური ნაწილაკების ამაჩქარებელი - ციკლოტრონი. შემდეგ ააშენეს ახალი ელემენტების სპეციალური ქარხანა - ბირთვული რექტორი. მისი პირდაპირი მიზანია ბირთვული ენერგიის გამომუშავება. მაგრამ ვინაიდან მასში ყოველთვის არის ინტენსიური ნეიტრონული ნაკადები, მათი გამოყენება ადვილია ხელოვნური შერწყმის მიზნებისთვის. ნეიტრონს არ აქვს მუხტი და ამიტომ მას არ სჭირდება (და შეუძლებელია) აჩქარება. პირიქით, ნელი ნეიტრონები უფრო სასარგებლოა, ვიდრე სწრაფი.

ქიმიკოსებს უწევდათ ჭკუის დალაგება და ჭკუის ნამდვილი სასწაულების ჩვენება, რათა შეემუშავებინათ გზები სამიზნე ნივთიერებისგან ახალი ელემენტების მცირე რაოდენობით გამოყოფისთვის. ისწავლეთ ახალი ელემენტების თვისებების შესწავლა, როცა მხოლოდ რამდენიმე ატომი იყო ხელმისაწვდომი...

ასობით და ათასობით მეცნიერის მუშაობის შედეგად პერიოდულ სისტემაში 19 ახალი უჯრედი შეივსო. ოთხი არის მის ძველ საზღვრებში: წყალბადსა და ურანს შორის. თხუთმეტი - ურანისთვის. აი, როგორ მოხდა ეს ყველაფერი...

პერიოდულ სისტემაში 4 ადგილი დიდხანს დარჩა ცარიელი: No43, 61, 85 და 87 უჯრები.

ეს 4 ელემენტი გაუგებარი იყო. მეცნიერთა ძალისხმევა, რომელიც მიმართული იყო მათ ბუნებაში ძიებისკენ, წარუმატებელი დარჩა. პერიოდული კანონის დახმარებით, პერიოდულ სისტემაში ყველა სხვა ადგილი დიდი ხნის წინ შეივსო - წყალბადიდან ურანამდე.

არაერთხელ გამოჩნდა ცნობები ამ ოთხი ელემენტის აღმოჩენის შესახებ სამეცნიერო ჟურნალებში. მაგრამ ყველა ეს აღმოჩენა არ დადასტურდა: ყოველ ჯერზე ზუსტი შემოწმება აჩვენებდა, რომ დაშვებული იყო შეცდომა და შემთხვევითი უმნიშვნელო მინარევები შეცდომით ცდებოდა ახალ ელემენტად.

ხანგრძლივმა და რთულმა ძიებამ საბოლოოდ განაპირობა ბუნების ერთ-ერთი მიუწვდომელი ელემენტის აღმოჩენა. აღმოჩნდა, რომ ექსცესიუმი No87 გვხვდება ბუნებრივი რადიოაქტიური იზოტოპის ურანი-235-ის დაშლის ჯაჭვში. ეს არის ხანმოკლე რადიოაქტიური ელემენტი.

ბრინჯი. 13. No87 ელემენტის ფორმირების სქემა – საფრანგეთი. ზოგიერთ რადიოაქტიურ იზოტოპს შეუძლია დაშლა ორი გზით, მაგალითად, a- და b-დაშლის გზით. ამ ფენომენს რადიოაქტიური ჩანგალი ეწოდება. ყველა ბუნებრივი რადიოაქტიური ოჯახი შეიცავს ჩანგლებს.

ელემენტი 87 იმსახურებს უფრო დეტალურად განხილვას. ახლა ქიმიის ენციკლოპედიებში ვკითხულობთ: ფრანციუმი (სერიული ნომერი 87) აღმოაჩინა 1939 წელს ფრანგმა მეცნიერმა მარგარიტა პერეიმ.

როგორ მოახერხა პერიმ ხელუხლებელი ელემენტის დაჭერა? 1914 წელს სამმა ავსტრიელმა რადიოქიმიკოსმა - S. Meyer, W. Hess და F. Paneth - დაიწყეს აქტინიუმის იზოტოპის რადიოაქტიური დაშლის შესწავლა 227 მასის ნომრით. ცნობილი იყო, რომ ის მიეკუთვნება აქტინურანიუმის ოჯახს და გამოყოფს b- ნაწილაკებს; ამიტომ მისი დაშლის პროდუქტი არის თორიუმი. თუმცა, მეცნიერებს ჰქონდათ ბუნდოვანი ეჭვი, რომ აქტინიუმ-227 იშვიათ შემთხვევებში ასევე ასხივებს ა-ნაწილაკებს. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ეს არის რადიოაქტიური ჩანგლის ერთი მაგალითი. ასეთი ტრანსფორმაციის დროს უნდა ჩამოყალიბდეს ელემენტის იზოტოპი 87. მაიერი და მისი კოლეგები მართლაც აკვირდებოდნენ ალფა ნაწილაკებს. საჭირო იყო შემდგომი კვლევა, მაგრამ ეს შეწყდა პირველმა მსოფლიო ომმა.

მარგარიტა პერიც იმავე გზას გაჰყვა. მაგრამ მას ჰქონდა უფრო მგრძნობიარე ინსტრუმენტები და ანალიზის ახალი, გაუმჯობესებული მეთოდები. ამიტომაც იყო ის წარმატებული.

ფრანციუმი კლასიფიცირდება, როგორც ხელოვნურად სინთეზირებული ელემენტი. მაგრამ მაინც, ელემენტი პირველად ბუნებაში აღმოაჩინეს. ეს არის ფრანციუმ-223-ის იზოტოპი. მისი ნახევარგამოყოფის პერიოდი მხოლოდ 22 წუთია. ნათელი ხდება, რატომ არის დედამიწაზე ასე პატარა საფრანგეთი. ჯერ ერთი, მისი მყიფეობის გამო, მას არ აქვს დრო შესამჩნევი რაოდენობით კონცენტრირებისთვის და მეორეც, თავად მისი ფორმირების პროცესი ხასიათდება დაბალი ალბათობით: აქტინიუმ-227 ბირთვების მხოლოდ 1,2% იშლება a- ემისიის გამო. ნაწილაკები.

ამ მხრივ უფრო მომგებიანია ფრანციუმის ხელოვნურად მომზადება. უკვე მიღებულია ფრანციუმის 20 იზოტოპი და მათგან ყველაზე ხანგრძლივია ფრანციუმ-223. ფრანციუმის მარილების ძალიან მცირე რაოდენობით მუშაობისას ქიმიკოსებმა შეძლეს დაემტკიცებინათ, რომ მისი თვისებები ძალიან ჰგავს ცეზიუმს.

ატომური ბირთვების თვისებების შესწავლით, ფიზიკოსები მივიდნენ დასკვნამდე, რომ სტაბილური იზოტოპები არ შეიძლება არსებობდეს 43, 61, 85 და 87 ატომური ნომრების მქონე ელემენტებისთვის. ისინი შეიძლება იყოს მხოლოდ რადიოაქტიური, აქვთ მოკლე ნახევარგამოყოფის პერიოდი და სწრაფად უნდა გაქრეს. ამიტომ ყველა ეს ელემენტი ხელოვნურად შეიქმნა ადამიანის მიერ. ახალი ელემენტების შექმნის გზებს მიუთითებდა პერიოდული კანონი. ელემენტი 43 იყო პირველი ხელოვნურად შექმნილი.

43 ელემენტის ბირთვს უნდა ჰქონდეს 43 დადებითი მუხტი და 43 ელექტრონი, რომელიც ბრუნავს ბირთვს. 43-ე ელემენტის ცარიელ ადგილს, რომელიც მდებარეობს მეხუთე პერიოდის შუაში, აქვს მანგანუმი მეოთხე პერიოდში და რენიუმი მეექვსეში. მაშასადამე, 43-ე ელემენტის ქიმიური თვისებები მანგანუმისა და რენიუმის მსგავსი უნდა იყოს. 43 უჯრედის მარცხნივ არის მოლიბდენი No42, მარჯვნივ რუთენიუმი No44. მაშასადამე, 43-ე ელემენტის შესაქმნელად საჭიროა ატომის ბირთვში, რომელსაც აქვს 42 მუხტი, მუხტების რაოდენობა კიდევ ერთი ელემენტარული მუხტით გავზარდოთ. ამიტომ, ახალი ელემენტის 43-ის სინთეზირებისთვის აუცილებელია საწყისი მასალის სახით მოლიბდენის მიღება. ყველაზე მსუბუქ ელემენტს, წყალბადს, აქვს ერთი დადებითი მუხტი. ამრიგად, მოსალოდნელია, რომ ელემენტი 43 შეიძლება მიღებულ იქნას მოლიბდენსა და პროტონს შორის ბირთვული რეაქციიდან.

