Hva er meningen med den periodiske loven. Den vitenskapelige betydningen av den periodiske loven. Hva vi lærte

100 RUR bonus for første bestilling

Velg jobbtype Graduate arbeid Kursarbeid Abstrakt Masteroppgave Rapport om praksis Artikkel Rapportgjennomgang Test Monografi Problemløsning Forretningsplan Svar på spørsmål Kreativt arbeid Essay Tegning Essays Oversettelse Presentasjoner Skriving Annet Øke det unike i teksten Masteroppgave Laboratoriearbeid Online hjelp

Finn ut prisen

Den første versjonen av det periodiske system ble publisert av Dmitri Ivanovich Mendeleev i 1869 – lenge før strukturen til atomet ble studert. D. I. Mendeleevs veiledning i dette arbeidet var atommassene (atomvekter) til grunnstoffer. Ved å ordne elementene i økende rekkefølge etter deres atomvekter, oppdaget D. I. Mendeleev en grunnleggende naturlov, som nå er kjent som den periodiske loven: Egenskapene til elementer endres med jevne mellomrom i samsvar med deres atomvekt.

Den grunnleggende nyheten til den periodiske loven, oppdaget og formulert av D. I. Mendeleev, var som følger:

1. Det ble etablert en sammenheng mellom elementer som var forskjellige i egenskapene. Denne sammenhengen ligger i det faktum at elementenes egenskaper endres jevnt og omtrent likt ettersom atomvekten deres øker, og så gjentas disse endringene PERIODISK.

2. I de tilfellene hvor det så ut til at en kobling manglet i sekvensen av endringer i elementenes egenskaper, ble det gitt GAPS i det periodiske systemet som måtte fylles med elementer som ennå ikke var oppdaget. Dessuten gjorde den periodiske loven det mulig å forutsi egenskapene til disse elementene.

I alle tidligere forsøk på å fastslå forholdet mellom grunnstoffer, søkte andre forskere å skape et helhetsbilde der det ikke var plass til elementer som ennå ikke var oppdaget.

Det er beundringsverdig at D. I. Mendeleev gjorde sin oppdagelse på et tidspunkt da atomvektene til mange grunnstoffer ble bestemt svært omtrentlig, og bare 63 grunnstoffer i seg selv var kjent - det vil si litt mer enn halvparten av de som er kjent for oss i dag.

Periodisk lov ifølge Mendeleev: "Egenskapene til enkle legemer ... og sammensetninger av elementer er periodisk avhengig av størrelsen på atommassene til elementene."

Basert periodisk lov Det periodiske systemet for grunnstoffer ble satt sammen. I den ble elementer med lignende egenskaper kombinert til vertikale gruppekolonner. I noen tilfeller, når du plasserer elementer i Periodiske tabell det var nødvendig å forstyrre sekvensen av økende atommasser for å opprettholde periodisiteten til gjentakelsen av egenskaper. For eksempel var det nødvendig å "bytte" tellur og jod, samt argon og kalium.

Men selv etter kjemikernes enorme og omhyggelige arbeid for å korrigere atomvekter, "krenker" elementene fire steder i det periodiske systemet den strenge ordensrekkefølgen i stigende rekkefølge atommasse.

I løpet av D.I. Mendeleevs tid ble slike avvik ansett som mangler ved det periodiske system. Teorien om atomstruktur satte alt på plass: elementene er plassert helt riktig - i samsvar med ladningene til kjernene deres. Hvordan kan vi da forklare at atomvekten til argon er større enn atomvekten til kalium?

Atomvekten til ethvert element er lik den gjennomsnittlige atomvekten til alle dets isotoper, tatt i betraktning deres overflod i naturen. Ved en tilfeldighet bestemmes atomvekten til argon av den "tyngste" isotopen (den finnes i naturen i større mengder). I kalium, tvert imot, dominerer dens "lettere" isotop (det vil si en isotop med et lavere massetall).

Årsaken er at Mendeleev foreslo den periodiske loven på et tidspunkt da ingenting var kjent om atomets struktur. Etter at den planetariske modellen av atomet ble foreslått på 1900-tallet, ble den periodiske loven formulert som følger:

"Egenskapene til kjemiske elementer og forbindelser er periodisk avhengig av ladningene til atomkjerner."

Ladningen til kjernen er lik antallet av grunnstoffet i det periodiske systemet og antall elektroner i atomets elektronskall. Denne formuleringen forklarte "bruddene" av den periodiske loven. I det periodiske system er periodetallet lik antall elektroniske nivåer i atomet, gruppenummeret for grunnstoffer i hovedundergruppene er lik antall elektroner i det ytre nivået.

Årsaken til den periodiske endringen i egenskapene til kjemiske elementer er den periodiske fyllingen elektroniske skall. Etter å ha fylt det neste skallet ny periode. Periodiske endringer i grunnstoffer er tydelig synlige i endringer i sammensetningen og egenskapene til oksider.

Den vitenskapelige betydningen av den periodiske loven.

