ODKRYCIE PRAWA OKRESOWEGO
Prawo okresowości odkrył D.I. Mendelejew podczas pracy nad tekstem podręcznika „Podstawy chemii”, gdy napotkał trudności w usystematyzowaniu materiału faktograficznego. Do połowy lutego 1869 roku, zastanawiając się nad strukturą podręcznika, uczony stopniowo doszedł do wniosku, że właściwości prostych substancji i masy atomowe pierwiastków są powiązane pewnym wzorem.
Odkrycie układu okresowego pierwiastków nie było dziełem przypadku, było wynikiem ogromnej, długiej i żmudnej pracy, którą wykonał sam Dmitrij Iwanowicz oraz wielu chemików spośród jego poprzedników i współczesnych. „Kiedy zacząłem finalizować moją klasyfikację pierwiastków, zapisałem na osobnych kartkach każdy pierwiastek i jego związki, a następnie układając je w kolejności grup i szeregów, otrzymałem pierwszą wizualną tablicę prawa okresowego. Ale to był dopiero końcowy akord, wynik całej dotychczasowej pracy…” – powiedział naukowiec. Mendelejew podkreślał, że jego odkrycie było wynikiem dwudziestu lat myślenia o związkach między elementami, myślenia o związkach elementów ze wszystkich stron.
W dniu 17 lutego (1 marca) ukończono i przesłano do prasy rękopis artykułu, zawierający tabelę zatytułowaną „Eksperyment z układem pierwiastków w oparciu o ich masy atomowe i podobieństwa chemiczne”. „17 lutego 1869.” O odkryciu Mendelejewa poinformował redaktor Rosyjskiego Towarzystwa Chemicznego, profesor N.A. Menshutkin, na posiedzeniu towarzystwa w dniu 22 lutego (6 marca) 1869 r. Sam Mendelejew nie był obecny na tym spotkaniu, ponieważ w tym czasie: na polecenie Wolnego Towarzystwa Ekonomicznego zbadał fabryki sera Twerska i obwody nowogrodzkie.
W pierwszej wersji systemu elementy zostały przez naukowca ułożone w dziewiętnastu poziomych rzędach i sześciu pionowych kolumnach. 17 lutego (1 marca) odkrycie prawa okresowego bynajmniej się nie zakończyło, a wręcz rozpoczęło. Dmitrij Iwanowicz kontynuował rozwój i pogłębianie przez prawie trzy lata. W 1870 r. Mendelejew opublikował w „Podstawach chemii” („Naturalny układ pierwiastków”) drugą wersję tego systemu: poziome kolumny elementów analogowych zamienione w osiem pionowo ułożonych grup; sześć pionowych kolumn pierwszej wersji stało się okresami zaczynającymi się od metalu alkalicznego i kończącymi na halogenie. Każdy okres został podzielony na dwie serie; elementy różnych serii zawarte w grupie utworzyły podgrupy.
Istotą odkrycia Mendelejewa było to, że wraz ze wzrostem masy atomowej pierwiastków chemicznych ich właściwości nie zmieniają się monotonicznie, ale okresowo. Po określonej liczbie pierwiastków o różnych właściwościach, ułożonych według rosnącej masy atomowej, właściwości zaczynają się powtarzać. Różnica między pracą Mendelejewa a twórczością jego poprzedników polegała na tym, że Mendelejew miał nie jedną podstawę klasyfikacji pierwiastków, ale dwie - masę atomową i podobieństwo chemiczne. Aby w pełni zaobserwować okresowość, Mendelejew skorygował masy atomowe niektórych pierwiastków, umieścił w swoim systemie kilka pierwiastków wbrew przyjętym wówczas poglądom na temat ich podobieństwa do innych i pozostawił w tabeli puste komórki, w których znajdowały się pierwiastki jeszcze nie odkryte powinien był zostać umieszczony.
Na podstawie tych prac Mendelejew w 1871 r. sformułował Prawo Okresowości, którego forma z biegiem czasu została nieco udoskonalona.
Układ okresowy pierwiastków miał ogromny wpływ na dalszy rozwój chemii. Była to nie tylko pierwsza naturalna klasyfikacja pierwiastków chemicznych, pokazująca, że tworzą one harmonijny układ i pozostają ze sobą w ścisłym związku, ale była także potężnym narzędziem do dalszych badań. W czasie, gdy Mendelejew sporządzał swoją tabelę w oparciu o odkryte przez siebie prawo okresowości, wiele pierwiastków było jeszcze nieznanych. Mendelejew był nie tylko przekonany, że muszą istnieć nieznane dotąd pierwiastki, które wypełnią te przestrzenie, ale także z góry przewidział właściwości takich pierwiastków na podstawie ich położenia wśród innych elementów układu okresowego. W ciągu następnych 15 lat przewidywania Mendelejewa znakomicie się potwierdziły; odkryto wszystkie trzy oczekiwane pierwiastki (Ga, Sc, Ge), co było największym triumfem prawa okresowości.
DI. Mendelejew przedstawił manuskrypt „Doświadczenie układu pierwiastków w oparciu o ich masę atomową i podobieństwo chemiczne” // Biblioteka Prezydencka // Dzień w historii http://www.prlib.ru/History/Pages/Item.aspx?itemid=1006
ROSYJSKIE TOWARZYSTWO CHEMICZNE
Rosyjskie Towarzystwo Chemiczne jest organizacją naukową założoną na Uniwersytecie w Petersburgu w 1868 roku i było dobrowolnym stowarzyszeniem rosyjskich chemików.
O potrzebie powołania Towarzystwa ogłoszono na I Zjeździe Przyrodników i Lekarzy Rosyjskich, który odbył się w Petersburgu na przełomie grudnia 1867 r. – na początku stycznia 1868 r. Na Zjeździe ogłoszono decyzję uczestników Sekcji Chemicznej :
„Sekcja Chemiczna wyraziła jednomyślną chęć zjednoczenia się w Towarzystwie Chemicznym w celu komunikacji istniejących już sił rosyjskich chemików. Sekcja uważa, że stowarzyszenie to będzie miało członków we wszystkich miastach Rosji i że jego publikacja będzie obejmować prace wszystkich rosyjskich chemików, opublikowane w języku rosyjskim.
W tym czasie towarzystwa chemiczne powstały już w kilku krajach europejskich: Londyńskie Towarzystwo Chemiczne (1841), Francuskie Towarzystwo Chemiczne (1857), Niemieckie Towarzystwo Chemiczne (1867); Amerykańskie Towarzystwo Chemiczne zostało założone w 1876 roku.
Statut Rosyjskiego Towarzystwa Chemicznego, opracowany głównie przez D.I. Mendelejewa, został zatwierdzony przez Ministerstwo Oświaty 26 października 1868 r., a pierwsze zebranie Towarzystwa odbyło się 6 listopada 1868 r. Początkowo liczyło 35 chemików z Petersburg, Kazań, Moskwa, Warszawa, Kijów, Charków i Odessa. N. N. Zinin został pierwszym prezesem Rosyjskiego Towarzystwa Kulturalnego, a N. A. Menshutkin został sekretarzem. Członkowie towarzystwa opłacali składki członkowskie (10 rubli rocznie), nowych członków przyjmowano jedynie z rekomendacji trzech dotychczasowych. W pierwszym roku istnienia RCS liczba członków wzrosła z 35 do 60, a w kolejnych latach liczba członków wzrosła płynnie (129 w 1879 r., 237 w 1889 r., 293 w 1899 r., 364 w 1909 r., 565 w 1917 r.).