ბრინჯი. 14. No43 ელემენტის – ტექნეციუმის სინთეზის სქემა.

43 ელემენტის თვისებები უნდა იყოს მანგანუმისა და რენიუმის თვისებების მსგავსი, და ამ ელემენტის წარმოქმნის აღმოსაჩენად და დასამტკიცებლად აუცილებელია ისეთი ქიმიური რეაქციების გამოყენება, როგორიც ქიმიკოსები ადგენენ მანგანუმის და მცირე რაოდენობით არსებობას. რენიუმი.

ასე იძლევა პერიოდული ცხრილი ხელოვნური ელემენტების შექმნის გზის დახატვას.

ზუსტად ანალოგიურად 1937 წელს შეიქმნა პირველი ხელოვნური ქიმიური ელემენტი. მან მიიღო მნიშვნელოვანი სახელი ტექნეტიუმი - პირველი ელემენტი, რომელიც წარმოებულია ტექნიკურად, ხელოვნურად. ასე ხდებოდა ტექნეციუმის სინთეზი. მოლიბდენის ფირფიტა ექვემდებარებოდა ინტენსიურ დაბომბვას წყალბადის მძიმე იზოტოპის - დეიტერიუმის ბირთვების მიერ, რომლებიც აჩქარდნენ ციკლოტრონით უზარმაზარ სიჩქარემდე.

წყალბადის მძიმე ბირთვები, რომლებიც იღებდნენ ძალიან დიდ ენერგიას, შეაღწიეს მოლიბდენის ბირთვებში. ციკლოტრონში დასხივების შემდეგ, მოლიბდენის პლასტმასი იხსნება მჟავაში. ახალი რადიოაქტიური ნივთიერების უმნიშვნელო რაოდენობა გამოიყოფა ხსნარიდან იმავე რეაქციების გამოყენებით, რომლებიც აუცილებელია მანგანუმის ანალიტიკური განსაზღვრისთვის (43 ელემენტის ანალოგი). ეს იყო ახალი ელემენტი - ტექნეტიუმი. ისინი ზუსტად შეესაბამება ელემენტის პოზიციას პერიოდულ სისტემაში.

ახლა ტექნეტიუმი საკმაოდ ხელმისაწვდომი გახდა: ის საკმაოდ დიდი რაოდენობით იქმნება ატომურ რეაქტორებში. ტექნეტიუმი კარგად არის შესწავლილი და უკვე პრაქტიკაში გამოიყენება.

მეთოდი, რომლითაც შეიქმნა ელემენტი 61, ძალიან ჰგავს მეთოდს, რომლითაც წარმოიქმნება ტექნეტიუმი. ელემენტი 61 იზოლირებული იქნა მხოლოდ 1945 წელს ურანის დაშლის შედეგად ბირთვულ რეაქტორში წარმოქმნილი ფრაგმენტაციის ელემენტებისაგან.

ბრინჯი. 15. No61 ელემენტის – პრომეთიუმის სინთეზის სქემა.

ელემენტმა მიიღო სიმბოლური სახელი "პრომეთიუმი". ეს სახელი მას მსუბუქად არ დაარქვეს. ეს სიმბოლოა მეცნიერების დრამატული გზა, რომელიც იპარავს ბუნებიდან ბირთვული დაშლის ენერგიას და ითვისებს ამ ენერგიას (ლეგენდის თანახმად, ტიტანმა პრომეთემ მოიპარა ცეცხლი ციდან და გადასცა ხალხს; ამის გამო იგი კლდეზე იყო მიჯაჭვული და უზარმაზარი არწივი აწამებდა მას. ყოველდღიურად), მაგრამ ის ასევე აფრთხილებს ხალხს საშინელი ომის საფრთხის შესახებ.

პრომეთიუმი ახლა მოიპოვება მნიშვნელოვანი რაოდენობით: იგი გამოიყენება ატომურ ბატარეებში - პირდაპირი დენის წყაროებში, რომლებსაც შეუძლიათ მრავალი წლის განმავლობაში შეფერხების გარეშე მუშაობა.

ანალოგიურად სინთეზირებული იყო უმძიმესი ჰალოგენი, ეკაიოდი, ელემენტი 85. იგი პირველად მიიღეს ბისმუტის (No. 83) დაბომბვით ჰელიუმის ბირთვებით (No. 2), რომელიც აჩქარდა ციკლოტრონს მაღალ ენერგიებამდე. ახალ ელემენტს ეწოდება ასტატინი (არასტაბილური). ის რადიოაქტიურია და სწრაფად ქრება. მისი ქიმიური თვისებებიც ზუსტად შეესაბამებოდა პერიოდულ კანონს. იოდის მსგავსია.

ბრინჯი. 16. No85 ელემენტის – ასტატინის სინთეზის სქემა.

ტრანსურანული ელემენტები ხელოვნურად სინთეზირებული ქიმიური ელემენტებია, რომლებიც მდებარეობს პერიოდულ სისტემაში ურანის შემდეგ. კიდევ რამდენი მათგანის სინთეზირება იქნება შესაძლებელი მომავალში, დაზუსტებით ჯერ ვერავინ გიპასუხებს.

ურანი იყო ქიმიური ელემენტების ბუნებრივი სერიის ბოლო ელემენტი 70 წლის განმავლობაში.

და მთელი ამ ხნის განმავლობაში მეცნიერებს ბუნებრივად აწუხებდათ კითხვა: არსებობს თუ არა ბუნებაში ურანზე მძიმე ელემენტები? დიმიტრი ივანოვიჩი თვლიდა, რომ თუკი ოდესმე შეიძლებოდა ურანის ელემენტების აღმოჩენა დედამიწის წიაღში, მაშინ მათი რაოდენობა შეზღუდული უნდა იყოს. რადიოაქტიურობის აღმოჩენის შემდეგ, ბუნებაში ასეთი ელემენტების არარსებობა აიხსნება იმით, რომ მათი ნახევარგამოყოფის პერიოდი ხანმოკლეა და ისინი ყველა დაიშალა და გადაიქცა მსუბუქ ელემენტებად დიდი ხნის წინ, ჩვენი პლანეტის ევოლუციის ძალიან ადრეულ ეტაპებზე. . მაგრამ ურანს, რომელიც რადიოაქტიური აღმოჩნდა, სიცოცხლის ხანგრძლივობა იმდენად დიდი იყო, რომ დღემდე შემორჩა. რატომ ვერ აძლევდა ბუნებას უახლოეს ტრანსურანებს მაინც თანაბრად კეთილშობილური დრო არსებობისთვის? სისტემაში სავარაუდოდ ახალი ელემენტების აღმოჩენის შესახებ ბევრი ცნობა ყოფილა - წყალბადსა და ურანს შორის, მაგრამ თითქმის არასოდეს დაწერილა სამეცნიერო ჟურნალები ტრანსურანიუმების აღმოჩენის შესახებ. მეცნიერები მხოლოდ ურანის პერიოდული ცხრილის რღვევის მიზეზზე კამათობდნენ.

მხოლოდ ბირთვულმა შერწყმამ შესაძლებელი გახადა საინტერესო გარემოებების დადგენა, რომლებზეც ადრე ეჭვიც კი არ შეიძლებოდა.