Den periodiske loven gjorde det mulig å systematisere egenskapene til kjemiske elementer og deres forbindelser. Da han kompilerte det periodiske systemet, spådde Mendeleev eksistensen av mange uoppdagede elementer, og etterlot tomme celler for dem, og forutså mange egenskaper til uoppdagede elementer, noe som gjorde det lettere å oppdage dem. Den første av disse fulgte fire år senere. Elementet som Mendeleev forlot et sted og egenskaper, atomvekten han forutså, dukket plutselig opp! Den unge franske kjemikeren Lecoq de Boisbaudran sendte et brev til Paris Academy of Sciences. Det sto:<Позавчера, 27 августа 1875 года, между двумя и четырьмя часами ночи я обнаружил новый элемент в минерале цинковая обманка из рудника Пьерфитт в Пиренеях>. Men det mest fantastiske var ennå ikke kommet. Mendeleev spådde, mens det fortsatt var plass til dette elementet, at dens tetthet skulle være 5,9. Og Boisbaudran hevdet: elementet han oppdaget har en tetthet på 4,7. Mendeleev, som aldri engang hadde sett det nye grunnstoffet - noe som gjør det desto mer overraskende - erklærte at den franske kjemikeren hadde gjort en feil i sine beregninger. Men Boisbaudran viste seg også å være sta: han insisterte på at han var nøyaktig. Litt senere, etter ytterligere målinger, ble det klart: Mendeleev hadde ubetinget rett. Boisbaudran kåret det første elementet til å fylle den tomme plassen i bordet gallium til ære for hjemlandet Frankrike. Og ingen tenkte da på å gi ham navnet på mannen som spådde eksistensen av dette elementet, mannen som en gang for alle forhåndsbestemte veien for utvikling av kjemi. Det tjuende århundres forskere gjorde dette. Et element oppdaget av sovjetiske fysikere bærer navnet Mendeleev.

Men Mendeleevs store fortjeneste ligger ikke bare i oppdagelsen av nye ting.

Mendeleev oppdaget ny lov natur. I stedet for forskjellige, usammenhengende stoffer, ble vitenskapen møtt med et enkelt harmonisk system som forente alle elementene i universet til en enkelt helhet.

1. organisk forbundet med hverandre ved et felles mønster,

2. overgangsdeteksjon kvantitative endringer atomvekt til kvalitative endringer i deres kjemikalier. individualiteter,

3. som indikerer at motsetningen mellom metalliske og ikke-metalliske egenskaper til atomer ikke er absolutt, som tidligere antatt, men bare relativ.

Oppdagelsen av den gjensidige forbindelsen mellom alle elementer, mellom deres fysiske og kjemiske egenskaper, utgjorde et vitenskapelig og filosofisk problem av enorm betydning: denne gjensidige forbindelsen, denne enheten må forklares.

Mendeleevs forskning ga et solid og pålitelig grunnlag for forsøk på å forklare strukturen til atomet: etter oppdagelsen av den periodiske loven ble det klart at atomene til alle elementer skulle bygges "i henhold til en enkelt plan", at deres struktur skulle gjenspeiler periodisiteten til elementenes egenskaper.

Bare den modellen av atomet kunne ha rett til anerkjennelse og utvikling, noe som ville bringe vitenskapen nærmere forståelsen av mysteriet rundt elementets plassering i det periodiske systemet. De største forskerne i vårt århundre, som løste dette store problemet, avslørte strukturen til atomet - dermed hadde Mendeleevs lov en enorm innvirkning på utviklingen av all moderne kunnskap om materiens natur.

Alle suksessene med kjemi i våre dager, suksessene til atom- og kjernefysikk, gjelder også kjernekraft og syntesen av kunstige elementer ble bare mulig takket være den periodiske loven. Til gjengjeld suksess atomfysikk, fremveksten av nye forskningsmetoder, utvikling kvantemekanikk utvidet og utdypet essensen av den periodiske lov.

I løpet av det siste århundret har Mendeleevs lov – en sann naturlov – ikke bare ikke blitt utdatert og ikke mistet sin betydning. Tvert imot har utviklingen av vitenskapen vist at dens betydning ennå ikke er fullt ut forstått og fullført, at den er mye bredere enn dens skaper kunne ha forestilt seg, enn forskerne trodde inntil nylig. Det har nylig blitt fastslått at ikke bare strukturen til de ytre elektronskallene til et atom, men også den fine strukturen til atomkjerner er underlagt periodisitetsloven. Tilsynelatende de mønstrene som styrer den komplekse og i stor grad misforstått verden elementære partikler, er også grunnleggende periodisk i naturen.

Ytterligere oppdagelser innen kjemi og fysikk har gjentatte ganger bekreftet den grunnleggende betydningen av den periodiske loven. Det ble oppdaget inerte gasser, som passet perfekt inn i det periodiske system - dette vises spesielt tydelig av tabellens lange form. Serienummeret til et element viste seg å være lik ladningen til kjernen til et atom i dette elementet. Mange tidligere ukjente grunnstoffer ble oppdaget takket være et målrettet søk etter nøyaktig de egenskapene som ble forutsagt fra det periodiske systemet.

Den periodiske loven til D. I. Mendeleev har utelukkende veldig viktig. Han startet moderne kjemi, gjorde det til en enkelt, integrert vitenskap. Elementer begynte å bli vurdert i forhold, avhengig av deres plass i det periodiske systemet. Kjemi har sluttet å være en beskrivende vitenskap. Med oppdagelsen av den periodiske loven ble vitenskapelig framsyn mulig i den. Det ble mulig å forutsi og beskrive nye grunnstoffer og deres forbindelser. Et strålende eksempel på dette er D.I. Mendeleevs spådom om eksistensen av elementer som ennå ikke ble oppdaget i sin tid, hvorav han ga, Ga, Sc, Ge. eksakt beskrivelse deres eiendommer.

Basert på D.I. Mendeleevs lov ble alle de tomme cellene i systemet hans fra Z=1 til Z=92 fylt, og transuranelementer ble oppdaget. Og i dag fungerer denne loven som en rettesnor for oppdagelsen eller kunstig skapelse av nye kjemiske elementer. Altså, styrt av den periodiske loven, kan det hevdes at hvis grunnstoffet Z=114 syntetiseres, vil det være en analog av bly (ekaslead), hvis grunnstoffet Z=118 syntetiseres, vil det være en edelgass (ekaradon).

Russisk vitenskapsmann N. A. Morozov på 80-tallet år XIXårhundre spådde eksistensen av edelgasser, som deretter ble oppdaget. I det periodiske systemet fullfører de periodene og danner hovedundergruppen til gruppe VII. "Før den periodiske lov," skrev D.I. Mendeleev, "representerte elementene bare fragmentariske tilfeldige fenomener i naturen; det var ingen grunn til å forvente noen nye, og de som ble funnet igjen var en fullstendig uventet nyhet. Periodisk lov var den første som gjorde det mulig å se ennå uoppdagede grunnstoffer på en avstand som synet uten hjelp av denne loven ikke hadde nådd før da.»