W 1869 r. Rosyjskie Towarzystwo Chemiczne nabyło własne drukowane organy - Dziennik Rosyjskiego Towarzystwa Chemicznego (ZHRKhO); Magazyn ukazywał się 9 razy w roku (co miesiąc, z wyjątkiem miesięcy letnich). Redaktorem ZhRKhO od 1869 do 1900 był N. A. Menshutkin, a od 1901 do 1930 - A. E. Favorsky.
W 1878 roku Rosyjskie Towarzystwo Chemiczne połączyło się z Rosyjskim Towarzystwem Fizycznym (założonym w 1872 roku), tworząc Rosyjskie Towarzystwo Fizyko-Chemiczne. Pierwszymi prezesami Rosyjskiego Federalnego Towarzystwa Chemicznego byli A. M. Butlerow (w latach 1878–1882) i D. I. Mendelejew (w latach 1883–1887). W związku z zjednoczeniem w 1879 r. (od tomu 11) „Dziennik Rosyjskiego Towarzystwa Chemicznego” przemianowano na „Dziennik Rosyjskiego Towarzystwa Fizyko-Chemicznego”. Częstotliwość wydawnicza wynosiła 10 numerów rocznie; Magazyn składał się z dwóch części – chemicznej (ZhRKhO) i fizycznej (ZhRFO).
Wiele dzieł klasyków chemii rosyjskiej zostało po raz pierwszy opublikowanych na łamach ZhRKhO. Szczególnie możemy zwrócić uwagę na prace D. I. Mendelejewa nad stworzeniem i rozwojem układu okresowego pierwiastków oraz A. M. Butlerowa, związane z rozwojem jego teorii struktury związków organicznych; badania N. A. Menshutkina, D. P. Konovalova, N. S. Kurnakowa, L. A. Chugaeva w dziedzinie chemii nieorganicznej i fizycznej; V. V. Markovnikov, E. E. Vagner, A. M. Zaitsev, S. N. Reformatsky, A. E. Favorsky, N. D. Zelinsky, S. V. Lebedev i A. E. Arbuzov w dziedzinie chemii organicznej. W latach 1869–1930 opublikowano w ZhRKhO 5067 oryginalnych prac chemicznych, publikowano streszczenia i artykuły poglądowe dotyczące wybranych zagadnień chemii, a także tłumaczenia najciekawszych prac z czasopism zagranicznych.
RFCS został założycielem Kongresów Mendelejewa na temat chemii ogólnej i stosowanej; Pierwsze trzy kongresy odbyły się w Petersburgu w latach 1907, 1911 i 1922. W 1919 r. zawieszono wydawanie ZHRFKhO, wznowiono je dopiero w 1924 r.
Historia odkrycia prawa okresowości.
Zimą 1867–68 Mendelejew zaczął pisać podręcznik „Podstawy chemii” i od razu napotkał trudności w usystematyzowaniu materiału faktycznego. Już w połowie lutego 1869 roku, zastanawiając się nad strukturą podręcznika, stopniowo doszedł do wniosku, że właściwości substancji prostych (a taka jest postać istnienia pierwiastków chemicznych w stanie wolnym) i masy atomowe pierwiastków są połączone pewnym wzorem.
Mendelejew niewiele wiedział o próbach swoich poprzedników porządkowania pierwiastków chemicznych według rosnących mas atomowych i o incydentach, które miały w tym przypadku miejsce. Na przykład nie miał prawie żadnych informacji o twórczości Chancourtois, Newlands i Meyer.
Decydujący etap jego przemyśleń nastąpił 1 marca 1869 roku (14 lutego według starego stylu). Dzień wcześniej Mendelejew napisał prośbę o dziesięciodniowy urlop w celu zbadania serowarni „Artel” w obwodzie twerskim: otrzymał list z zaleceniami dotyczącymi zbadania produkcji sera od A. I. Chodniewa, jednego z przywódców Wolnego Towarzystwa Ekonomicznego.
Podczas śniadania Mendelejew wpadł na nieoczekiwany pomysł: porównać podobne masy atomowe różnych pierwiastków chemicznych i ich właściwości chemiczne.
Niewiele myśląc, na odwrocie listu Chodniewa zapisał symbole chloru Cl i potasu K o dość zbliżonych masach atomowych, odpowiednio 35,5 i 39 (różnica wynosi tylko 3,5 jednostki). W tym samym liście Mendelejew naszkicował symbole innych pierwiastków, szukając wśród nich podobnych „paradoksalnych” par: fluoru F i sodu Na, bromu Br i rubidu Rb, jodu I i cezu Cs, dla których różnica mas wzrasta z 4,0 do 5,0 , a następnie do 6,0. Mendelejew nie mógł wtedy wiedzieć, że „nieokreślona strefa” pomiędzy oczywistymi niemetalami i metalami zawiera pierwiastki - gazy szlachetne, których odkrycie później znacząco zmodyfikowałoby układ okresowy.
Po śniadaniu Mendelejew zamknął się w swoim biurze. Wyjął z biurka stos wizytówek i zaczął zapisywać na odwrocie symbole pierwiastków i ich główne właściwości chemiczne.
Po pewnym czasie domownicy usłyszeli dźwięk dochodzący z biura: "Och! Rogaty. Wow, jaki rogaty! Pokonam ich. Zabiję ich!" Te okrzyki oznaczały, że Dmitrij Iwanowicz miał twórczą inspirację.Mendelejew przenosił karty z jednego poziomego rzędu do drugiego, kierując się wartościami masy atomowej i właściwościami prostych substancji utworzonych przez atomy tego samego pierwiastka. Po raz kolejny z pomocą przyszła mu dogłębna wiedza z zakresu chemii nieorganicznej. Stopniowo zaczął nabierać kształtu wygląd przyszłego układu okresowego pierwiastków chemicznych.
Zatem najpierw położył kartę z pierwiastkiem berylu Be (masa atomowa 14) obok karty z pierwiastkiem aluminium Al (masa atomowa 27,4), zgodnie z ówczesną tradycją, myląc beryl z analogiem aluminium. Następnie jednak po porównaniu właściwości chemicznych umieścił beryl nad magnezem Mg. Wątpiąc w ogólnie przyjętą wówczas wartość masy atomowej berylu, zmienił ją na 9,4 i zmienił wzór tlenku berylu z Be 2 O 3 na BeO (podobnie jak tlenek magnezu MgO). Nawiasem mówiąc, „skorygowaną” wartość masy atomowej berylu potwierdzono dopiero dziesięć lat później. Przy innych okazjach zachowywał się równie odważnie.
Stopniowo Dmitrij Iwanowicz doszedł do ostatecznego wniosku, że pierwiastki ułożone w kolejności rosnącej masy atomowej wykazują wyraźną okresowość właściwości fizycznych i chemicznych. Mendelejew przez cały dzień pracował nad układem elementów, przerywając na chwilę, aby bawić się z córką Olgą oraz zjeść lunch i kolację. Wieczorem 1 marca 1869 roku całkowicie przepisał sporządzoną przez siebie tabelę i pod tytułem „Doświadczenie układu pierwiastków na podstawie ich masy atomowej i podobieństwa chemicznego” wysłał ją do drukarni, robiąc notatki dla zecerów i umieszczenie daty „17 lutego 1869” (w starym stylu).