ახალი ქიმიური ელემენტების სინთეზის პირველი კვლევები მიზნად ისახავდა ტრანსურანიუმის ხელოვნურ წარმოებას. პირველი ხელოვნური ტრანსურანის ელემენტის შესახებ ტექნეტიუმის გამოჩენამდე სამი წლით ადრე იყო საუბარი. მასტიმულირებელი მოვლენა იყო ნეიტრონის აღმოჩენა. ელემენტარულ ნაწილაკს, მუხტს მოკლებული, ჰქონდა უზარმაზარი შეღწევადი ძალა, შეეძლო ატომის ბირთვამდე მიაღწიოს რაიმე დაბრკოლების გარეშე და გამოიწვიოს სხვადასხვა ელემენტების გარდაქმნა. დაიწყო ნეიტრონების სროლა სხვადასხვა ნივთიერებებისგან დამზადებულ სამიზნეებზე. ამ სფეროში კვლევის პიონერი იყო გამოჩენილი იტალიელი ფიზიკოსი ე.ფერმი.

ნეიტრონებით დასხივებული ურანი ავლენდა უცნობი აქტივობას მოკლე ნახევარგამოყოფის პერიოდით. ურანი-238, რომელმაც შთანთქა ნეიტრონი, გადაიქცევა ელემენტის ურანი-239-ის უცნობ იზოტოპად, რომელიც არის b-რადიოაქტიური და უნდა იქცეს ელემენტის იზოტოპად ატომური ნომრით 93. მსგავსი დასკვნა გააკეთა ე. ფერმიმ და მისი კოლეგები.

სინამდვილეში, დიდი ძალისხმევა დასჭირდა იმის დასამტკიცებლად, რომ უცნობი აქტივობა რეალურად შეესაბამებოდა პირველ ტრანსურანულ ელემენტს. ქიმიურმა ოპერაციებმა მიგვიყვანა დასკვნამდე: ახალი ელემენტი თვისებებით მანგანუმის მსგავსია, ანუ მიეკუთვნება VII b- ქვეჯგუფს. ეს არგუმენტი შთამბეჭდავი აღმოჩნდა: იმ დროს (30-იან წლებში) თითქმის ყველა ქიმიკოსი თვლიდა, რომ თუ ტრანსურანის ელემენტები არსებობდა, მაშინ პირველი მათგანი მაინც მსგავსი იქნებოდა. დ- ელემენტები წინა პერიოდებიდან. ეს იყო შეცდომა, რომელმაც უდავოდ იმოქმედა ურანზე მძიმე ელემენტების აღმოჩენის ისტორიაზე.

მოკლედ, 1934 წელს ე.ფერმიმ თავდაჯერებულად გამოაცხადა არა მხოლოდ 93-ე ელემენტის სინთეზი, რომელსაც მან დაარქვა სახელი "ausonium", არამედ მისი მარჯვენა მეზობელი პერიოდულ სისტემაზე "hesperia" (No. 94). ეს უკანასკნელი იყო აუსონიუმის b-დაშლის პროდუქტი:

იყვნენ მეცნიერები, რომლებმაც ეს ჯაჭვი კიდევ უფრო აწიეს. მათ შორის: გერმანელი მკვლევარები ო.ჰანი, ლ.მეიტნერი და ფ.შტრასმანი. 1937 წელს უკვე ლაპარაკობდნენ No97 ელემენტზე, როგორც რაღაც რეალურზე:

მაგრამ არც ერთი ახალი ელემენტი არ იქნა მიღებული რაიმე შესამჩნევი რაოდენობით ან იზოლირებული თავისუფალი სახით. მათი სინთეზი შეფასდა სხვადასხვა არაპირდაპირი ნიშნებით.

საბოლოო ჯამში, აღმოჩნდა, რომ ყველა ეს ეფემერული ნივთიერება, რომელიც აღებულია ტრანსურანის ელემენტებისთვის, სინამდვილეში არის ელემენტები, რომლებიც მიეკუთვნება ... პერიოდული ცხრილის შუა რიცხვებს, ანუ დიდი ხნის ცნობილი ქიმიური ელემენტების ხელოვნურ რადიოაქტიურ იზოტოპებს. ეს ცხადი გახდა, როდესაც ო.ჰანმა და ფ.სტრასმანმა გააკეთეს მე-20 საუკუნის ერთ-ერთი უდიდესი აღმოჩენა 1938 წლის 22 დეკემბერს. - ურანის დაშლის აღმოჩენა ნელი ნეიტრონების გავლენის ქვეშ. მეცნიერებმა უდავოდ დაადგინეს, რომ ნეიტრონებით დასხივებული ურანი შეიცავს ბარიუმის და ლანთანუმის იზოტოპებს. ისინი შეიძლება შეიქმნას მხოლოდ იმ ვარაუდით, რომ ნეიტრონები არღვევენ ურანის ბირთვებს რამდენიმე პატარა ფრაგმენტად.

დაშლის მექანიზმი განმარტეს ლ.მეიტნერმა და ო.ფრიშმა. ბირთვის ეგრეთ წოდებული წვეთოვანი მოდელი უკვე არსებობდა: ატომის ბირთვი სითხის წვეთს დაემსგავსა. თუ წვეთს მიეცემა საკმარისი ენერგია და აღფრთოვანებული, ის შეიძლება გაიყოს პატარა წვეთებად. ანალოგიურად, ნეიტრონის მიერ აღგზნებულ მდგომარეობაში მოყვანილ ბირთვს შეუძლია დაიშალა და გაიყოს პატარა ნაწილებად - მსუბუქი ელემენტების ატომების ბირთვებად.

1940 წელს საბჭოთა მეცნიერებმა G.N. Flerov და K.A. Petrzhak დაამტკიცეს, რომ ურანის დაშლა შეიძლება მოხდეს სპონტანურად. ამრიგად, აღმოაჩინეს ბუნებაში ნაპოვნი რადიოაქტიური ტრანსფორმაციის ახალი ტიპი, ურანის სპონტანური დაშლა. ეს იყო უაღრესად მნიშვნელოვანი აღმოჩენა.

თუმცა, არასწორია 1930-იან წლებში ტრანსურანიუმებზე ჩატარებული კვლევების მცდარი გამოცხადება.

ურანს აქვს ორი ძირითადი ბუნებრივი იზოტოპი: ურანი-238 (მნიშვნელოვნად ჭარბობს) და ურანი-235. მეორე ძირითადად იშლება ნელი ნეიტრონების გავლენით, ხოლო პირველი, რომელიც შთანთქავს ნეიტრონს, გადაიქცევა მხოლოდ უფრო მძიმე იზოტოპად - ურანი-239 და ეს შთანთქმა უფრო ინტენსიურია, მით უფრო სწრაფია დაბომბვა ნეიტრონები. ამრიგად, ტრანსურანიუმების სინთეზის პირველ მცდელობებში, ნეიტრონების ზომიერების ეფექტმა განაპირობა ის, რომ როდესაც ბუნებრივი ურანის შემცველი სამიზნე იყო "გასროლილი", დაშლის პროცესი ჭარბობდა.

მაგრამ ურანი-238, რომელიც შთანთქავდა ნეიტრონს, აუცილებლად წარმოქმნიდა ტრანსურანის ელემენტების ფორმირების ჯაჭვს. საჭირო იყო 93-ე ელემენტის ატომების დაშლის ფრაგმენტების კომპლექსურ არეულში მოხვედრის საიმედო გზა. შედარებით მცირე მასით, ეს ფრაგმენტები ურანის დაბომბვის დროს უფრო დიდ დისტანციებზე უნდა გაფრინდნენ (ჰქონდეთ უფრო გრძელი ბილიკი), ვიდრე 93-ე ელემენტის ძალიან მასიური ატომები.

ამერიკელმა ფიზიკოსმა ე. მაკმილანმა, რომელიც მუშაობდა კალიფორნიის უნივერსიტეტში, თავისი ექსპერიმენტები სწორედ ამ მოსაზრებებზე იყო დაფუძნებული. 1939 წლის გაზაფხულზე მან დაიწყო ურანის დაშლის ფრაგმენტების განაწილების გულდასმით შესწავლა ბილიკის სიგრძეზე. მან მოახერხა ფრაგმენტების მცირე ნაწილის გამოყოფა მცირე დიაპაზონით. სწორედ ამ ნაწილში აღმოაჩინა რადიოაქტიური ნივთიერების კვალი ნახევარგამოყოფის პერიოდით 2,3 დღე და მაღალი რადიაციის ინტენსივობით. ასეთი აქტივობა არ დაფიქსირებულა ფრაგმენტების სხვა ფრაქციებში. მაკმილანმა შეძლო ეჩვენებინა, რომ ეს ნივთიერება X არის ურანის-239 იზოტოპის დაშლის პროდუქტი:

სამუშაოს შეუერთდა ქიმიკოსი F. Ableson. აღმოჩნდა, რომ რადიოაქტიური ნივთიერება, რომლის ნახევარგამოყოფის პერიოდი 2,3 დღეა, შეიძლება ქიმიურად გამოიყოს ურანისა და თორიუმისგან და არაფერი აქვს საერთო რენიუმთან. ამრიგად, ვარაუდი, რომ ელემენტი 93 უნდა იყოს ეკარენიუმი, დაიშალა.