Den periodiske loven tjente som grunnlag for å korrigere atommassene til grunnstoffer. Atommassene til 20 grunnstoffer ble korrigert av D.I. Mendeleev, hvoretter disse elementene tok plass i det periodiske systemet.

På grunnlag av den periodiske loven og det periodiske systemet til D.I. Mendeleev utviklet læren om atomets struktur seg raskt. Den avslørte den fysiske betydningen av den periodiske loven og forklarte arrangementet av elementer i det periodiske systemet. Riktigheten av læren om atomets struktur har alltid blitt bekreftet av den periodiske loven. Her er et annet eksempel. I 1921 viste N. Bohr at grunnstoffet Z = 72, hvis eksistens ble forutsagt av D. I. Mendeleev i 1870 (ekabor), skulle ha en atomstruktur som ligner på zirkoniumatomet (Zr - 2. 8. 18. 10 . 2; a Hf - 2. 8. 18. 32. 10. 2), og derfor bør det søkes blant zirkoniummineraler. Etter dette rådet, i 1922, oppdaget den ungarske kjemikeren D. Hevesy og den nederlandske vitenskapsmannen D. Coster grunnstoffet Z = 72 i norsk zirkoniummalm, og kalte det hafnium (fra latinsk navn København - stedet hvor elementet ble oppdaget). Dette var den største triumfen til teorien om atomstruktur: basert på strukturen til atomet ble plasseringen av et element i naturen forutsagt.

Studiet av strukturen til atomer førte til oppdagelsen av atomenergi og dens bruk for menneskelige behov. Vi kan si at den periodiske loven er den primære kilden til alle oppdagelsene innen kjemi og fysikk på 1900-tallet. Han spilte en enestående rolle i utviklingen av andre naturvitenskaper relatert til kjemi.

Den periodiske loven og systemet ligger til grunn for løsningen av moderne problemer kjemisk vitenskap og industri. Tatt i betraktning det periodiske systemet av kjemiske elementer av D.I. Mendeleev, arbeides det med å skaffe nye polymer- og halvledermaterialer, varmebestandige legeringer, stoffer med spesifiserte egenskaper, for å bruke kjernekraft, for å bruke jordens og universets tarmer.

I 1869 formulerte D.I. Mendeleev, basert på en analyse av egenskapene til enkle stoffer og forbindelser, den periodiske loven: "Egenskapene til enkle legemer og sammensetninger av grunnstoffer er periodisk avhengig av størrelsen på atommassene til elementene." Basert på den periodiske loven ble det periodiske systemet av grunnstoffer satt sammen. I den ble elementer med lignende egenskaper kombinert til vertikale gruppekolonner. I noen tilfeller, når du plasserer elementer i det periodiske systemet, var det nødvendig å forstyrre sekvensen av økende atommasser for å opprettholde periodisiteten til gjentakelsen av egenskaper. For eksempel var det nødvendig å "bytte" tellur og jod, samt argon og kalium. Årsaken er at Mendeleev foreslo den periodiske loven på et tidspunkt da ingenting var kjent om atomets struktur. Etter at den planetariske modellen av atomet ble foreslått på 1900-tallet, er den periodiske loven formulert som følger:

"Egenskapene til kjemiske elementer og forbindelser er periodisk avhengig av ladningene til atomkjerner."

Ladningen til kjernen er lik antallet av grunnstoffet i det periodiske systemet og antall elektroner i atomets elektronskall. Denne formuleringen forklarte "bruddene" av den periodiske loven. I det periodiske system er periodetallet lik antall elektroniske nivåer i atomet, gruppenummeret for grunnstoffer i hovedundergruppene er lik antall elektroner i det ytre nivået.

Den vitenskapelige betydningen av den periodiske loven. Den periodiske loven gjorde det mulig å systematisere egenskapene til kjemiske elementer og deres forbindelser. Da han kompilerte det periodiske systemet, spådde Mendeleev eksistensen av mange uoppdagede grunnstoffer, og etterlot tomme celler for dem, og spådde mange egenskaper til uoppdagede grunnstoffer, noe som gjorde det lettere å oppdage dem. Den første av disse fulgte fire år senere.

Men Mendeleevs store fortjeneste ligger ikke bare i oppdagelsen av nye ting.

Mendeleev oppdaget en ny naturlov. I stedet for forskjellige, usammenhengende stoffer, ble vitenskapen møtt med et enkelt harmonisk system som forente alle elementene i universet til en enkelt helhet.

1. organisk forbundet med hverandre ved et felles mønster,

2. oppdage overgangen av kvantitative endringer i atomvekt til kvalitative endringer i deres kjemikalier. individualiteter,

3. som indikerer at det motsatte er metallisk. og ikke-metallisk. egenskapene til atomer er ikke absolutte, som tidligere antatt, men bare relativ i naturen.

24. Fremveksten av strukturelle teorier i prosessen med utvikling av organisk kjemi. Atom-molekylær vitenskap som teoretisk grunnlag for strukturteorier.

Organisk kjemi. Gjennom hele 1700-tallet. I spørsmålet om de kjemiske forholdene mellom organismer og stoffer ble forskere ledet av læren om vitalisme - en lære som betraktet livet som et spesielt fenomen, ikke underlagt universets lover, men påvirkningen fra spesielle vitale krefter. Dette synet ble arvet av mange vitenskapsmenn fra 1800-tallet, selv om grunnlaget ble rystet allerede i 1777, da Lavoisier antydet at respirasjon var en prosess som ligner på forbrenning.