W ten sposób odkryto prawo okresowości, którego współczesne sformułowanie wygląda następująco:
„Właściwości prostych substancji, a także formy i właściwości związków pierwiastków są okresowo zależne od ładunku jąder ich atomów”
Mendelejew miał wtedy zaledwie 35 lat. Mendelejew wysłał wydrukowane arkusze z tabelą pierwiastków do wielu chemików krajowych i zagranicznych i dopiero potem opuścił Petersburg, aby dokonać inspekcji fabryk serów.
Przed wyjazdem udało mu się jeszcze przekazać N.A. Menshutkinowi, chemikowi organicznemu i przyszłemu historykowi chemii, rękopis artykułu „Związek właściwości z masą atomową pierwiastków” - do publikacji w Journal of the Russian Chemical Society i do komunikacji na zbliżającym się zebraniu stowarzyszenia.
Po odkryciu prawa okresowości Mendelejew miał znacznie więcej do zrobienia. Przyczyna okresowych zmian właściwości pierwiastków pozostała nieznana, a sama struktura Układu Okresowego, w którym właściwości powtarzały się w siedmiu elementach w ósmym, nie mogła zostać wyjaśniona. Jednak z tych liczb usunięto pierwszą zasłonę tajemnicy: w drugim i trzecim okresie układu było dokładnie po siedem elementów.
Mendelejew nie ułożył wszystkich pierwiastków według rosnących mas atomowych; w niektórych przypadkach kierował się bardziej podobieństwem właściwości chemicznych. Zatem masa atomowa kobaltu Co jest większa niż niklu Ni, a telluru Te jest również większa niż jodu I, ale Mendelejew umieścił je w kolejności Co - Ni, Te - I, a nie odwrotnie. W przeciwnym razie tellur należałby do grupy halogenów, a jod stałby się krewnym selenu Se.
Najważniejszą rzeczą w odkryciu prawa okresowości jest przewidywanie istnienia pierwiastków chemicznych, które nie zostały jeszcze odkryte.
Pod aluminium Al Mendelejew pozostawił miejsce dla swojego analogu „eka-aluminium”, pod borem B - dla „eca-boru”, a pod krzemem Si - dla „eca-krzemu”.
Tak Mendelejew nazwał nieodkryte jeszcze pierwiastki chemiczne. Nadał im nawet symbole El, Eb i Es.
Odnośnie pierwiastka „eksakrzem” Mendelejew pisał: „Wydaje mi się, że najciekawszym z niewątpliwie brakujących metali będzie ten, który należy do IV grupy analogów węgla, czyli do rzędu III. Będzie to metal zaraz po krzemie i dlatego nazwiemy go ekasilicium.” Rzeczywiście, ten jeszcze nieodkryty pierwiastek miał stać się swego rodzaju „zamkiem” łączącym dwa typowe niemetale – węgiel C i krzem Si – z dwoma typowymi metalami – cyną Sn i ołowiem Pb.
Nie wszyscy zagraniczni chemicy od razu docenili znaczenie odkrycia Mendelejewa. Wiele się zmieniło w świecie utrwalonych idei. I tak niemiecki fizykochemik Wilhelm Ostwald, przyszły laureat Nagrody Nobla, argumentował, że nie odkryto prawa, ale zasadę klasyfikacji „czegoś niepewnego”. Niemiecki chemik Robert Bunsen, który w 1861 roku odkrył dwa nowe pierwiastki alkaliczne, rubid Rb i cez Cs, napisał, że Mendelejew przeprowadził chemików „w naciągany świat czystych abstrakcji”.
Z roku na rok Prawo Okresowości zdobywało coraz więcej zwolenników, a jego odkrywca zyskiwał coraz większe uznanie. W laboratorium Mendelejewa zaczęli pojawiać się wysocy rangą goście, w tym nawet wielki książę Konstantin Nikołajewicz, kierownik wydziału marynarki wojennej.
Mendelejew dokładnie przewidział właściwości eka-glinu: jego masę atomową, gęstość metalu, wzór tlenku El 2 O 3, chlorek ElCl 3, siarczan El 2 (SO 4) 3. Po odkryciu galu wzory te zaczęto zapisywać jako Ga 2 O 3, GaCl 3 i Ga 2 (SO 4) 3.
Mendelejew przewidział, że będzie to bardzo topliwy metal i rzeczywiście temperatura topnienia galu okazała się równa 29,8 Co. Pod względem topliwości gal ustępuje jedynie rtęci Hg i cezowi Cs.
W 1886 roku profesor Akademii Górniczej we Fryburgu, niemiecki chemik Clemens Winkler, analizując rzadki minerał argyrodyt o składzie Ag 8 GeS 6, odkrył kolejny pierwiastek przepowiadany przez Mendelejewa. Winkler nazwał odkryty przez siebie pierwiastek germanem Ge na cześć swojej ojczyzny, ale z jakiegoś powodu wywołało to ostre sprzeciwy niektórych chemików. Zaczęto oskarżać Winklera o nacjonalizm, o przywłaszczenie sobie odkrycia dokonanego przez Mendelejewa, który nadał temu pierwiastkowi nazwę „ekasilicium” i symbol Es. Zniechęcony Winkler zwrócił się o radę do samego Dmitrija Iwanowicza. Wyjaśnił, że to odkrywca nowego pierwiastka powinien nadać mu nazwę.
Mendelejew nie mógł przewidzieć istnienia grupy gazów szlachetnych i początkowo nie znalazły one miejsca w układzie okresowym.
Odkrycie argonu Ar przez angielskich naukowców W. Ramsaya i J. Rayleigha w 1894 r. natychmiast wywołało gorące dyskusje i wątpliwości dotyczące prawa okresowego i układu okresowego pierwiastków. Mendelejew początkowo uważał argon za alotropową modyfikację azotu i dopiero w 1900 roku pod naciskiem niezmiennych faktów zgodził się z obecnością w układzie okresowym „zerowej” grupy pierwiastków chemicznych, którą zajmowały inne gazy szlachetne odkryte po argonie. Teraz ta grupa jest znana jako VIIIA.
W 1905 roku Mendelejew pisał: „Widocznie przyszłość nie grozi okresowemu prawu zniszczeniem, a jedynie obiecuje nadbudowę i rozwój, choć mnie jako Rosjanina chcieli mnie wymazać, zwłaszcza Niemców”.
Odkrycie prawa okresowości przyspieszyło rozwój chemii i odkrycie nowych pierwiastków chemicznych.
Struktura układu okresowego:
okresy, grupy, podgrupy.
Dowiedzieliśmy się więc, że układ okresowy jest graficznym wyrażeniem prawa okresowości.
Każdy pierwiastek zajmuje określone miejsce (komórkę) w układzie okresowym i ma swój własny numer seryjny (atomowy). Na przykład:
Mendelejew nazywał poziome rzędy elementów, w obrębie których właściwości elementów zmieniają się sekwencyjnie okresy(zaczyna się metalem alkalicznym (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr), a kończy gazem szlachetnym (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn)). Wyjątki: pierwszy okres, który zaczyna się od wodoru i siódmy okres, który jest niepełny. Okresy dzielą się na mały I duży. Małe okresy obejmują jeden rząd poziomy. Okresy pierwszy, drugi i trzeci są małe, zawierają 2 elementy (okres 1) lub 8 elementów (okres 2, 3).