ნეპტუნიუმის წარმატებული სინთეზის შესახებ (ახალ ელემენტს მზის სისტემის პლანეტის სახელი ეწოდა) გამოაცხადა ამერიკულმა ჟურნალმა „Physical Review“ 1940 წლის დასაწყისში. ასე დაიწყო ტრანსურანის ელემენტების სინთეზის ერა, რომელიც აღმოჩნდა ძალიან. მნიშვნელოვანია მენდელეევის პერიოდულობის დოქტრინის შემდგომი განვითარებისათვის.

ბრინჯი. 17. No93 ელემენტის - ნეპტუნიუმის სინთეზის სქემა.

ტრანსურანის ელემენტების ყველაზე ხანგრძლივი იზოტოპების პერიოდებიც კი, როგორც წესი, მნიშვნელოვნად უფრო მოკლეა, ვიდრე დედამიწის ასაკი და, შესაბამისად, მათი არსებობა ბუნებაში ამჟამად პრაქტიკულად გამორიცხულია. ამრიგად, ურანზე ქიმიური ელემენტების ბუნებრივი სერიის შეწყვეტის მიზეზი - ელემენტი 92 ნათელია.

ნეპტუნიუმს მოჰყვა პლუტონიუმი. იგი სინთეზირებულია ბირთვული რეაქციით:

ზამთარი 1940 - 1941 წწ ამერიკელი მეცნიერი G. Seaborg და მისი კოლეგები (გ. Seaborg-ის ლაბორატორიაში შემდგომში სინთეზირებული იქნა რამდენიმე ახალი ტრანსურანის ელემენტი). მაგრამ პლუტონიუმის ყველაზე მნიშვნელოვანი იზოტოპი აღმოჩნდა, რომ ნახევარგამოყოფის პერიოდი 24360 წელია. გარდა ამისა, პლუტონიუმ-239 ბევრად უფრო ინტენსიურად იფანტება ნელი ნეიტრონების გავლენის ქვეშ, ვიდრე

ბრინჯი. 18. No94 ელემენტის - პლუტონიუმის სინთეზის სქემა.

40-იან წლებში სინთეზირებულია ურანზე მძიმე კიდევ სამი ელემენტი: ამერიციუმი (ამერიკის პატივსაცემად), კურიუმი (მ. და პ. კურიის პატივსაცემად) და ბერკელიუმი (კალიფორნიაში ბერკლის პატივსაცემად). ბირთვული რეაქტორების სამიზნე იყო პლუტონიუმი-239, დაბომბული ნეიტრონებითა და a-ნაწილაკებით და ამერიციუმით (მისი დასხივება გამოიწვია ბერკელიუმის სინთეზამდე):

.

50-იანი წლები დაიწყო კალიფორნიუმის სინთეზით (No 98). იგი მიიღეს მაშინ, როდესაც დიდი ხნის განმავლობაში იზოტოპი curium-242 მნიშვნელოვანი რაოდენობით დაგროვდა და მისგან სამიზნე გაკეთდა. ბირთვული რეაქცია: გამოიწვია ახალი ელემენტის სინთეზი 98.

99 და 100 ელემენტებზე გადასასვლელად ზრუნვა იყო საჭირო ბერკელიუმის და კალიფორნიუმის წონის დაგროვებაზე. მათგან დამზადებული სამიზნეების ა-ნაწილაკებით დაბომბვამ ახალი ელემენტების სინთეზის საფუძველი შექმნა. მაგრამ 97 და 98 ელემენტების სინთეზირებული იზოტოპების ნახევარგამოყოფის პერიოდი (საათები და წუთები) ძალიან მოკლე იყო და ეს აღმოჩნდა დაბრკოლება მათი საჭირო რაოდენობით დაგროვებისთვის. ასევე შემოთავაზებული იქნა სხვა გზა: პლუტონიუმის გრძელვადიანი დასხივება ინტენსიური ნეიტრონული ნაკადით. მაგრამ შედეგებს მრავალი წელი უნდა ველოდოთ (ბერკელიუმის ერთ-ერთი იზოტოპის სუფთა სახით მისაღებად, პლუტონიუმის სამიზნე 6 წლის განმავლობაში იყო დასხივებული!). არსებობდა მხოლოდ ერთი გზა სინთეზის დროის საგრძნობლად შესამცირებლად: მკვეთრად გაზრდილიყო ნეიტრონული სხივის სიმძლავრე. ლაბორატორიებში ეს შეუძლებელი აღმოჩნდა.

სამაშველოში თერმობირთვული აფეთქება მოვიდა. 1952 წლის 1 ნოემბერს ამერიკელებმა წყნარ ოკეანეში, ენივეტაკის ატოლზე ააფეთქეს თერმობირთვული მოწყობილობა. აფეთქების ადგილიდან რამდენიმე ასეული კილოგრამი ნიადაგი შეგროვდა და ნიმუშები გამოიკვლიეს. შედეგად, შესაძლებელი გახდა 99 და 100 ელემენტების იზოტოპების აღმოჩენა, რომლებსაც ეწოდა შესაბამისად აინშტაინი (ა. აინშტაინის პატივსაცემად) და ფერმიუმი (ე. ფერმის პატივსაცემად).

აფეთქების დროს წარმოქმნილი ნეიტრონული ნაკადი ძალიან ძლიერი აღმოჩნდა, რომ ურანი-238-ის ბირთვებმა შეძლეს დიდი რაოდენობით ნეიტრონების შთანთქმა ძალიან მოკლე დროში. ურანის ეს ზემძიმე იზოტოპები, თანმიმდევრული დაშლის ჯაჭვების შედეგად, გადაიქცა აინშტაინიუმის და ფერმიუმის იზოტოპებად (სურათი 19).

ბრინჯი. 19. No99 – აინშტაინიუმი და No100 – ფერმიუმი ელემენტების სინთეზის სქემა.

მენდელეევიუმი ეწოდა ქიმიურ ელემენტს No. 101, რომელიც სინთეზირებული იყო ამერიკელი ფიზიკოსების მიერ გ. Seaborg-ის ხელმძღვანელობით 1955 წელს. სინთეზის ავტორებმა ახალი ელემენტი დაასახელეს „დიდი რუსი ქიმიკოსის დამსახურების პატივსაცემად, რომელიც იყო პირველი გამოიყენე პერიოდული სისტემა გამოუცნობი ქიმიური ელემენტების თვისებების პროგნოზირებისთვის“. მეცნიერებმა მოახერხეს საკმარისი აინშტაინის დაგროვება მისგან სამიზნის მოსამზადებლად (აინშტაინიუმის რაოდენობა მილიარდ ატომში გაზომეს); მისი a-ნაწილაკებით დასხივებით, შესაძლებელი გახდა 101 ელემენტის ბირთვების სინთეზის გამოთვლა (სურათი 20):

ბრინჯი. 20. No101 ელემენტის - მენდელეევიუმის სინთეზის სქემა.

მიღებული იზოტოპის ნახევარგამოყოფის პერიოდი გაცილებით გრძელი აღმოჩნდა ვიდრე თეორეტიკოსები ელოდნენ. და მიუხედავად იმისა, რომ სინთეზის შედეგად მიიღეს მხოლოდ მენდელეევიუმის ატომები, შესაძლებელი გახდა მათი ქიმიური თვისებების შესწავლა იმავე მეთოდების გამოყენებით, რაც გამოიყენებოდა წინა ტრანსურანიუმებისთვის.

პერიოდული კანონის ღირსეული შეფასება მისცა უილიამ რაზმეიმ, რომელიც ამტკიცებდა, რომ პერიოდული კანონი მკვლევარებისთვის ნამდვილი კომპასია.