I 1828 oppnådde den tyske kjemikeren Friedrich Wöhler (1800–1882), ved å varme opp ammoniumcyanat (denne forbindelsen ble ubetinget klassifisert som et uorganisk stoff), urea, et avfallsprodukt fra mennesker og dyr. I 1845 syntetiserte Adolf Kolbe, en student av Wöhler, eddiksyre fra startelementene karbon, hydrogen og oksygen. På 1850-tallet begynte den franske kjemikeren Pierre Berthelot systematisk arbeid om syntese av organiske forbindelser og oppnådde metyl- og etylalkoholer, metan, benzen og acetylen. En systematisk studie av naturlige organiske forbindelser har vist at de alle inneholder ett eller flere karbonatomer og mange inneholder hydrogenatomer. Typeteori. Oppdagelsen og isoleringen av et stort antall komplekse karbonholdige forbindelser reiste spørsmålet om sammensetningen av molekylene deres og førte til behovet for å revidere det eksisterende klassifiseringssystemet. På 1840-tallet innså kjemiske forskere at Berzelius' dualistiske ideer bare gjaldt uorganiske salter. I 1853 ble det gjort et forsøk på å klassifisere alle organiske forbindelser etter type. En generalisert "typeteori" ble foreslått av en fransk kjemiker Charles Frederic Gerard, som mente at kombinasjonen av forskjellige grupper av atomer ikke bestemmes av den elektriske ladningen til disse gruppene, men av deres spesifikke kjemiske egenskaper.

Strukturkjemi. I 1857 foreslo Kekule, basert på teorien om valens (valens ble forstått som antall hydrogenatomer som kombineres med ett atom i et gitt grunnstoff), at karbon er fireverdig og derfor kan kombineres med fire andre atomer, og danner lange kjeder– rett eller forgrenet. Derfor begynte organiske molekyler å bli avbildet ikke i form av kombinasjoner av radikaler, men i form av strukturformler - atomer og bindinger mellom dem.

I 1874, en dansk kjemiker Jacob van't Hoff og den franske kjemikeren Joseph Achille Le Bel (1847–1930) utvidet denne ideen til arrangementet av atomer i rommet. De mente at molekyler ikke var flate, men tredimensjonale strukturer. Dette konseptet gjorde det mulig å forklare mange kjente fenomener, for eksempel romlig isomerisme, eksistensen av molekyler med samme sammensetning, men med forskjellige egenskaper. Dataene passer veldig godt inn i det Louis Pasteur om isomerer av vinsyre.

mendeley-atomets periodiske lov

Den periodiske loven gjorde det mulig å systematisere og generalisere en enorm mengde vitenskapelig informasjon i kjemi. Denne funksjonen til loven kalles vanligvis integrerende. Det er spesielt tydelig manifestert i struktureringen av vitenskapelige og undervisningsmateriell kjemi. Akademiker A.E. Fersman sa at systemet forente all kjemi innenfor en enkelt romlig, kronologisk, genetisk og energisk forbindelse.

Den integrerende rollen til den periodiske loven ble også manifestert i det faktum at noen data om elementene, som angivelig falt utenfor de generelle lovene, ble verifisert og avklart av både forfatteren selv og hans tilhengere.

Dette skjedde med egenskapene til beryllium. Før Mendeleevs arbeid ble det ansett som en trivalent analog av aluminium på grunn av deres såkalte diagonale likhet. I den andre perioden var det altså to trivalente grunnstoffer og ikke en eneste toverdig. Det var på dette stadiet, først på nivået av mentale modellkonstruksjoner, at Mendeleev mistenkte en feil i studiene av egenskapene til beryllium. Deretter fant han arbeidet til den russiske kjemikeren Avdeev, som hevdet at beryllium var toverdig og hadde en atomvekt på 9. Avdeevs arbeid gikk ubemerket hen. vitenskapelige verden, døde forfatteren tidlig, tilsynelatende etter å ha blitt forgiftet av ekstremt giftige berylliumforbindelser. Resultatene av Avdeevs forskning ble etablert i vitenskapen takket være den periodiske loven.

Slike endringer og forbedringer av verdiene til både atomvekter og valenser ble gjort av Mendeleev for ni flere elementer (In, V, Th, U, La, Ce og tre andre lantanider). For ytterligere ti grunnstoffer ble bare atomvekter korrigert. Og alle disse avklaringene ble senere bekreftet eksperimentelt.

På samme måte hjalp arbeidet til Karl Karlovich Klaus Mendeleev med å danne en unik VIII-gruppe av elementer, og forklarte de horisontale og vertikale likhetene i elementenes triader:

jern kobolt nikkel

ruthenium rhodium palladium

åttekantet iridium platina

Den prognostiske (prediktive) funksjonen til den periodiske loven fikk den mest slående bekreftelsen i oppdagelsen av ukjente grunnstoffer med serienummer 21, 31 og 32. Deres eksistens ble først forutsagt på et intuitivt nivå, men med dannelsen av Mendeleev-systemet med høy grad Jeg var i stand til å beregne egenskapene deres nøyaktig. Fint kjent historie Oppdagelsen av scandium, gallium og germanium var en triumf for Mendeleevs oppdagelse. F. Engels skrev: «Ved å ubevisst anvende den hegelianske loven om overgangen av kvantitet til kvalitet, oppnådde Mendeleev en vitenskapelig bragd som trygt kan plasseres ved siden av oppdagelsen av Laverrier, som beregnet banen til den ukjente planeten Neptun.» Det er imidlertid et ønske om å argumentere med klassikeren. For det første var all Mendeleevs forskning, fra studieårene, ganske bevisst basert på Hegels lov. For det andre beregnet Laverrier banen til Neptun i henhold til Newtons lenge kjente og velprøvde lover, og D.I. Mendeleev kom med alle spådommer på grunnlag av den universelle naturloven oppdaget av ham selv.