Duże okresy składają się z dwóch poziomych rzędów. Okresy czwarty, piąty i szósty są duże i zawierają 18 elementów (okresy 4, 5) lub 32 elementy (okresy 6, 7). Górne rzędy długie okresy nazywane są nawet, dolne rzędy są dziwne.
W szóstym okresie lantanowce, w siódmym aktynowce znajdują się na dole układu okresowego.W każdym okresie, od lewej do prawej, właściwości metaliczne pierwiastków słabną, a właściwości niemetaliczne rosną. W równych rzędach dużych okresów znajdują się tylko metale. W rezultacie tabela ma 7 okresów, 10 wierszy i 8 pionowych kolumn, tzw grupy –
to zbiór pierwiastków o tej samej najwyższej wartościowości w tlenkach i innych związkach. Ta wartościowość jest równa numerowi grupy.
Wyjątki:
W grupie VIII najwyższą wartościowość VIII mają jedynie Ru i Os.
Grupy to pionowe ciągi elementów, ponumerowane cyframi rzymskimi od I do VIII oraz rosyjskimi literami A i B. Każda grupa składa się z dwóch podgrup: głównej i drugorzędnej. Podgrupa główna – A, zawiera elementy małych i dużych okresów. Podgrupa boczna - B, zawiera elementy tylko o dużych okresach. Zawierają elementy okresów rozpoczynających się od czwartego.
W głównych podgrupach, od góry do dołu, właściwości metaliczne są wzmacniane, a właściwości niemetaliczne osłabiane. Wszystkie pierwiastki podgrup drugorzędnych są metalami.
W gimnazjum D.I. Mendelejew początkowo uczył się przeciętnie. W zachowanych w jego archiwum raportach kwartalnych znajduje się wiele ocen zadowalających, a jest ich więcej w klasach niższych i średnich. W szkole średniej D.I. Mendelejew zainteresował się naukami fizycznymi i matematycznymi, a także historią i geografią, interesował się także strukturą Wszechświata. Stopniowo sukcesy młodego ucznia szkoły rosły w świadectwie ukończenia szkoły, które otrzymał 14 lipca 1849 roku. zadowalające były tylko dwie oceny: z prawa Bożego (przedmiot, którego nie lubił) i z literatury rosyjskiej (z tego przedmiotu nie mogło być dobrej oceny, gdyż Mendelejew nie znał dobrze języka cerkiewnosłowiańskiego). Gimnazjum pozostawiło w duszy D.I. Mendelejewa wiele jasnych wspomnień nauczycieli: o Piotrze Pawłowiczu Erszowie - (autorze bajki „Mały garbaty koń”), który był najpierw mentorem, a następnie dyrektorem gimnazjum w Tobolsku; o I.K. Rummlu – (nauczycielu fizyki i matematyki), który objawił mu sposoby rozumienia przyrody. Lato 1850 przeszedł przez kłopoty. Początkowo D.I. Mendelejew złożył dokumenty w Akademii Medyczno-Chirurgicznej, ale nie zdał pierwszego testu - obecności w teatrze anatomicznym. Moja mama zaproponowała inną ścieżkę – zostać nauczycielką. Jednak przyjęcie do Głównego Instytutu Pedagogicznego nastąpiło rok później, a dokładnie w 1850 roku. nie było odbioru. Na szczęście petycja odniosła skutek, został zapisany do instytutu dzięki wsparciu rządu. Już na drugim roku Dmitrij Iwanowicz zainteresował się zajęciami laboratoryjnymi i ciekawymi wykładami.
W 1855 r. D.I. Mendelejew znakomicie ukończył instytut ze złotym medalem. Otrzymał tytuł starszego nauczyciela. 27 sierpnia 1855 Mendelejew otrzymał dokumenty mianujące go na stanowisko starszego nauczyciela w Symferopolu. Dmitrij Iwanowicz dużo pracuje: uczy matematyki, fizyki, biologii i geografii fizycznej. W ciągu dwóch lat opublikował 70 artykułów w czasopiśmie Ministerstwa Edukacji Publicznej.
W kwietniu 1859 roku młody naukowiec Mendelejew został wysłany za granicę „w celu udoskonalenia swojej nauki”. Spotyka się z rosyjskim chemikiem N. N. Beketowem, ze słynnym chemikiem M. Berthelotem.
W 1860 r. DI Mendelejew wziął udział w pierwszym Międzynarodowym Kongresie Chemików w niemieckim mieście Karlsruhe.
W grudniu 1861 r. Mendelejew został rektorem uniwersytetu.
Mendelejew dostrzegł trzy okoliczności, które jego zdaniem przyczyniły się do odkrycia prawa okresowości:
Po pierwsze, mniej lub bardziej dokładnie określono masy atomowe większości znanych pierwiastków chemicznych;
Po drugie, pojawiła się jasna koncepcja grup pierwiastków o podobnych właściwościach chemicznych (grupy naturalne);
Po trzecie, do 1869 r Badano chemię wielu rzadkich pierwiastków, bez wiedzy których trudno byłoby dojść do jakichkolwiek uogólnień.
Wreszcie decydującym krokiem w kierunku odkrycia tego prawa było porównanie przez Mendelejewa wszystkich pierwiastków według ich mas atomowych.
We wrześniu 1869 r D.I. Mendelejew wykazał, że objętości atomowe prostych substancji okresowo zależą od mas atomowych, a w październiku odkrył wartościowości pierwiastków w tlenkach tworzących sól.
Lato 1870 Mendelejew uznał za konieczne zmianę błędnie określonych mas atomowych indu, ceru, itru, toru i uranu i w związku z tym zmienił rozmieszczenie tych pierwiastków w układzie. Tym samym uran okazał się ostatnim pierwiastkiem w naturalnym szeregu i najcięższym pod względem masy atomowej.
W miarę odkrycia nowych pierwiastków chemicznych coraz bardziej odczuwalna była potrzeba ich usystematyzowania. W 1869 roku DI Mendelejew stworzył układ okresowy pierwiastków i odkrył leżące u jego podstaw prawo. Odkrycie to było teoretyczną syntezą całego poprzedniego rozwoju X wieku. : Mendelejew porównał właściwości fizyczne i chemiczne wszystkich 63 znanych wówczas pierwiastków chemicznych z ich masami atomowymi i odkrył związek pomiędzy dwiema najważniejszymi, ilościowo mierzonymi właściwościami atomów, na których zbudowana jest cała chemia - masą atomową i wartościowością.
Wiele lat później Mendelejew opisał swój system w następujący sposób: „To najlepsze podsumowanie moich poglądów i rozważań na temat okresowości pierwiastków”. pierwiastków, a co za tym idzie, właściwości utworzonych przez nie ciał prostych i złożonych, kształtują się okresowo w zależności od ich masy atomowej.