მისი გარდაცვალებიდან რამდენიმე წელი გავიდა და მენდელეევის სისტემა გახდა ყველაზე მნიშვნელოვანი რგოლი ჩვენს ცოდნაში სამყაროს შესახებ, რომელშიც ჩვენ ვცხოვრობთ, სამყაროში მატერიის ევოლუციის შესახებ, მას შემდეგ, რაც მენდელეევი თავის სამეცნიერო აღმოჩენებში და განსაკუთრებით აღმოაჩინა. პერიოდული კანონი, ფაქტობრივად, იყენებდა ბუნების ფენომენების შემეცნების დიალექტიკურ მეთოდს, რაზეც მას მაღალი შეფასება მისცა ფრიდრიხ ენგელსმა, რომელმაც პერიოდული კანონის შეფასებისას აღნიშნა, რომ მეცნიერი, თუმცა ქვეცნობიერად გამოიყენა ჰეგელის კანონი რაოდენობის გადასვლის შესახებ. ხარისხი, ჯერ კიდევ მიაღწია მეცნიერულ წარმატებას. ”

შეუძლებელია ქიმიის შესწავლა, გარდა ამ ყველგან არსებული კანონის საფუძველზე. რა სასაცილო იქნებოდა ქიმიის სახელმძღვანელო პერიოდული ცხრილის გარეშე! თქვენ უნდა გესმოდეთ, თუ როგორ არის დაკავშირებული სხვადასხვა ელემენტები ერთმანეთთან და რატომ არის ისინი დაკავშირებული. მხოლოდ მაშინ აღმოჩნდება პერიოდული ცხრილი ელემენტებისა და მათი ნაერთების თვისებების შესახებ ინფორმაციის მდიდარი საცავი, საცავი, რომელსაც ცოტას ვერ შეედრება.

გამოცდილ ქიმიკოსს, მხოლოდ სისტემაში რომელიმე ელემენტის მიერ დაკავებული ადგილის დათვალიერებით, მასზე ბევრი რამის თქმა შეუძლია: ელემენტი არის ლითონი თუ არალითონი; ქმნის თუ არა წყალბადის ნაერთებს - ჰიდრიდებს; რა ოქსიდებია დამახასიათებელი ამ ელემენტისთვის; რა ვალენტობა შეიძლება გამოავლინოს მას ქიმიურ ნაერთებში შესვლისას; ამ ელემენტის რომელი ნაერთები იქნება სტაბილური და რომელი, პირიქით, მყიფე; რა ნაერთებიდან და რა გზით არის ყველაზე მოსახერხებელი და მომგებიანი ამ ელემენტის უფასო სახით მიღება. და თუ ქიმიკოსს შეუძლია მთელი ამ ინფორმაციის ამოღება პერიოდული ცხრილიდან, მაშინ ეს ნიშნავს, რომ მან კარგად აითვისა იგი.

პერიოდული ცხრილი არის ახალი მასალების და ნივთიერებების მიღების საფუძველი ახალი, უჩვეულო, წინასწარ განსაზღვრული თვისებების, ბუნებისთვის უცნობი ნივთიერებების. ისინი ახლა იქმნება დიდი რაოდენობით. იგი ასევე გახდა ნახევარგამტარული მასალების სინთეზის სახელმძღვანელო ძაფი. მრავალი მაგალითის გამოყენებით მეცნიერებმა აღმოაჩინეს, რომ ელემენტების ნაერთებს, რომლებიც იკავებენ გარკვეულ ადგილს პერიოდულ სისტემაში (ძირითადად მის III – V ჯგუფებში) აქვთ ან უნდა ჰქონდეთ საუკეთესო ნახევარგამტარული თვისებები.

შეუძლებელია ახალი შენადნობების მოპოვების ამოცანის დაყენება პერიოდული ცხრილის იგნორირებაში. ყოველივე ამის შემდეგ, შენადნობების სტრუქტურა და თვისებები განისაზღვრება ცხრილში ლითონების პოზიციით. ამჟამად ცნობილია ათასობით სხვადასხვა შენადნობი.

შესაძლოა, თანამედროვე ქიმიის ნებისმიერ დარგში შეამჩნიოთ პერიოდული კანონის ასახვა. მაგრამ არა მხოლოდ ქიმიკოსები ქედს სცემენ თავებს მისი სიდიადის წინაშე. ახალი ელემენტების სინთეზის რთულ და მომხიბვლელ ამოცანაში შეუძლებელია პერიოდული კანონის გარეშე. ვარსკვლავებში ხდება ქიმიური ელემენტების სინთეზის გიგანტური ბუნებრივი პროცესი. მეცნიერები ამ პროცესს ნუკლეოსინთეზს უწოდებენ.

ჯერჯერობით, მეცნიერებს წარმოდგენა არ აქვთ, რა ზუსტი გზებით, რა თანმიმდევრული ბირთვული რეაქციების შედეგად წარმოიქმნა ჩვენთვის ცნობილი ქიმიური ელემენტები. ნუკლეოსინთეზის მრავალი ჰიპოთეზა არსებობს, მაგრამ სრული თეორია ჯერ არ არსებობს. მაგრამ ჩვენ შეგვიძლია დარწმუნებით ვთქვათ, რომ ელემენტების წარმოშობის გზების შესახებ ყველაზე მორცხვი ვარაუდებიც კი შეუძლებელი იქნება პერიოდულ სისტემაში ელემენტების თანმიმდევრული განლაგების გათვალისწინების გარეშე. ბირთვული პერიოდულობის კანონები, ატომური ბირთვების სტრუქტურა და თვისებები ეფუძნება სხვადასხვა ნუკლეოსინთეზის რეაქციას.

დიდი დრო დასჭირდება ადამიანის ცოდნისა და პრაქტიკის იმ სფეროების ჩამოთვლას, სადაც დიდი კანონი და ელემენტების სისტემა მნიშვნელოვან როლს თამაშობს. და, სიმართლე გითხრათ, ჩვენ არც კი წარმოგვიდგენია მენდელეევის პერიოდულობის დოქტრინის სრული მასშტაბები. ის ბევრჯერ აშუქებს თავის მოულოდნელ ასპექტებს მეცნიერებს.

მენდელეევი უდავოდ არის მსოფლიოს ერთ-ერთი უდიდესი ქიმიკოსი. მიუხედავად იმისა, რომ მისი კანონიდან ას წელზე მეტი გავიდა, არავინ იცის, როდის გახდება ცნობილი პერიოდული ცხრილის მთელი შინაარსი სრულად გაგებული.

ბრინჯი. 21. დიმიტრი ივანოვიჩ მენდელეევის ფოტო.

ბრინჯი. 22. რუსეთის ქიმიის საზოგადოება თავმჯდომარეობით

1. პეტრიანოვი I.V., ტრიფონოვი დ.ნ. „დიდი კანონი“

მოსკოვი, "პედაგოგია", 1984 წ

2. კედროვი ბ.მ. „დ.ი.მენდელეევის პროგნოზები ატომიზმს“

მოსკოვი, ატომიზდატი, 1977 წ

3. Agafoshin N. P. "პერიოდული კანონი და დ.ი. მენდელეევის ელემენტების პერიოდული სისტემა" მოსკოვი, "განმანათლებლობა", 1973 წ.

4. „დ. ი.მენდელეევი თანამედროვეთა მოგონებებში“ მოსკოვი, „ატომიზდატი“, 1973 წ.

5. ვოლკოვი V.A. ბიოგრაფიული საცნობარო წიგნი "მსოფლიოს გამოჩენილი ქიმიკოსები" მოსკოვი, "უმაღლესი სკოლა", 1991 წ.

6. ბოგოლიუბოვა L.N. "დიდი ქიმიკოსების ბიოგრაფიები" მოსკოვი, "განმანათლებლობა", 1997 წ.