På slutten av livet bemerket Mendeleev med tilfredshet: "Etter å ha skrevet i 1871 en artikkel om anvendelsen av den periodiske loven for å bestemme egenskapene til elementer som ennå ikke er oppdaget, trodde jeg ikke at jeg ville leve for å rettferdiggjøre denne konsekvensen av periodisk lov, men virkeligheten svarte annerledes. Jeg beskrev tre elementer: ekaboron, ekaaluminum og ekasilicon, og mindre enn 20 år senere hadde jeg den største gleden av å se alle tre oppdaget... L. de Boisbaudran, Nilsson og Winkler, for min del, anser jeg som sanne forsterkere av det periodiske lov. Uten dem ville han ikke blitt anerkjent i den grad han har nå.» Totalt spådde Mendeleev tolv elementer.

Helt fra begynnelsen påpekte Mendeleev at loven beskriver egenskapene til ikke bare de kjemiske elementene selv, men også til mange av deres forbindelser, inkludert hittil ukjente. For å bekrefte dette er det nok å gi følgende eksempel. Siden 1929, da akademiker P. L. Kapitsa først oppdaget den ikke-metalliske ledningsevnen til germanium, begynte utviklingen av studiet av halvledere i alle land i verden. Det ble umiddelbart klart at elementer med slike egenskaper okkuperer hovedundergruppen til gruppe IV. Over tid kom forståelsen av at halvlederegenskaper i større eller mindre grad skulle være besatt av sammensetninger av grunnstoffer lokalisert i perioder like fjernt fra denne gruppen (for eksempel med en generell formel som AzB;). Dette gjorde umiddelbart letingen etter nye praktisk talt viktige halvledere målrettet og forutsigbar. Nesten all moderne elektronikk er basert på slike forbindelser.

Det er viktig å merke seg at spådommer i det periodiske systemet ble gjort selv etter at det generelt ble akseptert. I 1913 Moseley oppdaget at bølgelengden røntgenstråler, som er hentet fra antikatoder laget av ulike elementer, endres naturlig avhengig av serienummeret som konvensjonelt er tildelt elementene i det periodiske systemet. Eksperimentet bekreftet at serienummeret til et element har en direkte fysisk betydning. Først senere ble serienummer knyttet til verdien av den positive ladningen til kjernen. Men Moseleys lov gjorde det mulig å umiddelbart eksperimentelt bekrefte antall grunnstoffer i periodene og samtidig forutsi stedene for hafnium (nr. 72) og rhenium (nr. 75) som ennå ikke var oppdaget på det tidspunktet.

De samme studiene av Moseley gjorde det mulig å fjerne den alvorlige "hodepinen" som visse avvik fra den riktige rekken av økende atommasser av elementer i tabellen over atommasser forårsaket Mendeleev. Mendeleev gjorde dem under press av kjemiske analogier, dels på et ekspertnivå, og dels ganske enkelt på et intuitivt nivå. For eksempel var kobolt foran nikkel i tabellen, og jod, med lavere atomvekt, fulgte det tyngre telluret. I naturvitenskap Det har lenge vært kjent at et "stygg" faktum som ikke passer inn i rammen av den vakreste teorien kan ødelegge det. På samme måte truet uforklarlige avvik den periodiske lov. Men Moseley beviste eksperimentelt at serienumrene for kobolt (nr. 27) og nikkel (nr. 28) nøyaktig samsvarer med deres plassering i systemet. Det viste seg at disse unntakene bare bekrefter hovedregelen.

En viktig spådom ble gjort i 1883 av Nikolai Aleksandrovich Morozov. For deltakelse i People's Will-bevegelsen ble kjemistudent Morozov dømt til døden, som senere ble erstattet av livsvarig fengsel i isolasjon. Han tilbrakte rundt tretti år i kongelige fengsler. En fange fra Shlisselburg festning hadde muligheten til å motta noen vitenskapelig litteratur i kjemi. Basert på en analyse av intervallene for atomvekter mellom nabogrupper av elementer i det periodiske systemet, kom Morozov til den intuitive konklusjonen om muligheten for eksistens mellom grupper av halogener og alkalimetaller en annen gruppe ukjente elementer med "null egenskaper". Han foreslo å se etter dem i luften. Dessuten uttrykte han en hypotese om strukturen til atomer og forsøkte på grunnlag av den å avsløre årsakene til periodisitet i elementenes egenskaper.

Imidlertid ble Morozovs hypoteser tilgjengelige for diskusjon mye senere, da han ble løslatt etter hendelsene i 1905. Men på den tiden var inerte gasser allerede oppdaget og studert.

I lang tid forårsaket faktumet av eksistensen av inerte gasser og deres plassering i det periodiske systemet alvorlig kontrovers i den kjemiske verden. Mendeleev selv trodde i noen tid at et ukjent enkelt stoff av typen Nj kunne skjule seg under merkenavnet åpen argon. Den første rasjonelle antagelsen om stedet for inerte gasser ble gjort av forfatteren av oppdagelsen deres, William Ramsay. Og i 1906 skrev Mendeleev: "Da det periodiske systemet ble etablert (18b9), var ikke bare argon kjent, men det var heller ingen grunn til å mistenke muligheten for eksistensen av slike elementer. I dag ... har disse grunnstoffene, når det gjelder deres atomvekter, tatt den nøyaktige plassen mellom halogenene og alkalimetallene."

I lang tid var det en debatt: å fordele inerte gasser i en uavhengig nullgruppe av elementer eller å betrakte dem som hovedundergruppen til gruppe VIII. Hvert synspunkt har sine fordeler og ulemper.

Basert på posisjonen til elementene i det periodiske systemet, har teoretiske kjemikere ledet av Linus Pauling lenge tvilt på den fullstendige kjemiske passiviteten til edelgasser, og peker direkte på den mulige stabiliteten til deres fluorider og oksider. Men først i 1962 var den amerikanske kjemikeren Neil Bartlett den første som utførte reaksjonen av platinaheksafluorid med oksygen under de mest vanlige forhold, og oppnådde xenonheksafluorplatinat XePtF^, etterfulgt av andre gassforbindelser, som nå mer korrekt kalles edel enn inert.