Niecałe sześć lat później wieść rozeszła się po całym świecie: w roku 1875. Młody francuski spektroskopista P. Lecoq de Boisbaudran wyizolował nowy pierwiastek z minerału wydobywanego w Pirenejach. Boisbaudrana na trop naprowadziła słabo fioletowa linia w widmie minerału, której nie można było przypisać żadnemu ze znanych pierwiastków chemicznych. Na cześć swojej ojczyzny, która w starożytności nazywała się Galia, Boisbaudran nazwał nowy pierwiastek galem. Gal jest bardzo rzadkim metalem i Boisbaudran musiał ciężej pracować, aby uzyskać go w ilościach niewiele większych niż główka szpilki. Wyobraźcie sobie zdziwienie Boisbaudrana, gdy za pośrednictwem Paryskiej Akademii Nauk otrzymał list z rosyjską pieczęcią, w którym napisano: w opisie właściwości galu wszystko się zgadza, z wyjątkiem gęstości: gal jest cięższy od wody nie 4,7 razy, jak twierdził Boisbaudran, ale 5,9 razy. Czy ktoś inny jako pierwszy odkrył gal? Boisbaudran ponownie określił gęstość galu, poddając metal dokładniejszemu oczyszczeniu. I okazało się, że się mylił, a autor listu - oczywiście Mendelejew, który nigdy nie widział galu - miał rację: gęstość względna galu nie wynosi 4,7, ale 5,9.
A 16 lat po przepowiedniach Mendelejewa niemiecki chemik K. Winkler odkrył nowy pierwiastek (1886) i nazwał go germanem. Tym razem sam Mendelejew nie musiał podkreślać, że ten nowo odkryty pierwiastek przepowiedział już wcześniej. Winkler zauważył, że german w pełni odpowiada eca-krzemowi Mendelejewa. Winkler napisał w swojej pracy: „Trudno znaleźć bardziej uderzający dowód słuszności doktryny o okresowości niż nowo odkryty pierwiastek. To nie tylko potwierdzenie śmiałej teorii, tutaj widzimy oczywiste poszerzenie horyzontów chemicznych, potężny krok w dziedzinie wiedzy.”
Istnienie w przyrodzie kilkunastu nieznanych nikomu nowych pierwiastków przewidział sam Mendelejew. Przewidział dla kilkunastu elementów
Prawidłowa masa atomowa. Wszystkie kolejne poszukiwania nowych pierwiastków w przyrodzie prowadzone były przez badaczy w oparciu o prawo okresowości i układ okresowy. Nie tylko pomogli naukowcom w poszukiwaniu prawdy, ale także przyczynili się do skorygowania błędów i nieporozumień w nauce.
Przewidywania Mendelejewa sprawdziły się znakomicie - odkryto trzy nowe pierwiastki: gal, skand, german. Zagadka berylu, która od dawna dręczyła naukowców, została rozwiązana. Ostatecznie dokładnie określono jego masę atomową i raz na zawsze potwierdzono miejsce tego pierwiastka obok litu. Do lat 90-tych XIX wieku. Według Mendelejewa „okresowa legalność stała się silniejsza”. Podręczniki chemii w różnych krajach niewątpliwie zaczęły uwzględniać układ okresowy Mendelejewa. Wielkie odkrycie zyskało powszechne uznanie.
Losy wielkich odkryć są czasem bardzo trudne. Na swojej drodze napotykają próby, które czasami podają w wątpliwość prawdziwość odkrycia. Tak było w przypadku układu okresowego pierwiastków.
Wiązało się to z nieoczekiwanym odkryciem zespołu gazowych pierwiastków chemicznych zwanych gazami obojętnymi lub szlachetnymi. Pierwszym z nich jest hel. Prawie wszystkie podręczniki i encyklopedie datują odkrycie helu na rok 1868. a wydarzenie to kojarzone jest z francuskim astronomem J. Jansenem i angielskim astrofizykiem N. Lockyerem. Jansen był obecny podczas całkowitego zaćmienia słońca w Indiach w sierpniu 1868 roku. A jego główną zasługą jest to, że udało mu się zaobserwować protuberancje słoneczne po zakończeniu zaćmienia. Obserwowano je tylko podczas zaćmienia. Lockyer również zaobserwował wypukłości. Bez opuszczania Wysp Brytyjskich, w połowie października tego samego roku. Obaj naukowcy przesłali opisy swoich obserwacji do Paryskiej Akademii Nauk. Ponieważ jednak Londyn jest znacznie bliżej Paryża niż Kalkuta, listy niemal jednocześnie dotarły do adresata 26 października. Nie chodzi o żaden nowy pierwiastek rzekomo obecny na Słońcu. W tych listach nie było ani słowa.
Naukowcy zaczęli szczegółowo badać widma protuberancji. Wkrótce pojawiły się doniesienia, że zawierały linię, która nie mogła należeć do widma żadnego z pierwiastków istniejących na Ziemi. W styczniu 1869 r Włoski astronom A. Secchi określił go jako. W tym nagraniu wszedł do historii nauki jako widmowy „kontynent”. 3 sierpnia 1871 roku fizyk W. Thomson wypowiadał się publicznie na temat nowego ogniwa słonecznego na dorocznym spotkaniu brytyjskich naukowców.
Oto prawdziwa historia odkrycia helu w Słońcu. Przez długi czas nikt nie potrafił powiedzieć, czym jest ten pierwiastek i jakie ma właściwości. Niektórzy naukowcy generalnie odrzucali istnienie helu na Ziemi, ponieważ mógłby on istnieć tylko w warunkach wysokich temperatur. Hel został odkryty na Ziemi dopiero w 1895 roku.
Taka jest natura pochodzenia tablicy D.I. Mendelejewa.
Powstaniu teorii atomowo-molekularnej na przełomie XIX i XIX w. towarzyszył szybki wzrost liczby znanych pierwiastków chemicznych. Tylko w pierwszej dekadzie XIX wieku odkryto 14 nowych pierwiastków. Rekordzistą wśród odkrywców był angielski chemik Humphry Davy, który w ciągu jednego roku za pomocą elektrolizy otrzymał 6 nowych prostych substancji (sód, potas, magnez, wapń, bar, stront). A do 1830 roku liczba znanych pierwiastków osiągnęła 55.
Istnienie tak dużej liczby pierwiastków o niejednorodnych właściwościach zaskakiwało chemików i wymagało uporządkowania i usystematyzowania pierwiastków. Wielu naukowców szukało wzorców na liście pierwiastków i osiągnęło pewien postęp. Możemy wyróżnić trzy najważniejsze prace, które podważały priorytet odkrycia prawa okresowości przez D.I. Mendelejew.
Mendelejew sformułował prawo okresowości w postaci następujących podstawowych zasad:
- 1. Pierwiastki ułożone według masy atomowej charakteryzują się wyraźną okresowością właściwości.
- 2. Należy spodziewać się odkrycia znacznie większej liczby nieznanych ciał prostych, np. pierwiastków podobnych do Al i Si o masie atomowej 65 - 75.
- 3. Czasami masę atomową pierwiastka można skorygować, znając jego analogi.
Pewne analogie ujawnia wielkość masy ich atomu. Pierwsze stanowisko było znane jeszcze przed Mendelejewem, ale to on nadał mu charakter prawa uniwersalnego, przewidując na jego podstawie istnienie nieodkrytych jeszcze pierwiastków, zmieniając masy atomowe szeregu pierwiastków i porządkując niektóre pierwiastki w tabeli wbrew ich masom atomowym, ale w pełnej zgodności z ich właściwościami (głównie wartościowością). Pozostałe postanowienia zostały odkryte dopiero przez Mendelejewa i stanowią logiczne konsekwencje prawa okresowości. Słuszność tych konsekwencji została potwierdzona wieloma eksperymentami w ciągu następnych dwóch dekad i pozwoliła mówić o prawie okresowości jako o ścisłym prawie natury.