7. Ivanova L. F., Egorova E. N. დესკტოპის ენციკლოპედია "ყველაფერი ყველაფრის შესახებ" მოსკოვი, "Mnemosyne", 2001 წ.

8. Summ L.B. საბავშვო ენციკლოპედია „მე ვიკვლევ სამყაროს. ქიმია" მოსკოვი, "ოლიმპი", 1998 წ

პერიოდული ქიმიური ელემენტების ცხრილის აღმოჩენა ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი ეტაპი იყო ქიმიის, როგორც მეცნიერების განვითარების ისტორიაში. ცხრილის აღმომჩენი რუსი მეცნიერი დიმიტრი მენდელეევი იყო. არაჩვეულებრივმა მეცნიერმა, ფართო მეცნიერული ხედვით, მოახერხა ქიმიური ელემენტების ბუნების შესახებ ყველა იდეის გაერთიანება ერთ თანმიმდევრულ კონცეფციაში.

M24.RU მოგითხრობთ პერიოდული ელემენტების ცხრილის აღმოჩენის ისტორიაზე, საინტერესო ფაქტებზე, რომლებიც დაკავშირებულია ახალი ელემენტების აღმოჩენასთან და ხალხურ ზღაპრებთან, რომლებიც გარშემორტყმული იყო მენდელეევისა და მის მიერ შექმნილი ქიმიური ელემენტების ცხრილის შესახებ.

ცხრილის გახსნის ისტორია

მე-19 საუკუნის შუა პერიოდისთვის 63 ქიმიური ელემენტი იქნა აღმოჩენილი და მეცნიერები მთელს მსოფლიოში არაერთხელ ცდილობდნენ გაეერთიანებინათ ყველა არსებული ელემენტი ერთ კონცეფციაში. შემოთავაზებული იყო ელემენტების განლაგება ატომური მასის გაზრდის მიზნით და მათი დაყოფა ჯგუფებად მსგავსი ქიმიური თვისებების მიხედვით.

1863 წელს ქიმიკოსმა და მუსიკოსმა ჯონ ალექსანდრ ნიულანდმა შემოგვთავაზა თავისი თეორია, რომელმაც შესთავაზა მენდელეევის მიერ აღმოჩენილი ქიმიური ელემენტების განლაგება, მაგრამ მეცნიერის ნამუშევარი სამეცნიერო საზოგადოებამ სერიოზულად არ მიიღო იმის გამო, რომ ავტორი გატაცებული იყო. ჰარმონიის ძიებით და მუსიკის ქიმიასთან კავშირით.

1869 წელს მენდელეევმა გამოაქვეყნა პერიოდული ცხრილის დიაგრამა ჟურნალში რუსეთის ქიმიური საზოგადოების ჟურნალში და აღმოჩენის შესახებ შეტყობინება გაუგზავნა მსოფლიოს წამყვან მეცნიერებს. შემდგომში, ქიმიკოსმა არაერთხელ დახვეწა და გააუმჯობესა სქემა, სანამ არ შეიძინა ჩვეული სახე.

მენდელეევის აღმოჩენის არსი ის არის, რომ ატომური მასის მატებასთან ერთად ელემენტების ქიმიური თვისებები იცვლება არა მონოტონურად, არამედ პერიოდულად. სხვადასხვა თვისებების მქონე ელემენტების გარკვეული რაოდენობის შემდეგ, თვისებები იწყებს გამეორებას. ამრიგად, კალიუმი ნატრიუმის მსგავსია, ფტორი ქლორის, ოქრო კი ვერცხლის და სპილენძის მსგავსი.

1871 წელს მენდელეევმა საბოლოოდ გააერთიანა იდეები პერიოდულ კანონში. მეცნიერებმა იწინასწარმეტყველეს რამდენიმე ახალი ქიმიური ელემენტის აღმოჩენა და აღწერეს მათი ქიმიური თვისებები. შემდგომში, ქიმიკოსის გამოთვლები მთლიანად დადასტურდა - გალიუმი, სკანდიუმი და გერმანიუმი სრულად შეესაბამებოდა იმ თვისებებს, რაც მათ მენდელეევმა მიაწერა.

ზღაპრები მენდელეევის შესახებ

ცნობილი მეცნიერისა და მისი აღმოჩენების შესახებ ბევრი ზღაპარი იყო. იმ დროს ადამიანებს ქიმიის მცირე გაგება ჰქონდათ და სჯეროდათ, რომ ქიმიის შესწავლა ჩვილებისგან სუპის ჭამა და ინდუსტრიული მასშტაბით ქურდობა იყო. ამიტომ, მენდელეევის საქმიანობამ სწრაფად შეიძინა ჭორებისა და ლეგენდების მასა.

ერთ-ერთი ლეგენდა ამბობს, რომ მენდელეევმა სიზმარში აღმოაჩინა ქიმიური ელემენტების ცხრილი. ეს ერთადერთი შემთხვევა არ არის, ბენზოლის ბეჭდის ფორმულაზე მეოცნებე ავგუსტ კეკულემაც თავის აღმოჩენაზე ისაუბრა. თუმცა მენდელეევმა მხოლოდ კრიტიკოსებს დასცინა. "ალბათ ოცი წელია ვფიქრობ ამაზე და თქვენ ამბობთ: იქ ვიჯექი და უცებ... დავასრულე!" - თქვა ერთხელ მეცნიერმა თავისი აღმოჩენის შესახებ.

სხვა ამბავი მენდელეევს არყის აღმოჩენას მიაწერს. 1865 წელს დიდმა მეცნიერმა დაიცვა დისერტაცია თემაზე „დისკურსი ალკოჰოლის წყალთან შერწყმის შესახებ“ და ამან მაშინვე წარმოშვა ახალი ლეგენდა. ქიმიკოსის თანამედროვეებმა გაიცინეს და თქვეს, რომ მეცნიერი „საკმაოდ კარგად ქმნის წყალთან შერწყმული ალკოჰოლის ზემოქმედების ქვეშ“ და შემდგომმა თაობებმა უკვე უწოდეს მენდელეევს არაყის აღმომჩენი.

მათ ასევე იცინოდნენ მეცნიერის ცხოვრების წესზე და განსაკუთრებით იმაზე, რომ მენდელეევმა თავისი ლაბორატორია უზარმაზარი მუხის ხის ღრუში მოაწყო.

თანამედროვეებმა ასევე დასცინოდნენ მენდელეევის გატაცებას ჩემოდნებით. მეცნიერი სიმფეროპოლში უნებლიე უმოქმედობის დროს იძულებული გახდა დრო დაეტოვებინა ჩემოდნების ქსოვით. მოგვიანებით მან დამოუკიდებლად დაამზადა მუყაოს კონტეინერები ლაბორატორიის საჭიროებისთვის. ამ ჰობის აშკარად "სამოყვარულო" ბუნების მიუხედავად, მენდელეევს ხშირად "ჩემოდნების ოსტატს" უწოდებდნენ.

რადიუმის აღმოჩენა

ქიმიის ისტორიაში ერთ-ერთი ყველაზე ტრაგიკული და ამავე დროს ცნობილი გვერდი და პერიოდულ სისტემაში ახალი ელემენტების გამოჩენა დაკავშირებულია რადიუმის აღმოჩენასთან. ახალი ქიმიური ელემენტი აღმოაჩინეს მეუღლეებმა მარი და პიერ კურიმ, რომლებმაც აღმოაჩინეს, რომ ურანის მადნიდან ურანის გამოყოფის შემდეგ დარჩენილი ნარჩენები უფრო რადიოაქტიური იყო, ვიდრე სუფთა ურანი.

ვინაიდან არავინ იცოდა რა იყო რადიოაქტიურობა იმ დროს, ჭორებმა სწრაფად მიაწერეს სამკურნალო თვისებები და მეცნიერებისთვის ცნობილი თითქმის ყველა დაავადების განკურნების უნარი ახალ ელემენტს. რადიუმი შედიოდა საკვებ პროდუქტებში, კბილის პასტასა და სახის კრემებში. მდიდრები ატარებდნენ საათებს, რომელთა ციფერბლატი რადიუმის შემცველი საღებავით იყო შეღებილი. რადიოაქტიური ელემენტი რეკომენდებული იყო, როგორც პოტენციალის გასაუმჯობესებლად და სტრესის შესამსუბუქებლად.

ასეთი "წარმოება" გაგრძელდა ოცი წლის განმავლობაში - მეოცე საუკუნის 30-იან წლებამდე, როდესაც მეცნიერებმა აღმოაჩინეს რადიოაქტიურობის ნამდვილი თვისებები და გაარკვიეს, თუ რამდენად დამანგრეველია რადიაციის გავლენა ადამიანის სხეულზე.