Den periodiske loven beholder sin prediktive funksjon til i dag.

Det skal bemerkes at spådommer for ukjente medlemmer av ethvert sett kan være av to typer. Hvis egenskapene til et element som ligger innenfor en kjent serie med lignende er forutsagt, kalles en slik prediksjon interpolasjon. Det er naturlig å anta at disse eiendommene vil være underlagt de samme lover som eiendommene til naboelementer. Slik ble egenskapene til de manglende elementene i det periodiske systemet forutsagt. Det er mye vanskeligere å forutsi egenskapene til nye medlemmer av sett hvis de er utenfor den beskrevne delen. Ekstrapolering - prediksjonen av funksjonsverdier som er utenfor en rekke kjente mønstre - er alltid mindre sikker.

Det var dette problemet som konfronterte forskere da de begynte å søke etter elementer utenfor systemets kjente grenser. På begynnelsen av 1900-tallet. Periodesystemet endte med uran (nr. 92). De første forsøkene på å få tak i transuranelementer ble gjort i 1934, da Enrico Fermi og Emilio Segre bombarderte uran med nøytroner. Dermed begynte veien til aktinoider og transaktinoider.

Kjernereaksjoner brukes også til å syntetisere andre tidligere ukjente grunnstoffer.

Element nr. 101, kunstig syntetisert av Eienn Theodor Seaborg og hans kolleger, ble kalt "mendelevium". Seaborg sa selv dette: "Det er spesielt viktig å merke seg at element 101 ble navngitt til ære for den store russiske kjemikeren D.I. Mendeleev av amerikanske forskere, som alltid betraktet ham som en pioner innen kjemi."

Antallet nyoppdagede, eller rettere sagt kunstig skapte, elementer vokser stadig. Syntesen av de tyngste kjernene av grunnstoffer med serienummer 113 og 115 ble utført ved det russiske felles instituttet for atomforskning i Dubna ved å bombardere kjerner av kunstig oppnådd americium med kjerner av den tunge isotopen kalsium-48. I dette tilfellet dukker kjernen til grunnstoff nr. 115 opp, som umiddelbart forfaller og danner kjernen til grunnstoff nr. 113. Slike supertunge grunnstoffer finnes ikke i naturen, men de oppstår under supernovaeksplosjoner, og kan også eksistere i perioden det store smellet. Forskningen deres hjelper til med å forstå hvordan universet vårt ble til.

Totalt 39 naturlig forekommende radioaktive isotoper forekommer i naturen. Ulike isotoper forfaller med i forskjellige hastigheter, som er preget av en halveringstid. Halveringstiden til uran-238 er 4,5 milliarder år, og for noen andre grunnstoffer kan den være lik milliondeler av et sekund.

Radioaktive elementer, som sekvensielt forfaller og forvandles til hverandre, danner hele serier. Tre slike serier er kjent: i henhold til det opprinnelige elementet er alle medlemmene av serien kombinert i familiene uran, aktinouran og thorium. En annen familie består av kunstig produserte radioaktive isotoper. I alle familier fullføres transformasjonene ved tilsynekomsten av ikke-radioaktive blyatomer.

Siden i jordskorpen Hvis man bare kan finne isotoper hvis halveringstid er sammenlignbar med jordens alder, så kan vi anta at det i løpet av milliarder av år av dens historie også eksisterte slike kortlivede isotoper som nå bokstavelig talt har blitt utryddet. Disse inkluderte sannsynligvis den tunge isotopen kalium-40. Som et resultat av dens fullstendige forfall, er den tabulerte verdien av atommassen til kalium i dag 39.102, så den er dårligere i masse enn grunnstoff nr. 18 argon (39.948). Dette forklarer unntakene i den konsekvente økningen i atommasser av grunnstoffer i det periodiske systemet.

Akademiker V. I. Goldansky, i en tale dedikert til minnet om Mendeleev, bemerket "den grunnleggende rollen som Mendeleevs verk spiller selv på helt nye områder av kjemi, som oppsto flere tiår etter døden til den geniale skaperen av det periodiske system."

Vitenskap er historien og oppbevaringsstedet for århundrers visdom og erfaring, deres rasjonelle kontemplasjon og testede dømmekraft.

D. I. Mendeleev

Det skjer sjelden det vitenskapelig oppdagelse viste seg å være noe helt uventet det er nesten alltid forventet:

Imidlertid finner påfølgende generasjoner, som bruker beviste svar på alle spørsmål, ofte det vanskelig å forstå hvilke vanskeligheter det kostet sine forgjengere.

C. Darwin

Hver av vitenskapene om verden rundt oss har som sitt studieemne spesifikke former for bevegelse av materie. De rådende ideene vurderer disse formene for bevegelse i rekkefølge med økende kompleksitet:

mekanisk - fysisk - kjemisk - biologisk - sosialt. Hvert av de påfølgende skjemaene avviser ikke de forrige, men inkluderer dem.

Det er ingen tilfeldighet at ved feiringen av hundreårsdagen for oppdagelsen av den periodiske loven, viet G. T. Seaborg sin rapport til de siste prestasjonene innen kjemi. I den satte han stor pris på de fantastiske prestasjonene til den russiske forskeren: "Når vi vurderer utviklingen av det periodiske system siden Mendeleevs tid, er det mest slående at han var i stand til å lage det periodiske systemet for elementer, selv om Mendeleev ikke var det. klar over slike nå allment aksepterte konsepter som kjernefysisk struktur og isotoper, forholdet mellom atomnummer og valens, atomers elektroniske natur, periodisitet kjemiske egenskaper, forklart med elektronisk struktur, og til slutt radioaktivitet.»