Korzystając z tych przepisów, Mendelejew opracował własną wersję układu okresowego pierwiastków. Pierwszy projekt spisu pierwiastków ukazał się 17 lutego (1 marca, nowy styl) 1869 roku.
A 6 marca 1869 roku profesor Menshutkin oficjalnie ogłosił odkrycie Mendelejewa na posiedzeniu Rosyjskiego Towarzystwa Chemicznego.
W usta naukowca włożono następujące wyznanie: Widzę we śnie stół, na którym wszystkie elementy są ułożone według potrzeb. Obudziłem się i od razu zapisałem to na kartce papieru – tylko w jednym miejscu późniejsza korekta okazała się konieczna.” Jakie proste jest wszystko w legendach! Opracowanie i poprawienie go zajęło naukowcowi ponad 30 lat życia.
Proces odkrywania prawa okresowości jest pouczający i sam Mendelejew mówił o tym w ten sposób: „Mimowolnie powstał pomysł, że musi istnieć związek między masą a właściwościami chemicznymi.
A ponieważ masa substancji, choć nie bezwzględna, ale jedynie względna, ostatecznie wyrażana jest w postaci mas atomowych, należy szukać funkcjonalnej zgodności między poszczególnymi właściwościami pierwiastków a ich masami atomowymi. Nie możesz szukać niczego, nawet grzybów czy jakiegoś uzależnienia, chyba że szukasz i próbujesz.
Zacząłem więc wybierać, zapisując na osobnych kartkach pierwiastki z ich masami atomowymi i podstawowymi właściwościami, podobne pierwiastki i podobne masy atomowe, co szybko doprowadziło do wniosku, że właściwości pierwiastków są okresowo zależne od ich masy atomowej i wątpiąc w wiele niejasności , ani przez chwilę nie wątpiłem w ogólność wyciągniętego wniosku, ponieważ nie można dopuścić do wypadków.
W pierwszym układzie okresowym wszystkie pierwiastki, łącznie z wapniem, są takie same jak we współczesnym układzie okresowym, z wyjątkiem gazów szlachetnych. Widać to z fragmentu strony z artykułu D.I. Mendelejewa, zawierający układ okresowy pierwiastków.
W oparciu o zasadę zwiększania się mas atomowych następnymi pierwiastkami po wapniu powinien być wanad, chrom i tytan. Ale Mendelejew postawił znak zapytania po wapniu, a następnie umieścił tytan, zmieniając jego masę atomową z 52 na 50.
Nieznanemu pierwiastkowi, oznaczonemu znakiem zapytania, przypisano masę atomową A = 45, która jest średnią arytmetyczną mas atomowych wapnia i tytanu. Następnie, pomiędzy cynkiem i arsenem, Mendelejew pozostawił miejsce dla dwóch pierwiastków, które nie zostały jeszcze odkryte. Ponadto umieścił tellur przed jodem, chociaż ten ostatni ma niższą masę atomową. Przy takim ułożeniu elementów wszystkie poziome wiersze tabeli zawierały jedynie elementy podobne, a okresowość zmian właściwości elementów była wyraźnie widoczna. W ciągu następnych dwóch lat Mendelejew znacznie ulepszył układ elementów. W 1871 r. ukazało się pierwsze wydanie podręcznika Dmitrija Iwanowicza „Podstawy chemii”, w którym przedstawiono układ okresowy w niemal nowoczesnej formie.
W tabeli utworzono 8 grup pierwiastków, numery grup wskazują najwyższą wartościowość elementów serii zawartych w tych grupach, a okresy zbliżają się do współczesnych, podzielonych na 12 serii. Teraz każdy okres zaczyna się od aktywnego metalu alkalicznego, a kończy na typowym niemetalowym halogenie.Druga wersja systemu umożliwiła Mendelejewowi przewidzenie istnienia nie 4, ale 12 pierwiastków i rzucając wyzwanie światu naukowemu, z niesamowitymi z dokładnością opisał właściwości trzech nieznanych pierwiastków, które nazwał ekabor (eka w sanskrycie oznacza „jeden i ten sam”), eka-aluminium i eka-krzem. (Galia to starożytna rzymska nazwa Francji). Naukowcowi udało się wyizolować ten pierwiastek w czystej postaci i zbadać jego właściwości. Mendelejew zauważył, że właściwości galu pokrywają się z właściwościami eka-aluminium, które przewidział, i powiedział Lecoqowi de Boisbaudranowi, że błędnie zmierzył gęstość galu, która powinna wynosić 5,9-6,0 g/cm3 zamiast 4,7 g /cm3. Rzeczywiście, dokładniejsze pomiary doprowadziły do prawidłowej wartości 5,904 g/cm3. Ostateczne uznanie okresowego prawa D.I. Mendelejewa osiągnięto po 1886 r., kiedy niemiecki chemik K. Winkler, analizując rudę srebra, uzyskał pierwiastek, który nazwał germanem. Okazuje się, że jest to ecasilicon.
Prawo okresowości i układ okresowy pierwiastków.
Prawo okresowości jest jednym z najważniejszych praw chemii. Mendelejew uważał, że główną cechą pierwiastka jest jego masa atomowa. Dlatego ułożył wszystkie pierwiastki w jednym rzędzie według rosnącej masy atomowej.
Jeśli weźmiemy pod uwagę szereg pierwiastków od Li do F, zobaczymy, że właściwości metaliczne pierwiastków ulegają osłabieniu, a właściwości niemetaliczne ulegają wzmocnieniu. Podobnie zmieniają się właściwości pierwiastków szeregu od Na do Cl. Następny znak K, podobnie jak Li i Na, jest typowym metalem.
Najwyższa wartościowość pierwiastków rośnie od I y Li do V y N (tlen i fluor mają stałą wartościowość, odpowiednio II i I) oraz od I y Na do VII y Cl. Kolejny pierwiastek K, podobnie jak Li i Na, ma wartościowość I. W szeregu tlenków od Li2O do N2O5 i wodorotlenków od LiOH do HNO3 właściwości zasadowe są osłabione, a właściwości kwasowe wzmocnione. Właściwości tlenków zmieniają się podobnie w szeregu od Na2O i NaOH do Cl2O7 i HClO4. Tlenek potasu K2O, podobnie jak tlenki litu i sodu Li2O i Na2O, jest tlenkiem zasadowym, a wodorotlenek potasu KOH, podobnie jak wodorotlenki litu i sodu LiOH i NaOH, jest typową zasadą.
Formy i właściwości niemetali zmieniają się podobnie z CH4 na HF i z SiH4 na HCl.
Ten charakter właściwości pierwiastków i ich związków, który obserwuje się wraz ze wzrostem masy atomowej pierwiastków, nazywa się zmianą okresową. Właściwości wszystkich pierwiastków chemicznych zmieniają się okresowo wraz ze wzrostem masy atomowej.
Ta okresowa zmiana nazywana jest okresową zależnością właściwości pierwiastków i ich związków od masy atomowej.