მარი კიური გარდაიცვალა 1934 წელს რადიუმის ხანგრძლივი ზემოქმედებით გამოწვეული რადიაციული ავადმყოფობისგან.

ნებულიუმი და კორონიუმი

პერიოდულმა ცხრილმა არა მხოლოდ დაავალა ქიმიური ელემენტები ერთ ჰარმონიულ სისტემაში, არამედ შესაძლებელი გახადა ახალი ელემენტების მრავალი აღმოჩენის პროგნოზირება. ამავდროულად, ზოგიერთი ქიმიური „ელემენტი“ არარსებულად იქნა აღიარებული იმის საფუძველზე, რომ ისინი არ ჯდებოდა პერიოდული კანონის კონცეფციაში. ყველაზე ცნობილი ამბავია ახალი ელემენტების ნებულიუმის და კორონიუმის "აღმოჩენა".

მზის ატმოსფეროს შესწავლისას, ასტრონომებმა აღმოაჩინეს სპექტრული ხაზები, რომელთა იდენტიფიცირება ვერ შეძლეს დედამიწაზე ცნობილ ქიმიურ ელემენტებთან. მეცნიერებმა ვარაუდობდნენ, რომ ეს ხაზები მიეკუთვნება ახალ ელემენტს, რომელსაც ეწოდა კორონიუმი (რადგან ხაზები აღმოაჩინეს მზის "გვირგვინის" - ვარსკვლავის ატმოსფეროს გარე ფენის შესწავლის დროს).

რამდენიმე წლის შემდეგ, ასტრონომებმა კიდევ ერთი აღმოჩენა გააკეთეს გაზის ნისლეულების სპექტრის შესწავლისას. აღმოჩენილი ხაზები, რომელთა იდენტიფიცირება ისევ ხმელეთის არაფერთან შეუძლებელი იყო, სხვა ქიმიურ ელემენტს - ნებულიუმს მიაწერეს.

აღმოჩენები გააკრიტიკეს, რადგან მენდელეევის პერიოდულ სისტემაში ადგილი აღარ იყო ნებულიუმის და კორონიუმის თვისებების მქონე ელემენტებისთვის. შემოწმების შემდეგ გაირკვა, რომ ნებულიუმი ჩვეულებრივი ხმელეთის ჟანგბადია, კორონიუმი კი ძლიერ იონიზირებული რკინაა.

მასალა შეიქმნა ღია წყაროებიდან მიღებული ინფორმაციის საფუძველზე. მოამზადა ვასილი მაკაგონოვმა @vmakagonov

პერიოდული კანონის აღმოჩენა

პერიოდული კანონი აღმოაჩინა დ.ი.მენდელეევმა სახელმძღვანელოს „ქიმიის საფუძვლების“ ტექსტზე მუშაობისას, როდესაც ფაქტობრივი მასალის სისტემატიზაციაში სირთულეები წააწყდა. 1869 წლის თებერვლის შუა რიცხვებისთვის, სახელმძღვანელოს სტრუქტურის გათვალისწინებით, მეცნიერი თანდათან მივიდა დასკვნამდე, რომ მარტივი ნივთიერებების თვისებები და ელემენტების ატომური მასები დაკავშირებულია გარკვეული ნიმუშით.

ელემენტების პერიოდული ცხრილის აღმოჩენა შემთხვევით არ მომხდარა; ეს იყო უზარმაზარი შრომის, ხანგრძლივი და შრომატევადი მუშაობის შედეგი, რომელიც გაატარა თავად დიმიტრი ივანოვიჩმა და ბევრმა ქიმიკოსმა მისი წინამორბედებისა და თანამედროვეებისგან. ”როდესაც დავიწყე ელემენტების კლასიფიკაციის დასრულება, ცალკე ბარათებზე დავწერე თითოეული ელემენტი და მისი ნაერთები, შემდეგ კი, ჯგუფებისა და სერიების მიხედვით დალაგებით, მივიღე პერიოდული კანონის პირველი ვიზუალური ცხრილი. მაგრამ ეს მხოლოდ ბოლო აკორდი იყო, ყველა წინა მუშაობის შედეგი...“ – ამბობს მეცნიერი. მენდელეევმა ხაზგასმით აღნიშნა, რომ მისი აღმოჩენა იყო ოცწლიანი ფიქრის შედეგი ელემენტებს შორის კავშირებზე, ყველა მხრიდან ელემენტების ურთიერთობაზე ფიქრის შედეგად.

17 თებერვალს (1 მარტი) სტატიის ხელნაწერი, რომელიც შეიცავდა ცხრილს სახელწოდებით „ექსპერიმენტი ელემენტების სისტემაზე მათი ატომური წონისა და ქიმიური მსგავსების საფუძველზე“, დასრულდა და პრესაში წარადგინა ჩანაწერების ჩანაწერები და თარიღი. "1869 წლის 17 თებერვალი." მენდელეევის აღმოჩენის შესახებ განცხადება გააკეთა რუსეთის ქიმიური საზოგადოების რედაქტორმა, პროფესორმა ნ.ა. მენშუტკინმა, საზოგადოების კრებაზე 1869 წლის 22 თებერვალს (6 მარტი). თავად მენდელეევი შეხვედრას არ ესწრებოდა, რადგან იმ დროს, თავისუფალი ეკონომიკური საზოგადოების დავალებით მან შეისწავლა ტვერსკაიას ყველის ქარხნები და ნოვგოროდის პროვინციები.

სისტემის პირველ ვერსიაში ელემენტები მეცნიერის მიერ იყო მოწყობილი ცხრამეტი ჰორიზონტალური მწკრივით და ექვს ვერტიკალურ სვეტად. 17 თებერვალს (1 მარტს) პერიოდული კანონის აღმოჩენა არავითარ შემთხვევაში არ დასრულებულა, არამედ მხოლოდ დაიწყო. დიმიტრი ივანოვიჩმა განაგრძო მისი განვითარება და გაღრმავება თითქმის სამი წლის განმავლობაში. 1870 წელს მენდელეევმა გამოაქვეყნა სისტემის მეორე ვერსია "ქიმიის საფუძვლებში" ("ელემენტების ბუნებრივი სისტემა"): ანალოგური ელემენტების ჰორიზონტალური სვეტები გადაიქცა რვა ვერტიკალურად განლაგებულ ჯგუფად; პირველი ვერსიის ექვსი ვერტიკალური სვეტი გახდა პერიოდები, დაწყებული ტუტე მეტალით და დამთავრებული ჰალოგენით. თითოეული პერიოდი დაყოფილი იყო ორ სერიად; ჯგუფში შემავალი სხვადასხვა სერიების ელემენტები ქმნიდნენ ქვეჯგუფებს.

მენდელეევის აღმოჩენის არსი იმაში მდგომარეობდა, რომ ქიმიური ელემენტების ატომური მასის მატებასთან ერთად მათი თვისებები არ იცვლება მონოტონურად, არამედ პერიოდულად. სხვადასხვა თვისებების მქონე ელემენტების გარკვეული რაოდენობის შემდეგ, რომლებიც განლაგებულია ატომური წონის ზრდაში, თვისებები იწყება განმეორებით. განსხვავება მენდელეევისა და მისი წინამორბედების შემოქმედებას შორის ის იყო, რომ მენდელეევს ჰქონდა არა ერთი საფუძველი ელემენტების კლასიფიკაციისთვის, არამედ ორი - ატომური მასა და ქიმიური მსგავსება. იმისთვის, რომ პერიოდულობა სრულად დაკვირვებულიყო, მენდელეევმა შეასწორა ზოგიერთი ელემენტის ატომური მასა, მოათავსა რამდენიმე ელემენტი თავის სისტემაში სხვებთან მათი მსგავსების შესახებ იმ დროს მიღებული იდეების საწინააღმდეგოდ და დატოვა ცარიელი უჯრები ცხრილში, სადაც ელემენტები ჯერ კიდევ არ იყო აღმოჩენილი. უნდა განთავსდეს.

1871 წელს ამ ნაშრომებზე დაყრდნობით მენდელეევმა ჩამოაყალიბა პერიოდული კანონი, რომლის ფორმა დროთა განმავლობაში გარკვეულწილად დაიხვეწა.