Man kan sitere ordene til akademiker A.E. Fersman, som trakk oppmerksomheten mot fremtiden: «Nye teorier, strålende generaliseringer vil dukke opp og dø. Nye ideer vil erstatte våre allerede utdaterte konsepter om atom og elektron. De største funnene og eksperimenter vil oppheve fortiden og åpne dagens horisonter av utrolig nyhet og bredde - alt dette vil komme og gå, men Mendeleevs periodiske lov vil alltid leve og veilede søket."

6. Periodisk lov og periodisk system D.I. Mendeleev Struktur av det periodiske systemet (periode, gruppe, undergruppe). Betydningen av den periodiske lov og det periodiske systemet.

Periodisk lov D.I. Mendeleev:Egenskaper til enkle legemer, samt former og egenskaper til forbindelserforskjeller av elementer er periodisk avhengig avverdiene til atomvektene til elementene (Egenskapene til elementene er periodisk avhengig av ladningen til atomene i deres kjerne).

Periodisk system for grunnstoffer. Serier av elementer der egenskapene endres sekvensielt, for eksempel rekken av åtte elementer fra litium til neon eller fra natrium til argon, kalte Mendeleev perioder. Hvis vi skriver disse to periodene under hverandre slik at natrium er under litium og argon er under neon, får vi følgende oppstilling av elementer:

Med dette arrangementet inneholder de vertikale søylene elementer som er like i sine egenskaper og har samme valens, for eksempel litium og natrium, beryllium og magnesium, etc.

Etter å ha delt inn alle grunnstoffene i perioder og plassert en periode under en annen slik at elementer som ligner i egenskaper og type forbindelser som ble dannet ble plassert under hverandre, kompilerte Mendeleev en tabell som han kalte det periodiske systemet av grunnstoffer etter grupper og serier.

Betydningen av det periodiske systemetVi. Det periodiske system av grunnstoffer hadde stor innflytelse på den etterfølgende utviklingen av kjemi. Ikke bare var det den første naturlige klassifiseringen av kjemiske elementer, som viser at de danner et harmonisk system og er i nær forbindelse med hverandre, men det var også et kraftig verktøy for videre forskning.

7. Periodiske endringer i egenskapene til kjemiske elementer. Atomiske og ioniske radier. Ioniseringsenergi. Elektron affinitet. Elektronegativitet.

Atomradiusens avhengighet av ladningen til kjernen til et atom Z er periodisk. I løpet av en periode, når Z øker, er det en tendens til at størrelsen på atomet reduseres, noe som er spesielt tydelig observert i korte perioder

Med begynnelsen av konstruksjonen av et nytt elektronisk lag, mer fjernt fra kjernen, dvs. under overgangen til neste periode, øker atomradiusene (sammenlign for eksempel radiene til fluor- og natriumatomer). Som et resultat, innenfor en undergruppe, med økende kjernefysisk ladning, øker størrelsen på atomer.

Tapet av elektronatomer fører til en reduksjon i dens effektive størrelse, og tillegg av overflødige elektroner fører til en økning. Derfor er radiusen til et positivt ladet ion (kation) alltid mindre, og radiusen til et negativt ladet ikke (anion) er alltid større enn radiusen til det tilsvarende elektrisk nøytrale atomet.

Innenfor en undergruppe øker radiene til ioner med samme ladning med økende kjerneladning. Dette mønsteret forklares av en økning i antall elektroniske lag og den voksende avstanden til ytre elektroner fra kjernen.

Den mest karakteristiske kjemiske egenskapen til metaller er atomenes evne til lett å gi fra seg eksterne elektroner og forvandle seg til positivt ladede ioner, mens ikke-metaller tvert imot er preget av evnen til å legge til elektroner for å danne negative ioner. For å fjerne et elektron fra et atom og transformere det til et positivt ion, er det nødvendig å bruke litt energi, kalt ioniseringsenergi.

Ioniseringsenergi kan bestemmes ved å bombardere atomer med elektroner akselerert i et elektrisk felt. Den laveste feltspenningen der elektronhastigheten blir tilstrekkelig til å ionisere atomer kalles ioniseringspotensialet til atomene til et gitt grunnstoff og uttrykkes i volt. Med bruk av tilstrekkelig energi kan to, tre eller flere elektroner fjernes fra et atom. Derfor snakker de om det første ioniseringspotensialet (energien til fjerning av det første elektronet fra atomet) og det andre ioniseringspotensialet (energien til fjerning av det andre elektronet)

Som nevnt ovenfor kan atomer ikke bare donere, men også få elektroner. Energien som frigjøres når et elektron legges til et fritt atom kalles atomets elektronaffinitet. Elektronaffinitet, som ioniseringsenergi, uttrykkes vanligvis i elektronvolt. Dermed er elektronaffiniteten til hydrogenatomet 0,75 eV, oksygen - 1,47 eV, fluor - 3,52 eV.

Elektronaffinitetene til metallatomer er vanligvis nær null eller negative; Det følger av dette at for atomer av de fleste metaller er tilsetning av elektroner energetisk ugunstig. Elektronaffiniteten til ikke-metalliske atomer er alltid positiv og jo større, jo nærmere er ikke-metallet edelgassen i det periodiske system; dette indikerer en økning i ikke-metalliske egenskaper når slutten av perioden nærmer seg.

D.I. Mendeleev skrev: «Før den periodiske loven representerte elementene bare fragmentariske tilfeldige fenomener i naturen; det var ingen grunn til å forvente noen nye, og de som ble funnet igjen var en fullstendig uventet nyhet. Det periodiske mønsteret var det første som gjorde det mulig å se ennå uoppdagede elementer på en avstand som synet uten hjelp av dette mønsteret ennå ikke hadde nådd."