Dlatego też D.I. Mendelejew sformułował odkryte przez siebie prawo w następujący sposób:
· Właściwości pierwiastków oraz formy i właściwości związków pierwiastków okresowo zależą od masy atomowej pierwiastków.
Mendelejew ułożył okresy pierwiastków jeden pod drugim i w rezultacie sporządził układ okresowy pierwiastków.
Stwierdził, że tablica pierwiastków jest owocem nie tylko jego własnej pracy, ale także wysiłków wielu chemików, wśród których szczególnie zwrócił uwagę na „wzmacniaczy prawa okresowości”, którzy odkryli przewidywane przez niego pierwiastki.
Stworzenie nowoczesnego stołu wymagało wielu lat ciężkiej pracy tysięcy chemików i fizyków. Gdyby Mendelejew żył dzisiaj, patrząc na współczesną tabelę pierwiastków, mógłby z powodzeniem powtórzyć słowa angielskiego chemika J. W. Mellora, autora klasycznej 16-tomowej encyklopedii o chemii nieorganicznej i teoretycznej. Zakończywszy pracę w 1937 roku, po 15 latach pracy, z wdzięcznością napisał na stronie tytułowej: „Poświęcony szeregowym ogromnej armii chemików. Ich imiona zostały zapomniane, ich dzieła pozostały...
Układ okresowy to klasyfikacja pierwiastków chemicznych, która ustala zależność różnych właściwości pierwiastków od ładunku jądra atomowego. System jest graficznym wyrażeniem prawa okresowości. Według stanu na październik 2009 r. znanych jest 117 pierwiastków chemicznych (o numerach seryjnych od 1 do 116 i 118), z czego 94 występują w przyrodzie (niektóre tylko w ilościach śladowych). Pozostałe23 uzyskano sztucznie w wyniku reakcji jądrowych – jest to proces przemian jąder atomowych, który zachodzi podczas ich interakcji z cząstkami elementarnymi, promieniami gamma oraz między sobą, prowadzący zwykle do wyzwolenia kolosalnych ilości energii. Pierwsze 112 elementów ma nazwy stałe, pozostałe mają nazwy tymczasowe.
Odkrycie pierwiastka 112 (najcięższego z oficjalnych) zostaje uznane przez Międzynarodową Unię Chemii Czystej i Stosowanej.
Najbardziej stabilny znany izotop tego pierwiastka ma okres półtrwania wynoszący 34 sekundy. Na początku czerwca 2009 roku nosi on nieoficjalną nazwę ununbium, a po raz pierwszy został zsyntetyzowany w lutym 1996 roku w akceleratorze ciężkich jonów w Instytucie Ciężkich Jonów w Darmstadt. Odkrywcy mają sześć miesięcy na zaproponowanie nowej oficjalnej nazwy, którą mogliby dodać do tabeli (proponowali już Wickhausiusa, Helmholtziusa, Venusiusa, Frischiusa, Strassmanniusa i Heisenbergiusa). Obecnie znane są pierwiastki transuranowe o numerach 113-116 i 118, uzyskane w Wspólnym Instytucie Badań Jądrowych w Dubnej, ale nie zostały one jeszcze oficjalnie rozpoznane. Bardziej powszechne niż inne są 3 formy układu okresowego: „krótki” (krótki okres), „długi” (długi okres) i „bardzo długi”. W wersji „superdługiej” każda kropka zajmuje dokładnie jedną linię. W wersji „długiej” lantanowce (rodzina 14 pierwiastków chemicznych o numerach porządkowych 58-71, znajdujących się w VI okresie układu) i aktynowce (rodzina radioaktywnych pierwiastków chemicznych składająca się z aktynu i 14 podobnych do niego w ich właściwości chemiczne) zostały usunięte z ogólnej tabeli, czyniąc ją bardziej zwartą. W „krótkiej” formie zapisu dodatkowo okres czwarty i kolejne zajmują po 2 linijki; Symbole elementów podgrup głównych i drugorzędnych są wyrównane względem różnych krawędzi komórek. Krótka forma tabeli, zawierająca osiem grup elementów, została oficjalnie porzucona przez IUPAC w 1989 roku. Pomimo zalecenia stosowania długiej formy, po tym czasie w wielu rosyjskich podręcznikach i podręcznikach nadal podawana była krótka forma. Ze współczesnej literatury zagranicznej całkowicie wyklucza się formę krótką i zamiast niej używa się formy długiej. Niektórzy badacze wiążą tę sytuację między innymi z pozorną racjonalną zwartością krótkiej formy tabeli, a także ze stereotypowym myśleniem i niezrozumieniem współczesnych (międzynarodowych) informacji.
W 1969 roku Theodore Seaborg zaproponował rozszerzony układ okresowy pierwiastków. Niels Bohr opracował drabinową (piramidalną) formę układu okresowego.
Istnieje wiele innych, rzadko lub w ogóle nie używanych, ale bardzo oryginalnych sposobów graficznego przedstawienia prawa okresowości. Obecnie istnieje kilkaset wersji stołu, a naukowcy stale oferują nowe opcje.
Prawo okresowości i jego uzasadnienie.
Prawo okresowe umożliwiło usystematyzowanie i uogólnienie ogromnej ilości informacji naukowych w chemii. Tę funkcję prawa nazywa się zwykle integracyjną. Szczególnie wyraźnie objawia się to w strukturyzowaniu materiału naukowo-dydaktycznego z zakresu chemii.
Akademik AE Fersman powiedział, że system ten łączył całą chemię w jednym powiązaniu przestrzennym, chronologicznym, genetycznym i energetycznym.
Integracyjna rola prawa okresowości przejawiała się także w tym, że niektóre dane dotyczące pierwiastków, rzekomo wykraczające poza prawa ogólne, zostały zweryfikowane i wyjaśnione zarówno przez samego autora, jak i jego zwolenników.
Stało się to z właściwościami berylu. Przed pracą Mendelejewa uznawano go za trójwartościowy analog aluminium ze względu na ich tzw. podobieństwo diagonalne. Zatem w drugim okresie istniały dwa elementy trójwartościowe, a nie jeden dwuwartościowy. Już na tym etapie Mendelejew podejrzewał błąd w badaniach nad właściwościami berylu, trafił na pracę rosyjskiego chemika Awdiejewa, który twierdził, że beryl jest dwuwartościowy i ma masę atomową 9. Praca Awdiejewa pozostała niezauważona przez świat naukowy , autor zmarł wcześnie, prawdopodobnie otruty niezwykle toksycznymi związkami berylu. Wyniki badań Avdeeva zostały ugruntowane w nauce dzięki prawu okresowości.
Takich zmian i udoskonaleń wartości zarówno mas atomowych, jak i wartościowości dokonał Mendelejew dla kolejnych dziewięciu pierwiastków (In, V, Th, U, La, Ce i trzech innych lantanowców).
Dla dziesięciu kolejnych pierwiastków skorygowano jedynie masy atomowe. Wszystkie te wyjaśnienia zostały następnie potwierdzone eksperymentalnie.
Prognostyczna (przewidywalna) funkcja prawa okresowości została najbardziej uderzająco potwierdzona w odkryciu nieznanych pierwiastków o numerach seryjnych 21, 31 i 32.