ელემენტების პერიოდულმა სისტემამ დიდი გავლენა მოახდინა ქიმიის შემდგომ განვითარებაზე. ეს იყო არა მხოლოდ ქიმიური ელემენტების პირველი ბუნებრივი კლასიფიკაცია, რომელიც აჩვენებდა, რომ ისინი ქმნიან ჰარმონიულ სისტემას და ერთმანეთთან მჭიდრო კავშირშია, არამედ იყო ძლიერი ინსტრუმენტი შემდგომი კვლევისთვის. იმ დროს, როდესაც მენდელეევმა შეადგინა თავისი ცხრილი მის მიერ აღმოჩენილი პერიოდული კანონის საფუძველზე, ბევრი ელემენტი ჯერ კიდევ უცნობი იყო. მენდელეევი არა მხოლოდ დარწმუნებული იყო, რომ ჯერ კიდევ უცნობი ელემენტები უნდა არსებობდეს, რომლებიც შეავსებდნენ ამ სივრცეებს, არამედ წინასწარ იწინასწარმეტყველა ასეთი ელემენტების თვისებები მათი პოზიციის საფუძველზე პერიოდული ცხრილის სხვა ელემენტებს შორის. მომდევნო 15 წლის განმავლობაში მენდელეევის პროგნოზები ბრწყინვალედ დადასტურდა; სამივე მოსალოდნელი ელემენტი აღმოაჩინეს (Ga, Sc, Ge), რაც პერიოდული კანონის უდიდესი ტრიუმფი იყო.

DI. მენდელეევმა წარადგინა ხელნაწერი "ელემენტების სისტემის გამოცდილება მათი ატომური წონისა და ქიმიური მსგავსების მიხედვით" // საპრეზიდენტო ბიბლიოთეკა // ისტორიის დღე http://www.prlib.ru/History/Pages/Item.aspx?itemid=1006

რუსეთის ქიმიური საზოგადოება

რუსეთის ქიმიური საზოგადოება არის სამეცნიერო ორგანიზაცია, რომელიც დაარსდა პეტერბურგის უნივერსიტეტში 1868 წელს და წარმოადგენდა რუს ქიმიკოსთა ნებაყოფლობით გაერთიანებას.

საზოგადოების შექმნის აუცილებლობა გამოცხადდა რუსი ნატურალისტთა და ექიმთა I კონგრესზე, რომელიც გაიმართა სანკტ-პეტერბურგში 1867 წლის დეკემბრის ბოლოს - 1868 წლის იანვრის დასაწყისში. კონგრესზე გამოცხადდა ქიმიური განყოფილების მონაწილეთა გადაწყვეტილება. :

„ქიმიურმა განყოფილებამ გამოთქვა ერთსულოვანი სურვილი, გაერთიანდეს ქიმიურ საზოგადოებაში რუსი ქიმიკოსების უკვე ჩამოყალიბებული ძალების კომუნიკაციისთვის. განყოფილებას მიაჩნია, რომ ამ საზოგადოებას ეყოლება წევრები რუსეთის ყველა ქალაქში და მის გამოცემაში შევა რუსულ ენაზე გამოცემული ყველა რუსი ქიმიკოსის ნაშრომები“.

ამ დროისთვის უკვე შეიქმნა ქიმიური საზოგადოებები ევროპის რამდენიმე ქვეყანაში: ლონდონის ქიმიის საზოგადოება (1841), საფრანგეთის ქიმიის საზოგადოება (1857), გერმანიის ქიმიის საზოგადოება (1867); ამერიკული ქიმიური საზოგადოება დაარსდა 1876 წელს.

რუსეთის ქიმიური საზოგადოების წესდება, რომელიც ძირითადად შედგენილია დ.ი.მენდელეევის მიერ, დაამტკიცა სახალხო განათლების სამინისტრომ 1868 წლის 26 ოქტომბერს, ხოლო საზოგადოების პირველი კრება შედგა 1868 წლის 6 ნოემბერს. თავდაპირველად მასში შედიოდა 35 ქიმიკოსი. სანქტ-პეტერბურგი, ყაზანი, მოსკოვი, ვარშავა, კიევი, ხარკოვი და ოდესა. ნ.ნ.ზინინი გახდა რუსეთის კულტურული საზოგადოების პირველი პრეზიდენტი, ხოლო ნ.ა.მენშუტკინი გახდა მდივანი. საზოგადოების წევრები იხდიდნენ საწევრო გადასახადს (წელიწადში 10 მანეთი), ახალი წევრები მიიღეს მხოლოდ სამი არსებულის რეკომენდაციით. მისი არსებობის პირველ წელს RCS გაიზარდა 35-დან 60 წევრამდე და შეუფერხებლად განაგრძო ზრდა მომდევნო წლებში (129 1879 წელს, 237 1889 წელს, 293 1899 წელს, 364 1909 წელს, 565 1917 წელს).

1869 წელს რუსეთის ქიმიურმა საზოგადოებამ შეიძინა საკუთარი ბეჭდური ორგანო - ჟურნალი რუსეთის ქიმიური საზოგადოების (ZHRKhO); ჟურნალი გამოდიოდა წელიწადში 9-ჯერ (ყოველთვიურად, გარდა ზაფხულის თვეებისა). ZhRKhO-ს რედაქტორი 1869 წლიდან 1900 წლამდე იყო N. A. Menshutkin, ხოლო 1901 წლიდან 1930 წლამდე - A. E. Favorsky.

1878 წელს რუსეთის ქიმიის საზოგადოება გაერთიანდა რუსეთის ფიზიკურ საზოგადოებასთან (დაარსდა 1872 წელს) და ჩამოაყალიბა რუსეთის ფიზიკურ-ქიმიური საზოგადოება. რუსეთის ფედერალური ქიმიური საზოგადოების პირველი პრეზიდენტები იყვნენ A. M. Butlerov (1878-1882 წლებში) და D. I. მენდელეევი (1883-1887 წლებში). 1879 წელს გაერთიანებასთან დაკავშირებით (მე-11 ტომიდან) "რუსეთის ქიმიური საზოგადოების ჟურნალი" ეწოდა "რუსეთის ფიზიკურ-ქიმიური საზოგადოების ჟურნალს". გამოცემის სიხშირე იყო წელიწადში 10 ნომერი; ჟურნალი შედგებოდა ორი ნაწილისგან - ქიმიური (ZhRKhO) და ფიზიკური (ZhRFO).

რუსული ქიმიის კლასიკოსების მრავალი ნაშრომი პირველად გამოქვეყნდა ZhRKhO-ს გვერდებზე. განსაკუთრებით შეგვიძლია აღვნიშნოთ დ.ი.მენდელეევის შრომა ელემენტების პერიოდული ცხრილის შექმნისა და განვითარების შესახებ და ა.მ.ბუტლეროვის, რომელიც დაკავშირებულია ორგანული ნაერთების სტრუქტურის მისი თეორიის შემუშავებასთან; ნ.ა.მენშუტკინის, დ.პ.კონოვალოვის, ნ.ს.კურნაკოვის, ლ.ა.ჩუგაევის კვლევა არაორგანული და ფიზიკური ქიმიის დარგში; V. V. Markovnikov, E. E. Vagner, A. M. Zaitsev, S. N. Reformatsky, A. E. Favorsky, N. D. Zelinsky, S. V. Lebedev და A. E. Arbuzov ორგანული ქიმიის დარგში. 1869 წლიდან 1930 წლამდე პერიოდში ZhRKhO-ში გამოქვეყნდა 5067 ორიგინალური ქიმიური კვლევა, გამოიცა აბსტრაქტები და მიმოხილვები ქიმიის ცალკეულ საკითხებზე, ასევე გამოიცა ყველაზე საინტერესო ნაშრომების თარგმანები უცხოური ჟურნალებიდან.

RFCS გახდა მენდელეევის კონგრესების დამფუძნებელი ზოგადი და გამოყენებითი ქიმიის შესახებ; პირველი სამი კონგრესი ჩატარდა პეტერბურგში 1907, 1911 და 1922 წლებში. 1919 წელს ZHRFKhO-ს გამოცემა შეჩერდა და განახლდა მხოლოდ 1924 წელს.