Med oppdagelsen av den periodiske loven sluttet kjemi å være en beskrivende vitenskap - den fikk et instrument for vitenskapelig framsyn. Denne loven og dens grafiske visning - tabellen i Periodic Table of Chemical Elements av D.I. Mendeleev - oppfylte alle de tre viktigste funksjonene til teoretisk kunnskap: generaliserende, forklarende og prediktiv. Basert på dem, forskere:

• systematiserte og oppsummerte all informasjon om kjemiske grunnstoffer og stoffene de danner;
• ga en begrunnelse for de forskjellige typene av periodisk avhengighet som eksisterer i verden av kjemiske elementer, og forklarte dem på grunnlag av strukturen til atomene til elementene;
• spådd, beskrev egenskapene til ennå uoppdagede kjemiske elementer og stoffene som ble dannet av dem, og indikerte også måtene de ble oppdaget på.

D. I. Mendeleev måtte selv systematisere og generalisere informasjon om kjemiske grunnstoffer da han oppdaget den periodiske lov, bygget og forbedret tabellen hans. Dessuten skapte feil i verdiene til atommasser og tilstedeværelsen av elementer som ennå ikke var oppdaget ytterligere vanskeligheter. Men den store vitenskapsmannen var fast overbevist om sannheten i naturloven han oppdaget. Basert på likheten i egenskaper og troen på den riktige bestemmelsen av elementenes plass i tabellen til det periodiske systemet, endret han betydelig atommassene og valensen i forbindelser med oksygen av ti grunnstoffer akseptert på den tiden og "korrigerte" dem for ti andre. Han plasserte åtte elementer i tabellen, i motsetning til de allment aksepterte ideene på den tiden om deres likhet med andre. For eksempel ekskluderte han tallium fra den naturlige familien av alkalimetaller og plasserte det i gruppe III i henhold til den høyeste valensen det viser; han overførte beryllium med en feilbestemt relativ atommasse (13) og valens III fra gruppe III til II, og endret verdien av dens relative atommasse til 9 og den høyeste valensen til II.

De fleste forskere oppfattet D.I. Mendeleevs endringer som vitenskapelig lettsindighet og ubegrunnet frekkhet. Den periodiske loven og tabellen over kjemiske elementer ble betraktet som en hypotese, det vil si en antagelse som trenger verifisering. Forskeren forsto dette, og nettopp for å kontrollere riktigheten av loven og systemet av elementer han oppdaget, beskrev han i detalj egenskapene til elementer som ennå ikke var oppdaget og til og med metodene for oppdagelsen deres, basert på deres tiltenkte plass i systemet . Ved å bruke den første versjonen av tabellen kom han med fire spådommer om eksistensen av ukjente grunnstoffer (gallium, germanium, hafnium, scandium), og i henhold til den forbedrede andre versjonen laget han syv til (technetium, rhenium, astatin, francium, radium, actinium, protactinium).

I perioden fra 1869 til 1886 ble tre forutsagte grunnstoffer oppdaget: gallium (P. E. Lecoq de Boisbaudran, Frankrike, 1875), scandium (L. F. Nilsson, Sverige, 1879) og germanium (C. Winkler, Tyskland, 1886). Oppdagelsen av det første av disse elementene, som bekreftet riktigheten av den store russiske forskerens spådom, vakte bare interesse og overraskelse blant kollegene hans. Oppdagelsen av germanium var en sann triumf for den periodiske lov. K. Winkler skrev i artikkelen «Message on Germany»: «Det er ikke lenger noen tvil om at det nye elementet er ingen ringere enn eca-silisium forutsagt av Mendeleev femten år tidligere. For et mer overbevisende bevis på gyldigheten av læren om grunnstoffenes periodisitet kan neppe gis enn legemliggjørelsen av det hittil hypotetiske eca-silisium, og det representerer virkelig noe mer enn en enkel bekreftelse av en dristig fremsatt teori - det betyr en enestående utvidelse av det kjemiske synsfeltet, et mektig skritt i erkjennelsesfeltet."

Basert på loven og tabellen til D.I. Mendeleev ble edelgasser forutsagt og oppdaget. Og nå fungerer denne loven som en ledestjerne for oppdagelsen eller kunstig skapelse av nye kjemiske elementer. For eksempel kan man hevde at element #114 ligner bly (ekaslead) og #118 ville være en edelgass (ekaradon).

Oppdagelsen av den periodiske loven og opprettelsen av tabellen til det periodiske systemet for kjemiske elementer av D. I. Mendeleev stimulerte søket etter årsakene til forholdet mellom grunnstoffer og bidro til identifiseringen kompleks struktur atom og utviklingen av læren om atomets struktur. Denne læren gjorde det på sin side mulig å avsløre den fysiske betydningen av den periodiske loven og forklare arrangementet av elementene i det periodiske system. Det førte til oppdagelsen av atomenergi og dens bruk for menneskelige behov.

Spørsmål og oppgaver til § 5

1. Analyser fordelingen av biogene makroelementer etter perioder og grupper av D. I. Mendeleevs periodiske system. La oss huske at disse inkluderer C, H, O, N, Ca, S, P, K, Mg, Fe.
2. Hvorfor kalles elementene i hovedundergruppene i 2. og 3. periode kjemiske analoger? Hvordan viser denne analogien seg?
3. Hvorfor er hydrogen, i motsetning til alle andre grunnstoffer, skrevet to ganger i D.I. Mendeleevs periodiske system? Bevis gyldigheten av den doble posisjonen til hydrogen i det periodiske systemet ved å sammenligne strukturen og egenskapene til dets atom, enkle stoff og forbindelser med tilsvarende former for eksistens av andre elementer - alkalimetaller og halogener.
4. Hvorfor er egenskapene til lantan og lantanider, aktinium og aktinider så like?
5. Hvilke former for forbindelser vil være de samme for elementer i hoved- og sekundærundergruppene?
6. Hvorfor er de generelle formlene for flyktige hydrogenforbindelser i det periodiske systemet skrevet bare under elementene i hovedundergruppene, og formlene for høyere oksider - under elementene i begge undergruppene (i midten)?
7. Hva er den generelle formelen for det høyere hydroksydet som tilsvarer elementene i gruppe VII? Hva er hans karakter?