Ich istnienie początkowo przewidywano intuicyjnie, ale wraz z utworzeniem systemu Mendelejew był w stanie obliczyć ich właściwości z dużą dokładnością. Dobrze znana historia odkrycia skandu, galu i germanu była triumfem odkrycia Mendelejewa. Wszystkie swoje przewidywania opierał na uniwersalnym prawie natury, które sam odkrył.
W sumie Mendelejew przewidział dwanaście pierwiastków. Mendelejew od samego początku wskazywał, że prawo opisuje właściwości nie tylko samych pierwiastków chemicznych, ale także wielu ich związków. Aby to potwierdzić, wystarczy podać następujący przykład. Od 1929 roku, kiedy akademik P. L. Kapitsa po raz pierwszy odkrył niemetaliczne przewodnictwo germanu, rozpoczął się rozwój badań nad półprzewodnikami we wszystkich krajach świata.
Od razu stało się jasne, że pierwiastki o takich właściwościach zajmują główną podgrupę grupy IV.
Z biegiem czasu doszło do zrozumienia, że właściwości półprzewodników powinny w większym lub mniejszym stopniu posiadać związki pierwiastków znajdujących się w okresach równie odległych od tej grupy (np. o ogólnym wzorze jak AzB).
To natychmiast sprawiło, że poszukiwania nowych, praktycznie ważnych półprzewodników stały się ukierunkowane i przewidywalne. Prawie cała współczesna elektronika opiera się na takich połączeniach.
Należy zauważyć, że przewidywania w układzie okresowym dokonywano nawet po jego ogólnej akceptacji. W 1913 r
Moseley odkrył, że długość fali promieni rentgenowskich odbieranych przez antykatody wykonane z różnych pierwiastków zmienia się w sposób naturalny w zależności od liczby atomowej tradycyjnie przypisanej pierwiastkom w układzie okresowym. Eksperyment potwierdził, że numer seryjny elementu ma bezpośrednie znaczenie fizyczne.
Dopiero później numery seryjne powiązano z wartością dodatniego ładunku jądra. Ale prawo Moseleya umożliwiło natychmiastowe eksperymentalne potwierdzenie liczby pierwiastków w okresach i jednocześnie przewidzenie miejsc hafnu (nr 72) i renu (nr 75), które nie zostały jeszcze wówczas odkryte.
Przez długi czas toczyła się debata: czy gazy obojętne przypisać do niezależnej grupy zerowej pierwiastków, czy też uznać je za główną podgrupę grupy VIII.
Opierając się na położeniu pierwiastków w układzie okresowym, chemicy-teoretycy pod przewodnictwem Linusa Paulinga od dawna wątpili w całkowitą bierność chemiczną gazów szlachetnych, bezpośrednio wskazując na możliwą stabilność ich fluorków i tlenków.
Ale dopiero w 1962 roku amerykański chemik Neil Bartlett jako pierwszy przeprowadził reakcję sześciofluorku platyny z tlenem w najzwyklejszych warunkach, otrzymując heksafluoroplatynian ksenonu XePtF^, a następnie inne związki gazowe, które obecnie bardziej poprawnie nazywane są szlachetnymi niż obojętnymi .
Prawdziwym przełomem w chemii było odkrycie układu okresowego pierwiastków chemicznych przez Dmitrija Mendelejewa w marcu 1869 roku. Rosyjskiemu naukowcowi udało się usystematyzować wiedzę o pierwiastkach chemicznych i przedstawić ją w formie tabeli, której uczniowie nadal są zobowiązani uczyć się na lekcjach chemii. Układ okresowy stał się podstawą szybkiego rozwoju tej złożonej i interesującej nauki, a historia jego odkrycia owiana jest legendami i mitami. Dla wszystkich zainteresowanych nauką interesujące będzie poznanie prawdy o tym, jak Mendelejew odkrył tablicę pierwiastków okresowych.
Historia układu okresowego: jak to się wszystko zaczęło
Próby klasyfikacji i usystematyzowania znanych pierwiastków chemicznych podejmowano na długo przed Dmitrijem Mendelejewem. Swoje układy pierwiastków zaproponowali tak znani naukowcy, jak Döbereiner, Newlands, Meyer i inni. Jednak ze względu na brak danych na temat pierwiastków chemicznych i ich prawidłowych mas atomowych zaproponowane układy nie były w pełni niezawodne.
Historia odkrycia układu okresowego rozpoczyna się w 1869 roku, kiedy rosyjski naukowiec na spotkaniu Rosyjskiego Towarzystwa Chemicznego opowiedział swoim kolegom o swoim odkryciu. W zaproponowanej przez naukowca tabeli ułożono pierwiastki chemiczne w zależności od ich właściwości, jakie zapewnia wielkość ich masy cząsteczkowej.
Ciekawostką układu okresowego była także obecność pustych komórek, które w przyszłości zostały wypełnione przewidywanymi przez naukowca otwartymi pierwiastkami chemicznymi (german, gal, skand). Od czasu odkrycia układu okresowego wielokrotnie wprowadzano do niego uzupełnienia i poprawki. Wraz ze szkockim chemikiem Williamem Ramsayem Mendelejew dodał do stołu grupę gazów obojętnych (grupa zerowa).
Następnie historia układu okresowego Mendelejewa została bezpośrednio powiązana z odkryciami w innej nauce - fizyce. Prace nad układem pierwiastków okresowych trwają do dziś, a współcześni naukowcy dodają nowe pierwiastki chemiczne w miarę ich odkrywania. Znaczenie układu okresowego Dmitrija Mendelejewa jest trudne do przecenienia, ponieważ dzięki niemu:
- Usystematyzowano wiedzę na temat właściwości odkrytych już pierwiastków chemicznych;
- Stało się możliwe przewidzenie odkrycia nowych pierwiastków chemicznych;
- Zaczęły się rozwijać takie gałęzie fizyki, jak fizyka atomowa i fizyka jądrowa;
Istnieje wiele opcji przedstawiania pierwiastków chemicznych zgodnie z prawem okresowym, ale najbardziej znaną i powszechną opcją jest znany wszystkim układ okresowy.
Mity i fakty na temat powstania układu okresowego
Najczęstszym błędnym przekonaniem w historii odkrycia układu okresowego jest to, że naukowiec widział go we śnie. W rzeczywistości sam Dmitrij Mendelejew obalił ten mit i stwierdził, że zastanawiał się nad prawem okresowości od wielu lat. Aby usystematyzować pierwiastki chemiczne, spisał każdy z nich na osobnej kartce i wielokrotnie je ze sobą łączył, układając je w rzędy w zależności od ich podobnych właściwości.
Mit o „proroczym” śnie naukowca można wytłumaczyć faktem, że Mendelejew całymi dniami pracował nad usystematyzowaniem pierwiastków chemicznych, przerywany krótkim snem. Jednak tylko ciężka praca i naturalny talent naukowca dały długo oczekiwany rezultat i zapewniły Dmitrijowi Mendelejewowi światową sławę.
Wielu uczniów w szkole, a czasami na uniwersytecie, jest zmuszonych do zapamiętywania lub przynajmniej z grubsza poruszania się po układzie okresowym. Aby to zrobić, człowiek musi nie tylko mieć dobrą pamięć, ale także myśleć logicznie, łącząc elementy w osobne grupy i klasy. Studiowanie stołu jest najłatwiejsze dla osób, które stale utrzymują mózg w dobrej kondycji, przechodząc szkolenia na BrainApps.
